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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,浙江大学,Zhejiang University,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,浙江大学,Zhejiang University,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,浙江大学,Zhejiang University,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,关于,技术与设计,若干问题,1/47,主要内容,关于技术：科学原理实际应用,关于设计：构思与计划技术,关于结构：事物内部组织形式,关于流程：事物时间结构,关于系统：相关性和整体性,关于控制：关于驾驭艺术,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,2,2/47,关于技术,2025/5/7 周三3,浙江大学,Zhejiang University,3/47,技术与科学联络与区分,技术以科学为基础,依据科学原理“开发”出来技术,例：依据电磁场理论开发无线电报技术,例：依据气体放电理论开发等离子显示技术,例：依据光电效应理论开发数字摄影技术,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,4,1887,年德国科学家赫兹证实了无线电波存在，,1895,年意大利大学生马可尼据此创造了无线电报机。,1906,年英国科学家汤姆逊创建气体放电理论，,1964,年美国伊利诺斯大学研制出等离子显示装置。,1905,年德国物理学家爱因斯坦创建光电效应理论，,1981,年日本索尼企业推出第一台数码摄影机。,4/47,技术与科学联络与区分,什么是“,Knowhow,”,隐含科学原理而“探索”出来技术,例：越王剑冶炼技术,例：汽车钢板生产技术,例：航空发动机制造技术,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,5,大推力航空发动机关键技术是高强度、高韧性耐高温合金。,德国大众汽车采取了高强度、高韧性汽车复合钢板。,1965,年湖北荆州出土越王勾践剑，历经两千多年仍尖锐无比，毫无锈蚀。,5/47,技术与科学联络与区分,科学使命是“发觉”，而技术使命是“创造”,“科学无国界”：发觉客观规律,例：科学家霍金（,S.W.,Hawking,）：大爆炸宇宙学，弦论,技术有“价值”：知识产权保护,例：基因药品，,3G,手机，,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,6,6/47,技术善与恶,技术是有“目标”,“,善”技术,例：器官移植,“恶”技术,例：毒品加工,“善恶交加”技术：技术两面性,例：“大规模杀伤性武器”,难以回答道德追问,例：人体克隆，转基因农业，美容手术，,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,7,7/47,“技术专利性”：要不要专利？,技术“专利性”技术“专利”,例：可口可乐秘密。,专利：法律武器,一把双刃剑：经过公开秘密来保护秘密,专利什么时候起作用？,何时我们需要专利？,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,8,8/47,技术与自然关系,技术为人服务，所以技术与自然关系依然是技术与人关系。,“人定胜天”：人怎样与自然相处？,技术与自然,一个微妙关系,例：三峡大坝建造与环境保护,极端环境保护主义（美国：地球解放阵线,ELF,）,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,9,9/47,2025/5/7 周三,10,浙江大学,Zhejiang University,关于设计,10/47,什么是设计,形形色色“设计”,以设计对象命名,例：产品设计、工艺设计、广告设计、形象设计、,以设计领域命名,例：技术设计、艺术设计、工程设计、工业设计、,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,11,11/47,设计是创造性技术应用,设计是构思和计划技术,（德国鲍豪斯,Bauhaus,设计学派，,1919,）,以构思和计划科学为基础（创造学,+,运筹学）,含有技术一切属性,目标性、创新性、综合性、两面性、专利性、,“技术设计”,以技术产品及其制造过程为对象构思和计划技术,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,12,Bauhaus,设计学院外景（德国魏玛）。,该学派设计标准：艺术与技术统一；设计目标是人，而不是产品；设计必须遵照自然和客观标准来进行。,12/47,设计,vs,研究,技术领域设计与研究都是创造性活动。,例：设计一个新打印机,例：研究一个新打印方法,不一样点：,设计以大批量实施为目标。所以，强调结果可实现性和规范性。,研究以特定性发觉为目标。所以，强调结果新奇性和改进性。,研究结果经过设计变成产品。,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,13,13/47,创新是设计生命,设计本质就是创新,仿制：无创新“设计”,创新性设计方法：模仿与联想,模仿：对已经有事物原理、功效某种“拷贝”,例：潜水艇和鱼眼镜头,联想：对已经有事物原理、功效扩充、集成、推理、甚至逆向思维,例逆向思维设计,水床与卢佛宫金字塔,创新性设计方法：“奇特征构思”,奇特征构思是“无中生有”设计创意,例：自行车与电视机,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,14,14/47,新设计理念,人机关系设计,人机工程学（,Ergonomics,）（英国人默雷尔,K.Murrell,1947,）,一门研究人与其所处工作和生活环境之间相互关系，以适应人体解剖学、生理学、心理学要求，从而到达提升工作效率和安全、健康、舒适为目标学科。,“人机关系设计”：一个友好物质世界,例：,AK-47,冲锋枪扳机护套设计,例：,Microsoft,Windows,什么“不是”人机关系设计？