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第1章自动化制造系统概论

本章教学要点，导入案例（看书解释）

1.1基本概念

1.1.1系统

1.系统的定义：系统是指由相互联系、相互作用的若干要素构成的具

有特定功能的有机整体。

2.系统的特征：系统的特征是从各种具体的系统中抽象出来的系统的

共性。明确系统的特征是我们正确认识系统的关键。作为一个系统，一般

具备五大特征。

1）目的性：通常系统都具有某种目的。比如，经过改造的自然农田

系统，目的是为了发展农业生产，增加粮食产量；一个技术系统的目的可

能是实现某种技术要求，达到给定的性能、经济和进度指标。但明确系统

的目的并非易事，必须经过严格的论证，并要求提出科学的书面报告。要

实现系统目的，一般要制定具体目标。首先制定总目标及总功能，然后层

层分解成各分目标并落实。另外，分目标之间可能是矛盾的，要注意整体

平衡与协调。比如设计一个工厂，它的分目标可能有“基建费最低”、“运行

费最小”、“可靠性最大”等等。显然，较低的基建投资往往导致较高的运行

费，较高的安全可靠性标准将使基建费和运行维修费都增加。因此，要获

得全局最佳结果，就要在矛盾的分目标之间根据贡献大小寻找一个折衷方

案。

2）整体性：系统是由相互联系的若干要素组成的，它作为一个有机

整体存在于特定的环境之中。系统的整体性可以从以下几方面来理解。

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首先，系统是一个集合，是由两个或两个以上相互区别的要素结合而

成。

其次，系统整体联系的统一性。在系统中各个要素对整体的影响不是

独立的，而是依赖于其它若干要素的协同作用。也就是说，系统要素的性

质和行为并非独立地影响系统整体的功能或特征，而是相互影响、相互协

调地来适应系统整体的要求，实现系统的功能。

再次，系统功能的非加和性。系统要素相互区别、相互作用构成了整

体，但整体功能不等于各要素功能之和。即使每个要素是良好的，但组成

的整体不一定具有良好整体功能。

由此可知，系统之所以产生整体性，是因为系统的各个组成部分服从

系统的目的和要求，而形成一种协同作用。只有通过协同作用，系统的整

体功能才能显现。

3）相关性：系统的各个组成要素是相互联系和制约的，这是系统内

部的相关性。系统中某一要素变化，就意味着其它要素也要作相应的调整

和改变。另一方面，系统的生存与运行几乎都要从外界环境输入，并向外

界环境输出，输入与输出把系统要素与环境要素连接起来，因此，系统与

环境之间也具有相关性。

研究系统的相关性主要为了弄清楚各个要素之间的相互依存关系，提

高系统的延续性，避免系统的内耗，提高系统的整体运行效果。弄清楚各

要素的相关性也是实现系统有机集成的前提。

4）层次性：由于客观事物的复杂性，使系统具有多层次结构。即系

统可以分解为若干子系统，每个子系统又可层层分解下去，分解为若干更

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低层次的子系统，最后分解成要素。要素是完成系统功能的最小单元。这

种分解的基本标志是目标，一系列的目标要求产生一系列分系统。系统、

分系统和系统要素构成了层次结构。在层次结构的底部，通常是一些结构

和功能相对简单的子系统，越往上越复杂，占据顶层的则是结构和功能相

当复杂的系统。对于中间层次的系统来说，它既是独立的，又与上下层系

统有着密切的联系。相对上层，它处于被支配和被控制的地位；相对下层，

它处于支配和控制地位。

系统的层次性体现了系统目标逐级的具体化和系统要素在系统结构

中的位置和隶属关系。将系统适当分层，是研究和设计复杂大系统的有力

手段。

5）环境适应性：系统适应外部环境的变化，以获取生存和发展能力

的性质，就是系统的环境适应性。系统与环境的作用是相互的。一方面，

系统不能脱离环境而存在。系统存在于环境之中，外界环境通过与系统进

行物质、能量、信息的交换，而对系统产生影响，使系统结构发生振荡。

当环境变化超过了系统承受能力时，系统将解体，被新的适应环境要求的

系统所代替。只有系统与环境保持最佳适应状态，才能对环境做出尽可能

大的贡献。另一方面，系统又可以通过输出对环境施加影响，如人类不仅

能够适应自然环境，还能够利用和改造自然环境，使其满足人类的需求。

为了使系统不断适应变化的环境，