3.2系统分析的基本方法

第二节系统分析的基本方法第三章系统与设计课程目标1、通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性。2、初步掌握系统分析的基本方法。1、整体性2、目的性3、相关性4、动态性5、环境适应性6、层次性（1）系统具有整体性系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。整体性：系统最基本的特性。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1+1﹥2.讨论与分析1、如果我们的自行车缺少了下面的零部件，将会出现怎样的情况：（1）车架（2）中轴（3）车闸（4）前叉2、自行车各子系统缺一不可，相互配合，才能实现整体功能。3、新自行车有一个磨合期。4、链条运动不顺或脱落原因分析和问题处理传说宋真宗在位时，开封皇宫曾失火。一夜之间，大片的宫室楼台殿阁亭榭变成了废墟。宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；第二，要运来大批木材和石料；第三，需要大量新土。不论是运走垃圾还是运来建筑材料和新土，都涉及到大量的运输问题。如果安排不当，施工现场会杂乱无章，正常的交通和生活秩序都会受到严重影响。丁谓修复皇宫案例分析1第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为大街。按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响。丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：首先，把皇宫前的一条大街挖成大深沟，把挖出来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。丁谓的方案丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：首先，把皇宫前的一条大街挖成大深沟，把挖出来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为大街。按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响。丁谓的方案丁谓所采用的方案为什么能一举三得？丁谓在皇宫修复工程的建设施工中，运用了整体的解决方案，使烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务协调起来，在总体上得到了最佳解决，一举三得，节省了大量劳力、费用和时间。木桶理论“木桶理论”认为，木桶的盛水量取决于最短的那一块木板的长度。请用系统的观点解释。系统的整体性任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体的功能发挥。案例分析2造成一座悬索桥，就具有了交通的功能，而若某根绳索出现故障，就可能影响整座桥的正常使用，甚至导致事故的发生。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构成了能把人送上月球的性能优异的登月飞船，从而体现了整体的功能。1986年1月28日中午，数百万美国人端坐在电视机前观看，美国的“挑战者”号航天飞机从卡纳维拉尔角航天基地发射升空后73秒起火爆炸，这一事件已经过去15年了，但看过电视直播的观众对那触目惊心的火球一定记忆犹新。这次事故是由于一个助推火箭的密封装置出现故障而引起的。航天飞机升入天空后不久，泄漏出的燃料便着了火，火焰很快就扩散到了主燃料舱。体育赛事中，对于团体项目而言，往往世界明星联队打不赢一支好的国家队。为什么？系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。日常生活中，常听人说：1、“一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”请问：请根据系统的整体性特征，分别解释之。2、“三个臭皮匠胜过一个诸葛亮”3、“丢卒保车”4、“一着不慎，全盘皆输”现象原因一个和尚挑水吃,两个和尚抬水吃,三个和尚没水吃.三个臭皮匠胜过诸葛亮一着不慎,全盘皆输丢卒保车三个人共同构成一个系统,每个人都是其组成要素之一,如果三人之间的协作关系处理得不好,反而办不好事情.三个臭皮匠构成一个整体,整体的功能大于部分功能之和.即：1+1+13在一个系统中,局部对整体的制约,部分的变化会影响整体的变化,甚至还会对全局产生决定性的影响.用系统的整体性,解释表中所列的现象为了整体的利益,要敢于舍弃局部利益.罗丹雕塑传说，法国著名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克雕了一座塑像。塑像雕好后，大受人们的称赞，人们特别对雕塑上巴尔扎克的一双手赞不绝口，都说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到人们的议论后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。请解释，罗丹这样做的目的何在，雕塑家的这一行为给你以怎样的启示？罗丹砍去雕塑双手的目的在于使人们注意雕像的整体，而不会再去注意这双手。这给我们一个启示，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。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。设计和分析一个系统时，必须先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。(2)系统具有目的性沙发VS床沙发（坐）床（躺）受空间限制，床与沙发能否合二为一？沙发床人们将发条、游丝、齿轮、表壳等零件组装成钟表，其目的是：_______________________满足人们对计时功能的需要•相关性是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。