,例：形形色色沙发,例：形形色色铅笔刨,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,15,15/47,“可连续发展”,另一个新设计理念,可连续发展：,既满足当代人需要，又不对后代人满足其需要组成危害发展,世界环境与发展委员会,汇报，,我们共同未来,，,1987,设计与自然关系：一个易被忽略设计标准,“设计与自然关系”是“技术与自然关系”自然延续,正例和反例,正例：易拉罐开启方式设计,反例：过分包装,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,16,16/47,技术试验：设计推进器和评判者,试验：有明确目标和计划尝试,关键词：目标伎俩和程序,两种类型技术试验：试验和测试,为了“发觉”试验：试验,为了“证实”试验：测试,谁来推进和评判设计？,试验：技术设计推进器,测试：技术设计评判者,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,17,17/47,设计评价：量化还是非量化？,设计评价是设计指挥棒,各有优劣评价指标,量化指标（客观）：经济、实用、规范、,非量化指标（主观）：道德、美观、友好、,我们极力寻找可量化评价指标，以确保设计评价“科学性”,非量化评价指标表达设计魅力和创意,例：“鸟巢”和“水立方”设计,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,18,18/47,2025/5/7 周三,19,浙江大学,Zhejiang University,关于结构,19/47,什么是结构,一个有趣问题,鸡蛋和蛋壳：谁是壳体结构？,看不见摸不着“结构”,结构：事物内部各组成部分确定组织形式。,结构是一个抽象而普适概念,例：建筑结构、人体结构、社会结构、系统结构、,有结构和无结构,有没有确定组织形式，是判断有没有结构关键,例：无结构水和有结构冰,例：无结构沙滩和有结构沙雕,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,20,20/47,结构决定事物整体性质,结构反应了事物各组成部分之间相互关系,由许多成份组成事物中，结构往往起决定性作用例：石墨和钻石,结构主义（,structuralism,）,“世界是由许多“状态”组成总体，每一个“状态”是一条众多事物组成锁链，它们处于确定关系之中，这种关系就是这个“状态”结构，决定了这个世界。”,（路德维希,维特根斯坦（奥），,逻辑哲学论,，,1922,）,例：社会结构,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,21,21/47,结构分析,为何拱桥是壳体结构？,结构分析步骤,第,1,步：确定分析对象,第,2,步：分解该对象组成成份,第,3,步：寻找各成份之间相互关系,第,4,步：提取相互关系特征,第,5,步：解释特征与对象性质之间关系,结构嵌套和混合,回到鸡蛋和蛋壳结构问题,回到拱桥问题,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,22,22/47,力学结构：强度和稳定性,结构强度和稳定性,强度：在外力作用下结构保持完整能力。,注：,结构,完整,结构体,完整,例：被炮火轰击建筑,稳定性：在外力作用下结构保持平衡能力。,注：结构,完整,结构,平衡,例：被风吹跑帐篷,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,23,23/47,力学结构：强度和稳定性,结构强度和稳定性与外力大小及方向相关,所以强度和稳定性要与外力一起分析才能得出结论。,例：简支梁强度和稳定性,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,24,24/47,2025/5/7 周三,25,浙江大学,Zhejiang University,关于流程,25/47,什么是流程,流程是一系列含有时序活动（步骤）,一个活动不是流程,多个没有时序活动不是流程,例：“流程是有组织活动”？有奖竞猜,流程与结构,流程是事物动态改变时间表示形式,“流程是事物时间结构”,形形色色流程,从生产流程、程序流程到控制流程,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,26,控制器,执行器,被控对象,检测装置,26/47,流程基本要素,流程两要素,活动和时序,此“活动”非彼活动,活动是在一定时间、使用一定资源进行一个操作,形形色色时序,标按时序和逻辑时序,例：做馒头和修电灯,同时时序和异步时序,例：交响乐“同时和异步”演奏,并行时序和串行时序,例：编辑和打印,问题：,Microsoft Windows,执行什么时序？,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,27,27/47,流程类型,三种基本类型,流水流程（,Flow shop,）,流程中全部活动按单一时序排列,作业流程（,Job shop,）,流程中不一样活动有确定不一样时序,开放流程（,Open shop,）,流程中全部活动能够有任意时序,例：自助餐,嵌套流程和循环流程,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,28,28/47,流程分析,流程分析要回答什么问题？,流程分析即流程时序结构分析,流程分析粒度,流程粒度即活动和时序粒度,在不一样粒度下，流程可能展现不一样时序结构,例：钢铁是怎样炼成,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,29,原料,炼铁,炼钢,轧钢,炼焦,烧结,高炉,29/47,流程优化：流程设计终极目标,流程可行性、满意性和最优性,在给定资源情况下，对流程优化即改变流程时序结构（流程调度，,Scheduling,）,怎样优化流程？,基本流程优化方法：枚举法和随机试验法,经典流程优化方法：运筹学方法,当代流程优化方法：计算智能方法（拟生态方法）,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,30,30/47,2025/5/7 周三,31,浙江大学,Zhejiang University,关于系统,31/47,无处不在系统,系统在哪里？,1945,年奥地利理论生物学家贝塔朗菲（,L.Bertalanffy,）发表,普通系统论,，描述了系统各种性质，却没有回答这个问题,。,“我思故我在”,（笛卡尔，法国哲学家）,系统就是你所关注对象,系统是“客观存在”还是“主观想象”？