資源簡介

(共42張PPT)
在日常生活和實踐中，我們經常需要對各種各樣的系統進行一定的設計。例如：
家庭室內裝修設計
假期旅游行程設計
個人形象設計
班級管理系統設計
學校田徑運動會競賽日程表設計等等。
什么是系統設計？
無論是簡單系統的設計，還是復雜系統的設計，都要對需設計的系統進行調查分析、籌劃研究、評價實施、運行改善等，直到完成一個能協調工作的實際系統，這一過程就是系統設計。
第三節 系統的設計
一、系統的設計
系統設計：
在系統分析的基礎上，設計出滿足預定目標的系統的過程。
1、系統的設計的涵義
它既包含了對某個系統進行技術設計本身的內容，同時又需要運用系統的思想和方法對其設計過程進行分析、設計。
2、系統設計應考慮的主要問題
（1）系統設計的目的與要求
系統設計要從整體出發，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。依據系統的基本特性，既要考慮當前，也要考慮長遠。
（3）系統設計方案的優化
首先從系統整體考慮優化，統籌兼顧，再在此基礎上完善各部分的設計。
為坐落在山里的村莊策劃一個筑路工程設計方案，需要籌劃：資金分配、人員調配、地質勘探、路向選擇、材料購置、施工進度等。
從系統設計的思路出發，怎樣理順這些關系？
【馬上行動】
思考：從系統設計的思路出發，怎樣理順這些關系？
馬上行動：
（1）要實現筑路工程的總體目標是：經濟、快速、安全、方便地選擇路向。
（2）進行地質勘探，哪些路段適合筑路，哪些路段不適合筑路，哪些地段適合架橋，哪些地段要避開耕地。
（3）選擇筑路技術方案，不同的地段實施不同技術方案，如公路要越過兩座山坡，是穿隧道還是繞道行。
（4）進行資金合理的分配
（5）考慮工期、人員、材料安排方案，合理安排人員，各段工程同時進行，實行并行施工，在不增加總資金的情況下，降低材料成本，減少材料的浪費，就近取材，就地取材，選擇合理路線購置材料。 在不增加過多人工的前提下，提高工程進度，提高勞動生產率。
唉！沒有車位了，又白進一趟！
請同學們思考能否自己設計出這個車位指示系統？
3、系統設計的一般步驟：
（1）將系統分解為若干子系統；
（2）確定各子系統的目標、功能及其相互關系；
（3）對子系統進行技術設計和評價；
（4）對系統進行總體設計和評價。
車位指示系統分解為哪幾個子系統呢？
1、顯示控制系統；
2、線路部分系統；
3、車位探測系統。
請同學們以小組（前后四位同學）為單位，討論設計一個車位指示系統，這個系統要求有的功能：
1、顯示停車場的結構，各個車位的位置；
2、顯示各個停車位是否已泊車。
3、系統設計的一般步驟：
可以概括為“總——分——總”。就是當我們要設計一個系統對象時，可以先將對象分解為一個子系統，分析和確定各個子系統的目標、功能以及它們之間的相互關系和結構組成，然后單獨對每個子系統進行技術設計、評價及優化，然后對由完成的子系統作為構件的系統整體進行總體技術設計和評價。
二、簡單系統的設計的實現：
系統設計多用于比較復雜的社會系統工程、經濟系統工程、規劃系統工程、生態系統工程、能源系統工程、交通運輸系統工程、農業系統工程、工業及企業系統工程、軍事系統工程等方面。
二、簡單系統的設計的實現：
案例分析：
手電筒照明供電部分的設計
王丹遇到了照明問題，想解決這個問題就要用到系統設計。
（一）王丹的目的：用所學過的知識，設計并制作一只簡易的手電筒。
（二）設計要求：可照明的手電筒，攜帶方便，使用安全。
（三）設計分析：
1、手電筒的結構：
（1）可把手電筒看成一個整體
（2）再把手電筒照明供電部分分為兩個子系統，一個是照明子系統；另一個是供電子系統。
