高中通用技术 第二章《流程与设计》教案 苏教版必修2

第二章

《流程与设计》

学习目标 ⒈知道什么是流程,理解流程的含义,抓住流程的两大特征——环节和时序。 ⒉学习阅读简单流程图,能找出流程中的关键环节,能画出简单流程图,能指出环节和时序在安排上 的优缺点。 ⒊知道流程中的环节有显性和非显性之分,理解研究内在属性与规律 是流程设计应考虑的基本因素, 掌握画流程设计框图的一般方法。 ⒋理解流程优化的意义,能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系,能概括某种简单生产流程优 化过程中所应考虑的主要问题。 ⒌能对生活、生产中的简单对象进行流程设计或流程的改进设计,并用文字或图表说明流程设计方案 的特点,或者流程的改进方案的优越之处。 学习内容 小麦联合收割机的工作顺序是收割、脱粒、分离、清洗、集粮,这是不可颠倒的。从这个简单事例出 发,我们可以想到,完成任何一件事总有一定的顺序,并且顺序的安排往往还有讲究。 流程就是做事的顺序。 科学合理的流程就是高效率、 就是高质量。 用科学合理的流程安排生活和生产, 生活将变得更加美好,生产将变得更有效率。科学合 理的流程并不是自然而然的,它是人们不断实践、不 断探索、不断设计、不断改进的结果。 一、了解流程 ⒈实例简介 ?马铃薯的播种流程:第一步,切种;第二步,布种;第三步,掩种。少一步行不行? ?冲印照片的工作流程:①冲片:感光胶片 底片;②印像:底片 照片。 ⒉流程的含义 ?环节:活动或事件在其发展的过程中,依据某种特征或方式,可将该过程分解为若干个小过程,称 这些小过程为环节。如:上面的切种、布种、掩种 环节,冲片和印片环节等。 ?时序:过程的经历中,各环节按照一定的时间顺序先后出现、完成。这种时间顺序关系,称为时序。 如:先切种 再布种 后掩种。 ?流程:具有以上两大特征(关键点)的过程,即若干环节随着时间的变化,依序完成的进流程,称 为流程。 二、流程分析 ㈠典型案例分析 ⒈生活与流程——洗衣机工作流程分析 ?洗衣机的工作原理 电动洗衣机是利用电能驱动,依靠机械作用洗涤衣物的器具。波轮式洗衣机的洗涤原理:抽吸作用和 渗排作用;翻滚和冲刷作用;波轮的换向与暂停作用。 (磨擦、揉搓、化学作用等) ?洗衣机工作的基本环节 洗衣过程包括:洗涤、漂洗、拧干三个环节。对洗衣机来说,相应的有洗涤、漂洗、脱水三个功能。 这三个功能能否自动进行转换,是我们区别洗衣机为普通型、半自动型和全自动型的依据。 基本环节:进水、洗涤或漂洗、排水、脱水(甩干) 。 ?多种选择巧安排 根据衣物脏污程度、洗衣的多少、布料等可选不同的程序。 ① 程序有:标准程序、经济程序、单独程序。 ② 水位:高、中、低、少量 4 种水位。 ③ 水流强度选择:标准、轻柔。 ?洗衣机工作的时序 表述流程的图形,称为流程图。

选择与设定

加洗衣粉

注水

注水 一 次 漂 排水 洗

注水 二 次 漂 排水 洗

洗涤(12min)

