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教材(粵教粵科2021版)：****

技術與設計 一

第一章  技術及其性質

一、技術的巨大作用

1、技術的起源：源于人類尋找、生產食物，制作衣服和與野獸搏斗等生存的基本需要。此時的技術并不是以科學知識為基礎的。

2、技術：是人類改造大自然的工具和方法。

3、技術的進步源于人們改變自身生存條件、改造自然的愿望。

4、技術的發(fā)展歷史：石器時代、青銅器時代、鐵器時代、蒸汽機時代、電氣時代和信息時代。

5、技術至少引起了3次重大歷史變革：

[1]、農業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展，導致人類文明的第一次大發(fā)展。

[2]、18世紀蒸汽機的發(fā)明及第一批工廠的建立，即工業(yè)革命，世界進入了現(xiàn)代文明時代。

[3]、計算機和高速通信網(wǎng)的發(fā)展。

6、技術的性質：實踐性、綜合性、創(chuàng)新性、相關性、價值性、保密性。

7、技術和科學的關系：

科學的任務是認識世界，技術的任務是改造世界。技術是從科學到生產的中間環(huán)節(jié)，是把科學原理轉化為生產力的橋梁。技術來源于實踐經驗的總結和科學原理的指導，特別是現(xiàn)代技術，它往往是科學的直接應用。

8、技術巨大影響

[1]、技術的影響:在當今社會，技術已經滲透到社會的經濟、政治、軍事、外交、文化和生活的方方面面，影響并改變著我們的思維方式和生活方式。技術對當今社會影響是巨大的。

[2]、技術的兩面性：技術的兩面性是指技術既能滿足人類需求，為人類造福(正面影響)，同時也會對人類帶來一定的危機、隱患、甚至是災難(負面影響)。如原子能技術、農藥技術的應用。

二、技術發(fā)明與技術革新

1、發(fā)明與革新是技術的源泉

[1]、發(fā)明：創(chuàng)造發(fā)明出自然界原來沒有的事物。

[2]、革新：對原有技術加以改造和提高。

[3]、發(fā)明和革新的結果：就是以新的技術取代舊的和落后的技術。

2、知識產權內容:廣義上包括著作權、鄰接權、商標權、商號權、商業(yè)秘密權、產地標記權、專利權、植物新品種權、集成電路布圖設計權、計算機程序著作權等；狹義上包括著作權、專利權、商標權；

3、為什么要獲得專利？因為專利可以保護技術創(chuàng)新。

4、我國目前的專利有：發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設計專利。

5、專利保護年限：發(fā)明專利20年；實用新型專利10年；外觀設計專利10年。

三、設計是技術的關鍵

1、技術創(chuàng)新的重要途徑是設計:技術的根本目的是解決實際問題。設計是產生解決問題的方法的主要途徑。

不屬于創(chuàng)新活動的設計：重復的設計、侵犯他人版權的設計、落后的設計。

2、技術創(chuàng)新的來源:一是來源于有計劃有步驟的設計，如航天技術；二是來源于偶然的發(fā)現(xiàn)，如青霉素的發(fā)現(xiàn)；

3、設計需要多種知識，設計需要不斷改進。

第二章  設計的基礎

一、做一名優(yōu)秀的設計師

1、正確的思維方式的培養(yǎng)：

[1]、發(fā)散思維：又叫輻射思維，它以思考的問題為中心，從多角度、多個層次來探討解決問題的方法，擴展思路，然后從多個方法中選擇最好的。

[2]、定勢思維：又叫思維定勢，是指人的思想長期被慣例和習慣所束縛，迫使自己按照常規(guī)的思路和想法去思考問題和處理問題的思維方式。

[3]、逆向思維：又叫反向思維。采用和正向思維相反的方法來思考問題和解決問題的方法。

2、影響技術發(fā)明和創(chuàng)新的因素：主體因素、社會因素、科技文化因素、機會和機遇等。

二、設計的基本方法和基礎知識

1、技術設計的種類

[1]、原創(chuàng)性設計：就是最初的最原始的設計，也叫開發(fā)性設計。如：最初的開瓶器。

[2]、改進性設計：在原有的技術發(fā)明基礎上加以改進，使其更加合理、完善。如改進后開瓶器。

 [3]、綜合性（組合）設計：（適當了解）

2、技術設計的原則：

科學性原則、創(chuàng)新性原則、需要性和實用性原則、經濟性原則、最優(yōu)化原則、可靠性原則、安全性原則、可持續(xù)發(fā)展原則、時效性原則、工程心理學和生理學原則、法律、道德規(guī)范原則、通用性、標準性原則。

