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第三单元 系统与设计
系统的含义【I】
（1）系统的概念：由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。
（2）构成系统，必须具备三个条件：
A、
B、
C、
（3）系统的分类：
（1）自然系统和人造系统
（2）实体系统和抽象系统
实体系统 城市生态系统
抽象系统 自然生态系统
自然系统 消化系统
人工系统 哲学
2、系统的基本特性【II】
（1） （系统最基本的特性）（案例：巴尔扎克的塑像）
①整体性是系统最基本特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
②系统是一个整体，它不是要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。
③系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和，这就是我们常说的“2>1+1”。（三个小皮匠顶个诸葛亮）
（2） （案例：生态食物链）
是指组成系统的要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。
（3） （案例：数控机床就是为了提高加工的精确度）
任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这也正是区别不同系统的标志。
（4） （案例：任何一个机械传动系统的零件之间都会有磨损）
任何系统都是一个动态的系统，处于运动变化和发展之中。动态性是系统的内在特性。
（5） （案例：春捂秋冻）
外界环境的变化引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化，系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。
3、系统分析的一般步骤【I】
（1）什么是系统分析：
为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改正方案的过程。
出发点：为了发挥系统的整体功能。
目的：寻求解决问题的最佳决策。
特点：不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及相互影响，全面地思考和解决问题。
（2）系统分析的一般步骤：
4、系统分析的主要原则【I】
（1）整体性原则（案例分析： ）
系统分析时要着眼于系统 ，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
（2） 原则（案例分析：“三三得九”不如“二五得一十”）
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用 和 进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。
（3） 原则（案例分析：孝襄高速公路）
系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要 ，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
5、简单系统的设计方案【II】
（1）系统设计的过程：（案例：手电筒照明供电部分的设计P87）
A、将系统分解为若干子系统
B、确定各子系统的目标、功能及其相互关系
C、对子系统进行技术设计和评价
D、对系统进行总体设计和评价
（2）系统分析、系统设计、系统优化三者之间的关系：
6、系统优化的意义【I】
（1）、系统优化的概念：是指在给定条件（约束条件）下，根据系统优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
案例：农作物种植系统的优化——农业间作套种
目标：实现增产、增收、提高土地利用率
条件：农作物的生长特征、天气、田间管理等
