系统工程导论课后习题

1.1什么是系统？系统定义中有哪些要点？1.2系统与要素、要素与要素之间存在什么样的关系？1.3系统的特征有哪些？系统工程的定义是什么？系统工程有哪些主要特点？1.4系统工程的理论基础有哪些？并简述其各自特点。1.5请举出古今中外应用系统思想和系统工程的案例两个。1.1系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。系统定义中的要点有：一、系统由若干元素组成；二、这些元素相互作用、相互依赖；三、因为元素间的相互作用使得系统作为一个整体具有特定功能。1.2系统与要素之间的关系：每一个要素的特征和行为都对整个系统的特征和行为产生一定的响；要素与要素之间的关系：每一个要素的特征和行为都至少依赖于系统的另外一个要素的特征和行为；不能独立存在两个独立的元素子集。1.3系统的特征：整体性、层次性、相关性、目的性、适应性系统工程的定义：很多，举钱学森：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，系统工程是一门组织管理的技术。系统工程的主要特点：整体性（系统性）、关联性（协调性）、综合性（交叉性）、满意性（最优化）1.4系统工程的理论基础有：一般系统理论：核心概念是系统，对还原论观点和分析方法提出了批判，提出按照系统观点和方法来处理问题。大系统理论：大系统规模庞大、结构复杂、环节数量大或层次较多，相互间关系复杂，影响因素众多，并常带有随机性，大系统理论研究大系统的结构方案、稳定性、最优化、模型的建立与求解等问题信息论：信息、材料和能源一起被看成构成系统的三大要素控制论：通过信息处理的能动过程，解决控制与被控制的矛盾，使系统运行处于最优化状态或保持系统的稳定性。控制对象为一个有组织的系统；控制方式为根据内部与外部的各种变化而进行调整；控制目的是使系统保持某种特定的状态运筹学：在实行管理的领域，运用数学方法，对需要进行管理的问题统筹规划作出决策，内容包括规划论、图论、决策论、对策论、排队论等。2.1现代系统思想的特点有哪些？2.2系统工程方法论的主要特点有哪些？2.3简述霍尔三维体系结构。2.4切克兰德的“调查学习”方法有哪些步骤？2.5物理-事理-人理系统方法论的概念、步骤和主要原则是什么？2.1现代系统思想的特点有：1、去除了古代朴素观点中模糊与猜测的成分，加进了精确与实际的内容；2、特别注重对复杂系统的研究3、指出了系统创生与演化的机制4、强调系统的价值5、突出其应用层面和方法论2.2系统工程方法论的主要特点有：1、强调研究方法上的整体性2、强调技术方法应用上的综合性3、强调管理工作的科学性。2.3霍尔三维体系结构：时间维：规划阶段、方案阶段、研发阶段、生产阶段、运行阶段、更新阶段逻辑维：明确问题、选择目标、系统综合、系统分析、方案优化、做出决策、付诸实施知识维：完成上述步骤所需的各种专业知识和管理知识2.4切克兰德的“调查学习”方法有以下步骤：1、通过调查分析，对现有的不良结构系统的现状进行说明；2、弄清关联因素；3、建立概念模型；4、改进概念模型；5、比较；6、实施。2.5物理-人理-事理系统方法论的概念是：人在认识改造复杂对象的时候，应当综合运用各种知识、工具、方法，注重人与人之间的沟通协调，知物理，晓事理，通人理，取得最佳的实践活动。物理-人理-事理系统方法论的步骤是：1、理解领导意图；2、调查分析；3、形成目标；4、建立模型；5、协调关系；6、提出建议。物理-人理-事理系统方法论的原则是：综合集成，参与，可操作，迭代和学习，人机结合、以人为主3.1为什么需要进行系统建模？模型具有哪些特征？3.2试叙述基于集合、函数、映射、关系的数学建模形式化表示？3.3系统模型按照不同标准可以如何进行分类？3.4试述构建系统模型的一般原则和常用方法？3.5试述连续系统建模和离散系统建模的常用模型以及方法。3.6请从现实生产、生活中举一个离散时间系统建模的例子。3.7试述UML包含的三个方面的主要内容？3.1五个原因决定系统建模的必要性：系统开发的需要、经济上的需要、安全上的需要、时间上的需要、模型结果易于分析。模型的特征有：1、是现实系统的抽象和模仿；2、由反映系统本质的主要因素构成；3、集中表现这些主要因素之间的关系。3.2数学建模形式化表示：，其中，T为时间基；X为输入集；为输入段集；Q为内部状态集；Y为输出集；为状态转移函数；为输出函数3.3按不同学科的理论方法分：理论模型（数学模型）、基于数据的系统模型、基于知识的系统模型、认知模型按系统开发方法分：功能模型、数据模型、对象模型、原型模型3.4构建系统模型的一般原则：1、建立方框图；2、考虑信息相关性；3、考虑准确性；4、考虑结集性构建系统模型的常用方法：1、直接分析法；2、数据分析法；3、情景分析法；4、代尔菲法（专家调查法）3.5连续系统模型：微分方程模型、传递函数模型、状态空间模型、状态图离散系统模型：差分方程、离散状态方程、复数模型、离散化模型3.6举例：柔性制造系统FMS3.7模型的概念和表示法、语言的公共机制、对象约束语言4.1什么是系统分析？系统分析包括哪些要素？