研究生入学考试复习纲要-工业工程（管理科学与工程）系统工程导论

研究生入学考试系统工程导论科目复习纲要复习参考教材（本科生教材）系统工程导论，MCHILL出版社，第7版运筹学，清华大学出版社，第2版系统工程，西安交通大学，汪应洛主编，机械工业出版社，第3版一、系统工程基础理论1什么是系统系统的特性有那些答系统是由相互制约、相互作用的一些组成部分组成的具有某种功能的有机整体。系统的特点有整体性、集合性、层次性、相关性、目的性、环境适应性。2什么是系统工程系统工程的特点是什么系统工程方法的特征是什么系统工程的理论基础有哪些什么是系统工程方法论答系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统技术从而达到全局最优的一门工程技术，它是系统科学中直接改造世界的工程技术。系统工程具有三个基本特点整体性、综合性、最优性。系统工程方法的特征先总体后详细的设计程序、综合即创造的思想、系统工程的“软科学”性。系统工程的理论基础系统论、信息论、控制论以及运筹学等。控制论的发展经历了经典控制论、现代控制论、大系统控制论三个时期。控制论最重要的观点是反馈和信息。系统工程方法论是分析和解决系统开发、运作及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，是系统工程考虑和处理问题的一般方法和总体框架。3作为系统工程重要基础的信息论可分为哪三种不同的类型答狭义信息论、一般信息论、广义信息论。4霍尔系统工程方法论和切克兰德系统工程方法论的核心是什么其方法和步骤各有什么特点二者有何区别和联系霍尔三维体系结构的具体内容霍尔三维集中体现了系统工程方法的哪些特点霍尔系统工程方法论的核心是“最优化”，切克兰德系统工程方法论的核心是“比较”和“学习”。霍尔系统工程方法论的步骤为弄清问题目标选择方案设计建立数学模型最优化决策实施。切克兰德系统工程方法论的步骤为问题现状说明弄清关联因素概念模型改善概念模型比较实施。霍尔的三维体系结构指的是知识维、时间维和逻辑维。霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化综合化最优化、程序化、标准化等特点。5什么是系统的生命周期系统生命周期的阶段是怎样划分的答从提出或建立一个系统到该系统停止运行或为其他系统代替的这段时间，称为系统的生命周期。系统的生命周期划分为三个阶段发展期、实现期、运行期。6什么是系统分析系统分析的意义是什么系统分析的特点是什么答系统分析是一种运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统各个方面进行定量和定性相结合的分析为达到费用和效益最佳的辅助决策的方法和过程。系统分析的意义（1）系统在结构上十分复杂，系统分析有助于全面了解系统从而更好的维护和运行系统。（2）系统分析为系统运行目的决策提供各种分析数据，使决策更为准确。系统分析的特点是（1）以系统观点为指导思想（2）以整体效益为目标（3）以特定问题为研究对象（4）运用定量和定性的分析方法（5）价值判断原则7系统分析有哪些要素系统分析的步骤是什么系统分析的原则有哪些答系统分析的要素问题、目的及目标、方案、模型、评价、决策。系统分析的步骤系统分析的原则坚持问题导向、以整体为目标、方案综合选优、定量和定性分析结合、过程反复辨优。8决策分析的定义管理决策分析的定义决策分析类型主要有哪几种不确定型决策分析一般采用哪几种方法求解各种决策分析方法的原理和特点是什么答决策分析是在系统规划、设计和制造等阶段为解决当前或未来可能发生的问题，在若干可选方案中选择和决策最佳方案的一种分析过程。管理决策分析就是为帮助决策者在多变的环境条件下进行正确决策而提供的一套推理方法、逻辑步骤和具体技术，以及利用这些技术和方法选择满意的行动方案的过程。决策分析的类型主要有确定型决策分析、不确定型决策分析、风险型决策分析、对抗型决策和多目标决策。不确定型决策分析的解决方法有乐观法、悲观法、后悔值法、等概率法。9评价问题的要素由哪些组成评价的步骤是什么评价的方法有哪些各种评价方法的原理是什么结合实际情况对评价的过程进行叙述答由评价对象（WHAT）。评价主体（WHO）、评价目的（WHY）、评价时期（WHEN）、评价地点（WHERE）及评价方法（HOW）等要素（5W1H）构成的问题复合体。方法包括关联矩阵法、层次分析法、模糊综合评判法10工程网络图及网络技术的定义网络技术主要解决哪些方面的问题答网络图是由具有始点和终点的有向曲线或线段所组成的图形。网络技术是一种新方法，是借助网络图表示一项工程中多项工作及计算相关参数，从而对工作进行统筹安排的一种方法。