机械系统设计.doc
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系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。构成一个系统必须具备三个条件:①系统由两个以上的要素组成;②要素之间存在着相互联系、相互作用(interaction);③系统具有不同于各个组成要素的整体功能系统组成(1)要素又称元素。是系统的组成部分,又称为子系统。(2)结构系统各要素相对稳定的相互联系、相互作用的方式。(3)功能系统整体在内部与外部的联系中表现的作用和能力。(4)边界系统所包含的要素的界限,结构表明须有确定边界。(5)环境存在于系统外与系统发生作用的各种因素的总体。功能表明系统需要与环境发生关系。(6)输入通过边界进入到系统的事物。输出通过边界进入到环境的事物。1.系统的6个原理(1)整体性原理(Principleofsystemintegrality)系统的整体性的主要表现在于:系统的性质、功能和运动规律只有从整体上才能显示出来。整体与部分相对应,整体是各个部分综合的产物。系统整体不等于部分和,表现出了系统的非加和性,即要素的相互作用具有非线性。整体性至少有两层含义:①要素联系不能分割。②要素服从整体功能。(2)结构性原理(Principleofsystemstructure)。系统的结构性是指要素与要素、要素与整体的相互联系、相互作用的特性。结构性又称为系统内部的相关性。结构是系统保持整体性和目的性的内在根据。任何系统都是时空结构系统。结构是功能的基础,功能是结构的表现。结构决定功能,功能又反作用于结构。(3)开放性原理(Principleofopenpropertiesofsystem)系统的开放性是指系统与环境发生交换关系的属性。开放性又称为系统外部的相关性,它是由系统内在结构所决定的。输入与输出是表征系统开放性的两个方面。系统需要开放,是由于系统的存在和发展离不开环境。开放性是在与环境的相互作用中实现的。环境选择系统,系统也选择环境。系统世界应该是一个和谐发展的世界。(4)动态性原理(Principleofdynamicpropertyofsystem)。任何具体系统都要经历产生、发展、稳定、老化和衰亡的过程,系统状态是时间的函数,这就是系统的动态性。运动是系统的存在方式。系统内部各要素的相互作用是系统运动的内因,系统与环境的相互作用是系统运动的外因。系统具有绝对的动态性,并不否认系统具有相对的稳定性。系统的稳定性是指系统在外界干扰和内部故障的作用下,持续保持结构、功能和性质的恒定性和有序性。相对稳定性是系统存在和发展的必要条件。动态性对设计工作的启示:①要以发展变化的观点来研究问题,把握设计对象的发展趋势和变化规律,在实践中防止退化,促成进化。②由于系统的动态变化,就会出现这样或那样的时机可以利用。因此,要认识时机,抓住时机。③要保持系统的稳定有序状态,必须在动态中平衡系统。在条件具备时,平衡是可以打破的。打破之后要在新的基础上建立新的动态平衡,以维持新的稳定有序状态。(5)层次性原理(Principleofsystemlevels)系统的层次性是指系统的一种垂直结构,即,系统由一定的要素组成,这些要素是由低一级要素组成的子系统,而系统本身又是高一级系统的组成要素。系统层次性的基本内容有3点:①任何系统都具有层次结构。②任何系统从简单到复杂的发展过程是分层次的。③不同层次的系统之间是相互影响的。高层次系统与低层次系统形成一种纵向联系。在同—层次的各(子)系统之间形成复杂的横向联系。(6)目的性原理(Principleofsystempurposiveness)系统的目的性是指系统以追求有序稳定结构为目的的特性。目的是行为的结果。系统要实现一定的功能是系统自身存在的目的。如果系统不具备有序稳定结构,就不具有保持自身的能力,就会在外力和内力的影响下分解、崩溃。任何系统都具有内部(结构)和外部(功能)的二重性。1.系统论第一定律系统的属性种类总是多于组成它的各个事物在孤立状态时的属性种类之和,对于可量度的某具体属性的值,系统可能起到放大或缩小作用,也可能不发生变化,究竟起何作用取决于该属性的本质、系统的结构以及系统内协同作用的强弱。2.系统的第二定律在保证实现环境允许系统达到的功能的前提下,整个系统对空间、时间、物质、能量和信息的利用率将趋于最高。该定律又称之为五率最高原则。如果一个系统没有使上述五率达到最高,那么这个系统是不稳定的,必然是下列两种情况之一:⑴系统本身不变化,或变化的速度太慢,五率远未达到条件所许可的程度,这类系统在与五率更高的系统的竞争中必然趋于毁灭;⑵系统的要素与结构发展变化,不断提高五率,在这个过程中,系统由低级到高级,由简单到复杂不