手段：利用农作物生长的季节差、时间差、把相同或不同种类的农作物套种在一起，例如可以将“麦、，棉、瓜”，“麦、棉、菜”，“麦、瓜、棉、玉米”等多种套种模式。
7、影响系统优化的因素【I】
（1）在上例中影响农作物产量的因素有： 、 、 ，
其中 这个因素是不能人为调节的，称为约束条件。其中“田间管理”这个因素是可以人为调节的，称为 。
（2）上例中优化目标是增收和提高土地利用率，这一目标与土地的单位面积农作物收益和之间的关系称为
。
1、东汉科学家张衡发明了地动仪，是世界上第一台测定地震方位的仪器，是一个完整的检测系统。可是千年之后，原地动仪已经失传。现在中国人熟悉的地动仪，是科技文物专家王振铎于1951年设计的，可那仅仅是模型，地动它不动，所以说它不是一个系统，其依据是（ ）A、因为它没有要素构成 B、因为它没有特定功能C、因为它不是原创作品 D、因为它的各要素之间没有联系2、不属于构成手机作为系统的条件的是（ ）A、手机有两个以上要素 B、组生手机的各要素相互联系C、手机具有互通信息的功能 D、手机具有合理的外形3.水（H2O）是由氢和氧两种元素构成，但当你口喝需要喝水时，分别吸入氢气和氧气并不能为你解渴，这说明（ ）
A、至少要有两个或两个以上的要素才能构成系统
B、各要素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定的方式形成整体
C、系统整体所具有的功能是各个要素（部分）的功能中没有的
D、系统包含子系统，它又是更大系统的子系统4、飞机在空中飞行时，时常受到大气对流的影响而产生颠簸，当飞机的检测装置接收到这一信号后，经过控制器的调节，能在很短的时间内调整好飞行状态，克服大气对流对飞机飞行的影响，保持平稳飞行。这个现象说明了系统的什么基本特性？（ ）A、整体性 B、相关性 C、环境适应性 D、动态性5、齿轮、发条、秒针等等材料散放在一起没什么意义，但是如果将它们按照一定的结构形式组装成闹钟，就具有了计时的功能，这个案例说明系统最基本的特性是：（ ）A、目的性 B、动态性 C、整体性 D、适应性6、合金钢材料中，碳含量的高低影响着钢的强度、硬度和韧性，从而影响钢的耐磨性。碳含量高，则硬度高、韧性差；碳的含量低、则硬度低、耐磨性差。这反应了系统的什么基本特性（ ）A、相关性 B、环境适应性 C、动态性 D、整体性7、在下列关于系统相关性的理解中，你认为正确的是（ ）。A.一个系统往往存在多个目标，这些目标还常常不一致，需要进行协调。B.系统通常都是由若干部分组成的C.系统各组成元素之间，部分和整体之间不仅相互关联，相互作用，而且任何一个组成部分发生变化，都会影响其它部分和整体任务的完成D.系统包含子系统，它又是更大系统的子系统。8．时钟结构中的任何一个齿轮的损坏都会影响时钟的正常功能，这说明：（ ）A．要素决定系统 B．要素发生变化影响整体功能C．系统是各要素之和 D．整体功能大于各要素功能之和9、上题种时钟的齿轮之所以损坏是由于长期处于运动而导致的，这说明系统具有（ ）A、动态性 B、环境适应性 C、整体性 D、相关性10．系统优化的意义（ ）A．获取系统的最佳效益或最佳功能 B．改善系统的环境C．调整系统的结构 D．改变系统的特征
11、以下事例不属于系统优化的是（ ）A、农作物套种增产 B、施工从依次施工变为平行施工C、电脑操作系统升级 D、普通台灯变为调光台灯12、工业生产既要求产量高、质量好、利润大、又要符合“节能减排”的要求，这主要体现了系统分析的（ ）A、相关性原则 B、科学性原则 C、综合性原则 D、动态性原则13、系统优化的目的是（ ）①以最小的成本获取最大的利润 ②以最短的工期完成更多的工程量③以最少的能耗生产更多的产品 ④以最小的代价减少约束条件的限制A、①②③ B、①②④ C、②③④ D、①②③④14、下列关于系统要素与系统功能的叙述，正确的是( ) A．要素的功能决定系统的功能 B．系统的功能决定要素的功能 Ｃ．要素的变化引起系统的功能变化 D．系统功能发生变化，要素必然变化15、小张发现自己骑车特别费力。于是，他对自行车系统的各组成部分进行分析与研究，从车圈到轮胎，从链轮到脚蹬，最后排除了故障。