如：建筑物的梁柱关系(3)系统具有相关性当柱与柱之间的梁的跨度增大时，则梁的厚度要相应地加大，否则就不足以承受设计所需的重力，梁的跨度与梁的厚度之间的关系就反映了这一系统内部要素与要素之间的相关性又如，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；碳含量低，则硬度低、耐磨性差。碳含量与合金钢材料的整体性能密切相关。案例分析：铅笔上的HB、2B、2H的意义这些是表示铅笔的硬度，是按照笔芯的硬度来定的,从软到硬分别为6B,5B,4B,3B,2B,B,HB,H,2H,3H,4H,5H,6HB--Black黑度H--Hard硬度B数越多铅笔就越黑越软，H数越多就越硬颜色越浅。HB是中间的。铅笔芯就是用石墨粉和粘土配比而制成的，石墨粉多则软，这说明铅笔笔芯碳含量的高低决定笔芯的软硬以及颜色的深浅。生态系统的相关性（4）系统具有动态性任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。运用系统动态的观点,有助于我们不仅看到系统的现状,还看到系统的发展变化,从而预测系统的未来,掌握系统发展的规律。讨论：台式计算机的CPU上安装的小风扇为什么有时候转得快，有时候转得慢？因为在CPU下方有一个温度传感装置，调整小风扇的转速可以起到动态控制CPU温度的目的。病人从住院到出院这段时间内,医生常常会开不同的药方,请分析其中的原因?“太阳每天都是新的”，这说明任何事物都是不断变化的。任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。例如，任何一个机械传动系统的零件之间都会有磨损，为了保持系统的性能，必须定期给零件添加润滑剂或更换零件。（5）系统具有环境适应性对环境的适应能力，保持和恢复系统原有的特性。例如：“春捂秋冻”“春捂秋冻”是一句卫生谚语，这是人们维护身体健康的经验，有一定的科学道理。“春捂”就是说春季，气温刚转暖，不要过早脱掉棉衣。“秋冻”就是说秋季气温稍凉爽，不要过早过多地增加衣服。•人自身就是一个系统，春天穿多一些是对冬天的一种适应和衔接•秋天穿少一点是对夏天的衔接和向冬天过渡到一种准备。•两者都是为了使人的身体逐渐适应外界气温的变化而不至于生病环境适应性案例动物保护色：保护动物的生存。绿色草中的蝈蝈北极熊冬天和夏天的雷鸟卧地松：生活在高山上，由于风雪等阻力而无法向上生长，只得沿地面扩张。水中的红树林：众多的气根，像章鱼爪一样延伸开来。生物对环境的适应(6)系统具有层次性系统无论大小，都可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构。系统各层次具有独自的功能，他们通过相互联系、相互作用共同完成系统的整体功能。分析以下例子反映系统的哪方面基本特性。1、《西游记》中师徒四人需要齐心协力才能取得真经。2、某大桥使用后发生垮塌，经调查事故原因是建筑水泥的标号没有达到国家标准。3、火车铁轨每段之间需要有一定的缝隙，以免热胀冷缩后铁轨变形发生脱轨。整体性相关性相关性环境适应性系统的基本特性整体的角度联系的观点发展的眼光哲学观点(5)环境适应性(4)动态性(3)目的性(2)相关性(1)整体性(6)层次性•系统的思想：作为系统，它们都具有整体性、相关性、目的性和环境适应性等特征，这些特征归纳了我们分析、解决问题的基本原则，构成了系统的基本思想。•系统分析的基本方法：系统分析是系统思想与分析方法的结合。系统分析随对象而千变万化，但都有基本的步骤和原则。•系统分析的目的：减少设计决策的风险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。人们设计人力飞机的设想经过了以下四步设想1：对系统结构组成的分析公限于在会“拍打”的机翼方面，而未考虑系统的其他结构组成，更未考察分析系统进行时的约束条件。人们设计人力飞机的设想经过了以下四步设想2：比设想1有进步，对飞机的组成结构及外部约束条件都进行了定性分析，考虑体形以减小阻力，考虑重量和结构，采用了新型材料。但仍未能定量分析和协调飞机结构（机翼面积）和飞机升力之间的关系。人们设计人力飞机的设想经过了以下四步设想3：比设想2有进步，采用定性分析和定量分析相结合的方法，通过分析、计算，着重解决飞机的动力与速度、机翼面积大小的匹配关系。飞机飞起来了。人们设计人力飞机的设想经过了以下四步设想4：在飞机飞起来的基础上，进一步提出改进方案，使系统整体运行达到了更理想的效果。系统分析的含义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，并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。明确问题,设立目标明确所要研究问题的性质和范围,提出所要达到的目标,明确约束条件收集资料,制定方案收集相关资料,制定解决问题的各种备选方案,预计可能产生的各种结果分析计算,评价比较对资料和数据做必要计算,进行各子系统的分析,将各种方案进行评价对比,选择最佳方案检验核实,作出决策如果对方案不够满意,还可按上述程序反复进行,直到获得满意的方案为止系统分析的一般步骤1.整体性原则系统分析首先着眼于系统整体，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。系统分析的主要原则案例分析丁谓修复皇宫系统分析的主要原则2.科学性原则系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面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说服力。系统分析的主要原则3.综合性原则系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。系统分析的主要原则课堂小结1、系统的基本特性：整体性目的性相关性动态性环境适应性层次性2、系统分析的基本方法（1）系统的思想（2）系统分析的基本方法（3）系统分析的原则整体性科学性综合性当堂检测：1、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c当堂检测：2、一堆沙子、钢筋、水泥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造成一座桥梁，就具有了交通的功能，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c当堂检测：3、赵明同学家所在街道的人行道