（3）照明子系統的要素是燈泡、導線。
（4）供電子系統的要素是電源、開關。
2、手電筒的功能
（1）手電筒的功能就是照明，取決于各個組成要素
（2）供電裝置電源是通過導線的連接驅動燈泡的發光，這些是基本要素，缺少任何一個，手電筒都不能正常工作。
3、手電筒的組裝
（1）將手電筒的各個要素按照一定的要求進行匹配，組裝才能達到目的功能
（2）合理選擇元器件
（四）設計方案：方案A
1．設計一個簡單的電路，畫出電路圖。
2．根據電路圖，選擇元器件，如燈泡、干電池、導線等，并搭接電路。
3. 通過控制開關，使燈泡發光。
方案B
選擇元器件為發光二極管及干電池、金屬筒等，其他步驟參照方案A
（四）設計方案：方案C
手柄
齒輪組
小燈泡
發電機
1．設計目標：設計一個自動發電手電筒，用發電機代替干電池進行供電。
2．手電筒系統的各要素
3．工作原理：用手搖動手柄，使齒輪轉動，帶動由磁鐵和線圈組成的發電機旋轉，線圈在磁場中轉動時切割磁感線產生感應電流，將機械能轉化為電能，輸出電流，使小燈泡發光。
（五）方案制作：
試驗：測試玩具電動機能否改裝為發電機
試驗器材：玩具電動機、小燈泡、粗棉線、導線。
試驗過程：
（1）在電動機的接頭上連接小燈泡。
（2）在電動機的轉軸上繞十幾圈的棉線。
（3）用力快速抽動棉線，使電動機的轉子迅速轉動，觀察小燈泡發光情況。
試驗總結：當外力使電動機轉子迅速旋轉時，轉子線圈中產生感應電流，小燈泡發光。玩具電動機經改裝可以發電。
設計簡單電路，畫出電路圖。
根據電路圖，選擇元器件，2．5V的燈泡、導線、發電機、大齒輪、小齒輪、發電機座子、手柄等。
通過手搖柄控制燈泡發光。
工作原理：手柄的軸與大齒輪軸連接，利用輪軸原理，把手運動帶動大齒輪轉動，大齒輪與小齒輪嚙合提高小齒輪的轉速，帶動發電機的轉子高速旋轉，快速切割磁感線引起磁通量的變化，產生感應電動勢，有了感應電流，使小燈泡持續發光。
二、簡單系統的設計的實現：
案例分析：
“室內住宅電氣系統設計”
現在人們最大消費就是購房，當房子買下后，面臨的就是裝修問題了。在裝修過程中，許多業主和裝修公司都十分重視“木工活”、“瓦工活”的施工質量和效果，人們容易忽視住宅的室內電氣設計，導致裝潢完成后才發現有設計不合理之處，或住戶對每條線路的走向一無所知，殊不知，對將來的使用影響最大的，既不是地上的磚鋪得平不平，也不是墻壁上的涂料刷得是否牢固，而是室內電線、電話線、有線電視光纜的鋪設是否安全合理，使用后出現了故障能不能檢修，所以進行住宅室內電氣線路設計很重要。
隨著住戶各類家用電器的逐漸增多，特別是空調、電熱水器等大功率電器的使用，住宅電氣設計由原來的純照明向多功能的方向發展。為避免住戶使用過程中的電氣線路過載等狀況的發生，運用系統的思想整體地進行電氣線路的設計是非常必要的。
下面我們就對楊輝購買的一套135.6m2的三室二廳的新房室內電氣線路進行系統的設。
（一）系統設計的目的：
1．分析室內照明的功能需求，書房、臥室、客廳、廚房、衛生間和涼臺的照明要求是如何的？
2．系統組成部分之間的相互聯系和作用：針對不同的照明需求來選擇怎樣的燈具？
3．如何計算家居總用電量？
4．室內照明的電線敷設的安全標準？
5．系統設計方案及其優化：
（二）設計要求:
1.用電負荷:照明用電負荷800w，娛樂用電負荷1500w，廚房用電負荷4500w，衛生間用電負荷1300w,空調用電負荷3000w。最大功率P=800w+1500w+4500w+1300w+3000w
=11100w
2．照明和各種家用電器使用安全、方便，相互之間影響小，便于維修。
（三）設計分析；