排水

一 次 洗 涤

漂洗

漂洗

脱水

脱水

脱水

?分析 以上流程图表述了: ①基本环节,如前面确认的 4 个。其中,注水、排水、脱水环节各调用三次,洗涤加漂洗共用了三次。 这是设置一次洗涤、二次漂洗所需要的。 ②流程的时序,具有以下特征: 先注水 ?? 经排水 再脱水;先洗涤 后漂洗。 这说明了什么? 环节虽然可按 需调用,但环节出现的时间顺序,即时序,要遵照各环节的功能与性质排好先后,有些 环节不可倒置。如不可先漂洗,后洗涤;不可不经排水,就脱水;不可未经脱水,就漂洗等。 ③选择与设定,包括水位、水流强度、洗涤程序的 3 项内容;在注水同时,加入洗衣粉。 ⒉生产 与流程 奶粉生产工艺流程分析(略) ㈡识读流程图 ⒈下图是合成氨生产工艺的流程图
原料气制取 净化 压缩 高温、高压合成 N2、 H2 分离 液氨

第一,由图可以读出合成氨生产流程包括以下环节和时序: ①先进行原料气(N2、H2)的制取——制取环节; ②气(N2、H2)的净化、除杂质——净化环节; ③用压缩机压缩(至高压状态)——压缩环节; ④氨合成——合成环节; ⑤最后进行氨的分离,得到浓氨并将未完全反应的 N2、H2 送回合成塔,再循环加工利用——分离环 节。 五个环节完成后,得到的是合成液态氨。 第二,流程图既含括了物质的反应、变化的过程,又含括了相关的必要条件,如温度、压强、催化剂 等。即流程图表达了合成氨的反应原理与条件,如 N2+H2

?高温、高压 ????

2NH3+Q

过程与条件一并具备、一并发生,保证了整个生产流程的完成。例如,用压缩机压缩净气 N2、H2,就 是为了造成氨合成所需要的高压条件。因此,压缩就成为工艺流程中重要环节的一个。

⒉中医诊断的工作流程图
望诊 闻诊 问诊 切诊 处方

望整体(神色、形态) ; 听,包括发声、语言、问寒热、汗、周身、 脉诊和接诊 望局部(头顶诸窍、 呼吸、咳嗽、呕吐、 饮食口味、二便、睡 皮肤、毛发、排泄物、 呃逆、嗳气、肠鸣、 眠、经带、小儿病情 小儿指纹) 儿啼;嗅气味,包括 等 病体气味、官窍气味、 排泄物和病室气味 ⒊识读流程图的要点 ?找流程的环节,明确每个环节的功能和作用; ?弄清流程中时序的体现与特征; ?流程是技术的核心概念之一。不同的流程,产生的效益往往不同, “理解流程就 是质量” 、 “流程就 是效益”等。 二、流程设计 ⒈流程设计的基本要求 设计一个技术活动的流程,最主要的要求是要根据该项活动的内部工作原理及变化规律,科学地安排 活动的环节及时序,以达到预期的目的。其具体要求有如下几点: ?提高效率。经常是通过节省时间来完成的。 ?提高质量。主要是合理地安排环节。 ?保证安全。在每个环节上都要对可能出现的安全隐患做详尽的考虑,并要有保证安全的可靠措施。 ?节省资源。 ?提高管理水平。 ?提高经济效益。 ?其他,如注意环保等。 ⒉流程设计应该考虑的基本因素 ?实际流程设计的两种情形 第一种,流程的环节是显性的,即流程的进行、发展规律比较容易看出来,比较容易描述。 例如,在医院看病的流程,它的环节、时序是显见的,虽可有多样组合,但都是比较容易设计的。 第二种,流程的环节不是或不全是显性的,即需要经过大量试验和较长时间的探究后,才能得到它的 内在属性和规律,从而得出流程应包含的基本环节与时序,设计出较为成熟的、合理的流程。 例如合成氨的工艺流程,它是经过了多位化学家上万次的试验,才得出在 600℃,20Mpa 条件下合成 出氨的试验结论,但转换率比较低,仅有 2%~8%;后来,又经过不断试验,才得出现在工业生产上使用的、 较为成熟的合成氨的工艺流程。 ?流程设计应考虑的基本因素 任何活动、事件的流程设计,都要对该活动、事件本身进行深入分析,研究其内在的属性与规律,在 此基础上把握流程设计的环节与时序,做出科学的流程设计。研究内在属性与规律,就是流程设计应该考 虑的基本因素。 ⒊流程设计的步骤 第一 步:首先要明确设计的目的和任务,明确流程所应遵循的内在变化规律。 第二步:要分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境等因素。 第三步:列出流程涉及的主要事项,并进行初步的排列。 第四步:分析各事项(步骤)之间的先后顺序,合理地安排流程的时序和环节。 第五步:选择一个合适的表达方式画出流程图,对于有严格时间的时序,要标注时间。