3、人機關系：指人與“機器設備”及所使用的“一切物品”之間的關系，包括使用時與所在的環(huán)境之間的關系。人機關系的目的：高效、安全、健康、舒適，設計要體現(xiàn)以人為本的理念。

三、設計和交流中的技術語言

1、設計交流的技術語言及作用

[1]、設計的技術語言：口頭語言、書面語言、技術符號、技術圖紙、圖樣、圖表、模型、原型、效果圖等都是設計交流的技術語言。

2、機械制圖與圖紙的識讀

   [1]、投影和投影法

①投影：指物體在光線的照射下在地面或墻面上出現(xiàn)影子叫物體的投影。②投影法：是指用物體投影的方法和原理來表示物體的形狀和大小叫投影法。③正投影：投影光線與投影面垂直的投影叫正投影。投影光線必須是互相平行的投影線。④視圖：用正投影法得到的物體的投影叫視圖。

[2]、正投影的特性：正投影有如下特性：1、真實性；2、積聚性；3、收縮性；

[3]、三視圖：三視圖是指用三個相互垂直的投影面中的視圖來表示物體的形狀和大小，叫三視圖。三視圖的規(guī)律：長對正、高平齊、寬相等。

3、尺寸標注

  （1）圖形的尺寸數(shù)據(jù)以真實大小為依據(jù)。

  （2）圖形中的尺寸單位一般為毫米，不需在圖形中標明。

  （3）標注圓的直徑、半徑的尺寸線須通過圓心。

  （4）尺寸數(shù)字一般標注在尺寸線上方，且不可被任何圖線穿過。

  （5）標注尺寸時盡量使用符號和縮寫詞。如直徑φ，半徑R等。

  （6）尺寸標注不應閉合。

  （7）半圓或不足半圓的圓弧要標注半徑。

4、識讀一般的機械加工圖（P65-70）

1、基本視圖：是工程圖樣的主題，是完整、清晰表達加工零件的外形、相互位置等要素的三視圖或者其中某一個或兩個視圖。

2、輔助視圖：為了能更加完整地表達物體內部或某一局部的位置和形狀，經常采用剖視圖和局部放大圖，或者某一特定方向的視圖，來對基本視圖加以補充。

3、尺寸標注：是機械加工圖的重要組成部分，也是繪制工程圖樣的重要環(huán)節(jié)，沒有尺寸標注的圖紙，不能成為加工的依據(jù)，因此也就不能成為機械加工圖。

4、技術要求：是用簡短的文字或符號在圖紙上表示出對工件的某些特殊的要求，如表面粗糙度、熱處理要求等。

5、標題欄：這也是一張圖紙必須有的內容。在標題欄中，一般要標注零件名稱、設計單位、設計者、設計日期、圖紙比例、零件所用材料等。

第三章 怎樣進行設計

一、發(fā)現(xiàn)與明確問題

明確設計要解決的技術問題就是要弄清楚要設計的技術問題的所在，進而判斷問題是否能夠解決，是否當前可以解決，是否值得解決。

人類的需求和愿望是一切技術問題的來源。技術問題的三個來源：一個是人類生存活動的需求，這可以說是一切技術問題的總來源；第二來源是來自別人的委托。這是現(xiàn)在大多數(shù)設計人員設計問題的基本來源，也就是平常說的工作任務；第三個來源是，基于一定的目的，由設計人員自己主動的發(fā)現(xiàn)問題，并試圖去解決它。

發(fā)現(xiàn)問題的途徑和方法：

１、觀察日常生活：日常生活蘊藏著豐富的問題資源，同時也離我們最近。

２、收集和分析信息：文獻法 、問卷調查法 、詢問法

３、技術研究和技術實驗：

二、明確解決設計問題的能力、條件與要求

1、設計的能力指解決問題的技術能力，通常受社會發(fā)展水平和科學技術水平的制約。

2、解決設計問題的條件：時間條件、經費條件、設備條件以及其他條件、

3、設計的要求即設計要達到的標準（國際標準、國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準等）和所受的限制（時間、成本、環(huán)境等）。

三、信息的收集與整理

信息收集是指通過各種方式獲取所需要的信息。信息收集是信息得以利用的第一步，也是關鍵的一步。信息收集工作的好壞，直接關系到整個信息管理工作的質量。為了保證信息收集的質量，應堅持以下原則。

１、信息收集的原則：①準確性原則    ②全面性原則   ③時效性原則

２、信息收集有以下一些方式 ：實地調查（實時）、訪問有關人員（歷史性問題）、借助媒體（廣播、電視、報刊、雜志）、借助因特網(wǎng)、查閱圖書資料、進行專家咨詢、調查市場現(xiàn)狀。

