系统工程提纲 Kingsen.doc

系统工程复习提纲（简答题5*6分=30分；论述题2*10分=20分；计算题5*10分=50分）1 系统工程思想的产生与发展过程(这道题，需要讲明白，但是也不要罗里吧嗦，五六行就可以了)答：系统思想的发展经历了三个阶段，即：（1）“只见森林”阶段。古代农事管理、工程管理、军事管理过程中出现的朴素的系统思想。古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献。 （2）“只见树木”阶段。十五世纪下半叶，近代科学开始兴起，发展了研究自然界的独特的分析方法，形成了形而上学的思维方式。（3）“先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段。十九世纪上半叶，自然科学取得了一系列伟大成就，人类对自然过程的相互联系的认识有了很大提高。系统思想：基于辨证主义的整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。 系统理论：一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。 2 老三论或新三论的启示(结合课件，论述题)答：老三论：一般系统论、控制论l 一般系统论：研究复杂系统一般规律（演化-隐喻）的学科。基本观点：强调整体性、开放性及目的性、动态相关性、等级层次性、有序性；启示：主张以整体论代替还原论，提出了系统的方法：核心在于优化，整体最优。指出整体性的体现是非还原性或非加和性，让人们认识到能用还原论近似描述到仅仅是我们世界到很小的一部分。l 控制论：研究大系统的结构方案、稳定性、最优化、建模及模型简化等控制论是具有方法论意义的科学理论。控制论的理论、观点，可以成为研究各门科学问题的科学方法，这就是撇开各门科 学的质的物点，把它们看作是一个控制系统，分析它的信息流程、反机制和控制原理，往往能够寻找到使系统达到最佳状态的方法（最优化）。控制论对系统方法的启示：功能模拟方法和黑箱-灰箱-白箱法、最优化方法、反馈、形式化、数量化l 信息论： 以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机、光导纤维等为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要研究目标。启示：类比方法、统计方法，概率论和随机过程信息方法（运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获取、传递、加工、处理而实现其有目的性的运动的一种研究方法）变量筛选、特征选择。新三论：耗散结构理论、协同学、突变论q 耗散结构理论：所谓耗散结构就是包合多基元、多组元、多层次的开放系统，处于远离平衡态时，在涨落的触发下，从无序突变为有序，而形成的一种时间、空间或时间-空间的结构(非平衡不一定导致有序，平衡不一定是无序之本)耗散结构把这两个世界结合在一起共同思考，研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论。q 协同学：研究协同系统从无序到有序的演化规律的新兴综合性学科。q 突变论：-风险（飞机失事、信用失效、自然灾害等）(渐变)研究不连续现象的一个新兴数学分支，也是一般形态学的一种理论，能为自然界中形态的发生和演化提供数学模型。3 系统工程理论的新近发展、软计算技术评述(课件二、三，大概了解，不用背，两三行引出来就好)（1） 泛系理论： 一种研究广义系统、关系的理论和方法，又称泛系方法或泛系方法论，它的特点是宏观、微观兼顾并具有多层次网络体系；（2） 灰色系统理论：是关于信息不完全或不确定系统的控制理论，应用在系统预测等方面（灰色关联度、灰色预测）（3） 复杂系统理论 以非线性自组织理论为核心的系统理论（欧洲学派） 以圣菲研究所（SFI）为代表的理论框架，其代表性理论是1994年霍兰提出的CAS（复杂适应系统）理论（美国学派） 以开放的复杂巨系统理论为核心的理论体系（中国学派）（4） 软计算技术（增加的）软计算不是一个单独的方法论，而是一个方法的集合。这些方法的特点是，更多地借鉴了生物原理和人的思维，因此有人也称之为“拟人”方法。这些方法更适应于解决管理、经济和复杂的工程大系统问题。4 霍尔三维结构方法论、切克兰德方法论(了解什么是组织，用一行的字描述就好)霍尔三维结构方法论：将系统的整个管理过程分为前后紧密相连的六个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识。三维结构由时间维、逻辑维、知识维组成。时间维表示系统工程到工作阶段或进程；逻辑维是指系统工程每阶段工作所应遵从到逻辑顺序和工作步骤；知识维表示从事系统工程工作所需要的知识，也反映系统工程到专门应用领域。霍尔三维结构不适用于以建立和管理“软系统”为目的的社会科学、管理科学等科学领域；而适用于以研制“硬件系统”为目标的自然科学、工程技术等“硬科学”领域，故有人称霍尔三维结构为“硬科学”的系统工程方法论。切克兰德方法论：切克兰德把OR、SE、SA和SD所使用的方法论叫硬系统方法论，并提出一种软系统方法(SSM)“调查学习”法。