注意:流程设计的基本要素是环节和时序。 ⒋流程的表达 文字表达,表格表达,图示表达。 流程图中最常用的形式是框图,因为这种形式既简单又明确。

确定目标,明确任务 ⒌学画流程设计的框图 画流程设计框图的一般方法: 分析基本因素 ?根据对事物的内在属性和规律的分析,以及有关的考 虑,将流程的全过程,按每个阶段的功能、作用的不同,分解 为若干小过程——环节,并用方框表示环节。 明确主要事项 ?按照每个小过程应该经历的时间顺序,将各环节依次排 修改方案 开,并用箭头线连接起来。 确定环节和时序 ?对某环节,按需要可在方框中或方框外,作简单注释, 也可不做注释。 列出流程图 三、流程的优化 否 ⒈流程的优化及目的 ?流程的优化 是否达到要求 在设计和实施流程的过程中,经常需要进行不断的修改和 是 完善,这种对流程修改的过程,叫做流程的优化。 结束 ?流程优化的目的 既然是优化,就是要做得更好。也就是要进一步提高工作 流程设计步骤(与设计的过程相联系) 效率、进一步降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境 污染、保证安全。 ⒉流程优化的内容 一般流程优化的主要内容有:工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化等。对一个流程 的优化,可以是整体的全面优化,也可以是对某一个指标进行优化。经常会有这样的情况发生:某一个指 标得到了优化,而使另外的指标下降了。比如,技术优化,可能使成本提高。成本优化了,也可能使质量 下降。因此,在进行流程优化时,要综合平衡,以取得整体优化的成效。 当然,实际工作中的最优化问题不都是这样简单,我们只是要大家知道,在流程设计中,经常会碰到 最优化问题。因为,没有优化,就不可能进步,优化是技术工作的永恒主题。 ⒊流程优化的条件 要进行流程的优化,必须具备一定的条件。这些条件包括: ?内部条件:对流程内在机理的深入了解。比如对洗涤 原理的了解,就会在流程中安排两次漂洗; ?外部条件:设备和工艺水平的提高或完善。比如,只有在具备锻压设备时,才可能将法兰盘的加工 改为少量切削加工; ?人员技术水平的提高。 四、习题 ⒈洗衣机去污机理如何?不用洗衣粉的洗衣机知多少? 答:洗衣机的总功能是洗净衣物,去污是核心。加洗衣粉去污,是帮助水流将污垢从衣物上分离下来。 要想不用洗衣粉,仍要洗净衣物,那就要针对“分离” (污垢与衣分离) ,寻找新的技术手段——洗净衣物 流程的新机理。 ?超声波洗衣机:通过超声波在衣物之间不断产生微小的真空泡。真空泡在破裂时,会产生冲击波。