1．設計的目的方便住戶使用，滿足住戶的舒適和審美要求，便于日后維修，安裝規范，確保室內電氣線路的安全。
2．室內配電系統由電源配電箱和若干個回路組成，它們構成了室內電器線路系統的子系統。
3．當某一回路發生故障時，不影響其他回路的正常工作。
（四）設計方案：
1．電源配電箱
電源通過住宅的專用配電箱再進入室內房間，配電箱中應有短路、過載和漏電保護，具有過負載、過電壓和漏電保護功能。每戶應設置強弱電箱，配電箱內應設動作電流30MA的漏電保護器，分路經過控開后，分別控制照明，空調，插座等。控開的工作電流應與終端電器的最大工作電流相匹配，一般情況下，照明10A，插座16A，柜式空調20A，進戶40-60A。
2．電路的設計
楊揮家用電負荷最大值約為11.1kw，通過最大電流11100w/220v=50.46A,電流過大各線路必須采用單獨的電路回路。室內配電系統采用多回路形式，本例設計有照明回路、插座回路、空調回路，對于廚房、浴室設立單獨回路。
3．導線與電器設備選擇
（1）導線:為了防火、維修及安全，最好選用有長城標志的“國標” 塑料或橡膠絕緣保護層的單股銅芯電線，線材槽載面積一般是：照明用線選用1.5平方毫米，插座用線選用2.5平方毫米，空調用線不得小于4平方毫米，接線選用綠黃雙色線，接開關線(火線)用紅、白、黑、紫等任一種。但在同一家裝工程中用線的顏色用途應一致。
（2）電器設備：電源配電箱、電表、控制開關漏電保護開關、電源插座、開關面板、插座的選材面板的尺寸應與預埋的接線盒的尺寸一致；表面光潔、品牌標志明顯，有防偽標志和國家電工安全認證的長城標志；開關開啟時手感靈活，插座穩固，銅片要有一定的厚度；面板的材料應有阻燃性和堅固性。
（五）線路布置
1．智能系統：在住宅電氣線路設計中應預埋電話線、有線電視信號線、視頻線、網絡線，在客廳和三間睡房預埋電話線、有線電視信號線、視頻線、選擇其中一間睡房作為書房，預埋網絡線。
2．照明回路：在睡房、客廳、飯廳、廚房、浴室、涼臺室安裝一個主光源吊燈，在睡房和客廳的墻壁上安裝輔助光源壁燈。
3．功能電路：廚房放置冰箱、電飯堡、電熱水器，排氣扇電源插座，浴室安裝淋浴器、洗衣機的電源插座，睡房和客廳安裝空調的電源插座，書房安裝娛樂電視機、音響、電腦等的電源插座都是獨立的電源回路。
4．線路布置圖：在形成了住宅的電氣線路設計方案后，繪制出線路走向位置尺寸圖和線路布線圖，編寫《電氣線路設計說明書》草擬布線圖。
（1）劃線。確定線路終端插座，開關，面板的位置，在墻面標畫出準確的位置和尺寸。
（2） 開槽。
（3）電源線配線
（4） 埋設暗盒及敷設PVC電線管。
（5） 穿線。
（6） 安裝開關，面板，各種插座，強弱電箱和燈具。
（7） 檢查。
（8） 完成電路布線圖，并向住戶反饋設計方案，根據住戶的意見進行修正。提交設計單位備案。
練習答案
評價項目 方案1 方案2 方案3
成本投入狀況 少 少 多
實施的速度 快 快 慢
管理的可行性 可行 較可行 有經費可行
技術的先進性 一般 一般 先進
技術實現的可行性 可行 可行 可行
可能產生的負效應 職工人數增多 影響學生正常時間就餐 投入較慢
整體效果 可行 較可行 較可行
(1)
(2) 關鍵是運用系統的思想，設計分選設備中各個部分，使它們之間構成特定的關系，才能實現分選并達到的可調孔徑的目的。
練習答案
①應增加管道和集水設備；
②實現定時排水澆灑；
③當集水設備裝滿時，通過下水道排水。
(3) 運用系統的思想解決，方案如下：
練習答案

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