下列选项与上面的案例无关的是( ) A．小张考虑到系统的整体性 B．小张对系统进行了整体性分析 Ｃ．小张对自行车系统进行了优化 D．小张进行了系统设计16．台灯是一个系统．它由灯泡、支撑架、灯罩、开关、底座等五个部分组成。其中灯泡不能被称为系统的( ) A．环节 　 B．子系统 　　 Ｃ．部分 　 D．要素17．每个系统都由两个或两个以上的要素构成，而每个要素之问都有相关性。下列对系统相关性的理解．正确的是( ) A．各要素在系统的地位平等 　 B．各要素在系统的作系统的作用相同 C．各要素对系统整体功能的影响相似 　 D．各要素对系统的作用不同，但相互影响18．阿基米德式螺旋抽水机是古希腊科学家阿基米德在公元前3世纪为了将水从大船的船舱中排出而发明的。这个系统属于( ) A．自然系统和人造系统 　　　　　 B．实体系统和抽象系统 C．自然系统和社会系统 　　　　　 D．人造系统和实体系统19．时钟由于运行时间久，内部齿轮磨损，动力不足，就会产生报时的偏差。这说明系统是（ ) A．动态的 B．综合的 Ｃ．适应环境 D．稳定的20．“二战”期间，美军的运输船要通过日军控制的海域，有被日本空军击沉的危险。如果在运输船上时装高射炮，可以使日军的飞机不敢低空飞行，从而有效降低被击沉的可能性，但由于加装高炮后会使每艘船的运输量减少，客观上运输船通过该海域的频次不得不增多，这义将增加被击沉的可能性。这个事例可以说明，系统优化的实现需要( ) A．减少约束条件 B．降低目标函数 C．降低影响因素 D．综合各种因素21．据记载，第一辆摩托车（哈雷·戴维森摩托车）诞生于1903年美国威斯康星州的一个工棚中，曾引发当时美国的“摩托车文化”。该辆摩托车由威廉·哈雷等青年工人用一堆普通的零件组装而成，这说明：（ ）A．该摩托车没有技术含量 B．组装的摩托车的整体功能大于各零件功能之和C．该摩托车采用当时最先进的零件组装D．组装在摩托车的整体功能小于各零件功能这和
22．“嫦娥一号”的发射是由卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统、地面应用系统五大系统协同工作完成的，这个过程主要体现了系统的：（ ） A．整体性 B．目的性 C．动态性 D．环境适应性23．“锁式活动水龙头” 的旋扭部分与阀门部分可以随意分开（如图所示），它的优点是：取水时，旋钮与龙头不能分离，想要拔出旋钮，必须先关闭水龙头的水阀。这种设计有效地解决了因为停水后而可能造成水的浪费，主要用在公共场所。下列说法中不恰当的是：（ ）A．旋扭部分与阀门部分相扣才能出水，体现了系统的整体性B．旋扭部分与阀门部分相扣才能出水，说明它的环境适应性不好C．系统的相关性使得锁式活动水龙头能避免浪费水的现象D．节水体现了该系统的目的性24．某自动调光系统，可以根据室内亮度的变化进行自动调光，保证室内有一定的亮度。以下对该系统的分析中，不能体现环境适应性的是：（ ）A．能根据室内亮度变化自动调光 B．在零下20℃低温下也能正常工作C．能耐60℃的高温 D．在潮湿的环境中不会失效25．如图所示为脚踩式垃圾桶结构原理图，通过踏板，带动中间的连杆，推动楹盖开启。如果脚踩式垃圾桶系统出现脚踩跳板而无法把桶盖打开的情况，进行系统分析后，最不可能的原因是：（ ）A．踏杆弯曲 B．塑料内桶漏水C．连杆断裂 D．踏板被异物卡住26．（接上题）如果对该脚踩式垃圾桶进行系统优化，下列四种优化方法，你认为不合理的是：（ ）A．踏杆与连杆的连接处添加润滑油 B．适当增加踏杆截面积C．适当增加连杆截面积 D．把连杆换成绳索27．如图所示是一个咖啡磨。陈晓丽同学在使用中发现摇动手柄时常常打滑。为修理该咖啡磨，她进行了以下工作，其中明确进行系统分析的是：（ ）A．给咖啡磨加润滑油 B．拧下螺帽，更换手柄C．打开外壳，更换齿轮D．根据咖啡磨各组成部分的功能和联系来研究打滑的原因28、王林家新买了一辆汽车，为了节省燃油，采取了下列系统优化措施，其中不正确的是