它将衣物上的污垢从衣物上分离下来,起到去污作用。 ?电磁去污洗衣机:洗涤头上装有电磁圈。通电后,电磁圈发出微振。在快速振动下,污垢以及附着 物迅速与衣物分离。 ?活性氧去污洗衣机:利用电解水产生的活性氧来分解衣物上的污垢。 ?臭氧洗衣机: 将臭氧泵放在洗衣机中。 臭氧分子可以分解衣物沾染上的尘埃和污垢中的有机物分子, 并将其溶入水中,从而将衣物洗净,而且,污水经过滤后,还可多次循环使用。 ?离子洗衣机:在洗衣机内安装离子水发生器,把普通自来水分解为离子水。离子水的高渗透性及离 子独有的对污渍、灰尘的分解作用和吸附作用,将衣物洗净。离子洗衣机,省电又省水。 ⒉不用洗涤剂的洗衣机的工作流程,相对使用洗涤剂的洗衣机工作流程来说,其优化主要体现在哪些 方面?优化建立在什么条件和基础之上? 答:?减去了加洗衣粉的环节; ?减轻了对漂洗环节的负担。比如,采用一次漂洗便可达到满意效果; ?有利于节水、节电、减少污染,这是获取效益的重要方面。 其工作流程的优化主要建立在对洗涤机理(去污)的理解以及现代科学技术基础之上(如第 1 题中所 谈到的各种去污洗衣机) 。 ⒊公共汽车门口写有“先下后上”的字样,其道理是( ) A.提醒乘客注意安全 B.为了提高速度 C.减轻负荷 D.请乘客遵守流程 ⒋关于流程,下面说法正确的是( ) A.时序是时间上的先后顺序,流程中的时序是不可以颠倒的。 B.流程就是做事的顺序,科学合理的流程就是高效率,就是高质量。 C.流程优化往往都是减少环节。 D.对学校有组织、有计划、有目的进行期末考试工作的安排,严格来说并不属于流程设计。 ⒌同样炒一种菜,若在出锅前放碘盐,碘的食用率可达 62.3﹪,炸锅时放碘盐,碘的食用率仅为 18.7 ﹪。这个事例说明科学合理的流程对生活有什么意义? A.提高工作效率 B.提高生活质量 C.减少生活中的盲从 D.使生活更为安全 ⒍任何一项生产或生活活动都有一定的时序。时序体现 了具体活动内容的先后关系,在这种关系中, 有些步骤之间的时序是不可颠倒的。下面是邮寄包裹的工作流程,哪一个是正确的流程( ) A.包袋密封好;收好回执;交寄;购买标准包装箱;取邮寄包裹单;填写邮寄包裹单 B.收好回执;交寄;填写邮寄包裹单;购买标准包装箱;包袋密封好;取邮寄包裹单 C.取邮寄包裹单;购买标准包装箱;包袋密封好;填写邮寄包裹单;交寄;收好回执 D.包袋 密封好;购买标准包装箱;取邮寄包裹单;收好回执;填写邮寄包裹单;交寄 ⒎一般流程的优化涉及到哪些指标( ) A.质量、技术 B.工期、工艺 C.成本、安全 D.效益、个性化 ⒏原先,人们到银行或储蓄所存取款需要人工填单、记账等工作,自从引入计算机管理系统后,大大 提高了工作效率,请问,这种流程优化属于( ) A.工期优化 B.技术优化 C.成本优化 D.质量优化 ⒐任何一项生产和生活活动都有一定的时序,在生产和生活活动中有些步骤的时序是可颠倒的,有些 步骤的时序是不可颠倒的,请列举生活中的时序不可颠倒的事例。 (至少四个) 提示:时序不能颠倒的如:在自行车的装配中,只有先上好辐条才能装内胎;发射火箭时,先点火, 后起飞;煎炒鸡蛋时,先放油,后放鸡蛋;喝水时先打开瓶盖,后喝水。 ⒑合成氨的生产工艺流程是首先用适当的方法生产出合成氨的原料气——氮气和氢气。氮气和氢气的 混和气体在合成塔内 500℃和 300atm 条件下,通过催化剂的作用产生氨气,再通过氨分离器不断地把生成 的氨分离出来,同时未转化的反应气体再进入合成塔循环加工。这就是合成氨的工艺流程。请根据这一描 述过程画出其流程方框图。 答案:
原料气制取 净化 压缩 高温、高压合成 N2、 H2 分离 液氨