3、信息整理的常見方式：

    歸類——把收集到的信息按性質和內容歸類整理。

    去偽存真——把收集到信息進行鑒別處理，區(qū)分信息的真?zhèn)蔚目煽啃浴?/font>

    抓住重點，突出主要因素——把收集到的信息進行篩選處理，按重要性排隊

4、信息的收集整理，要全面、真實準確。

四、怎樣挑選材料

 1、材料分類及其標準件

[1]、材料的分類

天然材料：竹子、木頭、大理石等。優(yōu)點是安全、無害。缺點是生長周期長，破壞環(huán)境和生態(tài)平衡。金屬材料：銅、鐵、金、銀等。優(yōu)點是機械性能好，有韌性、可塑性，容易加工，可大量生產。缺點是冶煉時消耗大量能源，產生廢水、廢氣等污染環(huán)境。

化學材料：油漆、涂料、塑料等，優(yōu)點是穩(wěn)定、耐用性能好。缺點是生產過程產生有毒有害物質，塑料不易降解，污染環(huán)境。復合物質：各類鋁合金、玻璃等。優(yōu)點是有特殊的性能，如鋁合金即輕又硬。缺點是生產制造困難。新材料：指納米材料、高溫超導材料等。優(yōu)點是有新的特性，如超導電性能。缺點是難生產，成本高。

[2]、材料的特性

可塑性：指固態(tài)材料的保持形狀的特性。如金屬、木頭、塑料等。彈性：固態(tài)材料恢復形狀的特性。如橡膠、鋼材等。耐腐蝕性：指材料的化學性能穩(wěn)定。如塑料耐酸堿。其它特性：光學特性（玻璃）、放射性（大理石）、硬度特性（鋼、鉆石）。

[3元器件是指在電子和電器產品中，某一功能部件被廣泛、大量使用，人們出于使用方便、簡化制作過程和節(jié)約成本的需求，單獨設計和生產了這種零部件，稱為元器件。

[4標準件：按統(tǒng)一的形狀、大小、公差、技術要求等生產的零件和部件。如國家標準的螺釘、螺母、墊圈、齒輪等。

 2、材料選擇和資源保護的要求

選擇材料時要堅持合理、合適的原則。要求不要太高，以免浪費；也不要太低，以免達不到要求。選擇材料時要盡量選擇標準件和元器件?？梢怨?jié)約成本和能源。選擇材料時要盡量選可再生的資源、再生周期短的資源。

四、技術試驗（不同的角度，試驗種類劃分不同）

 1、技術試驗是從技術角度對材料、元器件及整機產品進行測試和試驗。

22、技術試驗的方法：實物實驗、對比實驗、模擬實驗、計算機仿真實驗。(會舉例)

33、技術試驗的種類：按專業(yè)分：力學試驗、電學試驗、光學試驗等；按行業(yè)分：工業(yè)試驗、農業(yè)試驗、醫(yī)藥試驗、武器試驗等；按試驗目的分：功能、性能試驗，老化、優(yōu)化試驗，環(huán)境適應試驗，破壞性試驗等；按試驗對象分：材料試驗、結構試驗、元件試驗、整機試驗等；按階段分：小試、中試、應用試驗等。

五、制定設計方案

設計方案是設計的具體表現(xiàn)，是設計者設計思想的表達。設計者要用圖樣和文字告訴人們：設計的產品時怎樣的。

設計方案是設計者與制造者溝的通語言。制造者根據(jù)設計方案制作設計產品的過程，是設計思想的物化過程，制造者要用實物告訴人們：設計的產品是這樣的。

一般規(guī)定方案設計要根據(jù)設計任務書進行編制，由設計說明書、設計圖紙及成本估算等3部分組成。

六、設計方案的優(yōu)選和改進

1、在多個方案經構思形成之后，我們往往要對這些方案進行評判和比較，同時要從設計的目的出發(fā)，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最后選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點進行改進。

2、方案的權衡是一個綜合考慮過程，它們相互關聯(lián)、互相制約，要抓住設計的核心與關鍵。權衡時首先要考慮最關鍵因素；其次考慮穩(wěn)定性和耐久性；最后考慮加工難易程度、成本、環(huán)保性等。

3、設計方案的改進

確定設計方案后，在施工（制作、生產）或者產品的施用過程中，由于條件的改變和潛在的問題的暴露，需要對原設計方案作進一步的改進。對確定了的設計方案的改進通常有下面幾種情況：