切克兰德认为，完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会问题或“软科学”问题，会碰到许多问题。提出了（1）良结构系统：指偏重工程问题、机理明显的物理型的硬系；（2）不良结构系统：指偏重社会问题、机理尚不清楚的心理和事理型的软系统。他认为：不良结构问题的核心不是寻求“最优化”，而是“调查、比较”或者说是“学习”，从模型和现状比较中，学习改善现存系统的途径，是有很明显的反馈调节思想。两者的比较：相同点：均为系统工程方法论，都是问题导向，具有相应的逻辑过程。 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）前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法；（4）后者较之前者具有反馈过程。 5 系统分析的基本过程、5W1H方法？系统分析的原则，基本要素。(这个就是准确无误了) 答：系统分析的基本过程：系统分析（SA）是在对系统问题现状及目标充分挖掘的基础上，运用建模及预测、优化、仿真、评价等方法，对系统的有关方面进行定性与定量相结合的分析，为决策者选择满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。（1） 初步分析：围绕5W1H 来展开，主要包括认识问题、探寻目标和综合方案What：研究什么问题，问题到要素是什么Why：为什么要研究该问题Where：系统边界和环境如何When：分析的是什么时候到情况Who：决策者、行动者、所有者等关键主体是谁How：如何实现系统到目标状态（2） 规范分析：在规范分析中一般需（或尽可能）建立结构模型、数学模型或仿真模型；（3） 综合分析：主要包括系统评价和决策分析；（4） 每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案非劣方案经排序的非劣方案（或称选择性方案）；（5） 环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和必不可少的；（6） 在管理应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并完成每一个具体过程。 系统分析的原则：（1） 外部环境与内部条件相结合（2） 当前利益与长远利益相结合（3） 整体效益与局部效益相结合 （4） 定性分析与定量分析相统一 系统分析的基本要素：（1） 问题-界定对象 （2） 目的及目标-目标体系（3） 方案 -多个可替代性的能达方案（4） 模型（结构、数学、仿真）（5） 评价-经济、效用、环境、社会（6） 决策者-决策者参与的重要性 6 主成分分析、因子分析、聚类分析，主成分分析在系统分析中的作用。聚类分析的基本思想。(了解，主成分分析的作用，在ppt上面)主成分分析：把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法。因子分析：聚类分析：按照事物属性的内在联系规律和一定的要求，对事物进行分类研究方法。主成分分析的应用： 1）主成分分析能降低所研究的数据空间的维数。即用研究m维的Y空间代替p维的X空间(mp)，而低维的Y空间代替 高维的x空间所损失的信息很少。 2）有时可通过因子负荷aij的结构，弄清X变量间的某些关系。 3）多维数据的一种图形表示方法。根据主成分的得分，画出n个样品在二维平面上的分布况，由图形可直观地看出各样品在主分量中的地位。 4）由主成分分析法构造回归模型。即把各主成分作为新自变量代替原来自变量x做回归分析。 5）用主成分分析筛选回归变量。 聚类分析的基本思想：首先定义样品间距离及类与类之间的距离；开始时每个样品各看成一类，将距离最近的两类合并; 重新计算新类与其它类的距离，再将距离最近（相关系数最大）的两类合并; 再计算新类与其它类的距离，这样一步步的进行下去，每一步减少一类，直至所有的样品都合并成一类为止。整个聚类过程可作成聚类图或树状谱，按树状谱作出适当的分类。类与类之间的距离有各种不同的定义方法。7 原始指标的标准化？如何标准化？(了解就好)对原始数据进行标准化的处理，可以使不同量纲和不同数量级到原始数据能够放在一起进行比较，指是各指标之间具有可比性，并且数据分布具有一定到稳定性（标准化后的样本满足E（X）=0，D(X)=1）。 常用的指标标准化方法有Min-max准化、Z-score标准化和按小数定标标准化等。l min-max标准化方法是对原始数据的线性变换。设minA和maxA分别为属性A的最小值和最大值，将A的一个原始值v通过min-max标准化映射成在区间new_minA, new_maxA中的值。常取区间为-1,1 ,0,1 。例：原始数据最大值为100，最小值为20，映射区间取 -1,1,对80进行标准化可以是：-1 +（80-20）/（100-20）*（1-（-1）= 0.5l z-score 标准化基于原始数据的均值（mean）和标准差（standard deviation）进行数据的标准化。适用于属性A的最大值和最小值未知的情况。