系统工程复习要点-Elan

第一章：系统工程概述1.系统论包括：旧三大理论(形成于20世纪40年代):一般系统理论、控制论和信息论。系统论或狭义的一般系统论是一种研究系统的模式、原理和规律并以数学方式描述其功能的理论。控制论是研究各种系统控制和调节的一般规律的综合理论。信息和控制是它的核心概念。信息论是研究信息提取、转换、存储和流通的特征和规律的理论。新三大理论(形成于20世纪70年代):耗散结构理论、协同理论和突变理论。2.系统的概念：系统：它是一个由两个以上有机联系和相互作用的元素组成的整体，具有特定的功能、结构和环境。系统工程研究组织了大规模复杂系统。系统和环境也是两个对立的概念。3.系统的一般属性：完整性、相关性和环境适应性(附加：目的和层次)完整性：它是系统最基本、最核心的特征，是系统最集中的体现。集合的概念是将某些具有一定属性的对象作为一个整体的结果，因此系统集合是整体的具体体现。相关性：构成系统的元素是相互关联和相互作用的。环境适应性：系统的开放性和环境影响的重要性是当今系统问题的新特点，越来越受到人们的关注。4.系统类型：自然系统和人工系统，实体系统和概念系统，动态系统和静态系统，封闭系统和开放系统5、系统工程的概念：系统工程是从全局角度合理开发、运行和创新大规模复杂系统所需的思想、理论、方法、方法和技术的总称，属于综合工程技术。处理大规模复杂系统问题的定量和定性相结合的系统思想和方法，无论是系统设计或组织建立，还是系统管理，都可以看作是一种工程实践，统称为系统工程。钱学森曾指出，系统工程是规划、研究、设计、制造、试验和使用组织管理系统的科学方法。这是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。系统工程是一种组织管理技术。系统工程是一门跨学科的学科。而且具有广泛而坚实的理论和方法基础，具有明显的实践特色。6、系统工程方法的特点：科学与艺术是相容的，这在逻辑上与作为组织和管理的方法论和基本方法的系统工程是一致的。多领域、多学科理论、方法和技术的整合；定性分析和定量分析有机结合。所有相关方(人员、组织等)的合作)是需要的。7.社会实践的需要是系统工程产生和发展的动力。古代简单系统思想用自发系统概念来考察自然现象，其理论是虚构的。普遍联系和整体性思想是科学系统思想的精髓。从20世纪50年代到60年代，主要标志和集中代表是钱学森的工程控制论华的统筹法和徐国之的运筹学。中国的大规模研究和应用系统工程始于20世纪70年代末和80年代初。第二章：系统工程方法论系统工程方法论是分析和解决系统开发、运行和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。1.霍尔的三维结构体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化的特点。2.霍尔的三维结构包括：时间维度、逻辑维度、知识维度或专业维度A.时间维度-7个阶段：规划阶段、设计阶段、分析或开发阶段、操作或生产阶段、系统实施或“安装”阶段、操作阶段，更新阶段；逻辑维度-7个步骤：明确问题、系统设计、系统综合、建模、优化、决策和实施计划C.知识维度或专业维度：它代表知识需求d厅的三维结构强调明确的目标，核心内容是优化。认为实际问题基本上可以归结为工程系统问题，应进行定量分析段，得到最优解。3.捷克斯洛伐克方法论的工作过程/内容：理解问题、确定根本原因、建立概念模型、比较和探索、选择、设计和实施、评估和反馈基本定义：这是这种方法中一个更有特色的阶段。其目的是找出系统问题的关键要素，为系统的发展及其研究建立各种基本观点，并尽可能选择最合适的基本观点。4.霍尔的三维结构和契克兰的方法论之间的区别在于，它们都是系统工程方法论，从问题开始，并有相应的逻辑过程。答：前者主要研究工程系统，而后者更适合研究社会经济和管理中的“软”系统。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。前者更注重定量分析方法，而后者强调定性与定量分析有机结合的基本方法。5.