二节系统的基本特分析

第二节 系统的基本特性分析 一、波轮式全自动洗衣机系统分析 组成： 波轮式洗衣机由洗涤与脱水桶、波轮、传 动机构、操作与控制面板、机箱体、进水 机构、排水机构和供电线路等部分组成。 功能： 洗衣机的总体功能是洗净衣物。 为达到目的，它的各组成部分各具分功能 和作用，以支撑实现总体功能。 洗衣机内部各组成部分之间的关系： 各个组成部分按照功能分别称为 给水子系 统、驱动运动子系统、操作控制子系统、 支撑子系统等。 从各个局部看： 供电、驱动 波轮旋转 水流形成； 进水（注水） 洗涤、漂洗 排水； 面板上各开关、按钮 各个洗涤程序； 将各部分装于机箱体内 洗衣机整体； 水流的洗涤与漂洗 驱动运动 进水、排水 洗涤程序 桶、机箱 洗衣机各部分之间关系示意图 洗衣机和外界环境之间的关系 洗衣机 进水 供电 操作者 支撑基 排水 噪声 输入 进水：环境给洗衣机诸如工作的介质。 供电：环境给洗衣机提供工作能量。 操作者：环境（人）向洗衣机发出工作程序的 信息。 输出 噪声：洗衣机工作过程中向外界环境加强 的一种影响。 排水：洗衣机工作过程中向外界环境排放 物质（污水）。 输入、输出 支撑基 一是左边的指向洗衣机的箭头，表示环境 给洗衣机提供支撑（输入） 二是右边的指向支撑基的箭头，表示洗衣 机工作过程中向外界环境增加的有一种影 响，如振动。（输出） 洗衣机系统的评价与小结 评价：主要有以下几点：可靠性、返修率； 实用性，包括洗涤容量、外形大小等；性 能 /价格比；安全、节能、环保；外表、美 观。 小结 : 洗衣机作为一个整体，总体的功能就是洗净衣服。 它的各个组成部分都是围绕着支撑实现总功能来 确定其结构、工作方式的； 各个组成部分的设计要服从于整体功能、整体效 益的需要。 思考： 1、洗衣机工作时与外界有哪些关系？ 2、如果给洗衣机注入温水或是很凉的冷水，会给 洗衣机的洗涤效果带来哪些影响？ 3、如果电源电压或频率有大幅度波动，会给洗衣 机的工作带来什么影响？ 4、洗衣机工作时，放置在什么地方为好？为什么？ 二、龙舟赛艇系统分析 1、龙舟赛艇系统的功能与构成 构成： 艇体子系统 ：支撑荷载，合理的艇身造型可 以减少水的阻力。 运动子系统 ：主要由若干副浆组成，用于划 水；艇后设舵或由一桨代替。 动力子系统 ：由若干名运动员组成，按艇上 指挥号令划桨。 2、赛艇的定量描述分析尝试 （ 1）赛艇速度的获得 赛艇得到动力，记做 F1， 空气和水给赛艇的阻力，记做 F2。 F=ma和 F=F1-F2。 （ 2）作用于艇上力的平衡 ma-F=0 赛艇运动的数学描述 赛艇运动可以用牛顿第二定律进行严格的 定 量描述。 这种描述运动特性的数学表达式，一般称为 数学模型。 寻求某一运动的数学模型的过程，称之为建 模过程。 4、龙舟赛艇系统的评价与小结 （ 1）评价 影响赛艇速度的因素：划的力量大、前进的方向 性好、总体质量尽可能小。 （ 2）小结 赛艇系统作为一个整体，它的功能和目的是比赛 与取胜。作为系统它具有整体性、目的性、各个 子系统的相关性和工作环境的适应性等特性。 思考： 1、速度是怎样产生的？如果考虑阻力，实际的动 力值应该怎样考虑？怎样才能减少阻力？ 2、在上面的分析中，只重点讨论了施加动力的大 或小的作用。如果考虑提高划桨的频率，会带来 什么作用？ 3、如果突然出现一阵风吹到赛艇上，结合牛顿第 二定律的公式，做一些论述？ 4、将龙舟赛艇系统与波轮式全自动洗衣机相对比， 试就系统内部各分系统的关联关系和系统与外界 环境关系，对赛艇系统做一些分析。 整体性：最基本特性，是个体的有机结合。 相关性：各要素、整体之间相互作用、联系。 目的性：实现一定的功能。 