公式： (x-均值) /标准差 （找了半天没找到标准差的符号，郁闷。）l 小数定标标准化通过移动数据的小数点位置来进行标准化。小数点移动多少位取决于属性A的取值中的最大绝对值。例：假定A的值由-986到917，A的最大绝对值为986，为使用小数定标标准化，我们用1000（即，j=3）除以每个值，这样，-986被规范化为-0.986。8 系统仿真？蒙特卡洛仿真及其基本思想。系统动力学仿真的基本思想及其主要步骤？(.系统仿真的定义，基本思想掌握，步骤要准确无误的掌握)系统仿真：利用模型对实际系统进行试验研究的过程,或通过建立和运行实际系统的仿真模型，来模仿系统的运行状态和规律，以实现在计算机上进行试验的全过程。系统仿真的基本步骤： (1) 问题的描述、定义和分析；(2) 建立仿真模型；(3) 数据采集和筛选；(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、记录；(9) 分析数据，得出结论。蒙特卡洛仿真：通过构建可能结果的模型来替换任意存在固有不确定性的因子在一定范围的值(概率分布)-来执行某种风险分析。蒙特卡洛仿真基本思想：（1）依所要求的概率分布产生的随机数来模拟可能出现的随机现象，并进行相应的数值计算；（2）理论基础是机率论中的大数法则，即在相同的条件下，对事件A进行n次独立的试验，当n无限增大时，事件A的n个观测值的平均值依机率收敛于其数学期望值；（3）Monte Carlo法可以求解任何形式系统问题的数学模型；（4）通常用随机数来获得问题中随机变量的现实值，随机模拟法不提供一般情况下的通用解，每次模拟就会产生由随机数所引发的在该组特定参数下的数值解；（5）每一次的一连串随机数序列都可能不一样，随机模拟时，要重复执行多次，并综合分析各模拟的结果，来增加对该随机模型的了解。系统动力学仿真的基本思想：反馈控制系统动力学仿真的主要步骤：（1） 认识问题；（2） 界定系统；（3） 要素及其因果关系分析；（4） 建立结构模型（流图）；（5） 建立量化分析模型（DYNAMO方程）；（6） 仿真分析；（7） 比较与评价；（8） 政策分析。9 系统建模的方法、系统建模的主要步骤，例子说明？(强调步骤，方法不用掌握，知道什么是什么就行，如果考到，认识即可)系统建模的方法：系统建模的主要步骤：(1) 明确建模目的和要求；(2) 弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系 ；(3) 选择模型方法；(4) 确定模型结构；(5) 估计模型参数；(6) 模型试运行；(7) 对模型进行实验研究；(8) 对模型进行必要修正。例子：(1) ISM（Interpretative Structural Modeling）(2) SS （State Space）(3) SD （System Dynamics）(4) CA （Conflict Analysis）(5) 新进展软计算或“拟人”方法（人工神经、网络、遗传算法等）；智能优化技术（粒子群、混沌方法、支持向量机）10. ISM的主要步骤？(系统建模的一般过程要准确无误)（1） 提出问题，组建ISM实施小组。（2） 采用集体创造性技术，搜集和初步整理问题的构成要素，并设定某种必须考虑的二元关系（如因果关系），形成对问题初步认识的意识(构思)模型。（3） 实现意识模型的具体化、规范化、系统化和结构模型化。（4） 根据要素间关系的传递性，通过对邻接矩阵的计算或逻辑推断，得到可达矩阵。（5） 分解、缩约和简化处理可达矩阵，得到反映系统递阶结构的骨架矩阵，据此绘制要素间的多级递阶有向图，形成递阶结构模型。（6） 通过对要素的解释说明，建立起反映系统问题某种二元关系的解释结构模型。（7） 将解释结构模型与人们已有的意识模型进行比较，加以修正。（8） 经过反馈、比较、修正、学习，最后得到一个令人满意、具有启发性和指导意义的结构分析结果。11. 逐对比较法、古林法的区别(了解，不用掌握，一行字概括就好)（1） 评价指标权重的确定方法不同。前者对评价指标进行逐对比较，对相对重要的指标给予较高的得分，据此得到各评价指标的权重Wj ，而后者则按照评价指标自上而下地进行两两比较其重要性，并用数值表示其重要程度Rj ，再通过基准化和归一化处理得到评价指标的权重。（2） 前者随后由评价主体确定评价尺度，以使方案在不同指标下的实施结果能统一度量，而后者则仍按照自上而下的两两比较来确定各方案在不同指标下的相对重要度，进而得到评价值。（3） 逐对比较法1和0的重要性比较过于笼统和绝对，缺少重要程度，此时，古林法部分解决了上述问题。古林法相对重要程度的确定归于专家的主观判定而具有不确定性，而且很难给出。因此也不太实用。12. 层次分析法的基本思想和主要步骤(了解，不用深入)基本思想：AHP方法把复杂问题分解成各个组成因素，又将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构。通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性。然后综合有关人员的判断，确定备选方案相对重要性的总排序。整个过程体现了人们分解判断综合的思维特征。