4.2试述系统分析的准则、方法与步骤？4.3简述结构模型分析的概念、方法与步骤。4.4简述网络模型分析的概念、方法与步骤。4.5请举出生产、生活中系统动力学分析的一个实例。4.6什么是投入产出分析？投入产出表是如何构成的？投入产出分析有何作用？4.7简述系统预测分析常用方法。4.8试述面向对象的系统分析方法。4.1系统分析：从系统的观点出发，对事物进行全面的分析，找出各种可行的方案供决策者选择。这样一个有目的、有步骤的过程叫做系统分析。包括要素：目标、可行方案、费用、效果、模型、评价准则、效果4.2系统分析准则：1、外部条件内部条件相结合；2、当前利益与长期利益相结合；3、局部效益与宏观效益想结合；4、定性分析与定量分析相结合。系统分析方法：定性分析、定量分析系统分析步骤：1、系统目的的分析和选定2、收集资料、确定系统的指标体系4.3结构模型分析的概念：系统由许多相互作用的单元元素构成，为了研究系统，必须了解元素间的关系，及了解系统的结构，建立系统的结构模型。结构模型分析的方法：ISM法（InterpretativeStructuralModeling）4.4最大流：两点之间用线连接，两端标号，找非饱和路线，正向减路线最小值，反向加路线最大值，最后得到全是饱和路线，与原图相减，得到该路的流量。最小费用：方法与最大流一样，找不饱和路线时按照费用最小来找非饱和路线，可以列表格：修改次数、最短路线、代价和、流量4.5根据课本描述的室温调节系统。温度高，热风减少；温度低，热风上升。系统动力学注重反馈。4.6投入产出是指：工业部门之间或工业部门与最终用户之间产品与劳务流动情况。以价值型投入产出表为例有如下四部分：中间产品、最终产品、物质消耗、新创造价值。投入产出表作用：查找、预测、评估最终用户或企业其他部门对产品、劳务需求发生变化将对特定企业或部门产生的变化表格分析：不同年份A相同，（E-A）X=Y4.7系统预测分析常用方法：回归分析法预测、时间序列分析预测、人工神经网络预测分析4.8面向对象的系统分析方法：5.1什么是系统优化？其标准是什么？5.2请举一个线性规划模型的实例并进行分析。5.1系统优化是在一定的环境限制下，使系统处于最优状态，实现最佳功能的过程。标准是：一、满足系统目标价值集的目标函数；二、满足各方面对系统的制约因素。5.2实例租房子。6.1什么是系统评价？系统评价的原则、步骤是什么？6.2评价指标的数量化方法有哪些？6.3试述评价指标综合的主要方法？6.4什么是层次分析法？层次分析法的主要步骤有哪些？6.5试述风险性决策的概念和常用的风险型决策的方法？6.6试述决策支持系统的概念和结构？6.1系统评价是：根据预定的系统目的，在系统调查和可行性研究的基础上，主要从经济、技术等方面出发，就系统各种设计的方案所能满足需要的程度与消耗、占用资源多少的比较，选出技术上先进、经济上合理、操作性上可行的最佳方案系统评价原则：保证客观性、保证方案的可比性、评价指标要成系统、评价指标要与国家政策法令想一致。系统评价步骤：一、明确系统目标；二、了解系统各要素；三、确定评价体系；四、确定评价准则；五、确定评价方法；六、单项评价；七、综合评价。6.2评价指标的数量化方法有：排队打分法、体操计分法、专家计分法、两两比较法、连环比率法。6.3评价指标综合的方法有：加权平均法、功率系数法、主次兼顾法、效益成本法、分层系列法。6.4层次分析法：将定性分析和定量分析想结合的一种决策分析方法。帮助决策者将复杂问题分解为若干层次和若干元素，通过对元素的简单处理，得到权重，为选择最佳方案提供借鉴。层次分析法的主要步骤：1明确问题；2确立层次结构；3建立判断矩阵；4层次单排序；5层次总排序；6一致性检验。6.5风险型决策的概念：决策者根据各种状况出现的概率进行决策，并无十足把握，具有一定风险。常用的风险型决策方法：期望值法、多行为决策的报童模型、最大可能法、决策树法敏感性分析6.6决策支持系统DSS概念：以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础，以计算机技术、仿真技术、信息化技术为手段，支持决策者研究解决半结构化、非结构化问题的人-机交互化信息系统。DSS结构：概念结构（只反映大致流程）、框架结构（数据库系统、模型库系统、知识系统、人-机交互会话系统、问题处理系统）8.1什么是系统仿真？8.2系统仿真的一般步骤是什么？8.3试述简历离散化模型的两种方法？8.4试述系统动力学建模的一般过程?8.1系统仿真：根据系统分析的目的，在分析系统各要素的特点和相互关系的基础上，建立能描述系统结构和行为的具有一定逻辑关系和数学性质的仿真模型，根据仿真模型对系统进行试验和定量分析，获得决策所需信息。8.2系统仿真的一般步骤：1问题的描述与定义；2建立仿真模型；3数据采集；4仿真模型的确认；5仿真模型的编程实现与验证；6仿真试验设计；7仿真模型的运行；8仿真结果的输出与分析。8.4系统动力学建模的一般过程：1问题辨识与定义；2系统概念开发与结构开发；3系统动力学仿真模型构造；4模型行为分析；5模型评价；6政策分析；7模型使用与执行；