1、專題七 系統與設計知識框架系統與設計系統的含義系統的含義系統的基本特性系統的分析系統分析的基本方法系統分析的一般步驟系統的設計系統分析的主要原則簡單系統方案設計系統的優化系統優化的意義影響系統優化的因素重點提示1系統的觀點一般包含下列幾個方面：(1)系統是一個整體，不是各個要素的簡單相加。(2)系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的。(3)任何一個要素發生變化或出現故障，都會影響整體功能的發揮。 (4)系統的整體功能大于組成系統的各部分功能之和，即通常所說的：1+1>2。 (5)不能離開整體去分析系統的任何一個組成部分。 (6)系統的各要素之間或系統與部分之間的相互作用、相互聯系。

2、(7)任何系統都具有特定的功能。 (8)任何系統都是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。 (9)一個系統與其所處的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會引起系統特性的改變，并相應地引起系統功能和系統內各部分相互關系的變化。系統的性質：整體性，目的性，相關性，動態性，環境適應性 2動態性與環境適應性的比較動態性是系統本身的運動特性，強調自身運動變化，系統本身是引起系統變化的主要原因，動態性是系統中體現運動變化的永恒的規律；環境適應性強調的是外部環境對系統的影響，是外在因素促使內部變化，或者說由于外部的物質能量發生變化，系統被動地適應著周圍環境的變化。從這兩個方面可以看出，系

3、統本身是運動的，同時也可以隨環境的變化而運動。動態性與環境適應性實際上是系統運動變化的兩種不同的方式。系統分析三大原則：整體性原則，綜合性原則，科學性原則 3系統分析的整體性與系統特性中的整體性 系統的整體性是指系統總是以一個整體的形式存在，而且總是發揮著整體的功能。盡管它是由各要素部分組成，但最后所表現的總是整體的特征。因此說整體性是系統本身的一個屬性，是系統各要素構成的整體的意義指向，更多的側重于系統產生的效果。 系統分析是對系統進行科學決策時的一種方法，整體性原則就是要求我們用整體而不是孤立的觀點看問題。 4系統優化的方法與方案 在系統優化中，目標函數：給定一個“函數”F(x)，以及自變

4、量x應滿足的一定條件，求x取怎樣的值時，F(x)取得最大值或最小值。通常，稱F(x)為目標函數，x應滿足的條件為約束條件。從系統優化層面上來說，即是實現目標與限制條件之間的函數關系式。在多數技術設計中，需要對這個目標函數進行周密的運算，找出最合理的方法和方案。 約束條件：對目標函數產生影響而非人為調節的限制條件。例題解析 【例1】下列關于系統要素與系統功能的敘述，正確的是( ) A要素的功能決定系統的功能 B系統的功能決定要素的功能 要素的變化引起系統的功能變化 D系統功能發生變化，要素必然變化 （分析）本題考查要素與系統的關系。系統是由要素構成的，要素是構成系統的最主要的元素。系統是一個整體

5、，它不是各個要素的簡單相加，系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的。系統的任何一個要素發生變化時，都會影響其他要素的發揮，同時影響系統的整體功能。 答案：C 【例2】機器零件的胡亂堆積構不成機器系統，只有當它們按照一定的裝配關系組合起來時，才能構成機器系統。這表明了系統的( ) A整體性 B動態性 結構性 D相關性 （分析）本題考查“系統的基本特性”。系統是一個整體，它不是各個要素的簡單相加，而是按照一定的關系組合成的一個整體系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的。而相關性是強調各要素之間及系統和要素之間的相互作用、相互聯系。 答案：A 【例3】小張發現自己騎車特別費力。于是，他對自行

6、車系統的各組成部分進行分析與研究，從車圈到輪胎，從鏈輪到腳蹬，最后排除了故障。下列選項與上面的案例無關的是( ) A小張考慮到系統的整體性 B小張對系統進行了整體性分析 小張對自行車系統進行了優化 D小張進行了系統設計 （分析）本題考查系統的特性、系統分析的主要原則及系統的優化等內容。系統的整體性表示系統的最基本特性，它不是各個要素之和，系統的整體性是各要素所沒有的。由于系統存在著整體性，于是就出現了系統的整體分析方法。對系統的優化是指在給定的條件下，根據系統的優化的目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化。本案例應該說與系統設計無關。 答案：D 自主練習 一、基本題1臺燈是一個系

7、統它由燈泡、支撐架、燈罩、開關、底座等五個部分組成。其中燈泡不能被稱為系統的( ) A環節 B子系統 部分 D要素2盡管杭州的道路建設年年有大的投入，但是，隨著私家車的不斷增加，杭州的道路反而變得越來越擁擠了。市政府對整個交通系統進行分析后，決定建設地鐵下列說法正確的是 ( ) A有了地鐵就能對交通系統實現優化 B因為地鐵速度快。才實現對交通系統的優化 C因為地鐵在地下運行，才實現對交通系統的優化 D必須與其他交通工具及基礎設施配套，才能實現優化3每個系統都由兩個或兩個以上的要素構成，而每個要素之問都有相關性。下列對系統相關性的理解正確的是( ) A各要素在系統的地位平等 B各要素在系統的作系

