《系统工程》复习试题及答案

《系统工程》复习试题及答案一、单项选择题1.系统工程是一门（）。A.工程技术B.理论科学C.自然科学D.社会科学答案：A。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一种工程技术。它侧重于实践应用，属于工程技术范畴。2.系统的（）是指系统要素之间相互依存、相互制约的关系。A.整体性B.相关性C.目的性D.环境适应性答案：B。相关性强调系统内各要素之间存在着相互联系、相互作用的关系，要素之间相互依存、相互制约。整体性侧重于系统是一个有机整体；目的性指系统具有明确的目标；环境适应性是指系统能适应外部环境的变化。3.霍尔三维结构中的时间维包含（）个阶段。A.5B.6C.7D.8答案：C。霍尔三维结构的时间维包括规划阶段、拟定方案阶段、研制阶段、生产阶段、安装阶段、运行阶段、更新阶段，共7个阶段。4.系统评价中，（）是对系统的功能、性能等进行的评价。A.技术评价B.经济评价C.社会评价D.综合评价答案：A。技术评价主要针对系统的技术方面，如功能、性能、可靠性等进行评估；经济评价侧重于系统的成本、效益等经济指标；社会评价考虑系统对社会的影响；综合评价则是综合各方面因素进行的评价。5.决策树法属于（）决策方法。A.确定型B.风险型C.不确定型D.对抗型答案：B。决策树法是一种风险型决策方法，它通过对各种可能情况及其发生概率的分析，构建决策树模型来辅助决策。确定型决策是指决策环境是确定的；不确定型决策是指决策时对各种自然状态发生的概率无法确定；对抗型决策是存在竞争对手的决策情况。6.系统分析的首要任务是（）。A.收集资料B.明确问题C.建立模型D.分析评价答案：B。明确问题是系统分析的首要任务，只有清楚地界定问题，才能有针对性地进行后续的收集资料、建立模型和分析评价等工作。7.层次分析法中，计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量的目的是（）。A.确定指标权重B.进行一致性检验C.比较方案优劣D.构建判断矩阵答案：A。在层次分析法中，通过计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，将特征向量归一化后得到各指标的权重。一致性检验是为了检验判断矩阵的合理性；比较方案优劣是在确定权重后进行的；构建判断矩阵是计算之前的步骤。8.系统工程的研究对象是（）。A.自然系统B.人造系统C.复合系统D.大型复杂系统答案：D。系统工程主要针对大型复杂系统进行研究，这类系统通常具有多个要素、多个目标，结构和功能复杂，需要运用系统工程的方法和技术进行设计、开发、管理和控制。9.以下不属于系统工程方法论的是（）。A.霍尔三维结构B.切克兰德方法论C.并行工程方法论D.牛顿力学方法论答案：D。牛顿力学方法论主要用于经典力学领域，不属于系统工程方法论。霍尔三维结构是一种经典的系统工程方法论，强调时间维、逻辑维和知识维；切克兰德方法论侧重于解决软系统问题；并行工程方法论用于产品开发等领域，强调各环节的并行协同。10.系统仿真的基本步骤中，第一步是（）。A.建立仿真模型B.确定仿真目标C.收集数据D.进行仿真实验答案：B。系统仿真首先要确定仿真目标，明确要通过仿真解决什么问题，然后才能进行后续的收集数据、建立仿真模型和进行仿真实验等步骤。二、多项选择题1.系统的基本属性包括（）。A.整体性B.相关性C.目的性D.环境适应性E.有序性答案：ABCDE。系统具有整体性，即系统是一个有机整体，其功能大于各部分功能之和；相关性指要素之间相互联系、相互制约；目的性是系统具有明确的目标；环境适应性是系统能适应外部环境变化；有序性表现为系统内部要素的排列和运行具有一定的规律。