机械系统设计的系统法有哪些内容特性？

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机械系统设计的系统法就是把研究的对象作为系统或系统的要素和结构，从整体上系统地、全面地进行确定的科学方法。它从系统的观点出发，着眼于整体与局部、系统与环境、人与机之间的相互联系和相互作用，并且综合地、精确地考察研究对象，从而最佳地处理所研究的问题。下面侧重阐述系统分解和系统分析的相关内容。

1、系统分解

任何较大的复杂的系统均可分成若干部分或层次，对于时间过程系统可以分成若干阶段。如何将所研究的系统按不同层次或阶段，以至逐个地把组成系统的要素或子系统区分开来进行分析，使复杂的系统整体变换成许多简单的子系统，这就是系统的分解问题。系统整体如何通过分解简化为若干个子系统，这对于认识整体系统，作出决策，以及协调配合都关系极大。系统分解大体可以分成以下几种类型：

(1)按空间结构关系进行分解

这是系统分解的常用方法。将系统按空间关系划分为若干相互关联的子系统，同一层次的子系统属平行关系。

例如，一个机械厂如按空间关系可以划分为铸造车间、锻造车间、金工车间、装配车间、检修车间等相对独立的各个子系统，彼此之间虽有联系，但基本上属于平行关系。

(2)按系统总目标进行分解

这是将整体系统的总目标划分为若干部分的分目标。这种系统分析法有利体现系统不同的属性。

例如，一台行走式谷物联合收获机其总目标是收获谷物。它可以分解为动力、传动、执行(包括作物茎秆切断、谷粒与谷穗分离、谷粒清选等)、操纵控制、行走、支承等相对独立的子系统。各个子系统分别实现分目标。这种划分任务明确、目的性强。

(3)按系统模型的关联性进行分解

这种方法借助于系统模型的关联性对系统分解。首先对系统建立主框图模型，用图示法或图表法反映各子目标的相互关系；其次按掌握的资料建立定量的数学模型，反映各子目标的函数关系；其三，将属性模型转换为计算机语言以便进行分析计算。通过模型的关联性分解得到系统的各子系统的相互关系。

(4)按系统控制和管理过程进行分解

为了便于系统工程施工以及进入运行阶段的控制和管理，在工程系统中，还必须把一个完整的控制问题变换成一组控制的子问题，然后采取不同方法加以解决。

机械系统的分解采用第2种方法居多。在进行系统分解时，要特别关注系统的整体性和相关性，并把容易综合获得最优的整体方案作为首要条件。

系统分解可以平面分解，也可以分级分解，或者兼有二者的组合分解

系统分解时应注意下述各点：

1)分解数和层次应适宜分解数太少，子系统仍很复杂，不便于子系统的模型化和优化等设计工作；分解数和层次太多，又会给总体系统的综合设计造成困难。

2)避免过于复杂的分界面对那些联系紧密的要素不宜分解拆开，即分解的界面应尽可能选择在要素间结合枝数(联系数)较少和作用较弱的地方。

3)保持能量流、物质流和信息流的合理流动途径通常机械系统工作时都存在着能量、物料和信息三种流的传递和变换，它们在从系统输入到系统输出的过程中，按一定方向和途径流动，既不可中断阻塞，也不能造成干涉或紊流，即便分解成各个子系统，它们的流动途径仍应明确和畅通。

4)了解系统分解与功能分解的关联及不同系统分解时，每个子系统仍是一个子系统，它把具有比较紧密结合关系的要素集合在一起，其结构成员虽稍为简单，但其功能往往还有多项。而功能分解时是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能为止。

2、系统分析

系统分析是一种科学的决策方法，其目的是帮助决策者，对所要决策的问题逐步提高其清晰度。它是采用系统的观点和方法，用定性和定量的工具，对所研究的问题进行系统结构和系统状态的分析，提出各种可行的方案和替代方案，并进行分析和评价，为决策者选择最优系统方案提供主要依据。

系统分析的一般程序如下：

1)系统目标设定系统目标是系统分析的出发点和进行评价、决策的主要依据。因此，应进行系统研究——通过对广泛的资料的分析，获得有关信息，并利用有效方法(如进行统计和检验等)对信息进行处理，以确定系统目标。

2)构造模型模型是实体系统的抽象，它应能表示系统的主要组成部分和各部分的相互作用，以及在运用条件下因果作用和反作用的相互关系。构造模型的目的是用较少的风险、时间和费用来对实体系统作研究和实验，以便更好地得到系统的性能。模型包括数学模型、实物模型、计算机模拟及各种图表等。在构造模型时，必须全面考虑系统的各影响因素，分清主次，尽可能如实描述系统的主要特征。在能满足系统目标的前提下，应尽量简化，以需要、简明、易解为原则。

机械系统是物理系统，描述物理系统的模型常用图像模型和数学模型。由于计算机技术的渗透，数学模型的应用越来越广，尤其是需要对系统进行精确定量分析的场合。

虽然构造模型对于系统分析是很重要的，但也不能排除经验分析和类比判断。当设计师能够根据自己或他人的经验直观地作出正确的分析判断时，也可不必建立模型，但应提出可靠的例证。

3)系统最优化系统最优化就是应用最优化理论和方法，对各个候选方案进行最优化设计和计算，以获得最优的系统方案。

由于系统的变量众多，结构通常都很复杂，在系统目标设定时，常常有多个目标，其中有些可能是矛盾的，很难完全兼顾，因此，在多目标的系统分解中，常采取合理的妥协和折中的办法，如满意性设计或协调性设计。前者为不一定追求系统的真正最优，而是寻求一个综合考虑功能、技术、经济、使用等因素后的满意的系统；后者在系统中，不一定每项性能指标都达到最优，虽然从局部看不都是最优，但从整体看则是最优，整个系统具有良好的协调性。

4)系统评价系统评价是对系统分析过程和结果的鉴定，其主要目的是判断所设计的系统是否达到了预定的各项技术经济指标。

系统的评价对于决策的有效性关系极大，正确的评价可以使决策获得成功，取得很大的效益，错误的评价可以导致决策失败，付出沉重的代价。

系统评价时，首先要根据系统目标规定一组评价指标，确定系统的评价项目，制定评价的准则。不同的系统应该有不同的评价指标。系统评价的项目是由构成系统的性能要素来确定的，主要包括系统的功能、速度、成本、可靠性、实用性、适应性、寿命、技术水平、生存能力、竞争能力、重量、体积、外观、能耗等因素。由这些因素构成描述系统的有序集合，可以根据系统所处的实际环境条件安排它们的评价顺序。通过对各因素赋予反映价值地位的加权系数，形成一种评价的价值体系。这种价值体系主要是从技术和经济的角度来进行衡量的。

系统评价应视被评价系统的特点和企业具体条件确定指标体系。一般机械系统采用较多的评价指标体系是价值和投资体系，对系统总投资费用和总收益进行分析和评价，以选择技术上先进、经济上合理的最优系统方案。

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