系统工程期末复习

Chapter 1:

什么是系统，系统的含义，系统的几个特征，五行相克，系统的边界（是否确定，什么样的），什么是系统的结构（含义）， 系统结构分析的内容。 ? 系统：系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环

境的整体。

? 系统的一般属性：整体性（最基本最核心的特性）、关联性、环境适应性。以上三个为

基本属性，许多系统还具有目的性、层次性。

? （1）系统的整体性：确定系统的组成要素； ? （2）相关性：反映要素之间的关系

? （3）系统的目的性：反映系统的功能，确定系统和环境的边界 ? （4）有序性：反映了系统的结构形态

? （5）环境适应性：明确了系统与环境之间的关系 ? （6）动态性：反映了系统的变化趋势

? 系统边界： 系统边界就是属于系统的要素和不属于系统的要素之间的分界线，即确定

系统边界就是确定什么因素属于系统要素的范围。

? 边界划分的作用：有助于解决问题

? 一般在系统分析阶段定义，只有明确了系统边界，才能继续进行下面的分析、设计等工作。边界是模糊不定的。

? 系统结构：是指系统的构成要素在时空连续区上的排列组合方式和相互作用方式。 ? 常用的系统结构有：因果结构、反馈结构、S型结构、多重结构。 ? 系统结构分析的内容：

? 构成系统的要素集 ? 要素间的相互关系 ? 要素在系统中的排列方式 ? 系统的整体性

Chapter 2：

系统工程基本方法（3个），3个基本方法的内容是什么，霍尔的三维结构模型（针对硬问题）与切克兰德方法论（针对软问题）之间的比较，系统分析过程的逻辑结构（3个阶段、5个行动环节：比如谋划阶段），系统模型的含义（概念）。 ? 系统工程基本方法：分析、评价和综合。

? 分析的内容：根据系统的要求、功能明确系统的特性；研究系统构成的信息；对系统的

构成和行为最佳方式的探讨。

? 评价的内容：评价基准的确定；约束条件的研究；研究基准满足的程度。

? 综合的内容：解释评价结果；确定系统的构成、行为和方式；多个备选方案；选出最优

设计。

? 软系统方法论与硬系统方法论之间的比较：（与下面的一个是同一个问题）

? 硬系统方法论关注的是问题解决的决策阶段，而软系统方法论关注的是问题(议题)的认

识阶段，关注重点不同。 ? 对于结构化问题的决策，虽然也可以用软系统方法论中的某些步骤考虑，但远没有硬系

统方法论阐述的清楚、确切、明白、完整。

? 鉴于人类对复杂问题的处理(做事)是一个从认识到决策的逐步发展的过程，因此，说软

系统方法论和硬系统方法论在复杂系统问题解决过程中具有相继关系更为确切。

? 软系统方法论虽然较硬系统方法论处理的问题更广泛、逻辑步骤更为完整，但它仍未包

括系统问题的发现和形成阶段；而在许多情况下，特别是复杂的社会系统，问题的发现和形成有时比问题的解决更重要。

? 因为前者更需要远见卓识和开拓精神，需要的是更为广泛意义上的系统思考。

? 硬系统方法论的核心是优化过程(解决问题方案的优化)，软系统方法论的核心是一个学

习过程。

? 霍尔的三维结构模型（针对硬问题）与切克兰德方法论（针对软问题）之间的比较:

霍尔三维结构与切克兰德方法论，均以问题为起点，具有相应的逻辑过程。在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点：

（1）霍尔方法论主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。

（2）前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。

（3）前者更多地关注定量分析法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。

? 系统分析过程的逻辑结构（解决一个系统工程问题）：（3个阶段、5个行动环节） 3个阶段：阐明问题，分析研究，评价比较。 5个行动环节：（1）问题阐明；（2）谋划方案；（3）模型建立；（4）预测；（5）评价决策（报告）。

谋划阶段：当实现系统目标有多种方案时，应进行方案汇总，评价决策，选出最佳方案。

制定方案的原则：目的性，可行性，详尽性，排斥性，可比性。 常用的制定方案的方法：“集体创造”法或“头脑风暴法”，“缺点、希望点”列

举法，特性穷举法，目标－手段考察法，会议法……

方案的筛选: 强壮性 ,适应性 ,可靠性 ,现实性（可操作性）.