网络技术主要解决工程时间进度等方面的问题。11动态规划的核心思想是什么动态规划的原理是什么答动态规划的核心思想是把某项决策过程在时间上（有时推广到空间上等资源）分成几个相互联系的阶段，依次（顺序或逆序）在每个阶段上进行决策，即采用多阶段序贯决策的方法，从而找出一个整体最优方案。12企业经营战略的基本概念构成企业经营战略的基本要素是什么答企业经营战略是指为了实现企业长期的、全局的经营目标，有效组织利用企业的内部的各种资源与能力，使之适应外部环境、指导整个企业经营活动的总谋略和总方针。构成企业经营战略的基本要素是（1）产品结构和市场规模（2）业务活动范围（3）企业经营资源13企业经营战略思维方式是什么联系实际举例说明。答企业经营战略思维方式包括直觉思维方式（右半脑）、分析思维方式（左半脑）、混合思维方式。二、分析计算例子1、决策分析例子案例例1、某生产电子产品工厂决定将其产品加以改造，设计了两种改造方案。一是以晶体管为结构，一是以集成电路为结构。根据经验，晶体管成功的可能性为08，集成电路成功的可能性为06。考虑到改进产品结构成功后，产品的质量和生产率均可提高，因此又制定了两种生产方案一是产量不变；一是产量增加。若技改失败则产量保持不变。工厂决定产品生产五年，产品在今后五年内跌价的概率为01，保持原价的概率为05，涨价的概率为04。分析如何安排生产获利最大。表中益损值单位为万元。跌价原价涨价状态方案010504失败（原结构生产）1000125产量不变25080200晶体管成功08产量增加400100300产量不变2500250集成电路成功06产量增加350250650（1）画出决策树。（2）计算各点的益损期望值。（3）选择最优方案。解答如下第一步画出决策树。第二步计算各点的益损期望值，并标示在图上。第三步确定方案由于节点E11大于节点E12的益损期望值，因此最优决策方案为买专利，并且节点E1122大于E1121益损期望值，所以选择增加产量方案121价格低01价格中05价格高041001000购买专利失败02成功081112产量不变增加产量价格低01价格中05价格高0420015050价格低01价格中05价格高0430025050价格低01价格中05价格高042002000价格低01价格中05价格高04300600250价格低01价格中05价格高041001000失败04成功06产量不变增加产量65956085303095856382自行研究2212例2、某公司准备生产一种新产品，它的期望市场寿命为10年，需要做出决策究竟是建造一个大车间，还是建造一个小车间。如果选择建造小车间，那么还要决策两年后是否扩建。现有情况分析如下A根据市场部门估计1该产品在前2年市场需求量高，后8年需求量持续高的可能性为60；2该产品在前2年市场需求量高，后8年需求量低的可能性为10；3该产品在前2年市场需求量低，后8年需求量持续低的可能性为30；4该产品在前2年市场需求量低，后8年需求量高的可能性为0。B根据财务部门估计各种情况下的损益值为1造大车间而需求高（在10年中），每年获利100万元。2造大车间而需求低（在10年中），由于固定费用高、开工不足，每年只能获利10万元。3造小车间而需求低（在10年中），每年可获利40万元。4造小车间，若前两年需求高，每年会获利45万元；5造小车间，在前两年需求高的情况下，若不扩建而后8年需求一直很高，由于竞争性产品进入市场，小车间每年收益就会跌到25万元；6造小车间，小车间在前两年需求高的情况下，过2年后扩建而遇到高需求，后8年每年能获利70万元；小车间在前两年需求高的情况下，过2年后扩建而遇到低需求，后8年每年能获利只有5万元。C根据建筑公司的估计大车间从建造到投产要投资300万元，造小车间要130万元，如果在2年后扩建又要220万元。请就上述问题，用决策树方法做出获得最大利润的决策方案。解答画出决策树如下各点的数学期望值计算如下E（111）10080861080146992112121212建大车间建小车间高07低014高07低03高086高086高086低014低014低1低1低0310810810840870858258408前2年后8年698035930投资130投资20投资32048726721624359E（112）10880E（11）6992100207801020330035944E（121）408320E（1221）708086580142202672E（1222）2580864080142168E（122）E（1221）2672E（12）32040203267452071302399E（1）E（11）3594因此，选择建大车间方案。