系统工程导论课后习题答案

2.1什么是孤立系统、封闭系统和开放系统？ 分别举例说明。a .系统与其环境之间既没有物质交换也没有能量交换，称为孤立系统。 在孤立系统中，系统和环境之间相互隔绝，系统内部的能量和物质不能传递到系统外，系统环境的能量也不能传递到系统内。 客观世界中显然不存在这样的孤立系统b .系统及其环境可以交换能源，但不能交换物质时，称为封闭系统。 例如在密闭的容器中，可以与外部交换能量，但不能交换物质，可以看作是封闭系统的c .系统与环境之间有交换，有物质交换也称为开放系统。 小至细胞、分子、大至生物、城市、国家等任何系统都经常与环境进行物质、能源、信息交换，是一个开放的系统。2.2什么是系统的自组织现象？ 让我们来解释一下具体系统的自组织现象。答：系统中的因素在环境作用下，不依赖外力，发展形成有序结构的过程，称为系统自组织。19世纪末的化学家利色根据发现，在含硝酸银的胶体介质中加入碘化钾溶液，在一定条件下形成的碘化银沉淀物构成具有一定间隔的环状分布，这个有序的环被称为利色根环。 激光的发生是一个典型的自组装过程。2.3中国科学家对系统科学和技术有什么贡献？答：中国科学院于1956年在力学研究所成立了“运用组”，后来成为“运营组”的前身。 1980年成立了“系统科学研究所”，1980年成立了“中国系统工程学会”，标志着中国重视系统工程研究的发展。 1986年钱学森发表“为什么要创立系统学研究”，并把我国的系统工程研究提升为系统工程的基础理论，从系统科学系统的高度进行研究。 我国学者钱学森于1989年提出综合集成法，为系统工程方法论的研究作出了新的贡献。2.4如何完全正确理解系统的整体性和“1 12”式？答：系统的第一个特征是其整体性，系统不是各孤立部分的属性的单纯重叠，而是具有各孤立部分所没有的新的性质和行为。 系统的总体性质可以通常表示为“1 12”，但实际上很复杂，可能小于或等于2，取决于系统的结构、各个部分的属性以及系统内协同作用的强弱。 这主要是从系统交通的角度来理解的。2.5耗散结构理论、赞助学生与混沌理论的主要观点是什么？共同点和不同点是什么？a .分布式结构理论认为，某些系统总是向着均匀和无序的平衡状态发展，在系统熵逐渐增大和达到平衡状态之前，系统熵最大，但对于开放系统，系统熵可能增加、维护或减少。 b .赞助学生研究系统各部分如何合作，通过合作使系统出现空间、时间或功能秩序结构。 c .混沌是在确定性发展过程中产生的随机运动。 这不是单纯的无序状态，“杂乱”运动中包含着普遍的常数，包含着自相似性。共同点：三者谈一个系统如何自发地形成秩序结构。 不同之处：混沌理论从随机表象的角度，耗散结构从熵的角度，赞助学生如何从各部分合作。3.0详细说明动态规划的中心思想。动态规划是研究多阶段决策提出的数学方法，其中心思想是所谓的“最优性原理”，该原理基本推动关系式，从整个过程的目标向后连续移动过程，逐步推动起点，找到最优解。 动态规划算法通常用于解决具有最佳性质的问题。 在这样的问题上可能有很多可能的解。 每个解对应一个值，想找到具有最佳值的解。 动态规划算法与分治法相似，其基本思想也将需要解决的问题分解为若干子问题，首先解决子问题，然后从这些子问题的解中得出原始问题的解。 与分治法不同的是适用于动态计划解决的问题，分解得到子问题往往不是独立的。 用分治法解决这样的问题的话，分解得到的子问题的数量很多，子问题中也有被多次计算出来的。 如果能够保存已解决的子问题的答案并根据需要找到所需的答案，就能够避免大量的计算重复，节省时间。 您可以使用一个表来记录所有已解决的子问题的答案。 不管这个子问题今后是否被使用，如果计算出来的话，就把其结果记入表中。 这是动态规划法的基本思路。 具体的动态规划算法多种多样，但它们具有相同的填写形式。5.1传统优化算法和现代优化算法包括哪些内容，两者之间最大的区别是什么答：传统优化算法必须选择独立变量来表示优化系统的性能指标和约束条件，并且必须定义优化因素。写出表示各种变量之间关系的数学模型。 现代优化算法是为了解决优化问题的难题或者是系统模型过于复杂而无法用明确的解析方程式进行描述的问题。 这是一个多学科的综合问题解决方法。 