①業(yè)主要求改進方案

②設計方要求改進方案

③施工（制造、生產）方要求改進方案

④其他方要求改進方案

七、設計方案的拓展

    設計，特別是產品（商品）的設計，通常都是從低級到高級，從單一功能拓展到多功能，一代一代逐步發(fā)展起來的。設計方案的拓展，通常有下列幾種形式：

①設計方案的功能拓展或者功能組合

    設計方案的功能拓展是指在原設計方案的主要功能不變的前提下，增加新的功能。這種新功能與原方案的主要功能無論在類別上，還是在原理上都有著很大的區(qū)別。

②設計方案的跨越式發(fā)展

    設計方案的跨越式發(fā)展是指設計產品升級換代式的發(fā)展。這種發(fā)展，無論是形式，還是內容都發(fā)生了根本的變化。例如，手工控制變?yōu)橛嬎銠C控制。

③設計方案的其他重大變革

    設計方案在執(zhí)行過程中，遇到重大的技術革命、新材料的問世、重大社會變革、重大環(huán)境災難等情況，要求對原方案進行重大的改革。這種變革，常常伴隨著主要生產材料的變換、主要技術手段的改變、產品的主要功能的改變等等。

第四章  設計的實現(xiàn)——制作

一、工藝

1、工藝

[1]、工藝是技術活動中的加工程序和加工方法。

[2]、加工的目的就是改變材料的大小、形狀、特性、外觀等，使其符合設計的規(guī)格。

工藝在產品制造中的意義：

技術活動離不開工藝方法，一定的技術總是和一定的工藝相適應的，只有具備一定的工藝方法，技術才能實現(xiàn)其有目的的活動。

2、常用的工藝種類

  常用的工藝種類包括：零部件加工、產品裝配和表面涂飾等。

（1）、零部件加工工藝：

[1]、切削加工工藝：就是用切削工具把壞料上多余的部分去除，以獲得我們需要的幾何形狀、尺寸、表面質量的加工方法。如剪紙、線鋸鋸木材等。

[2]、成型加工工藝：就是使用適當?shù)耐饬?，利用材料的可塑性，改變材料的外形、大小、形狀等，且改變后材料的質量不變，叫成型加工工藝。有折彎、壓制等方法，如石膏雕像制作、鋼筋柵欄。

[3]、澆鑄及模塑加工工藝：利用澆鑄模具成型來生產產品的方法。金屬、陶瓷、塑料、玻璃、石膏、蠟等都適合采用澆鑄或注塑的方法。如塑料相框、蠟燭、石膏像、古代的青銅器等。

常見工具使用方法：課本P122至P126

（2）、零部件裝配工藝

[1]、零部件裝配工藝概念: 將兩件以上的零部件暫時或永久的結合在一起的加工方法。常用的裝配方法有粘接、焊接、榫接、釘接、鉚接、螺接等。

[2]、零部件接合方式：

1. 用膠水、焊條、焊錫等膠合零部件。如用熱熔膠、強力膠乳白膠膠合部件、用化學藥劑溶解部件接觸表面后接合、用高溫將工件或焊條、焊錫等熔融后接合，如電焊、電路板焊接。

2. 用類似于訂書機的方式以機械外力接合部件。如用鐵釘或螺絲釘接合木頭、用榫頭接合木材、用鉚釘接合部件、用鉚釘接合金屬板。

（3）、表面涂飾工藝：是指在工件表面施以保護性或裝飾性處理的加工方法。如木材表面涂油漆、貼木皮、貼塑料皮處理；汽車表面防銹和噴漆處理；陶瓷表面上釉處理。

二、模型和原型的制作

 1、模型與原型概念

[1]、原型：通常是第一個能全面反映產品的功能和性能的物體。是產品生產之前制作的與產品大小相同、使用功能一致的物體。如設計一款新型的汽車時通常要制作出一輛汽車的原型，以評估該款汽車的安全性、美觀性、人機工程學、可制造性、可維護性等。

[2]、模型：根據(jù)實物、設計圖紙，按比例制成的與實物相似的一種物體。作用：能幫助分析設計的可行性；能用來交流并檢驗設計思想及過程，反映最終產品的形象和品質感。使設計委托者、生產者和設計者之間能夠有效溝通，全面認識設計方案。