系统分析：利用建模与预测、优化、仿真、评估等技术，对系统的各个相关方面进行定量和定性分析，为选择最佳或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。6.系统分析的六个要素：问题、目标和目的、计划、模型、评估和决策者。目标是系统的一般要求，目标是系统目标的具体化。目标具有完整性和唯一性，目标具有从属性和多样性。目标分析是系统分析的基本任务之一。它的任务是确定和分析系统的目标和目的。这个计划是达到目标的途径。7.应用系统分析的原则：一、坚持以问题为导向的B，以整体为中心的C，多方案模型分析与优化的D，定量分析与定性分析相结合的E，多次重复8.系统工程方法论中提到的创新技术方法：提问法(5W1H)、头脑风暴法、德尔菲法和情境分析法。A.提问方法：5W1H(目的、原因、对象、时间、地点、对象、方法)检查表法头脑风暴法：也称智力刺激法，专门针对某些问题，由相关人员召集参加一个小型会议，在和谐轻松的会议气氛中，与会者畅所欲言，自由表达自己的观点，自由交往，畅所欲言，相互启发，相互启发，使创造性的想法产生连锁反应，从而获得许多解决问题的方法。有两个基本原则：一是推迟判断，也就是说，不要过早做出断言和结论，避免束缚自己的想象力，熄灭创造性思维的火花；第二个是“数量提供质量”。人们提出的想法越多，他们就越有可能走上解决问题的道路。德尔菲法：确定调查目的，拟定调查大纲；(2)特别重要的是选择一组有经验和熟悉该专题的专家，一般为10-20人，包括理论和实践专家。(3)通过信函的方式向选定的专家发出问卷征求意见；(4)经过一轮德尔菲活动，将原始数据或专家意见汇总成图表，反馈给参与咨询的专家，在一定时间内恢复，然后进行分析总结，再转入下一轮活动；(5)经过三四轮重复和集中意见后，进行数据处理和综合，得出结果。D组决策支持系统(GDSS):使分散在不同地方的决策者能够通过远程视频会议系统同时面对面地讨论一些重要决策。群件：帮助群体一起工作的软件。它帮助人们以三种不同的方式做出决定，即任务共享、环境共享以及时间和地点共享。时间和地点共享技术：会议技术、公告板技术、存储和转发技术公告栏：信息是被动的9.情境分析：一般来说，它是基于专家集体推测的对未来可能情况的描述。对于未来的情景，我们不仅要考虑正常和非突发情况，还要考虑各种干扰和极端情况。场景分析的具体步骤如下：a、建立信息库b、确定主题目标c、分析和构建影响区域d、确定描述影响区域的关键变量e、探索各种可能的未来发展趋势f、选择和解释环境状况g、引入“紧急”h、详细阐明主题状况10.思维导图和思维管理器，这是一种将放射性思维具体化的方法。第3章：系统模型和建模概述1.模型的定义：这个模型可以说是真实系统的替代品。该模型应反映系统的主要组件、组件之间的相互作用以及在应用条件下的因果效应和关系。模型是真实系统的理想化的抽象或简洁的表示。它描述了真实系统的一些主要特征，是为客观研究系统而开发的。2.该模型的三个特征：他是真实世界的一部分的抽象或模仿；它由与分析的问题相关的因素组成；它显示了相关因素之间的相互关系；3.建模是一种描述系统的组成和行为，适当地筛选实体系统的各种因素，并以某种方式(数学、图像等)表达系统实体的方法。)。简而言之，它是构建模型的过程。功能：一、模型本身在一定程度上是对象系统研究成果的表达，简洁、正式；b .该模型为脱离具体内容的逻辑推理和计算提供了基础，这将导致科学规律、理论和原则的发现；利用该模型可以进行“思维”实验；模型的性质决定了其功能的局限性。4.模型分类的概念模型包括：思维模型、句子模型和描述模型；符号模型：通常以图形和数学形式出现，一般分为：结构模型、数学模型；图像模型包括物理模型和图像模型。此外，还有模拟模型和模拟模型。5.构建模型的一般原则：构建框图，考虑信息相关性、准确性和聚合性；建模的基本步骤：A.明确定义建模的目的和要求，使模型能够满足实际需求而不会造成太大的偏差；B.系统的一般语言描述；明确系统中的主要因素(变量)及其相互关系(结构关系和功能关系)，使模型能够准确地表示真实系统；D.确定模型的结构；e .估计模型的参数；f .实验研究；g .必要的变革；6.基本建模方法：分析、实验、综合、旧方法和辩证法。7.系统结构的基本表达式：集合表达式、有向图表达式和矩阵表达式。