2.霍尔三维结构的逻辑维包括（）。A.明确问题B.系统指标设计C.系统综合D.系统分析E.系统优化答案：ABCDE。霍尔三维结构的逻辑维包括明确问题、系统指标设计、系统综合、系统分析、系统优化、决策、实施计划等步骤。3.系统评价的原则包括（）。A.客观性原则B.可比性原则C.综合性原则D.动态性原则E.可操作性原则答案：ABCDE。客观性原则要求评价过程和结果真实可靠；可比性原则使不同方案之间能够进行比较；综合性原则强调综合考虑多个因素；动态性原则考虑系统的发展变化；可操作性原则保证评价方法和指标具有实际可操作性。4.风险型决策的条件包括（）。A.存在多个可行方案B.存在多种自然状态C.各自然状态发生的概率已知D.每个方案在不同自然状态下的损益值已知E.决策目标明确答案：ABCDE。风险型决策需要存在多个可行方案供选择；存在多种自然状态；各自然状态发生的概率是已知的；每个方案在不同自然状态下的损益值是明确的；同时要有明确的决策目标。5.系统工程的特点有（）。A.研究方法的整体性B.应用学科的综合性C.组织管理的科学性D.目标的最优性E.问题解决的跨学科性答案：ABCDE。系统工程研究方法强调从整体出发考虑问题；应用学科涉及多个领域，具有综合性；注重组织管理的科学性，以实现系统的有效运行；追求目标的最优性；问题解决需要不同学科的知识和人员协同合作，具有跨学科性。6.层次分析法的步骤包括（）。A.建立层次结构模型B.构造判断矩阵C.计算权重向量D.进行一致性检验E.方案排序与选择答案：ABCDE。层次分析法首先要建立层次结构模型，将问题分解为不同层次；然后构造判断矩阵，比较各元素之间的相对重要性；计算权重向量以确定各指标的权重；进行一致性检验确保判断矩阵的合理性；最后进行方案排序与选择。7.系统分析的要素包括（）。A.问题B.目标C.方案D.模型E.评价标准答案：ABCDE。系统分析围绕问题展开，明确目标，制定多个可行方案，建立模型对方案进行分析，同时要有评价标准来评估方案的优劣。8.系统仿真的作用有（）。A.预测系统性能B.优化系统设计C.减少实验成本D.培训操作人员E.验证理论模型答案：ABCDE。系统仿真可以对系统的性能进行预测，帮助优化系统设计；通过仿真实验可以减少实际实验的成本；可以用于培训操作人员，使其熟悉系统的操作；还能验证理论模型的正确性。9.切克兰德方法论的步骤包括（）。A.认识问题B.根底定义C.建立概念模型D.比较与改善E.实施答案：ABCDE。切克兰德方法论首先认识问题，然后进行根底定义，明确系统的本质；建立概念模型来描述系统；将概念模型与实际情况进行比较与改善；最后实施改进方案。10.系统工程在工程建设中的应用包括（）。A.项目规划B.项目设计C.项目施工管理D.项目运营管理E.项目后评价答案：ABCDE。在工程建设中，系统工程可用于项目规划阶段的整体布局和目标设定；项目设计阶段的多方案优化；项目施工管理中的进度、质量和成本控制；项目运营管理中的系统协调和优化；项目后评价对项目的整体效果进行评估。三、判断题1.系统的整体性意味着系统的功能等于各要素功能之和。（）答案：错误。系统的整体性强调系统的功能大于各要素功能之和，因为系统内各要素之间存在相互作用和协同效应，会产生新的功能。2.霍尔三维结构适用于解决软系统问题。（）答案：错误。霍尔三维结构主要适用于解决硬系统问题，即目标明确、结构清晰的系统问题。切克兰德方法论更适合解决软系统问题，这类问题目标模糊、难以精确界定。3.系统评价只需要考虑技术因素。（）答案：错误。系统评价需要综合考虑技术、经济、社会等多个方面的因素，不能只关注技术因素，要从整体上评估系统的优劣。4.确定型决策中，自然状态的发生是确定的。