2、制作過程

[1]、常用畫線工具：鋼直尺、角尺、木工鉛筆、木工圓規(guī)、畫針、畫規(guī)、樣沖等（P133）。

[2]、常見的金工工具有螺絲刀、臺鉗、銼刀、鋸、鉆等，加工設備有車床、鉆床等，加工方法有切削、彎折、壓制、澆鑄等。

[3]常用的電工和電子工具有測電筆、電烙鐵、多用電表。

[4]常用的木工工具有鋸、刨、鉆、銼、鑿子等。

[5]模型制作步驟：備料、選加工工藝、零件加工、組裝部件及產品、表面涂飾

3、測試

[1]、測試的作用：檢驗產品在實用過程中能否正常工作，在結構與性能等方面能否達到預定的設計要求。

達成的目標：確保產品完成設計所承諾或公布的功能；確保產品滿足性能要求；確保產品能適應用戶環(huán)境。

例：

簡單測試制作的椅子

[2]、對測試發(fā)現(xiàn)的問題要改進，并對方案進行優(yōu)化、改進設計、外觀美化。

第五章  設計的交流與評價

一、設計的交流

1、設計交流的意義：通過交流可以改進設計中的不中之處；消除設計中存在的隱患；選出最佳的設計方案；可以將自己的設計變成產品服務社會。

2、設計交流的方式：文本、圖紙、表格、設計模型、生活中的口頭語言、計算機演示、網(wǎng)頁等都是設計交流中的常用交流方式。

3、設計師和用戶的交流：

    產品說明書是設計者與用戶交流的渠道。

[1]、產品說明的重要性：設計師通常不能和用戶直接交流，只有通過用戶手冊和產品說明書向用戶傳遞信息，因此生產商必須為用戶提供用戶手冊或說明書，以防止用戶由于產品信息缺乏而導致利益受損。

[2]、說明書或用戶手冊的編寫內容：產品特點，主要規(guī)格、性能、技術指標，整體結構及組成部分的名稱和作用，安裝指導，使用方法、功能設置，安全事項、特殊要求，常見故障及處理，附件清單，其他有關技術資料。

二、設計的評價

  1、評價分階段性評價和總結性評價。

  2、評價要多角度、多方位進行。

技術與設計 二

第一單元 結構與設計

一、認識結構

1、結構的概念：

結構是可以承受一定 應力 的物體形態(tài)，結構可以抵抗引起形狀和大小改變的力。

作用在結構和構件上的五種力的形式：

拉力：物體所承受的拉拽力。

壓力：擠壓物體的力。

剪切力：兩個距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行的力。

彎曲力：作用于物體，使它產生彎曲的力。

扭曲力（扭轉力）：反方向向物體兩端均勻施力，使物體發(fā)生扭轉形變的力。

變形：在外力作用下，結構會發(fā)生幾何形狀的改變，構件的形狀和大小也會有改變，這些改變在工程上稱為變形。構件：椅面、椅背、椅腿和橫檔是椅子的組成部分。任何結構都是由許多部件和零件所組成的，在工程中稱這些部件或零件為構件。

2、結構的分類：

根據(jù)物體的結構形態(tài)，結構分為實體結構、框架結構、殼體結構三種基本類型。

實體結構是指結構體本身是實心的結構。其受力特點是：自身承受外力，主要是壓力。如實心墻、大壩等。

框架結構是指結構體由細長的構件組成的結構。其受力特點是：通過組成框架的條狀物來承受外力，既可承受拉力，也可以承受壓力。如鐵架塔、建筑用腳手架，廠房的框架等。

殼體結構是指層狀的結構。其受力特點是：通過外殼傳遞力和承受外力，當外殼頂部受力，能將力均勻擴散。如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、貝殼等。

二、探究結構

1、結構的穩(wěn)定性：

結構的穩(wěn)定性是指結構在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力，就叫做結構的穩(wěn)定性。如三邊確定的三角形構成穩(wěn)定的幾何結構。

2、影響結構穩(wěn)定性的主要因素：

結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀、支撐面積的大小和重心位置密切相關。也就是：結構的幾何形狀要科學合理、結構的支撐面積越大越好、結構的重心越低越好。

3、影響結構強度的主要因素：

[1]、內力：結構的強度是通過構件和材料實現(xiàn)的，構件在外力的作用下會發(fā)生形變，此時構件內部各質點之間會發(fā)生相互作用力，這種作用力叫作內力。構件受的外力越大，內力就越大，以維持構件的內力和外力的平衡。

[2]、強度：在工程技術中不允許構件在正常使用的情況下被破壞，要求構件和材料具有抵抗破壞的能力，這種能力叫強度。

[3]、應力：構件單位面積所受的內力叫做應力。   對應的公式    單位  N/M²

 在國際單位制中應力的單位叫帕，符號是Pa，一般使用MPa；內力的單位是牛頓，符號是N；橫截面積的單位是平方米，符號是M²。

  [4]、強度與材料和材料的形狀有關。相同材料，相同橫截面積時，橫截面形狀“工”字形強度最大，橫截面形狀為圓形的強度最小。

[5]、構件連接處的強度是影響整個結構強度和穩(wěn)定性的重要因素，而結構連接處的強度取決于它們的連接方式、連接技術和連接處的牢固程度等。

[6]、結構的連接方式

    鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動，具體有松螺栓、銷接等。是活動連接。

    剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接、固定鉚接等。是剛性連接。

三、結構設計

結構設計必須考慮它的受力情況、穩(wěn)定性、強度、連接方式和材料的選用等。并能對結構設計進行基本的描述（圖紙等）。還要從功能、實用、安全、經濟、美觀和人性化等角度綜合考慮，以保證結構設計的目的和要求。