两者最大的区别在于，不强调现代优化算法不一定要求最优解。5.2针对感兴趣的组合优化问题，比较遗传算法和其他优化算法的计算结果。 P955.3遗传算法的主要步骤是什么？应用遗传算法解决实际优化问题时应注意的问题是什么？答：处理步骤：首先编码优化问题的解，编码的目的主要是优化剖宫产表现形式和后遗传算法的计算。 二是自适应函数的结构和应用。 自适应函数基本上取决于优化问题的目标函数。 第三，染色体的结合。 父母的基因结合，通过编码间的交配达到了下一代。 下一代的诞生是生死的过程，产生了新的解。 最后有变异，在新解的产生过程中可能发生基因变异，变异使某个解的编码发生变化，使解具有更大的扫描性。应注意的问题是a .解的编码和解码。 b .初期群体的选择和计算中群体的大小、群体的维数越大，其代表性越广，最终向最佳解进化的可能性越大。 但是，维数大的集团必然会导致计算时间的增加。 在一些应用中，群体采用与遗传代数有关的变量，可以使算法更加有效。 c .自适应函数的确定。 d.3个算子，种群的选择、交配和变异。5.5系统的分解/调整原则是什么？答：无论是分解协调制约条件，还是分解协调目标函数，其原则都是通过细分大系统，使系统更容易寻求最佳解，下级分解上级，上级协调下级。6.1什么是决策科学？ 你知道哪些决策科学的代表人物和代表着作？a .狭义上说，决策是指在一些行为方案中进行选择；广义上说，决策还包括在作出最后选择之前进行的所有思考活动。 决策科学是关于思考、行动和人们身边利益的科学。 b .中国古代资治通鉴、孙子兵法等着作，如顾问张良、诸葛亮等。6.2决策科学在人类历史发展过程中是如何发挥作用的？ 举例说明。答： 20世纪中叶，着名的曼哈顿计划、阿波罗计划等重大系统工程行动大大促进了管理决策科学的发展。 运营计划学、控制理论、信息论、系统工程学、系统论等学科相继形成。 20世纪后半叶，信息技术迅速发展，人类社会进入历史上最快的发展时期，信息技术推进的新技术革命已经在世界上普及，其对人类社会的影响广阔、深远、不可逆转的僧侣是不可预测的。你认为决策科学和技术发展的洪流对人类社会有什么重大影响a:p1276.4人和集体应如何在决策时应用决策模型，避免或减少错误？a .决策者不是唯一的，重大问题决策应大力推进科学化民主进程决策，避免重大失误b .决策方法不是唯一的，决策信息不完整，决策环境不确定，所有决策方法都不是万能的， 决策需要采用多种理论和方法c .针对决策结果不唯一、决策信息不完整、决策环境不确定性大、方案实施时间长的情况，宜引入竞争机制。 多个决策方案同时在不同范围内实施，在实施实践中进一步验证各种实施方案。6.7什么是非结构化决策问题？ 如何研究和决策这样的问题？答：决策前难以正确识别决策环境和规划的问题，只能通过决策者的经验和直觉来应对，通常是无序、无根据的非程序性决策，被称为非结构性决策问题。 采用决策支持系统研究和决策此类问题。6.8北京、南京、武汉、上海、广州等5个城市的投资项目可以选择场所，可以设想具体的投资计划，用层次分析法进行决策分析。P119系列7.1系统型号是什么？有哪些类型的系统分析？a .系统模型是对系统某些方面的本质属性的描述，它是以某种特定形式(例如，字符、符号、图表、实物、数学表达式等)对该系统的认识。 b .一般将系统分为物理模型、文字模型、数学模型三类。 c .系统分析的步骤： 1、系统目的的分析和确定、对象系统目的和目标的分析和确定、系统所需功能的分析和定义，并对这些数据进行模型化和仿真。 2、模型化、模型化的作用是对象所需要的各种模型。 3、系统优化，其作用是运用优化理论和方法，优化若干替代模型，寻求若干替代解。 4 .系统评估基于替代解，考虑前提条件、假设条件和约束条件，基于经验和知识确定满意解，并提供足以选择系统设计方案的信息。8.1网络技术是什么？PERT和GERT各自有什么特征？:a .网络技术是从图和网发展起来的现代科学管理的一种方法，网络规划运用网络的基本概念，统一安排工程总体规划和规划。 B.PERT只能审查具体的模型，模型没有电路，只有一个终端。 GERT可以回顾概率模型，有电路，结果不是唯一的8.2用成本计划管理的(PERT )法分析调整工厂的施工时间和费用。 