第三章  系统与设计

第三节  系统的优化

（广东版）《技术与设计2》课文内容

2012年7月第3版第17次印刷

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一、系统优化的意义

我们在日常生活中，为了达到理想的目的，总有个优化抉择的问题。例如从家里到火车站，可以乘公共汽车或电车，也可以乘出租车，如果时间紧迫，就选择乘快捷的出租车，尽管多花了一点钱，但能按时乘上火车。如果时间充裕的话，则可以选择乘公共汽车或电车。

在相同的条件下（从家里到达火车站），选择不同的优化目的，就有不同的优化结果。乘公交车的目的是省钱，但可能比较费时，而乘出租车的目的是快捷方便，但会多花钱。怎样才能做到既快捷方便，又尽量少花钱。可以以考虑选择交通比较顺畅，路程比较直接的行车线。生产实践也不例外，一个好的供水工程，总是千方百计实现投资最低、用水最省、供水最佳的目的。一个良性的农田生态系统，则是消耗最低，生产率最高的优化系统。

系统的优化就是在给定的条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得更佳功能或更佳效益的过程。实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的效果，而投入的人力，物力，财力达到最小。

二、系统优化的实现

我国南方一些地区，曾经盲目追求扩大粮食作物复种指数，推广种植两季水稻一季小麦（如图3-17a），以为可以增加粮食的总产量，结果适得其反。由于这种做法，违反了用地养地的原则，又影响了下茬水稻的裁植时间，以致早稻粮食大大减产。农民生动地形容，“三三得九，不如二五得十。”人们通过不断实践摸索，认识到要实现粮食增产，除了增大复种指数外，还要考虑种植品种、时序、土壤肥耗等因素的影响。于是，冬季作物由单一的种植小麦，改为小麦与蚕豆、油茶轮作（如图3-17b）。这样，油茶根部分泌的有机酸，能把土壤中的无效磷转燮为有效磷；而蚕豆可以把空气中的游离氮固化为氮肥，其茎叶又可以作绿肥。油茶和蚕豆的生长期比较短，不误下茬水稻的农时。这样的农事季节布局，轮作安排合理，优化了农田作物品种结构，协调了农业生态系统中子系统之间，子系统与整体之间的关系，有效地提高了农田生态系统中种植的有序性和土壤肥效的稳定性，保证了粮食产量，又增加经济效益。

城市的交通系统是一个十分复杂的大系统，《技术与设计1》是从发散思维的角度来分析这个问题的。从系统分析的角度来看，城市交通系统的各个子系统的调整以及子系统之间的协调，都会影响整个大系统的运行。某市为了改善交通状况，新购了200台公共汽车，结果使本来已经非常繁忙的交通道路更加拥挤，出现了更多的交通堵塞现象。后来交通管理部门请来了专家，对全市的交通道路及车辆流向等方面进行了全面分析，具体提出了以下整改措施：

城市交通系统→城市规划、交通道路、交通工具、交通规则、交通规则教育、警察配备与分布、交通指挥设施、车流导向、……

1．新建外环路，调整内环路进出口。内环路增加10个进出口，调整6个进出口，使之更加合理。

2．新开28条公共交通车（简称公交车）线路，延长30条公交车线路，使上，下班职工减少换乘公交车次数。

3．再交通导向方面，做了56处调整。例如在市中心，把相隔不远的石东路和石西路由双向行车调整为单向行车，两路之间构成了环岛流向，使主干道北京路和中山大道的车流更为顺畅。

4．错开职工上下班时间。部分工厂早上7点30上班，另一部分分别为8∶00、8∶30上班，以减少同一时间的人流量，有效缓解了交通高峰期的压力。

5．在全市大部分主要路口加装了电子监视录像装置，并在不太复杂的交通路口设置红绿灯定时转换装置，腾出人力加强复杂路段及火车站，汽车站的交通安全管理。

该城市落实了以上措施后，全市交通堵塞的情况得到了有效的缓解。

讨论与分析

1．你认为上述的交通系统还可以从哪些方面加以整改，使之实现更佳的效果？

2．分析上面两个案例，理解系统优化的意义及影响系统优化的因素。

(1)两个案例使系统获得更佳效果的共同思路是什么？

(2)为什么仅仅考虑扩大粮食作物复种指数未能取得粮食增产增收的效果？为什么增购了公交车后，反而出现了交通更堵塞的情况？

(3)科学的农事季节布局能实现粮食增产增收，改善交通状况的综合措施能有效缓解全市交通堵塞的状况，关键是什么？

通过以上的讨论与分析，我们可以归纳出实现系统优化的基本原则：

1．系统的优化不仅要实现系统中每个元素和子系统的优化，还要达到系统整体的优化，强调提高系统的整体效益或功能。

2．系统的优化过程中，受一定的条件影响和约束，会造成系统与环境、系统组分之间的矛盾冲突，只有合理解决这些矛盾冲突，才能实现系统的优化。

3．必须注意系统各组分之间，组分与整体之间的连接状况，加强协调，才能提高系统的有序性和整体的运行效果。

4．系统的优化是一个不断验证，完善的过程。