系统设计基本方法

第四节系统设计的基本方法第三章系统与设计学习目标通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法理解系统设计的基本原则系统设计的基本方法：1、确定系统设计的总体目的要求2、基本的设计分析：（1）系统设计的约束条件（系统设计的条件、外部环境等）（2）系统内部组分之间、系统与外部环境之间相互联系及制约关系3、系统的设计（1）子系统设计及功能确定（2）系统总体技术设计4、系统的优化（1）分析影响系统优化的主要因素，提高系统的整体运行效果（2）设计方案不断验证、完善5、系统的评价及改进系统设计的目的与要求系统各部分之间的相互联系与相互作用系统设计方案的优化

系统设计应考虑的主要问题系统设计的一般步骤

①将系统分解为若干个小系统②确定各子系统的目标、功能及相互关系③对子系统进行技术设计和评价④对系统进行总体技术设计和评价一、田径运动会决赛日程表的编制1、明确系统设计的目的要求（1）完成田径决赛，赛程只能为两天（2）考虑安全因素、程序安排的合理性（3）尽可能地营造比赛氛围，以利于运动员水平的发挥，增强各班级的凝聚力一、田径运动会决赛日程表的编制2、调配研究，现状分析（1）参考前几年的赛程安排，请教专家（2）条件分析：场地条件、时间条件、工作人员数量和水平（3）兼顾要注意的问题（安全、衔接、氛围）3、主要设计过程（1）根据决赛项目和运动员人数进行分组

径赛田赛60m(116人分6大组22小组）铅球（共144人，10大组）100m（以下分组略）三级跳远（以下分组略）200m跳远400m跳高800m

1500m

100m跨栏

4×100m接力3、主要设计过程（2）根据竞赛项目安排，估算时间，制作分组牌子，反复检查，确保不漏项，不漏人。

初一女生60m16人分3组约8min高一男生铅球15人分1组约60min3、主要设计过程（3）分5场依次编排纸牌。综合考虑总体目的和要求，考虑各项目的联系，解决运动员兼赛和场地冲突。

