《系统工程》作业集答案

-1-《系统工程》作业集答案第一章一、名词解释1.系统：系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所构成，具有特定功能、结构和环境的整体。2.系统工程：用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织的建立，还是系统的经营管理，都可以统一的看成是一类工程实践，统称为系统工程。3.自然系统：自然系统主要指由自然物（动物、植物、矿物、水资源等）所自然形成的系统，像海洋系统、矿藏系统等。4.人造系统：人造系统是根据特定的目标，通过人的主观努力所建成的系统，如生产系统、管理系统等。5.实体系统：凡是以矿物、生物、机械和人群等实体为基本要素所组成的系统称之为实体系统。6.概念系统：凡是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等概念性的非物质要素所构成的系统称为概念系统。二、判断正误1.管理系统是一种组织化的复杂系统。(T)2.大型工程系统和管理系统是两类完全不同的大规模复杂系统。(F)3.系统的结构主要是按照其功能要求所确定的。(F)4.层次结构和输入输出结构或两者的结合是描述系统结构的常用方式。(T)三、简答1.为什么说系统工程时一门新兴的交叉学科？答：系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科。它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法和电子计算机等技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充分填发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一座沟通的桥梁。现代数学方法和计算机技术，通过系统工程，为社会科学研究增加了极为有用的定量方法、模型方法、模拟实验方法和优化方法。系统工程为从事自然科学的工程技术人员和从事社会科学的研究人员的相互合作开辟了广阔的道路。2.简述系统的一般属性答：（1）整体性：整体性是系统最基本、最核心的特征，是系统性最集中的体现；（2）关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用的；同时，所有要素均隶属于系统整体，并具有互动关系。关联性表明这些联系或关系的特性，并且形成了系统结构问题的基础；（3）环境适应性：任何一个系统都处于一定的环境之中，并与环境之间产生物质、能量和信息的交流。环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化。除此之外，很多系统还具有目的性、层次性等特征。3.系统工程方法有哪些特点？答：1.系统工程是一般采用先决定整体框架，后进入内部详细设计的程序-2-2.系统工程试图通过将构成事物要素的程序加以适当配置来提高整体功能，主张可采用不太可靠的元件构成可靠的系统，其核心思想是“综合及创造”3.系统工程属于“软科学”4.简述系统工程的应用领域答：目前，系统工程的应用领域十分广泛⑴社会系统工程⑵经济系统工程⑶区域规划系统工程⑷环境生态系统工程⑸能源系统工程⑹水资源系统工程⑺交通运输系统工程⑻农业系统工程⑼企业系统工程⑽工程项目管理系统工程⑾科技管理系统工程⑿教育系统工程⒀人口系统工程⒁军事系统工程⒂信息系统工程⒃物流系统工程5.简述动态系统与静态系统的区别答：动态系统是系统的状态随时间而变化的系统；而静态系统则是表征系统运行规律的模型中不含时间因素，即模型中的量不随时间而变化，它可视作动态系统的一种特殊情况，即状态处于稳定的系统。实际上多数系统是动态系统，但由于动态系统中各种参数之间的相互关系非常复杂，要找出其中的规律性有时是非常困难的，这时为了简化起见而假设系统是静态的，或使系统中的各种参数随时间变化的幅度很小，而视为稳态的。第二章一、名词解释1.控制系统：控制系统由实控器、受控器和控制作用的传递者组成。形成一个整体的控制功能和行为，但这又是相对于某种环境而言，因而可以把由实控器、受控器和控制作用的传递者组成，相对于某种环境而具有控制功能与行为的系统，称为控制系统。2.功能模拟法：功能模拟法就是以功能和行为的相似性为基础，用模型模仿原型的功能和行为的一种方法。3.狭义信息论：即申农信息论，主要研究消息的信息量、信道（传输消息的通道）容量以及消息的编码问题。4.一般信息论：主要研究通信问题，还包括噪声理论、信号滤波与预测、调制、信息处理等问题。5.系统方法：系统方法就是从系统的观点出发，在系统与要素、要素与要素、系统与外部环境的相互关系中揭示对象系统的系统特性和运动规律，从而最佳的处理问题。-3-二、判断正误1.SE本质上是一种组织管理的技术方法。(T)2.改革是“系统工程（SE）”。(T)三、简答：1.简述大规模复杂系统的特点答：①系统的功能和属性多样，由此而带来的多重目标间经常会出现相互消张或冲突的关系②系统通常由多维且不同质的要素所构成③一般为人——机系统，而人及其组织或群体表现出固有的复杂性④由要素间相互作用关系所形成的系统结构日益复杂化和动态化。此外，大规模复杂系统还具有规模庞大及经济性突出等特点。2.列表比较“硬”系统与“软”系统答：“硬”系统“软”系统运筹学社会系统设计系统分析战略假设表面化与检验系统工程社会系统科学系统动力学软系统方法论（硬系统方法）（软系统方法）3.简述系统方法的启示答：系统方法告诉我们要以系统的观点去看整个世界，不能片面、孤立地看问题。系统方法主张以思辨原则代替实验原则，不能机械看问题，尤其是在处理复杂、有机程度高地系统时，这一点尤为重要。系统方法论主张以整体论代替还原论。系统方法启示我们以目的论代替因果论。人类经济社会不是偶然事件的产物，而是有目的性的复杂系统，研究问题的出发点是认识其目的，服务于目的。4.简述一般系统论的基本观点答：系统的整体性系统的开放性系统的动态相关性系统的层次等级性系统的有序性5.简述系统方法要求遵循的原则答：整体性：从整体出发进行研究，注意各要素之间的相关关系历时性（动态性）：从时间轴上看其产生、发展的过程及前景最优化：要求整体最优，而不拘泥于局部最优第三章一、名词解释-4-1.