二元关系是可传递的，强联系关系的元素是可替代的。也就是说，既有司又有司；具有强连接的单元节点之间存在两相回路。结构：即系统各要素相互关联的方式。包括现代企业在内的大规模复杂系统具有要素多、层次多、结构复杂、社会性突出的特点。结构模型：这是一个定性地代表系统的组成要素以及它们之间内在的相互依存、相互制约和相互关联的模型。结构建模是建立系统结构模型的过程。结构分析是对系统结构进行建模和解释的过程。二元关系：需要讨论的两个元素(Si，Sj)之间的关系Rij，根据系统的性质和研究的目的，该关系存在于系统中。通常有影响、因果、包容、从属和各种可比关系。有向图由节点和连接每个节点的有向弧组成，可以用来表示系统的结构。具体方法是：用节点表示系统的组件，用有向弧表示组件之间的二元关系。从节点I到节点j的有向弧的最小数量被称为d中节点之间的路径长度。8.系统结构建模技术(ISM)的基本思想是通过各种创新技术提取问题的构成要素，利用有向图、矩阵和计算机技术等工具处理要素及其相互关系等信息，最后用文字解释它们以阐明问题的层次和整体结构，从而提高对问题的理解和理解。9.主成分分析也被称为主成分分析或矩阵数据分析。他通过变量变换将相关变量转化为几个不相关的综合指标变量。主成分分析的基本思想：主成分分析利用降维的思想将多个变量转化为几个综合变量(即主成分)。每个主成分都是原始变量的线性组合，并且主成分之间不相关，因此这些主成分能够反映初始变量的大部分信息，并且所包含的信息彼此不重叠。由于线性无关，在分析和评价指标变量时，可以切断相关干扰，找出主导因素，做出更准确的估计。主成分分析的计算过程：A.样本主成分计算b .主成分选择和回归c .分析和应用10.聚类分析：根据事物属性的内在联系规律和一定的要求，将事物分类的方法称为聚类分析。聚类分析可以根据贴近度和贴近度对样本或变量进行分类。通常有两种方法来描述接近和接近的程度：一种是将样本或变量视为P维空间中的一个点，并定义点之间的距离。二是用样本间的相似系数来描述相似度。聚类分析计算过程：A.对原始数据进行标准化变换；选择距离；计算距离；对样本进行分类11.系统状态的定义：状态是指当tt0时，充分描述系统行为所需的最小变量集，它构成了状态空间。状态变量：状态空间集合中的每个变量都成为一个状态变量。12.在研究动态系统的行为时，有两种方法：投入产出法和状态变量法。输入输出方法也称为结束方法。他只研究了系统的末端特征，而没有研究系统的内部结构。13.系统工程模型技术：模糊逻辑控制、人工神经网络、禁忌搜索算法、模拟退火算法、蚂蚁路径算法和遗传算法A.模糊逻辑算法的主要思想：基于模糊逻辑，从人类思维的模糊性出发，对模糊信息进行量化。最重要的一步是利用专家的知识和实践经验定义相应模糊集的隶属函数。模糊控制是基于模糊集的“软控制”,相应的控制算法是人脑思维的定量模拟。因此，模糊集和模糊控制理论是智能信息处理和软计算技术的基础。人工神经网络：它是一种模拟人脑生理特征的新型智能信息处理系统。在模拟生物神经元的基础上，使系统具有自适应性、自组织性和容错性。通过优化网络拓扑和设计网络连接权值的学习算法，可以提高系统的性能。禁忌搜索表法：搜索可行解空间，并在当前解的邻域内找到另一个更好的解。然而，为了避开局部极值和避免循环，该算法设置了一个禁止表。当搜索到的解决方案在禁止表中时，该解决方案被放弃。该方法可以灵活地使用禁忌表来记录搜索过程，使得搜索不仅可以找到局部最优解，而且可以在局部极值上得到更好的解。三维模拟退火算法：它是一种全局优化方法。通过人工引入噪声，当算法陷入局部最优陷阱时，它可以创造条件逃离陷阱，然后逐渐降低噪声，使算法能够保持在全局最优。蚂蚁路径算法(E ant route algorithm，AS):一种起源于自然界生物世界的新型仿生算法，吸收了昆虫王国蚂蚁的行为特征，通过其固有的搜索机制，在解决一系列组合优化难题上取得了成效。蚂蚁作为昆虫，在寻找食物来源的过程中，会释放信息激素，这是蚂蚁特有的一种分泌物，这样，在一定范围内的其他蚂蚁就能发现并影响它们以后的行为。因此这条路径上信息激素强度增加了。遗传算法：这是一个种群优化过程。为了获得目标函数的最小值，我们不是从初始值开始，而