A、合理使用汽车空调 B、保持汽压合适C、每次加油时将油箱加满 D、减少不必要的负载29、要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假设试验范围是每吨加入量为1000~2000g，那么究竟应加入多少？若用一般试验方法，每隔5g试验一次需要做200次，每隔10g试验一次需要做100次。若用0.618法，只需做11次，就可以找到最佳加入量了。这主要体现了系统分析的（ ）A、相关性原则 B、科学性原则 C、综合性原则 D、动态性原则30、舟山跨海大桥于2009年12月25日正式通车，大桥建成后，使舟山更紧密地融入长三角经济圈。大桥设计要求最大能抗17级超强台风，最大通航等级为5万吨级，使用年限为100年。在大桥施工时为了保证质量、缩短工期、降低成本，需要对工程进行优化。下列属于影响系统优化的因素是
A.抗台风等级 B.最大通航等级
C.工程项目的管理水平 D.使用年限
31、如图所示是上海世博圆轴上的“阳光谷”，该建筑的内部采用钢结构，若其中一根构件出现问题，会引起其他构件受力发生变化，从系统特性的角度分析，这体现了系统的A、相关性 B、动态性C、环境适应性 D、目的性32、沪杭高速即将建成，高铁建设中采取了许多优化措施，下列优化措施中以安全为目标的是A、采用宽敞、明亮、绿色环保的车箱；B、全路段封闭，全程监控；C、缩短发车时间时隔，增大载客流量；D、车箱内实时显示列车运行速度；33、某企业在产品开发过程中， 要制造如图如法度这类复杂零件的样件，在完成零件的三维设计后，过去需要先制造样件的模具，然后铸造样件，现在企业引进了快速成型机，可以根据三维设计图形直接烧结出样件，优化了产品开发的流程，以下关于该产品开发流程的说法中不恰当是A、快速成型机的应用，减少了产品开发流程中的环节B、快速成型机的应用，减少了产品开发的周期C、快速成型机的应用，为优化产品开发流程创造了条件D、快速成型机的应用，改变了三维设计在产品开发流程中的时序35、2010年上海世博会中国馆（如图所示）的设计引入了最先进的科技成果，采用了以下优化措施： ①主体建筑层叠出挑，“斗冠”造型整合了中国传统建筑文化要素；②主体建筑的挑出层，为下层空间遮阳节能；③大厅东西南北皆可通风，让人感到有适直的气流；④观景台采用了太阳能薄膜，把阳光转化为电能；⑤所有管线被巧妙地隐藏在建筑体内；⑥外墙材料为无放射、光污染的绿色产品；⑦顶层有雨水收集系统，净化后用于冲洗卫生间和车辆；⑧采用全息影像技术，记录和再现物体真实的三维影像；⑨采用大型LED电子显示屏，及时向观众发布信息。请对中国馆的优化措施进行分析，回答以下问题（在“ ▲ ”处填写合适的序号）：
（1）以便于信息交互为优化目标的措施有 ▲ 、 ▲
（2）以实现可持续发展为优化目标的措施有 ▲ 、 ▲ 、 ▲ 、 ▲ 36. 分析评价题汽车超载监测系统由以下几部分组成：在收费站前每条车道上安装压力传感器，它监测每辆汽车的重量，近旁装有摄像头，将通过车辆的车型、牌照摄下。这些信息传入监测电脑，电脑能够辨认出各种车型，并查明该型车的规定载重量，经过与实测数据对比，就能判明来车是否超载。(1)请说出汽车超载监测系统的三个子系统；(2)请从系统特性（目的性、相关性、整体性）的角度对汽车超载监测系统进行分析。
参考答案：
1、（2）A、由两个或两个以上的要素组成；B、要素与要素之间是相互联系，相互作用形成一个有机的整体；C、整体所具有的功能是各要素在孤立状态下所没有的；
2、整体性，相关性，目的性，动态性，环境适应性；
4、（1）丁谓修复皇宫，整体性；
（2）科学性；
（3）综合性，综合分析；
7、生长特性，天气，田间管理，
生长特性与天气，影响因素，
目标函数
选择题：
1-10：BDCCC ACBAA
11-20：DCDCD ADDAC
21-30：BABAB DDCBC
31-33：ABD
35、（1）8、9（2）2、4、6、7
36、（1）重量监测系统，拍摄系统，超载判断系统
（2）目的性：监测汽车是否超载；
相关性：三个子系统之间是相互联系，相互作用的；
整体性：由三个子系统组成的系统功能是各要素在孤立状态下所没有的。
检验核实，作出决策
分析计算，评价比较
收集资料，制定方案
明确问题，设立目标

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