系统分析：系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各个方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。2.系统工程方法论：系统工程方法论就是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法。3.霍尔三维结构：霍尔三维结构是由美国学者A·D·霍尔等人在大量工程实践基础上，于1969年提出的，其内容反映在可以直观展示系统工程各项工作内容的三维结构图中，霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统工程方法论的重要基础内容。三、判断正误1.Hall三维结构与Checkland方法论均强调定量分析。(F)2.Checkland方法论是在Hall三维结构的基础上提出的，因而更为合理。(F)3.系统分析原理与Hall三维结构和Checkland方法论有密切联系。(T)四、简答1.画图表示系统分析的基本步骤答：2.简述切克兰德方法论的主要内容和工作过程答：主要步骤：a)认识问题b)根底定义c)建立概念模型d)比较及探究e)选择f)设计与实施g)评估与反馈具体如下图所示：认识问题探寻目标综合方案模型化优化或仿真分析系统评价决策NY初步SA规范分析综合分析-5-3.简述霍尔三维结构的主要特点答：霍尔三维结构强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现实问题基本都可以归纳成工程系统问题，应用定量分析手段，求得最优解答。该方法论具有研究方法上的整体性。技术应用上的综合性、组织管理上的科学性和系统工程的问题导向性等突出特点。4.简述系统分析的主要原则答：①坚持问题导向；②以整体为目标；③多方案模型分析与选优；④定性分析与定量分析相结合；⑤多次反复进行第四章一、名词解释1.模型：模型是描述现实世界的一个抽象，由于描述现实世界，因此必须反映实际；由于它的抽象特征，又应高于实际。2.结构分析：结构分析是一个实现系统结构模型化并加以揭示的过程。3.概念模型：概念模型是通过人们的经验、知识和直觉形成的。它们在形式上可以是思维的、字句的或描述的。4.符号模型：符号模型用符号来代表系统的各种因素和它们间的相互关系。二、判断正误1.解释结构模型的直接结构基础是多级递阶有向图。(F)2.ISM是SD的结构模型基础(F)三、简答1.简述模型化的作用答：①模型本身是人们对客观系统一定程度研究结果的表达。这种表达是简洁的、形式化的。②模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理论、原理的发现。③利用模型可以进行“思想”试验。总之，模型研究具有经济、方便、快速和可重复的特点，它使得人们可以对某些不允许进行试验的系-6-统进行模拟试验研究，快速显示它们在各种条件下漫长的反映过程，并很经济，可重复进行。2.简述模型的特征答：①它是现实世界部分的抽象与模仿②它是由那些与分析问题有关的因素构成的③它表明了有关要素之间的相互联系3.简述模型化的本质答：利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研究过程中用模型来代替原型，通过对模型的研究得到关于原型的一些信息。这里的相似关系是指两事物不论其自身结构如何不同，其某些属性是相似的。4.简述模型化的地位答：模型的本质决定了它的作用的局限性。它不能代替对客观系统内容的研究，只有在和对客体系统内容研究相配合时，模型的作用才能充分发挥。模型是对客体的抽象，得到的结果，必须拿到现实中去检验。四、应用已知下面的系统可达矩阵，请建立递阶结构模型解答：缩减矩阵：-7-层次化处理：递阶有向图：第五章第五章一、名词解释1.系统仿真：所谓系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程，且具有一定逻辑关系或数学方程的仿真模型，据此进行实验或定性分析，以获得正确决策所需的各种信息。2.连续系统：连续系统是指系统中的状态变量随时间连续地变化的系统。3.离散系统：离散系统是离散事件动态系统的简称，是指系统状态变量只在一些离散地时间点上发生变化地系统。4.因果箭：连接因果要素地有向线段，箭尾始于原因，箭头终于结果。-8-5.因果链：因果关系具有传递性，用因果箭对具有递推性质地因果关系加以描绘即得到因果链。二、判断正误下面为描述某种传染病蔓延系统问题的部分DYNAMO方程及其变量说明：LIP·K=IP·J+DT*CR·JK(T)CIP=10(F)RCR·JK=IPC*NCF*IP·K*SP·K(F)ASP=P–IP·K(F)其中：IP—患病人数（人）；CR—每日受感染人数（人/日）；IPC—每次接触的感染率（无量纲）；NCF—额定接触系数（比例数/人.日）；SP—未患病人数（人）；P—总人口数（人）。三、简答1.简单归纳仿真的主要作用答：①仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。②仿真技术有可能对一些难以建立物理模型或数学模型的对象系统，通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。③通过系统仿真，可以把一个复杂的系统化降阶成若干子系统以便于分析，并能指出各子系统之间的各种逻辑关系。④通过系统仿真，还能启发新的策略或新思想的产生，或能暴露出在系统中隐藏着的实质性问题。同时，当有新的要素增加到系统中时，仿真可以预先指出系统状态中可能会出现的瓶颈现象或其它的问题。2.SD的主要研究对象——社会（经济）系统有何突出特点？答：①社会系统中存在着决策环节。社会系统的行为总是经过采集信息，并按照某个政策进行信息加工处理作出决策后出现的，决策是一个经过多次比较、反复选择、优化的过程。②社会系统具有自律性。自律性就是自己作主进行决策，自己管理、控制、约束自身行为的能力和特性。③社会系统的非线性。非线性是指社会现象中原因和结果之间所呈现出的极端非线性关系。3.图表展示SD