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第三单元 系统与设计
一、系统的结构
1、系统的含义：
系统是由相互联系、相互作用、相互以来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。
构成系统必须具备的三个条件：
（1）至少要有两个或两个以上的要素（部分）；
（2）要素（部分）之间互相联系、互相作用，按照一定方式形成一个整体；
（3）整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。
例：自行车的结构
2、系统的组成、类型：
系统是普遍存在的，也是多种多样的。根据需要，可以对系统进行不同的分类。如，可把系统分为自然系统和人造系统。
自然系统是自然形成的系统（如生态系统）。
人造系统是由人工制造加工而成的系统（如计算机系统和机械传动系统）。
也可把系统分为实体系统和抽象系统。
实体系统是实物形态的（如生物系统、机械系统）。
抽象系统是非实物形态的（如哲学系统）。
3、系统的基本特性：
(1)整体性（全局、集合）：——侧重于“部分影响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。
系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
例：巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零件
(2)相关性（匹配、关联）：——侧重于“部分与部分之间的关联”
构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。
例：古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程
(3)目的性（功能）：
任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。
(4)动态性（更新）：
物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
(5)环境适应性（自适应）：
系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。
例：“春捂秋冻”、电冰箱不能紧贴墙放置
（结合课本相关案例，学会运用系统的基本特性，分析身边的系统）。
二、系统的分析
1、系统分析及其目的：
系统分析是指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进方案的过程。
目的：寻求解决问题的最佳决策。
系统分析一般是从系统的整体功能出发，全面地思考与解决问题。
系统分析的目标：发挥系统的功能，实现系统的目标。
系统分析采用的方法：运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验。
系统分析产生的结果：拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原系统提出改进方案。
例：王选汉字激光照排系统
2、系统分析及其一般步骤：
（结合田忌赛马案例）
3、系统分析的主要原则：
（1）整体性原则（丁谓修复皇宫）
系统分析首先要着眼于子系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
例：田忌赛马、丁谓修复皇宫、街道各部门施工
（2）科学性原则（三三进九不如二五一十）
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科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具用说服力。
例：种稻“三三进九不如二五一十”
（3）综合性原则（孝襄高速公路）
系统分析时还要注重综合性原则，要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
例：孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水坝
三、系统的优化：
1、系统优化的目的：
系统的优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，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）。
最小的成本——最大的利润；最短的工期——更多的工程量；最少的能耗——更多的产品；单位面积土地——更高的农业产量。（案例：农业间作套种，家具利润问题等）
优化目标：在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，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）。
目标函数；
约束条件：对系统起限制作用的，并且是不可人为调节的。
影响因素：是指对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
2、系统优化的方法：
数学模型——最优解；
科学估算、试验——满意解。 结合案例，分析系统优化的实现。
四、系统的设计：
系统设计是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。它包含对某个系统进行技术设计，同时需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。
1、系统设计的目的与要求：
要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。
2、系统各部分之间的相互联系与相互作用：
运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。
3、系统设计方案的优化：
先从整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
4、系统设计的一般步骤：
系统设计的步骤包括：将系统分解为若干子系统；确定各子系统的目标、功能及其相互关系；对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。
5、简单系统的设计：
了解系统设计应解决的主要问题和基本的设计过程，写出系统设计或系统优化设计的书面方案，包括必要的设计草图以及量化数据。（案例：手电筒照明供电部分的设计）。
明确问题,
设立目标
收集资料,
制定方案
分析计算,
评价比较
检验核实,
作出决策

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