,对于一样事物，当你关注点不一样时，代表不一样系统,例：射击运动,例：自动取款机,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,32,32/47,系统是有结构,怎样定义一个系统？,定义,1,：“系统之外”,系统所处环境,定义,2,：系统组成成份,定义,3,：组成成份之间相互关系,研究“系统”理由：系统结构决定其性质,系统层次性（嵌套结构）,系统组成成份能够是另一个系统（子系统）。,不一样层次系统能够有不一样结构。,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,33,33/47,系统是有结构,同构系统和模型仿真,结构相同系统（同构系统）含有一样性质。,所以，可用廉价（同构）模型来研究真实系统。,例：水塔放水和电容放电,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,34,C,R,V,V,t,34/47,普通系统分类,系统和环境关系,开放系统（,Open,system,）,封闭系统（,Closed system,）,系统和时间关系,稳态系统（,Stable system,）,动态系统（,Dynamic system,）,系统走向何方：稳定系统和不稳定系统,系统在干什么：规则系统和混沌系统,例：混沌,从蝴蝶扑翅到热带风暴,时间隧道：可逆系统和耗散系统,例：耗散,从蛋汤到蛋糕,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,35,35/47,普通系统分类,系统成份之间关系,单调系统（,Monotonic system,）,递归系统（,Recursive system,）,递归：学习学习再学习,复杂系统,自组织系统（,Self-organizing system,）,例：从糖浆到冰糖,自适应系统（,Adaptive,system,）,例：生物进化,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,36,36/47,1,1,2,还是,2,1,1,？,多个事物集合何时被称为“系统”？,这些事物之间存在相互作用（相关性）；,因为这种关联相互作用，从整体来看出现这些事物原先不具备新性质（整体性）。,例：“人群”和“组织”,事物之间相关性是系统存在必要条件,单向关联和双向关联,因果关系：相关性是整体性起源,相关作用改变将造成整体功效改变,“,1,1,”与“,2,”谁更大？,“整体性”并不意味着“功效增强”,例：“害群之马”,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,37,37/47,“,系统分析,”,要分析什么,?,系统分析即“结构分析”,结构（相关性）决定系统性质（整体性）,系统分析“,4W,”,Where,：“划清界限”,系统和环境边界在哪里？,What,：系统成份之间有什么相互作用？,Why,：这些相互作用为何会影响到系统整体功效？,When,：系统什么时候发生改变？,例：控制系统分析,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,38,38/47,系统优化：在系统分析基础上进行,“结构优化”主要性,再次重申：结构（相关性）决定系统性质（整体性）,经过改变系统结构来改变系统性能,以系统结构分析为基础,怎样优化系统结构？,改变系统组成成份,改变系统成份之间相互关系,例：怎样设计一个食堂供给系统？,每一个系统结构可行改变，称为一个“方案”。,系统优化即选择最适当方案，使系统整体性能最好。,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,39,39/47,2025/5/7 周三,40,浙江大学,Zhejiang University,关于控制,40/47,控制即干预,控制论（,Cybernetics,）：关于驾驭理论,控制论，即关于动物和机器控制与通讯,，维纳（,N.,Wiener,美国数学家），,1948,两个基本概念：负反馈和信息传输,控制科学：普适性系统科学,人类独特能力：改造世界,关于控制规律是普遍性规律,形形色色控制系统,生产控制、交通控制、气候控制、人口控制、金融控制、疾病控制,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,41,Norbert Wiener,41/47,用控制独特视角看问题,系统视角,控制系统结构决定其性能,动态视角,“趋势比状态更主要”,反馈视角,了解控制效果：“没有反馈就没有控制”,调整视角,调整就是修正,有误差才有调整,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,42,42/47,用系统观点看控制：控制系统分析,控制系统结构分析,系统组成成份,系统分析粒度：什么是被控对象,例：自动感应门和射击问题,系统成份之间相互作用,例：“开环控制”还是“闭环控制”？,系统性能评价,抑制干扰能力：稳定性,例：汽车消振系统,追踪目标能力：跟踪性,例：地,空导弹,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,43,43/47,用系统观点看控制：控制系统分析,“人工控制”还是“自动控制”？,人在控制系统中地位和作用,例：火星探险,例：远程手术,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,44,44/47,怎样设计控制系统,系统划分,谁是被控对象？,系统建模,从现实世界到虚拟世界,系统分析,寻找系统缺点,系统设计,怎样赔偿系统缺点？,系统优化,使系统变得更加好,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,45,45/47,控制器设计：控制艺术,是谁把控制变成了艺术？,被控对象古怪脾气：动态性和不确定性,形形色色控制艺术,“适者生存”艺术：自适应控制（,Adaptive control,）,“以不变应万变”艺术：鲁棒控制（,Robust control,）,“走一步，看一步”艺术：预测控制（,Predictive control,）,“狡兔三窟”艺术：容错控制（,Fault-tolerant control,）,“失败是成功之母”：学习控制（,Learning control,）,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,46,46/47,2025/5/7 周三,浙江大学,Zhejiang University,47,谢谢大家,47/47,