例3、某企业准备生产一种新产品。估计该产品的销售量有较高、一般、较低、很低四种情况，而对每种状态出现的概率则无法预测。为生产该产品，企业有三种实施方案新建一个车间进行生产；改造一个现有车间进行生产；部分零件在现有车间生产，部分零件外购。该新产品企业准备生产10年，10年内在不同状态下的损益值（扣除投资费用）如下表所示。请分别用乐观法、悲观法和后悔值法来决策实施方案。单位万元J较高一般较低很低建立新车间A1850420150400改造现有车间A2600400100350部分生产、部分外购A34002509050解（1）乐观法每个方案在不同状态下的最大收益分别为MAX850，420，150，400850A1MAX600,400,100,350600A2MAX400,250,90,50400A3取各方案最大收益值中的最大值，可得MAX850，600，400850对应实施方案为A1，即建新车间。（2）悲观法每个方案在不同状态下的最小收益分别为MIN850，420，150，400400A1MIN600,400,100,350350A2MIN400,250,90,5050A3取各方案最小收益值中的最大值，可得MAX400，350，5050对应实施方案为A3，即部分自己生产，部分外购。（3）后悔值法状态益损值方案单位万元J较高一般较低很低建立新车间850420150400改造现有车间600400100350部分生产、部分外购4002509050首先，找出对应各种自然状态下所有方案的最大损益值（表中号者），如上所示；其次，求出各方案在各种状态下的后悔值，如下表所示，并将各方案最大后悔值列于下表最后一列。单位万元J较高一般较低很低最大后悔值建立新车间00240350350改造现有车间25020190300300部分生产、部分外购45017000450最后，找出最小后悔值300，对应方案A2，即改造现有车间生产。2、网络技术规划案例例1、某高科技股份制企业拟进行一项新产品的开发，根据工作任务分解方法，具体工作内容及作业时间安排如下序号工作内容代号紧后工序作业时间（天）1市场调查AD62项目研究BE123资金筹备CI、J、K134需求分析DF35产品设计EH、I66产品计划FG47市场计划GH、I28设备计划HJ、K59物资准备IN1210设备准备JL1011人员计划KM912设备规划LN813人员安排MN414生产制造N结束11要求画出该工程作业的网络图计算工程时间计算作业时差找出关键路线解答要点网络图如下工程时间52天关键路线工序BEHJLN状态益损值方案状态益损值方案例2、已知建设一个汽车库及引道的作业明细如下表所示（单位天），要求1画出网络图2计算工程时间3计算作业时差4找出关键路线工序代号工序名称工序时间紧前工序A清理场地，准备施工10B备料8C车库地面施工6A,BD预制墙及房顶的桁架16BE车库混凝土地面保养24CF立墙架4D,EG立房顶桁架4FH装窗及边墙10FI装门4FJ装天花板12GK油漆16H,I,JL引道混凝土施工8CM引道混凝土保养24LN清理场地，交工验收4K,M解答要点网络图如下图所示。关键路线为ACEFGJKN；最短工程时间为80天。1031041628454074849601076180625ABCDLEMFGJKN1610224124IH10103694912513621618718238239331032714125ADBCEFHJLMNIKG3、动态规划例子例1、某一小城镇拟进行城市信息网络建设，需要从A地到G地铺设一条多模数据光纤。下图是从A地到G地的街道模型图，由于光纤价格较贵，请用动态规划方法帮助该市规划最短的铺设路线，按照最短的铺设路线，需要光纤多少公里注图中线段上方的数字为两节点间的里程（单位公里）解答如下按照图示（加粗）路线铺设最节省，需光纤18公里。例2某公司有三个工厂，为了增强竞争能力，需对每个工厂进行扩建。公司用于扩建的总投资金额为5000万元。对每个工厂的投资金额不同所产生的效益也有所不同，对每个工厂的投资方案及扩建后预期可获得的利润如下表所示。请用动态规划方法确定对各工厂分别投资多少才能使公司的总利润达到最大。投资效益投资金额（万元）工厂1工厂2工厂30000100015001300200026002800250030003500390040004200注“”表示公司不考虑该投资方案及其收益。解答用动态规划的方法将对三个工厂的投资分为三个阶段，三个阶段的总投资不超过5000万元，画出下述动态规划图AB1B2C1C2C3D1D21C4E1D3E2F1F2E3G53361876685333842212333552664334