⒒下图是水稻种植生产的流程图。根据你掌握的知识回答下列问题:
播种、育秧 栽(插)秧 除草、施肥、水管理 归仓、留种

?把上面的流程图补充完整。 答: 收割 / 收获 ?你自己设计一个流程图。 (只要设计的流程图合理即可)如:
计 划 筹 备 打 地 基 筑 墙 上 梁 建 盖 上 门 窗 内 外 装 修 验 收

确定建 房 类 型、间 数、格 局、占 地 工 面 期 积、施 限;申 报有关 部门。

按 计 划 筹 备 资 金 、 准 备 材 料 与 人 力

视 平 房 或 楼 房 的 不 同 , 对 地 基 要 求 不 同

若 要 建 楼 房 , 还 要 加 铺 层 间 预 制 板

⒓怎样办一份报纸? 答:?办报纸的目的和宗旨。反映中学的要求和愿望,锻炼中学生的能力,培养学生写作兴趣,进而 增强校园活力。丰富校园文化,提高学生的新闻意识与创新能力。 ?怎样组织稿源?办报纸的目的是为学生服务的,学生既是读者又是作者。对于学生,一定要了解他 们需要什么喜欢什么 。通过书面调查、开会讨论来了解同学们的需要和愿望。根据调查设置栏目,根据 来稿的主要方向确定栏目。通过奖励优秀文章和设立奖项来激发学生的投稿热情,发现人才、培养人才, 建立长期、专门的撰稿群体,以此为核心,广泛调动全体同学的 写作热情。 ?怎样编辑?对文稿进行自主编辑是学生自办报刊的关键。在编辑工作上应具备三个重要的意识,即 服务意识、引导意识和审美意识。在版面和栏目的设置上需要进行调查、了解学生的趣味和阅读意向,如 校园报纸的主要版面可以设置为:热点新闻,文学和教育,青春驿站,娱乐和休闲等。在栏目设置方面, 也可以预先设置比较多的栏目请学生自主选择,最后根据调查来确定。在编辑过程中还应有正确的指导思 想,即编辑原则:①要注重报纸的整体性、开放性和健康性;②引导正确的情感观念和价值取向;③关注 学生娱乐空间,发挥情绪调节作用。 ?怎样与我们的学习生活相结合?学习生活是校园生活的主体,校报自然就要在很大的范围和较深的 层面上来反应学生生活的情况,引导学生在学习生活中的思想状况和解决学生在学习生活中遇到的问题和 困难。这就需要在平时定期或不定期地进行各种活动,收集出现的问题,如设立校园问题意见箱和学习方 法交流专刊等方式,使校报真正渗透到学生的日常生活中去。 ⒔远距离输电的流程示意图如下:
发电 升压 远距离输送 降压 用电