四、結構的欣賞：

（1）技術的角度主要有：結構功能、穩(wěn)固耐用、造型設計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料使用的合理性、工藝制造的精湛程度等。

（2）文化的角度主要有：文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反映的時代、民族、習俗方面的特征，結構的個性特征等。

第二章 流程與設計

一、了解流程

1、流程的含義：

流程：一系列連續(xù)有規(guī)律的活動，這些活動以確定的方式發(fā)生或執(zhí)行，導致特定的結果實現(xiàn)。

回家開門的流程：取鑰匙—插入鎖孔—>旋轉—>開門—>進屋；

生活中科學合理的流程，可以知道我們正確地做事，提高工作和學習的效率，使我們的生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障。

生產中科學合理的流程可以有效地組織生產、提高生產效率、保證產品質量、保證安全生產、保護環(huán)境等。

2、工作流程和工藝流程

工作流程：反映要完成一件事情、一項任務而要進行的一系列有序的工作或活動的全過程。

郵寄包裹的工作流程：取包裹單—>購買標準包裝箱—>包裝密封—>填寫包裹單—>交寄—>收好回執(zhí)單；

工藝流程：反映了從原料投入到成品產出，通過一系列加工環(huán)節(jié)，順序進行生產或制造某種產品的全過程。

蔡倫造紙工藝流程：收集原料—>水浸—>剁碎—>水洗—>浸入草木灰水中—>加熱蒸煮—>漂洗—>搗碎形成紙漿—>用紙模撈取紙漿—>濾水晾干成紙；

二、流程的組成和描述

1、流程的基本組成

任何流程都包括具體的環(huán)節(jié)和時序的關系。

[1]、時序：各環(huán)節(jié)按照一定的時間順序先后出現(xiàn)、完成。這種時間順序關系，稱為時序。 （例：買票→ 候車→檢票→上車。）

*（1）時間上的先后順序稱為時序。時序體現(xiàn)了具體活動內容的先后關系。（2）在這種先后關系中，有些步驟之間的時序是不可顛倒的，而有些是可以顛倒的。（3）不可顛倒的時序往往反映了事物或活動的內在規(guī)律或機理，我們應尊重和遵循這些規(guī)律或機理。對于一些可以顛倒的時序，我們應該注重分析和比較，并根據(jù)一定的目的和條件，進行適當?shù)陌才拧?/font>

[2]、環(huán)節(jié)：活動或事件在其發(fā)展的過程中，依據(jù)某種特征或方式，可將該過程分解為若干個小過程，稱這些小過程為環(huán)節(jié)。

    *環(huán)節(jié)是一個先對的概念，依據(jù)問題性質的不同和不同人的理解，環(huán)節(jié)的劃分又會有所不同。有時環(huán)節(jié)中又包含若干可以分解的、目的更具體的事項。

2、流程的描述

  [1]、流程的描述可以用文字，也可以用表格、圖示、動畫等。

[2]、方框流程圖：指采用預先約定的幾何圖形和符號來表示流程的各個環(huán)節(jié)，以及各環(huán)節(jié)之間的順序關系（時序）。方框流程圖的符號如下所示：

流程圖的繪制是指在已經確定了流程的環(huán)節(jié)和時序后，利用預先約定的流程圖的幾何圖形和符號繪制出來的。

三、流程的設計

  1.能分析流程設計中應考慮的基本因素。生產活動的流程設計的基本因素主要有材料、工藝、設備、人員、資金和環(huán)境等。

  材料：不同的材料有不同的加工處理方法。

  工藝：不同產品的工藝要求各異，流程設計也不同。

  設備：生產設備的水平往往決定了流程的自動化水平。

  人員和資金：人員的技術水平和必要的資金影響生產的過程、質量和周期，是進行流程設計必須考慮的主要因素。

  環(huán)境：生產過程對環(huán)境的污染以及環(huán)境對生產的反作用，是流程設計時應關注的重要因素。

  不同行業(yè)的流程有不同的特點，流程設計中應考慮的基本因素也各不相同。如農業(yè)生產中還要考慮：氣候、季節(jié)、自然災害、生態(tài)平衡等。

    2.了解流程設計一般步驟

  （1）明確設計的目標和任務，明確流程所應遵循的內在變化規(guī)律。

  （2）要分析現(xiàn)有材料、設備、資金、人員、工藝和環(huán)境等因素。

  （3）列出流程設計的主要事項，并進行初步的排列。

  （4）分析各事項（步驟）之間先后順序，合理地安排流程的時序和環(huán)節(jié)。

  （5）選擇一種合適的表達方式畫出流程圖，對于有嚴格時間要求的時序，要標注時間。

四、流程改進設計

在流程的設計和實施過程中，要對流程進行不斷的改進，以期取得最佳的效果。對流程的改進過程，稱為流程的優(yōu)化。優(yōu)化可以改進環(huán)節(jié)與時序。優(yōu)化的條件：外部條件改善、內部機量的研究。優(yōu)化步驟：分析現(xiàn)狀、確定目標、確定方案。

