系统工程导论考评.doc

系统工程导论考评 学期： 2014-2015学年第（1）学期姓名： 班级： 学号： 成绩： 一、 阐述系统工程在现代科学技术体系中的地位。（15分，限500字以内） 在系统科学这个部门中，系统工程属于工程技术，其理论基础是运筹学、控制论和信息论这三门技术科学。正在形成的、关于系统的一般理论-系统学，是系统科学这个部门中的基础科学。系统科学从各门系统工程到运筹学、控制论和信息论，再到系统学，形成现代科学技术体系中的一个分体系。这个分体系通向马克思主义哲学的桥梁，是经过现代科学技术大大丰富了的系统观，系统观是现代科学技术的方法论的组成部分。 现代科学技术方法论中的系统观，对科学和哲学的发展有很大的影响。推动系统科学研究的强大动力是现代化组织管理的需要。系统科学的建立极大地加强了人类直接改造客观世界的能力，促进了其他科学技术部门的发展。二、 阐述系统工程与其他学科之间的关系。（15分，限400字以内） 系统工程是系统科学体系中的一大类工程技术。系统工程与其他工程技术具有共性，即直接与改造客观世界的社会实践相联系。在一个大的工程项目中，要用到多种工程技术，系统工程与其他工程基础是相辅相成的。在系统工程的规划下，各种工程技术作为实现总体目标的手段，可以各得其所，发挥出良好的作用，脱离了其他工程技术，系统工程就成了“无本之木，无源之水”，规划的再好也没有什么意义。但是，如果规划的不好，各种工程技术所能起的积极作用是很有限的。三、 举出一个系统工程问题的实例。围绕这个实例，阐述系统工程的特点。（15分，限400字以内）案例：中国的交通系统是一个规模宏大的系统工程。我国的交通系统涉及到很多方面的内容，是一个典型的系统工程案例，下面就这个案例谈一下系统工程的特点：1、一个系统，两个最优：“一个系统”指以系统的研究对象交通系统，综合全面的考虑问题；“两个最优”指研究系统的目标是总体效果最优，实现这些目标的具体方法或途径也要求达到最优；2、以软为主，软硬结合：以对事理策划为主。3、跨学科多，综合性强：一是用到的知识是综合性的；二是开展系统工程的项目要有各方面的专家参与，协同作战。设计公路，铁路，航空，海运等。4、从定性到定量的综合集成研究。5、以宏观研究为主，兼顾微观研究。6、实践性与咨询性：针对实际问题，为领导决策提供咨询服务，不进行决策，但影响决策，影响全局。四、 在系统工程主要刊物（核心期刊、EI或SCI期刊）上查阅3篇文章，围绕这些文章浅谈你对系统工程的理解。（15分，限400字以内）文章：1、水资源系统工程的理论框架探讨。2、 建立生物系统工程学科的探讨。3、 浅谈综合布线系统工程的设计。理解：系统工程从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术，利用电子计算机作为工具，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。系统工程是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。 系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按一定目的进行设计、开发、管理与控制，以期达到总体效果最优的理论与方法。在社会、经济、管理等有人参与的复杂系统中，人的行为受心理、经验等因素偶然变化的影响，使系统有很大的不确定性。所以信息和决策功能的分散化势在必行。系统工程简单地说，就是人们对自己能够用到的各种信息进行收集和整理，然后综合的运用这些信息进行系统化的分析和设计，来完成自己的既定目标。五、 在经济建设中，经常遇到煤炭、钢铁、木材、粮食等大宗物质调运问题。对于上述物质，在全国设有若干生产基地。根据已有的交通网，制定合理的调运方案，将这些物质运到各消费地点而总运费最小，这个问题是典型的系统工程问题。针对下面给出的具体案例，写出数学模型表达式，并围绕建模过程回答问题（20分）。已知有m个生产基地Ai（i=1,2,m）可供应某种物质，供应量（产量）分别为ai（i=1,2,m）。有n个销地Bj（j=1,2,n）,其需要量分别是bj（j=1,2,n）。从Ai到Bj运输单位物质的运价（单价）为cij。上述信息可汇总于产销平衡表和单位运价表中，如表1所示。1、 写出数学模型表达式。2、 试说明该数学模型的结构特点。（1）变量多（mn个），但结构简单。 技术系数矩阵 该系数矩阵中每列只有两个元素为1，其余的都为零。（2）m+n个约束中有一个是多余的（因为其间含有一个平衡关系式 ）所以R(A)=m+n-1，即解的mn个变量中基变量为m+n-1个。3、自己选择一组ai、bj及cij的值，尝试对上述模型求解。根据求解过程，写出你的认识。 题目：某公司从三个产地A1、A2、A3 将物品运往四个销地B1、B2、B3、B4，各产地的产量、各销地的销量和各产地运往各销地每件物品的运费如下表所示问应如何调运，可使得总运输费最小?解题：用最小元素法， 以此，得到一初始方案：X13=4 , X14=3， X21=3，X23=1， X32=6， X34=3 （有数格）X11=X31=X12=X22=X33=X24=0（空格）初始方案运费 Z0=31+64+43+12+310+35=86(元)认识：最小元素法的基本思想是优先满足单位运价最小的供销业务。 首先找出运价最小的，并以最大限度满足其供销量为原则确定供销业务。同样的方法反复进行直到确定了所有的供销业务，得到一个完整的调运方案即初始基本可行解为止。4、根据建模过程阐述建立数学模型的一般步骤。销地生产基地1,2，n产量1c11, c12, c1na12c21, c22, c2na2mcm1, cm2, cmnam销量b1, b2, bn （1）明确目标；（2）找出主要因素，确定主要变量；(3)找出各种关系(内含的科学定律，产品生产的物耗、能耗等)；(4)明确系统的资源和约束条件；(5)用数学符号、公式表达各种关系和条件；(6)代入数据进行“符合计算”，检查模型是否反映所研究的；（7)简化和规范模型的表达形式。六、建立如图1所示的质量-阻尼弹簧系统（MNK系统）和如图2所示的电感-电阻-电容串联电路系统（LRC系统）的微分方程与状态方程。比较上述模型的特点，并指出这个特点反映出系统建模的什么问题？对你有什么启示？（20分）图1 图2解：(1)取坐标轴y，其原点O为系统静态平衡时质量M的质心位置。弹簧力Ky与位移y的方向相反，阻尼力与速度 的方向相反，由牛顿力学第二定律，有整理得此即微分方程。设系统的状态变量为x1，x2分别表示M的位移y与速度 ，构成状态矢量为 于是 即写成矩阵形式为其中 ，即为系统的状态方程。(2)根据克希霍夫电压定律，有又，把它们分别带入上式，则有因为，Q为电量，则上式可写为现选一组状态变量，用矢量表示则有，所以状态方程为用矩阵方程