而不是采取下列流程:
发电 远距离输送 用电

这也是流程的优化,其意义何在? 提示:减小远距架线困难,节省线材,减少能耗。

?L
根据物理 Q=

I

2

Rt,减小 Q 的方法:I、R 减小,因 R= S ,L 不变,ρ 不变,这样 R 要减小,必然增

大 S,截面增大,浪费材料,远距离架线困难。如:I 要减小,因为 P=UI,P 不变,I 减小,则电压 U 升高。 这种办法可减小能耗,节省材料。但增加了升压和降压两大环节。 ⒕交朋友有几个重要的环节,试编一下交友的流程。 (主要环节:朋友、相知、相遇、相识等) ⒖建一栋房屋有以下几大重要环节, 试从工期优化的角度, 设计其流程 (工期优化就是工期力求最短) 。 建房的环节:平整场地 1 天、运沙石水泥 3 天、浇混凝土地基 1 天、挖土 4 天、等混凝土干(养护)2 天, 运石灰 1 天、运砖头 2 天、砌墙 3 天、准备屋面材料 2 天、盖屋顶 2 天。 提示: ⑥运石灰 1 天 ① 平整场 ②挖土 4 天 ④浇混凝土 ⑤ 养护 2 天 ⑧砌墙 3 天⑩盖屋顶 ⑾ 地1天 地基 1 天 ③运沙石水泥 3 天 ⑦运砖头 2 天 ⑨准备屋面材料 2 天 注意:抓住主要环节,有的环节可 以并行,使工期缩短。 ⒗制作一盏台灯有这些环节:买电器元件 2 小时,焊底座 2 小时,做灯罩 4 小时,组装 2 小时,调试 1 小时。如何使制作台灯的工期最短?画出其流程图。 答案: ① 买电器元件 ② 焊底座 ④ 组 装 ⑤调试 ⑥ 2 小时 2 小时 2 小时 1 小时 做灯罩 4 小时 ⒘如图:某配送(货)中心的配送线路图。某 心位于 A 点,现要将一批电视机等家用电器 配送 B、C、D 处的 3 家商场,运货车从 A 点出发,送完货 配送线路图如图所示。途中带箭头的线分别表示两 的方向,数字表示两地之间的路程(单位:km) ,途 头的线表示可往返线路。试设计最优化的配送线路。 提示:此类问题要考虑到各种线路的组合方案, 算找到行程的最小值 ,即为最优线路。计算结果如

B
11 10 18

A
14 12 13

15

C

配送中 到位于 后返回, 地往返 中无箭 通过计 下表:

9

D 方 1 2 3 4 5 6 案 线 ABCDA ABDCA ACBDA ACDBA ADCBA ADBCA 路 路 51 46 59 47 51 58 程

从表中可以看出,方案 2 配送线路的路程最短,为 46km,比平均路程 52km 少 6km,是最优线路,这是

成本优化的结果。计算下来每年节约的成本将是一笔不小的数字。 ⒙法兰是以钢材为材料制造的用于管道等的连接器件。从制造工艺看,有切削法和少切削法两种加工 方法。切削法就是将圆钢直接在车床上切削成型,然后再钻孔而成。其加工工艺流程如下:用切削法制造 法兰的特 点是工艺简单,缺点是切削过 下 料 印刻 钻孔 检查 程耗费的 时间太长,生产效率低,而且 材料的利用率低。 少切削法的工艺流程是原料断料后, 放在加热炉内加热变软, 然后用模具将其锻压成型, 再经过热处理,以提高法兰的硬度,最后按照尺寸要求进行少量的切削加工,并检查质量。这种工艺流程 虽然工序较多,所用的设备较多,但由于切削量很少,大大减少了材料的浪费,而且生产效率高。因此, 大批量法兰的生产都采用这种工艺流程。从切削法到 少切削法这主要是( )优化。 A.工期优化 B.工艺优化 C.成本优化 D.综合优化 ⒚用煤气灶做饭,一般都使用排油烟机。实际操作时,有下面的 4 种时序安排: A.(煤气)点火 开(排油烟)机 做饭 闭火 关机 B.点火 开机 做饭 关机 闭火 C.开机 点火 做饭 闭火 关机 D.开机 点火 做饭 关机 闭火 从正确发挥排油烟机的作用出发,上面的哪个流程为优化?为什么? ⒛原来,银行为取(存)款设计的流程是:
填单 记账 存单 付款

而现在,银行改用的取款流程是:
报数 记账 付款

这样方便顾客到储蓄所取(存)款,这是建立在什么条件之上的? 答:这样流程的改进(优化) ,是靠提高银行办公设备(采用计算机管理系统)和工艺水平为条件而 得来的,这是社会技术进步的表现。 21.家庭中炒土豆丝需要有哪些环节?这些环节怎样排序? 提示:买土豆;洗土豆;削土豆皮;切土豆丝;切好葱姜蒜待用;点火,加热油;油热后炒土豆丝 放葱姜片 放土豆丝 出锅 点火加热 油 注:环节的安排不止这一种,同学们可做试验,试一试哪一种排列炒出来的土豆丝好吃。 备料


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