8、統的作用相同 C各要素對系統整體功能的影響相似 D各要素對系統的作用不同，但相互影響6下列成語其含義與整體性無關的是( ) A盲人摸象 B只見樹木，不見森林 C頭痛醫腳，腳痛醫頭 D見風使舵7認為“系統要素好，整體性能一定好，以局部說明整體”的機械論觀點違反了系統的( ) A整體性原則 B目的性原則 C相關性原則 D功能性原則8水分子也可以看成一個系統，而水分子的性質與H、O的性質不同。這說明( ) A系統要素之間相互影響 B要素的性質影響系統整體 整體的性質不是要素所具備的 D要素的性質可以分析出整體的性質9系統是由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素組成的具有特定功能的有機整體

9、，它與系統外環境的關系是( ) A環境適應系統的變化 B環境決定系統的變化 系統決定環境的變化 D系統適應環境的變化10計算機鼠標是一個完整的系統。下列敘述中，不作為鼠標構成系統的條件的是( ) A內部由電路及光電感應傳感器等要素構成 B有具體鼠標的功能 鼠標內部的要素都是相互關聯的 D鼠標的外形設計符合人機關系11進行系統分析的出發點是為了發揮系統的整體功能，目的是( ) A了解系統結構 B明白系統的原理 熟悉系統的運行過程 D尋求最佳決策12一般來說，進行系統分析的初始環節是( ) A收集資料，制訂方案 B分析計算評價比較 明確問題，設立目標 D檢驗核實作出決策13某包裝公司為某一個產品設

10、計紙箱，在決定紙箱的大小、厚度、材質時需研究各個方面的因素：產品的自重與外形特征，產品的濕度及抗壓性要求，產品的存放、搬運要求集裝箱空間的適配，產品的制造特點，成本及國家的一些技術規范，等等。如果我們把設計紙箱作為一個系統工程，那么這個研究過程稱為( ) A系統的認識 B系統的優化 C系統的分析 D系統的設計14下列針對汽車發動機起動系統的說法，錯誤的是( ) A起動系統具有系統的所有特性 B整體性是起動系統的重要特性 C組成起動系統的各部分是相關的 D起動系統的環境適應性就是動態性 二、拓展題16時鐘由于運行時間久，內部齒輪磨損，動力不足，就會產生報時的偏差。這說明系統是（ ) A動態的 B

11、綜合的 適應環境 D穩定的17時鐘結構中的任何一個齒輪的損壞都會影響時鐘的正常功能，這說明( ) A要素決定系統 B要素發生變化影響整體功能 C系統是各要素之和 D整體功能大于各要素功能之和18某公司為了節約能源，計劃設計一個在冬天能夠供熱而在夏天能降溫的地熱泵技術系統，如圖。該系統主要由地熱泵、地下管道、冷熱輸出器及控制器組成。該公司在設計中不需要首先考慮的是( ) A查閱國外地熱泵技術系統的相關資料B實現熱泵技術的可行性C系統的科學性D系統裝置進行技術試驗19新研制的汽車下線后，必須用檢測系統進行完整的檢測。該檢測系統是指( ) A管理部 B技術部門 檢測設備 D檢測流程20“二戰”期間，

12、美軍的運輸船要通過日軍控制的海域，有被日本空軍擊沉的危險。如果在運輸船上時裝高射炮，可以使日軍的飛機不敢低空飛行，從而有效降低被擊沉的可能性，但由于加裝高炮后會使每艘船的運輸量減少，客觀上運輸船通過該海域的頻次不得不增多，這義將增加被擊沉的可能性。這個事例可以說明，系統優化的實現需要( ) A減少約束條件 B降低目標函數 C降低影響因素 D綜合各種因素專題七 系統與設計1 A 2 D 3 D 4 D 5 C 6 D 7 A 8 C 9 D l0 D l1D 12 C 13 C 14 Dl5.笛卡爾的方法論主要觀點是把復雜的問題分割成若干簡單的問題進行分析處理，他這種理論主要違背系統論中的：(1)整體性原則：系統分析首先著眼于系統整體要先分析整體，再分析部分。把組成系統的各要素分析，也就無視系統的最大性質：整體性的存在、 (2)相關性原則：系統的各要素是相互聯系，相互影響相互制約的，如果拋開系統的相關性，那么也就無法得到系統的統一性笛卡兒把復雜問題分割成若干簡單問題，就無視這種相關性的存在。 (3)科學性原則：把-一個整體分成若干個簡單部分，這種貌似簡單實質是機械的方法完全沒有科學性。系統論認為，要素之和大于整體；系統的功能是各要素所沒有的。 16