? 系统模型：是采用某种特定的形式（如文字、符号、图表、实物、数学公式等）对一个

系统某一方面本质属性进行描述，提供有关系统的知识。

系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描述、模仿或抽象。

对同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型。另一方面，同一种模型也可以代表多个系统。

Chapter 3：

系统模型的结构化特征，结构模型？可达矩阵？区间划分？如何建立一个复杂系统的解释结构模型？计算题（解释结构模型图，可达矩阵，区间划分，就是上课反复练习的那个）。 ? 模型的三个特征：（1）它是现实世界部分的抽象或模仿；（2）它是由那些与分析的问题

有关的因素构成的；（3）它表明了有关因素间的相互转换。 ? 模型结构：是定性表示系统构成要素以及它们之间存在着的本质上相互依赖相互制约和

关联情况的模型。 ? 可达矩阵：就是表示系统要素之间任意次传递性二元关系或有向图上两个节点之间通过

任意长的路径可以到达的矩阵。 ? 区间划分：是将系统的构成要素集合S分割成关于给定二元关系R的相互独立的区域的

过程。

? 如何建立：邻接矩阵 >可达矩阵(缩减可达矩阵)错误！未找到引用源。 >区域划分（涉

及到可达集、先行级、共同集等） > 级位划分 >绘制多级递阶有向图。 ? 计算题：

区域划分时，可达集错误！未找到引用源。与先行集错误！未找到引用源。和共同集错误！未找到引用源。之间存在以下关系，根据错误！未找到引用源。确定先行集错误！未找到引用源。，接下来确定是否包含所有元素，具体内容见上课练习题。 ? 利用解释结构模型法进行分析。建立可达矩阵，并建立解释结构模型。

S1 S2S4S6

Chapter 4：

分析模型 状态空间模型含义（概念） 进行状态空间建模（定义变量，写出状态方程，输出方程）

? 状态空间模型：状态空间模型就是以系统的状态为变量，描述动态系统行为的一种数学

模型。

? 进行状态空间建模（定义变量，写出状态方程，输出方程）： ? 状态空间描述：

某电话公司第t年增加u（t）百万元新投资，0.75u（t）用于安装交换设备，0.25u（t）用于装设新的传输电缆，以增加长途通讯服务。每年对每1元的交换设备的价值，公司要损失20分，对每1元价值的电缆，公司要收益15分，收益将用于下一年购买更多的交换设备。试计算公司在第t年的总价值。请用矩阵形式表示状态方程与输出方程。

?0.80.15??x1(t)??0.75?X(t?1)?? ??x(t)???0.25?u(t)0 1???2???

?x1(t)?

Y(t)??1 1???x(t) ?2?? 离散系统建模实例：

考虑企业人才系统。某企业基年有技术员600人，助工800人，工程师200人，高工20人。各类人员每年平均脱离率（包括退休、调离、自然死亡等）分别为0.05, 0.06, 0.1和0.09。晋升率分别为技术员每年晋升助工30%，助工晋升工程师20%，工程师晋升高工5%。请建立该系统动态人力资源模型（假定每年新分配来的大学生直接转入技术员）。 Chapter 5：

仿真钟，仿真钟推动的两种方法论，事件调动法中事件的含义。

? 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的过程，且具有一定逻辑关系或数学方法的仿真模型，据此进行实验或定量分析，以获得正确决策所需要的各种信息。 ? 仿真钟：仿真的时间控制部件。

事件调度法：按下一最早发生事件的发生时间来推进仿真钟的方法。 事件：引起系统状态发生变化的行为。

活动：用于表示两个可以区分的事件之间的过程, 它标志着系统状态的转移。

S3S5进程：进程由若干个事件及若干活动组成。 统计计数器：统计系统中的有关变量。 ? 仿真钟推动的两种方法论：

1. 事件调度法(Event Scheduling) ： 按下一最早发生事件的发生时间来推进仿真钟的

方法。

2. 固定增量时间推进 ：选择适当的时间单位T做为仿真钟推进时的增量，每推进一

步进行如下处理: (1) 该步内若无事件发生, 则仿真钟再推进一个单位时间T; (2) 若在该步内有若干个事件发生, 则认为这些事件均发生在该步的结束时刻。

?下面的源自百度知道，帮助大家理解?