环境适应性：对环境变化的适应能力。 三、系统的基本特性 1、整体性 系统最基本的特性。 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 。 “ 阿波罗 ” 登月计划 20世纪 60年代末美国的 “ 阿波罗 ” 登月计划 把载人飞船送上了月球，飞船和运载火箭共有 700多万个零件，这些零件本身都很一般，没有 一个是新研制的，但正是这些一般的零件按照一 定的结构组成了能把人送上月球的性能优越的飞 船。 一个和尚挑水吃 两个和尚抬水吃 三个和尚没水吃 三个和尚 巴尔扎克 思考： 案例 “ 巴尔扎克的雕像 ” 给了我们什么启示？ 做任何事情，都要重视整体效应， 必要的时候，要舍得抛弃部分而保 存整体 现 象 原 因 一个和尚挑水，两个抬水，三个 没水吃 三个臭皮匠顶个诸葛亮 一着不慎，全盘皆输 丢卒保车 2、根据系统的整体性特征，解释下列现象 2、相关性 相关性是指组成系统的各元素之间的 相互作用、相互联系、相互制约、相 互影响。 3、目的性 任何系统都具有某种目的，都要实现 一定的功能。这也是区别不同系统的 标志。 思考： 对于复杂的系统，目标有很多 个时，我们怎么办？ 往往用一个指标体系来描述系统的目标 4、环境适应性 一个系统与其所处的环境之间通常都有 物 质、能量和信息 的交换， 系统必须适应外 部环境的变化。 例：动物适应环境（刺猬、鹿、黄鼬等） 思考： 列举系统调节来适应环境变化的例子 汽车的防滑链、供水系统的防冻措施、 动物的保护色等。 四、分析系统的基本方法 1、系统思想 作为系统，它们都具有整体性、相关性、 目的性和环境适应性。 系统的这些基本特 性，就构成了系统的基本思想。 2、系统分析的基本方法 运用 系统的思想 和 定性定量 相结合的方法， 对系统进行分析，就是系统分析的基本方 法。 主要分三个阶段： 阐明问题、分析研究、 评价比较。 【案例 2】：田忌赛马 1、田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案 2、孙膑所出的主意，为什么能使田忌赢了齐王？ 3、按系统分析的一般步骤对田 忌 赛马进行分析 . 【 案例 3】 ：阿拉斯加原油输送方案 1、阐明问题 任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田 向美国本土运输油田。 2、分析研究 环境：油田处于北极圈内，海湾常年处于冰 封状态，陆地最低气温达 -50摄氏度。 当前采用的一般方案： 方案 1：由海路用油船运输 方案 2：用带加温系统的油管输送 方案 3：把含 10 20氯化钠的海水加到原油 中去，使在低温下的原油成乳状液，仍能畅流， 这样就可以用普通的输油管道运送了。 方案 4：将地下石油蕴涵的天然气转化为甲醇加到 原油中，降低原油的熔点，增加流动性，从而用 普通的管道就可以同时输送原油和天然气，仅管 道铺设费就可以节省近 60亿美金。 3、评价比较 综合各方案优、缺点，以及成本、安全性等， 确定第 4种方案为最终方案。 反思：如果仅仅在前面 3个方案上优化，无论 如何都得不到方案 4的巨大效益。分析人员运用其 专业知识，将石油中的原油和天然气的运输作为 一个整体进行系统分析，获得了成功，体现了系 统分析的实际价值。 3、学写简单的系统分析报告 在做过系统分析之后，就要通过写报告来达到总 结收获、提高认识、以利今后发展的目的。也可 以培养和训练科学的思维和表达能力。 简单的系统分析报告包括：系统的分析过程，如 功能、构成、特性；依据，如系统的内部关系， 系统与外部环境关系的挖掘；结论和建议，如评 价与小结。