先安排径赛，后安排田赛，做到基本同时结束。把相同项目不同组别的决赛衔接起来，使衔接紧凑。考虑兼项运动员的时间安排和休息问题合理考虑场地的有效利用率

4、优化和公示征集意见，反复修改，尽可能地考虑到各种因素图中为一所农村小学的教室，他们想增建一间教室。主要功能提供教与学的场所。如果你是一位系统设计师，你需要考虑哪些方面的问题？二、修建希望小学教室设计简介二、修建希望小学教室设计简介简易教室系统组成和层次结构简易教室系统教室平面保温通风采光防火子系统疏散教室平面设计教室平面的形状、朝向问题、教室面积如何确定、教室门窗如何设计、桌椅、讲台的摆放等。教室平面设计面积的预估各部分位置的确定学生最大人数、桌、凳所占面积排、行、桌、凳之间空隙估算教室前面的面积班级必备物品教室平面设计关于教室平面设计方案的检验问题通过设计纸模型来展示通过实地测量现有教室比较通过访问教师、工程师来了解征求意见。教室保温设计当地保温、防冻的要求平房耗散热量的规律保温隔热的方法从保温角度对室体的设计要求从保温角度对门窗的设计要求根据经费情况决定采用暖气子系统还是火墙子系统绝热：岩棉又称岩石棉、是矿物棉的一种。以天然岩石及矿物等为原料。1、绝热性能：绝热性能好是岩棉、矿渣棉制品的基本特性。2、燃烧性能：岩棉、矿渣棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性粘接剂的多少。3、隔音性能：岩棉、矿渣棉制品具有优良的隔音和吸声性能，其吸声机理是这种制品具有多孔性结构，当声波通过时，由于流阻的作用产生摩擦，使声能的一部分为纤维所吸收，阴碍了声波的传递。采暖：火墙火墙是利用炉灶的烟气通过立砖砌成的空心短墙采暖的设备，和火炕类似，是北方传统民居被动式节能的一种方式，在冬季利用使用灶炉产生的热量来升高室内温度。教室通风系统对开窗户吊扇教室采光系统对开窗户日光灯教室防火系统墙体采用不易燃烧的材料制成安装自来水系统教室疏散系统前后门设计安全通道教室未来发展规划、周边绿化、经费来源、方案优化、公示并征集意见等其他问题……三、水火箭的设计三、水火箭的设计1、确定系统设计的总体目的要求设计一个利用废弃饮料瓶制作的气压式喷水式推进“火箭”用600ml的饮料瓶做动力舱，竖直升高高度大于5米，射程大于20米三、水火箭的设计2、基本设计分析通过调查研究，收集相关资料(1)外部环境分析：受力状况：重力、空气动力、空气阻力天气状况：风向、风速、雨、雪等因素地理环境：发射点位置高度、目标点高度（2）飞行原理分析动量守恒定律、弹道理论三、水火箭的设计3、初步设计方案水火箭总系统箭体子系统壳体箭头箭翼动力子系统动力舱水加压空气喷嘴（胶塞、气门）回收子系统降落伞连接子系统用于多级火箭发射子系统发射器发射轨道辅助设施（打气筒）三、水火箭的设计4、系统的优化通过对影响火箭飞行的主要因素分析，进行优化(1)原理：影响最大的是刚喷完水时的速度（2）发射角度对飞行距离和高度的影响三、水火箭的设计5、系统的评价和改进通过发射火箭检验，对其安全性、功能性等方面进行评价。并尝试更好的改进效果。系统设计的基本方法：1、确定系统设计的总体目的要求2、基本的设计分析：（1）系统设计的约束条件（系统设计的条件、外部环境等）（2）系统内部组分之间、系统与外部环境之间相互联系及制约关系3、系统的设计（1）子系统设计及功能确定（2）系统总体技术设计4、系统的优化（1）分析影响系统优化的主要因素，提高系统的整体运行效果（2）设计方案不断验证、完善5、系统的评价及改进可见，系统设计就是把设计对象看作一个完整的系统，对系统各元素进行分析与综合，使系统内部协调一致，并使系统与环境相互协调，以获得整体目标最优的设计。小结四、都江堰工程都江堰工程是中国古代人民治水的智慧结晶。始于战国初期，在公元前250年，由秦蜀郡太守李冰父子在前人治水的基础上，率民众基本完成。都江堰工程巧妙利用地形、地势和表面地质条件，就地取用卵石、竹、木材，顺势引导水流。工程由三大主体工程和120个附属渠堰工程组成。四、都江堰工程1、“鱼嘴”分水工程“鱼嘴”是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，它昂头于岷江江心，把岷江分成内外二江。西边叫外江，俗称“金马河”，是岷江正流，主要用于排洪；东边沿山脚的叫内江，是人工引水渠道，主要用于灌溉；鱼嘴的设置极为巧妙，它利用地形、地势，巧妙地完成分流引水的任务，而且在洪、枯水季节不同水位条件下，起着自动调节水量的作用。鱼嘴所分的水量有一定的比例。春天，岷江水流量小；灌区正值春耕，需要灌溉，这时岷江主流直入内江，水量约占六成，外江约占四成，以保证灌溉用水；洪水季节，二者比例又自动颠倒过来，内江四成，外江六成，使灌区不受水潦灾害。在二王庙壁上刻的治水《三字经》中说的“分四六，平潦旱”，就是指鱼嘴这一天然调节分流比例的功能。四、都江堰工程2、“飞沙堰”溢洪工程在鱼嘴以下的长堤，即分内、外二江的堤叫金刚堤。堤下段与内江左岸虎头岸相对的地方，有一低平的地段，这里春、秋、冬、三季是人们往返于离堆公园与索桥之间的行道的坦途，洪水季节这里浪花飞溅，是内江的泄洪道。泄洪道，唐朝名“侍郎堰”、“金堤”，后又名“减水河”，它固具有泄洪徘砂的显著功能，故又叫它“飞沙堰”。飞沙堰是都江堰确保成都平原不受水灾的关键要害。它的主要作用是当内江的水量超过宝瓶口流量上限时，多余的水便从飞沙堰自行溢出；如遇特大洪水的非常情况，它还会自行溃堤，让大量江水回归岷江正流。另一作用是“飞沙”，岷江从万山丛中急驰而来，挟着大量泥沙，石块，如果让它们顺内江而下，就会淤塞宝瓶口和灌区。飞沙堰真是善解人意、排人所难，将上游带来的泥沙和卵石，甚至重达千斤的巨石，从这里抛入外江（主要是巧妙地利用离心力作用），确保内江通畅，确有鬼斧神工之妙。四、都江堰工程3、“宝瓶口”引水工程是湔山(今名灌口山、玉垒山)伸向岷江的长脊上凿开的一个口子，它是人工凿成控制内江进水的咽喉，因它形似瓶口而功能奇持，故名宝瓶口。留在宝瓶口右边的山丘，因与其山体相离，故名离堆。宝瓶口宽度和底高都有极严格的控制，古人在岩壁上刻了几十条分划，取名“水则”，那是我国最早的水位标尺。内江水流进宝瓶口后，通过干渠经仰天窝节制闸，把江水一分为二。再经蒲柏、走江闸二分为四，顺应西北高、东南低的地势倾斜，一分再分，形成自流灌溉渠系，灌溉成都平原。及绵阳、射洪、简阳、资阳、仁寿、青神等市县近一万平方公里，一千余万亩农田。都江堰水利工程是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。这项工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等120个附属工程构成，科学地解决了江水自动分流（鱼嘴分水堤四六分水）、自动排沙（鱼嘴分水堤二八分沙）、控制进水流量（宝瓶口与飞沙堰）等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。1998年灌溉面积达到到66.87万公顷，灌溉面积已达40余县。人们为了纪念李冰父子，建了一座李冰父子庙，称为二王庙。

都江堰是由渠首枢纽、灌区各级引水渠道，各类工程建筑物和大中小型水库和塘堰等所构成的一个庞大的工程系统，担负着四川盆地中西部地区