仿真钟用于表示仿真时间的变化。在离散事件系统仿真中，由于系统状态变化是不连续的，在相邻两个事件发生之前，系统状态不发生变化，因而仿真钟可以跨越这些\不活动\周期。从一个事件发生时刻，推进到下一个事件发生时刻。由于仿真实质上是对系统状态在一定时间序列的动态描述。因此，仿真钟一般是仿真的主要自变量。仿真钟推进方法有三大类：事件调度法、固定增量推进法和主导时钟推进法。

应指出，仿真钟所显示的是系统仿真所花费的时间，而不是计算机运行仿真模型的时间。因此，仿真时间与真实时间成比例关系。象物流系统这样复杂的机电系统，仿真时间可比真实时间短的多。真实系统实际运行若干天，若干月，用计算机仿真也只需要几分钟。

事件调度法

事件调度法是面向事件的方法，是通过定义事件，并按时间顺序处理所发生的一系列事件。记录每一事件发生时引起的系统状态的变化来完成系统的整个动态过程的仿真。由于事件都是预定的，状态变化发生在明确的预定的时刻，所以这种方法适合于活动持续时间比较确定的系统。

事件调度法中仿真钟是按下一时间步长法来推进的。通过建立事件表，将预定的事件按时间发生的先后顺序放入事件表中。仿真钟始终推进到最早发生的时间时刻。然后处理该事件发生时的系统状态的变化，进行用户所需要的统计计算。这样，仿真钟不断从一个事件发生时间推进到下一个最早发生的事件时间，指导仿真结束。

Chapter 6：

系统评价的步骤（6步），层次分析法（基本思路、过程，一致性检验的目的），判断题可能出；层析分析法的计算题（20分最后一题），模糊综合评判法（这次没有，补考必有）。 ? ? ? ? ? ? ? ? ?

评价的原则:评价的客观性、方案的可比性、指标的体系性、方法的综合性。 系统评价的步骤（6步）：

1 评价系统分析—整理说明评价方案 2 评价资料收集—选择合适评价方法 3 评价指标选择和体系构成 4 评价函数的确定

5 评价值的计算—确定指标权重 6 综合评价

层次分析法：它是把一个复杂问题表示为有序的递阶层次结构，通过人们的判断，对备选方案的优劣进行排序。这种方法具有实用性、系统性、简洁性等很多优点，特别适用于有关社会经济系统的决策分析，近些年来的研究和应用发展得很快。 ? AHP的基本步骤：

? ? ? ?

（1）构造系统问题的层次结构模型；

（2）建立判断矩阵，计算相对权重，这又称为层次单排序； （3）判断一致性检验；

（4）计算组合权重，并通过组合权重的对比，得到决策方案的优劣顺序，又称为层次总排序

一致性检验的目的：一致性检验是为了检验各元素重要度之间的协调性，避免出现A比B重要，B比C重要，而C又比A重要这样的矛盾情况出现。

一致性检验指标：对于任意的判断矩阵，C.I.的值越大，判断矩阵的估计偏差也就越大，偏离一致性的程度就越大。C.R.＜0.1时，判断矩阵的一致性可以接受。 层次分析法：计算题见课本（第四版）120页和PPT第六章37页。 模糊综合评判法：书131页和PPT第六章61页。

一、单项选择题(10×1=10分)。

1 我国古代运用系统工程建造的大型水利工程典范是( ) A 都江堰 B 京杭大运河 C 黄河治理 D 灵宝渠 2 系统科学的产生与( )有关

A 科技背景、社会经济水平、军事政治 B 科技背景、军事政治 C 社会经济水平、军事 D 科技背景、社会经济水平

3 下列关于系统定义描述错误的是( ) A 系统是一个整体

B 一个系统的结构就是所有组分间关联方式的总和

C 对于系统中的任意两个组分，它们之间的关系只有一种 D 模型是对原系统特性的简化表达形式。

4 关于切克兰德模式，下面说法中( )是错误的

A 霍尔结构主要解决“硬”问题，而切克兰德模式主要解决“软”问题 B 切克兰德模式实质上是一种调查学习法

C 切克兰德使用概念模型代替数学模型，用可行满意解代替最优解 D 切克兰德模式适合解决工程系统的问题 5 关于综合集成工程方法学说法错误的是( ) A 它是从定性到定量的综合集成法

B 采用人机结合以机器为主的思维方法和研究方式 C 综合集成研讨厅体系本身是开放的、动态的体系 D 由机器体系、专家体系和知识体系组成 6 关于系统分析，下面说法错误的是( ) A 无狭义和广义之分

B 通过对情况的全面分析，对可能采取的方案进行优选，为决策者提供可靠的依据 C 系统分析应首先明确分析的目的

D 既是系统工程过程中的一个阶段，又贯穿于整个系统工程活动过程

7 系统分析和系统设计是系统工程过程中的两个核心阶段，下列说法错误的是( ) A系统设计的10个阶段要严格遵循一种线性的进程

B 系统设计是选择和安排系统的各个组成部分来实现规定的功能 C 可以采用分析和综合两种方法进行系统设计

D 系统分析是对某一给定的系统的各个组成部分的一种调查和分析研究 8 系统功能分析一般不用( )来描述

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