流程改進的目的：提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、保證安全生產等。

流程改進的步驟：分析現(xiàn)狀、確定改進目標和要求、確定改進方案。

流程的改進方法：可以改進環(huán)節(jié)（合并、刪減）、時序（調整）、環(huán)節(jié)和時序同時改。

第三單元 系統(tǒng)與設計

一、認識系統(tǒng)

1、系統(tǒng)的含義：

系統(tǒng)：系統(tǒng)是指由兩個或者兩個以上相互聯(lián)系、相互作用的元素所組成的具有一定的結構功能的有機整體。

系統(tǒng)和子系統(tǒng)：系統(tǒng)有大有小，有簡單有復雜。任何系統(tǒng)都是由子系統(tǒng)組成。子系統(tǒng)各具功能，它們之間相互依賴和相互作用，共同完成系統(tǒng)的整體功能。如人體系統(tǒng)是由呼吸系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、分泌系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。

子系統(tǒng)和元素：子系統(tǒng)可以層層分解成元素。元素與子系統(tǒng)是相對而言的。如肺是組成人體呼吸系統(tǒng)的子系統(tǒng)，也是組成人體的元素。

2、系統(tǒng)的分類：

1）、按照系統(tǒng)組成元素的性質：自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)、復合系統(tǒng)。2）、按照系統(tǒng)組成元素的存在形態(tài)：實體系統(tǒng)、概念系統(tǒng)。3）、按照系統(tǒng)的運動狀態(tài)：動態(tài)系統(tǒng)、靜態(tài)系統(tǒng)。4）、按照系統(tǒng)和外部環(huán)境的關系狀態(tài)：開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)分析

1、系統(tǒng)的基本特性：

[1]整體性：是系統(tǒng)的最基本的屬性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的思想和方法。系統(tǒng)的整體功能是各組分（元素）在孤立狀態(tài)下所沒有的。系統(tǒng)不是各個組分（元素）的簡單相加。

[2]相關性：構成系統(tǒng)的各元素之間存在著相互依賴、相互制約的特定關系，是彼此相關的。例如：人體的各個器官功能實現(xiàn)和人體的整體功能。

[3]目的性：任何系統(tǒng)都是以時序某種功能為目的的，這是區(qū)別不同系統(tǒng)的主要標志。例如：汽車的速度和耗油量。

[4]層次性：系統(tǒng)各個層次具有獨自的功能，它們通過相互聯(lián)系、相互作用共同完成系統(tǒng)的整體功能。例如：人體的功能、自然環(huán)境的綜合治理。

[5]環(huán)境適應性：系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，并不斷的與外界環(huán)境進行物質的能量的和信息的交換，系統(tǒng)必須適應外部環(huán)境的變化。例如：變色龍的改變顏色、雷鳥的羽毛。 

2、系統(tǒng)分析及其一般步驟：

（1）什么是系統(tǒng)分析？

系統(tǒng)分析是系統(tǒng)思想和分析方法的結合。系統(tǒng)分析研究的對象多種多樣,沒有統(tǒng)一的模式，但有基本的步驟和原則。

（2）系統(tǒng)分析的一般步驟

1、明確問題，設立目標  明確所要研究問題的性質和范圍，提出所要達到的目標，明確約束條件

2、收集資料，制定方案  收集相關資料，制定解決問題的各種備選方案，預計可能產生的各種結果

3、分析計算，評價比較  對資料和數(shù)據(jù)做必要計算，進行各子系統(tǒng)的分析，再進行系統(tǒng)的整體分析，將各種方案進行評價對比，選擇最佳方案

（檢驗核實，作出決策  如果對方案不夠滿意，還可以按上述程序反復進行，直到獲得滿意的方案為止）

系統(tǒng)分析的主要原則

1、整體性原則:系統(tǒng)分析首先要著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；要考慮長遠，不能只顧眼前

2、科學性原則:系統(tǒng)分析要盡可能運用科學方法和數(shù)學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具有說服力。

3、綜合性原則：系統(tǒng)分析總是為實現(xiàn)系統(tǒng)目標服務的。當系統(tǒng)存在若干個目標時，應將目標排出優(yōu)先次序，首先選取最優(yōu)的目標，然后盡可能在不損害第一個目標的前提下完成下一個目標。