主要步骤：(1) 分析评价系统中各基本元素之间的关系，建立系统的递阶层次结构。(2) 对同一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵，并进行一致性检验。(3) 由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相对权重。(4) 计算各层要素对系统目的（总目标）的合成（总）权重，并对各备选方案排序。13. 模糊综合评价法的思想？与层次分析法的区别？（了解，不用展开）模糊综合评价法：一种基于模糊数学的综合评标方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰,系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。区别：（1） 层次分析法中，只有一个专家（评价主体）对评价对象进行评价，通过要素之间的两两比较来确定重要性标度；而模糊分析中是多个专家对评价对象进行评价，从而得到了各评价因素的隶属度。（2） 层次分析法权重是通过线性相乘得到的，是线性权重；而模糊分析法的权重是通过模糊（复合）相乘等到的，是模糊权重。14. 可达矩阵M的计算、可达集和先行集等的表示方法（计算题，课本上的原题，因为那节课去志愿者了，如果老师点到的冬瓜能够把答案扫上来，就更好啦）课本第81页第23题的第（2）小题 题目及解法：已知下面的系统的可达矩阵，用规范方法建立其递阶结构模型 1 2 3 4 5 6 7 8110100000100000011110000010100000101100001011111010110110000000112345678共同集（R(Si)A(Si)）C(S1)=S1C(S2)=S2起始集（对i都有C(Si)=A(Si)）可达集（行为准） R(S1)=S1，S2，S4R(S2)=S2R(S3)=S1，S2，S3，S4先行集（列为准）A(S1)=S1，S3A(S2)=S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7So 可达集、先行集、共同集和起始集表为SiR(Si)A(Si)C(Si)B(Si)123456781,2,421,2,3,42,42,4,52,4,5,6,7,82,4,5,7,881,31,2,3,4,5,6,731,3,4,5,6,75,6,766,76,7,81234567836（级位划分听说不考，那后面的表格我就不列出来了，弄矩阵了表格太烦了_）15. 系统二元关系集合、有向图的表示方法（怎么写集合，如何表示，要准确无误）P41 例（书本P41）：某系统由七个要素（S1，S2）组成。经过两两判断认为：S2影响S1、S3影响S4、S4影响S5、S7影响S2、S4影响S6。这样，该系统的基本结构可用要素集合S和二元关系集合Rb来表达，其中： S=S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7Rb=(S2S1),(S3S4),(S4S5),(S7S2),(S4S6),(S6S4)16. 因果关系模型和Vensim的系统流图画法（课本书上的流程图，因果关系图）P86 P10217. 层次分析法矩阵的应用、权重计算、模糊综合评价的计算（权重、求和、层次方根（求大家解释）P120 P131 P137第13题18. 决策树方法（决策树，三道题都要掌握，考两道。对于决策树问题的详细解法请参考管理学第228页的例6.3）题1、为适应市场的需要，某市提出扩大电视机生产的两个方案。一是建大厂，二是建小厂，两者的使用期都是10年。建大厂需投资600万元，建小厂需投资280万元，两个方案的每年益损值及销售自然状态如下表所示。同时为了慎重起见，后一方案是先建小厂试生产3年，如果发现市场销售好时再进行扩建。根据计算，扩建需投资400万元，可使用7年，每年盈利190万元，试应用决策树法选出合理的决策方案。19. 战略管理理论中的环境分析、五力模型、对手分析要点（怎么分析，要解释清楚，论述题）（1）SWOT分析。SWOT分析是一种企业基本态势的系统化分析方法，即根据企业自身条件及面临的外部环境进行分析，找出企业的优势、劣势及核心竞争力之所在，从而将企业的战略与企业内部资源、外部环境有机结合。其中S代表Strength（优势），W代表Weakness（劣势），O代表Opportunity（机会），T代表Threat（威胁），S、W是内部因素，O、T是外部因素。按照企业经营战略的完整概念，战略应是一个企业“能够做的”（组织的优势与劣势）和“可能做的”（环境的机会与威胁）之间的有机组合。（2）PEST分析。PEST分析是指对企业外部或宏观环境进行的系统化分析。宏观环境又称一般环境，是指影响行业和企业的各种宏观或外部力量。对宏观环境因素进行分析，不同行业和企业根据自身特点和经营需要，分析的具体内容会有所差异，但一般应对Political（政治）、Economic（经济）、Technological（技术）和Social（社会）这四大类影响企业的主要外部环境因素进行分析。（3）波特五力分析。五力分析模型由美国哈佛商学院著名战略学家波特于20世纪80年代初