p134738.3GERT法和PERT法在哪些方面有所改善？GERT克服了PERT网络的局限性，扩大了适应范围，计算结果具有很强的预测性。9.1提高系统可靠性的意义是什么？ 你在工作和生活中遇到过什么样的系统可靠性问题？答：系统可靠性是评价系统的重要性能指标，系统可靠性分析是系统工程的重要组成部分。 提高系统可靠性，更好地发挥系统性能，避免社会、经济和技术风险，取得尽可能大的社会经济效益。 例如，大家自己思考，自己思考的两个东西作为参考，小时候，在家里让工匠做椅子和桌子，一定很扎实。 选择木材和结构设计要牢固，这是可靠性的保证。 现在自己制作的电子项目会注意不要像pcb板那样互相干扰，注意个别的小系统互相影响。9.2关于系统可靠性的研究有哪些内容？答：系统可靠性分析包括以下方面的内容：答：可靠性分析，合理分配系统各组成部分的可靠性指标，使系统整体交通良好，节省费用。 b .可靠性计算和预测利用各自设计方案之间的比较。 c .故障规则，任何部件和系统都可能在运行一段时间后发生故障，丧失原来的交通。 d .系统修复。9.3测量系统的可靠性有哪些指标？1可靠度：系统在时刻t之前不发生故障的概率。 2故障密度3产品寿命： (1)平均寿命，产品平均工作正常程度的可靠性指标之一。 (2)到失效为止的平均时间MTTF(3)平均故障时间MTBF(4)可靠的寿命4失效率：对于已经正常工作，到t时刻为止未发生错误或故障的系统，在下一个单位时间内发生故障或故障的概率。9.4人的身体中是否有提高人类生命可靠性的构造a :由多个组织构成，能发挥一定功能的结构单位称为器官。 维生素器官是在体内维持生命的器宫。 体内的维生素器官如果不能完全发挥作用，一个人很快就能死去。主要的维生素器官包括：大脑负责呼吸、心率、激素生产、感受、肌肉运动等的调节和协调心脏向全身输送含有充足氧气和养分的血液，供给各组织器官肺部负责将呼吸和血液变成氧气肝脏会把血液中的废物排出膀胱内人体有运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统8个系统。 这些系统协调，能够正常进行人体内各种复杂的生命活动。 八个系统的作用：一、运动系统：运动系统由骨、软骨、关节和骨骼肌等组成。 发挥支架、保护和运动的作用。二、神经系统：神经系统由神经元组成，由中枢神经系统和遍布全身的周围神经系统组成。 在体内发挥主导作用的同时控制和调节器官和系统的活动，通过神经系统的分析和综合，人体对环境变化的刺激作出相应的反应，达到人体环境的统一。三、内分泌系统：内分泌系统由多种腺体组成。 通过分泌不同的激素(雄激素、雌激素、胰岛素、肾上腺素)，具有调节人体整体生长、发育、新陈代谢和生殖的作用。四、循环系统：循环系统由心脏、血管和淋巴管组成。 将消化系统吸收的营养物质和肺吸收的氧输送到全身器官的组织和细胞，同时将代谢产物和CO2排出肾脏、肺、皮肤。 保证人体的新陈代谢持续下去。五、呼吸系统：由呼吸器和肺组成。 吸入新鲜空气，通过肺泡内的气体交换将血液变成氧气排除Co2。六、消化系统：由口腔、咽头、食管、小肠、大肠等组成。 食物消化和吸收的功能。 为人体提供必要的书店和能量。七、泌尿系：由肾脏、输尿管、膀胱、尿道等组成。 排出体内多馀的水分、代谢产物和毒素。八、生殖系统：产生生殖细胞，繁殖后代。9.6列举具有不同类型信任模型的若干实际系统，建立各自的信任模型。P186系列可靠性模型、并行可靠性模型事例等9.7系统冷储备和热储备是什么？他们的优缺点是什么？p89系列答：冷储备系统的n个子系统中的一个是正常的功能子系统，另外n-1个子系统是冷储备用的，如果功能子系统发生故障，储备子系统中的一个取代功能子系统的功能，直到所有子系统都发生故障为止9.10尝试分析某建筑物火灾事故树。P191 (图9-17)3.1事故树的确立从建筑火灾事故的机制来看，火灾发生和疏散失败是建筑火灾伤亡的主要影响因素，疏散失败和火灾发生是由多个因素综合制约的结果。 根据前面的基本原理，可以制作建筑物火灾伤亡事故的树图，如下图所示进行定性定量分析。建筑物火灾伤亡事故树从事故树可知，引起此事件的原因有12个，分别用x0、x1、x2、x1表示，这些原因是事故的