三、系統(tǒng)的優(yōu)化

就是在給定的條件下，通過一定的手段和方法，使系統(tǒng)獲得更佳功能或更佳效益的過程。

1.影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素

目標函數(shù)：系統(tǒng)優(yōu)化的目標與系統(tǒng)影響因素之間的關系

約束條件：對系統(tǒng)優(yōu)化目標起限制作用，并且是不能人為調節(jié)的。

影響因素：對系統(tǒng)的目標函數(shù)產生顯著影響，并且可以人為調節(jié)的因素。

2.n系統(tǒng)優(yōu)化的一般步驟

將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，確定各子系統(tǒng)的目標、功能及其相互關系，對子系統(tǒng)進行技術設計和評價，對系統(tǒng)進行總體技術設計和評價等。

四、系統(tǒng)設計

遵循設計的一般過程、原則和標準

1.以實現(xiàn)系統(tǒng)整體效果最優(yōu)為目的     2.設計好系統(tǒng)的每個元素和子系統(tǒng)

3.綜合考慮系統(tǒng)各個元素和子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，合理解決它們之間的矛盾沖突

第四單元 控制與設計

一、了解控制

1、控制的含義：

人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)展，這就是控制。

2、開環(huán)控制與閉環(huán)控制

能將控制的結果反饋回來與希望值進行比較，并根據(jù)它們的誤差及時調整控制作用的系統(tǒng)，稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時又稱反饋控制系統(tǒng)。不能將控制的結果反饋回來，調整控制作用的系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。

3、手動控制與自動控制

控制系統(tǒng)必須在人的直接干預下才能完成控制任務的系統(tǒng)叫手動控制系統(tǒng)。

控制過程不需要人的干預，就可以按期望的規(guī)律或預定的程序運行的控制系統(tǒng)叫自動控制系統(tǒng)。 

4、理解控制在生產和生活中的應用

控制應用到工業(yè)生產中，提高了產品的質量和生產效率，減輕了工人的勞動強度，為工人提供了安全保障。

控制應用到日常生活中，提高了人們的生活質量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境，使之滿足人們的要求。

二、控制系統(tǒng)的組成和描述

1、控制系統(tǒng)的組成

  （1）開環(huán)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產生任何影響，這種控制稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)

   系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

反饋環(huán)節(jié)測量出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端；比較器將給定量與所檢測的被控量進行比較，求出偏差值；控制器將這一偏差值進行運算處理，并向執(zhí)行器下達控制指令；執(zhí)行器根據(jù)指令對被控對象進行控制，從而使被控量穩(wěn)定在一定范圍內。 

2、控制器：控制系統(tǒng)的控制命令發(fā)出的部分叫做控制器，如人的大腦。

3、執(zhí)行器：將控制器的控制信號轉換成能影響被控對象的信號的裝置，叫執(zhí)行器。如投擲飛鏢的手。

4、控制量：能夠對控制被控對象產生作用，從而使被控量發(fā)生變化的量，叫控制量。如發(fā)動機的進油量、施加給飛鏢的力的大小。

5、被控對象：控制系統(tǒng)控制的對象就是被控對象，如飛鏢和發(fā)動機。

6、被控量：就是一個系統(tǒng)實際控制的目的，有時系統(tǒng)的控制目的就是系統(tǒng)的被控量，如飛鏢的落點和發(fā)動機的速度；但有時控制目的和被控量不一樣，如我們控制化學反應的速度時，經常是通過控制反應的溫度來實現(xiàn)。這時控制量就是反應溫度，而被控量就是反應的速度。

7、控制系統(tǒng)的框圖表示（書P127頁圖)

三、簡單控制系統(tǒng)的設計

控制系統(tǒng)設計是工程設計的一個特例，一般設計原則仍然適用。

第一步：確定控制目的

第二步；確定系統(tǒng)的被控量，即系統(tǒng)要控制什么。

第三步：目標系統(tǒng)被控量應達到的精度指標。

第四步：選定控制系統(tǒng)的結構

第五步：建立系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的模型

第六步：確定待調參數(shù)

四、控制中的干擾

1、干擾對控制的影響： 干擾會使被控對象產生誤動作。

2、干擾

在實際的控制系統(tǒng)中，常常會有一些變化不定的因素對系統(tǒng)的行為造成不利的影響，這種有害的因素稱為干擾。

3、克服干擾的基本方法

就干擾的性質來說，有些干擾是可以避免的，對這類干擾，我們只能在提高控制系統(tǒng)的性能上我下工夫。而對于有些干擾，我們可以采取減弱的辦法。克服干擾的基本方法是要分析干擾的性質，然后對癥下藥。