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第三單元 系統與設計
一、系統的結構
1、系統的含義：
系統是由相互聯系、相互作用、相互以來和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體。
構成系統必須具備的三個條件：
（1）至少要有兩個或兩個以上的要素（部分）；
（2）要素（部分）之間互相聯系、互相作用，按照一定方式形成一個整體；
（3）整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。
例：自行車的結構
2、系統的組成、類型：
系統是普遍存在的，也是多種多樣的。根據需要，可以對系統進行不同的分類。如，可把系統分為自然系統和人造系統。
自然系統是自然形成的系統（如生態系統）。
人造系統是由人工制造加工而成的系統（如計算機系統和機械傳動系統）。
也可把系統分為實體系統和抽象系統。
實體系統是實物形態的（如生物系統、機械系統）。
抽象系統是非實物形態的（如哲學系統）。
3、系統的基本特性：
(1)整體性（全局、集合）：——側重于“部分影響整體”。是系統的最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
系統是一個整體，它不是各個要素（部分）的簡單相加，系統的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態下所沒有的。
系統的整體功能大于組成系統的各部分的功能之和。
例：巴爾扎克的塑像、“木桶理論”、一招不慎全盤皆輸、棄卒保車、“阿波羅”登月飛船上的零件
(2)相關性（匹配、關聯）：——側重于“部分與部分之間的關聯”
構成系統的各元素之間是相互聯系、相互作用、相互依賴、相互影響的關系，是彼此相關的。
例：古代建筑的“梁柱結構”、合金鋼材料各種性能的相互影響、家庭裝修工程
(3)目的性（功能）：
任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能，這是區別不同系統的主要標志。
(4)動態性（更新）：
物質都是不斷變化，因此系統是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。
(5)環境適應性（自適應）：
系統都存在于一定的環境之中，并不斷的與外界環境進行物質的能量的和信息的交換，系統必須適應外部環境的變化。
例：“春捂秋凍”、電冰箱不能緊貼墻放置
（結合課本相關案例，學會運用系統的基本特性，分析身邊的系統）。
二、系統的分析
1、系統分析及其目的：
系統分析是指為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統提出改進方案的過程。
目的：尋求解決問題的最佳決策。
系統分析一般是從系統的整體功能出發，全面地思考與解決問題。
系統分析的目標：發揮系統的功能，實現系統的目標。
系統分析采用的方法：運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗。
系統分析產生的結果：擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原系統提出改進方案。
例：王選漢字激光照排系統
2、系統分析及其一般步驟：
（結合田忌賽馬案例）
3、系統分析的主要原則：
（1）整體性原則（丁謂修復皇宮）
系統分析首先要著眼于子系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。
例：田忌賽馬、丁謂修復皇宮、街道各部門施工
（2）科學性原則（三三進九不如二五一十）
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具用說服力。
例：種稻“三三進九不如二五一十”
（3）綜合性原則（孝襄高速公路）
系統分析時還要注重綜合性原則，要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
例：孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水壩
三、系統的優化：
1、系統優化的目的：
系統的優化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
最小的成本——最大的利潤；最短的工期——更多的工程量；最少的能耗——更多的產品；單位面積土地——更高的農業產量。（案例：農業間作套種，家具利潤問題等）
優化目標：在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
目標函數；
約束條件：對系統起限制作用的，并且是不可人為調節的。
影響因素：是指對系統的目標產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
2、系統優化的方法：
數學模型——最優解；
科學估算、試驗——滿意解。 結合案例，分析系統優化的實現。
四、系統的設計：
系統設計是在系統分析的基礎上，設計出滿足預定目標的系統的過程。它包含對某個系統進行技術設計，同時需要運用系統的思想和方法對其設計過程進行分析、設計。
1、系統設計的目的與要求：
要從整體出發，以系統整體功能的最優為目的。
2、系統各部分之間的相互聯系與相互作用：
運用系統的思想綜合考慮各部分之間的關聯、沖突問題，注重各部分的橫向、縱向聯系。
3、系統設計方案的優化：
先從整體考慮優化，統籌兼顧，再在此基礎上完善各部分的設計。
4、系統設計的一般步驟：
系統設計的步驟包括：將系統分解為若干子系統；確定各子系統的目標、功能及其相互關系；對子系統進行技術設計和評價，對系統進行總體技術設計和評價等。
5、簡單系統的設計：
了解系統設計應解決的主要問題和基本的設計過程，寫出系統設計或系統優化設計的書面方案，包括必要的設計草圖以及量化數據。（案例：手電筒照明供電部分的設計）。
明確問題,
設立目標
收集資料,
制定方案
分析計算,
評價比較
檢驗核實,
作出決策

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