3.3 系统设计的优化及实现 课件-2022-2023学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

3.3系统设计优化与实现 第三单元系统及其设计 知识 梳理 系统含义 01 系统构成条件 02 系统的基本特性 03 系统由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的，具有特定功能的有机整体，系统根据一定的标准可划分为若干个子系统 1.至少有两个或者两个以上的要素(部分) 才能组成系统； 2.要素(部分)之间相互联系、相互作用， 按照一定方式形成一个整体； 3.这个整体具有的功能是各个要素(部分) 的功能中所没有的。 知识 梳理 系统分析 04 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，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。 系统分析一般过程 05 明确问题 设立目标 收集资料 制定方案 分析计算 评价比较 检验核实 作出决策 是指把要解决的问题作为一个系统，对系统各要素及其之间的相互关系进行综合分析，找出解决问题的可行方案。用建模的形式对系统进行分析和研究的方法是系统分析的基本方法。 系统分析的方法 06 系统分析的基本原则 07 整体性原则、科学性原则、综合性原则 知识 梳理 系统设计 08 系统设计是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程 系统设计应该考虑的主要问题 09 1、系统设计的目的与要求 2、系统各部分之间的相互关系与相互作用 系统设计一般步骤 10 （1）将系统分解为若干子系统； （2）确定各子系统的目标、功能及其相互关系； （3）对子系统进行技术设计和评价； （4）对系统进行总体设计和评价。 完成了系统分析与设计以后，下一步要做什么呢？ 3.3 系统设计优化与实现 系统设计的实现是在系统分析与设计的基础上，对所提出的多个方案进行比较、权衡和优化，最终形成满足预定目标的最佳系统及物化的过程。 P91【案例分析】——农作物种植系统的优化（农业间作套种） 【任务一】优化系统设计的方案 根据农作物的生长特性、天气、气候等，利用农作物生长的季节差、时间差，把相同或不同类的农作物种植在一起，有“麦、棉、瓜”、“麦、棉、菜”“麦、瓜、棉、玉米”等多种套种模式供选择，实现增产、增收，提高土地利用率。 某地区因地制宜地选择了“麦、棉、瓜、红薯”的套种模式，在正常天气条件下，按照套种的技术要求操作，夏季可收小麦350～400千克/亩、红薯2 500千克/亩、无籽西瓜5000千克/亩，秋季产籽棉225千克/亩，平均每亩收入超过3000元，比原先提高了近五成。 讨论：在你所在的地区，可采取哪些措施提高农作物的产量？ 果园套种蔬菜 玉米套种大豆 葡萄套种蔬菜 稻田养鱼 在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。 优化的目标 最小成本获得最大利润 最少能耗生产更多产品 单位面积上收获更多的作物 充分利用土地、阳光、水分资源 农业生产为什么要采取“农业间作套种”技术？ 系统优化 进行系统优化应考虑的三个要素 目标与目标函数： 约束条件： 影响因素： 目标函数是目标与土地的单位面积农作物收益总和之间的关系。 对目标函数起限制作用，不能人为调节的因素， 如：农作物的生长特性、天气、气候等因素 对目标函数产生影响，可人为调节的因素。如：套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等 目标是增产增收和提高土地利用率 11 （1）请连线下列四项解释与对应的名词 优化目标 影响因素 约束条件 A.实现增产、增收，提高土地利用率。 B.农作物的生长特性、天气、气候等。 目标函数 C.优化目标与土地单位面积收益之间的关系。 D.套种的技术水平、田间管理、病虫害防治等。 （2）约束条件与影响因素有什么不同？ 可以人为调节 不能人为调节 12 【案例分析】P92——利润问题 优化目标：利润最大值(Smax) 某家具厂要安排一周的生产计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4 m'木板及20h的工时，制作一把椅子需6 m木板及18h的工时；每周能使用的木材板料是600 m，可利用的工时是400h；每张桌子的利润是50元，每把椅子的利润是60元。按合同每周至少要交付8张桌子和5把椅子，并假定所有产品都能够销售出去。那么，该厂每周生产桌子和椅子的数量分别为多少时，获得的利润最大？ 【最优解与满意解】 通常，我们通过优化的目标与决策变量之间的关系(数学模型)，计算出目标值,所得到的就是最优解。对有些问题，如果我们不能确切地描述目标函数，则可以通过定性的估计或推断，得到较为满意的解(也称满意解)。 【最优化方法】为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法，系统优化的方法是多样的，有