（）答案：正确。确定型决策的特点就是决策环境是确定的，自然状态的发生是已知的，决策者可以根据确定的情况选择最优方案。5.层次分析法中，判断矩阵的一致性指标越大，说明判断矩阵的一致性越好。（）答案：错误。层次分析法中，判断矩阵的一致性指标越小，说明判断矩阵的一致性越好。当一致性指标超过一定标准时，需要对判断矩阵进行调整。6.系统分析就是对系统进行分解和剖析。（）答案：错误。系统分析不仅仅是对系统进行分解和剖析，它还包括明确问题、确定目标、制定方案、建立模型、分析评价等一系列过程，目的是为决策提供依据。7.系统仿真就是用计算机模拟系统的运行。（）答案：正确。系统仿真通常是利用计算机软件来模拟系统的运行过程，通过建立仿真模型，输入相关数据，观察系统在不同条件下的运行情况。8.切克兰德方法论强调以“最优”为目标。（）答案：错误。切克兰德方法论不追求“最优”，而是强调通过不断的比较和改善，使系统达到满意的状态，因为软系统问题往往难以找到绝对的最优解。9.系统工程只适用于工程领域。（）答案：错误。系统工程的应用领域非常广泛，不仅适用于工程领域，还可用于经济、社会、管理、生态等多个领域，只要涉及大型复杂系统的问题都可以运用系统工程的方法和技术。10.决策树法只能用于单阶段决策。（）答案：错误。决策树法不仅可以用于单阶段决策，也可以用于多阶段决策。通过构建多层决策树，可以处理复杂的多阶段决策问题。四、简答题1.简述系统的概念和特征。系统是由相互联系、相互作用的若干要素组成的具有特定功能的有机整体。系统具有以下特征：整体性：系统是一个有机整体，其功能大于各要素功能之和，各要素之间相互协调、相互配合，共同实现系统的整体目标。相关性：系统内各要素之间存在着相互依存、相互制约的关系，一个要素的变化会影响其他要素乃至整个系统的功能。目的性：系统具有明确的目标，系统的设计、运行和管理都是为了实现这一目标。环境适应性：系统存在于一定的环境中，需要适应环境的变化，与环境进行物质、能量和信息的交换。有序性：系统内部要素的排列和运行具有一定的规律和顺序，表现出层次结构和动态有序性。2.霍尔三维结构和切克兰德方法论的主要区别是什么？适用范围：霍尔三维结构主要适用于解决硬系统问题，这类问题目标明确、结构清晰、数据易于获取；切克兰德方法论适用于软系统问题，其目标模糊、难以精确界定，问题的结构不明确。目标追求：霍尔三维结构追求系统的最优解，通过科学的方法和技术实现系统的最优设计和运行；切克兰德方法论不追求最优，而是强调通过不断的比较和改善，使系统达到满意的状态。方法特点：霍尔三维结构是一种基于工程技术的方法，强调逻辑推理和定量分析；切克兰德方法论更注重定性分析和人的主观判断，通过建立概念模型与实际情况进行比较和讨论。工作过程：霍尔三维结构有明确的时间阶段和逻辑步骤，按照规划、设计、实施等阶段依次进行；切克兰德方法论的工作过程是一个不断反馈和迭代的过程，通过反复认识问题、建立模型、比较改善来逐步解决问题。3.简述系统评价的步骤。确定评价目标和范围：明确评价的目的是什么，确定评价所涉及的系统范围和内容。建立评价指标体系：根据评价目标，选择合适的评价指标，构建指标体系，指标应具有全面性、科学性和可操作性。确定指标权重：采用合适的方法（如层次分析法等）确定各指标的权重，反映各指标在评价中的重要程度。收集数据：收集与评价指标相关的数据，确保数据的准确性和可靠性。选择评价方法：根据评价的性质和特点，选择合适的评价方法，如综合评价法、模糊评价法等。进行评价计算：将收集到的数据代入评价模型，按照选定的评价方法进行计算，得出各方案的评价结果。分析评价结果：对评价结果进行分析和解释，比较各方案的优劣，为决策提供依据。提出建议和决策：根据评价结果，提出改进建议和决策方案，并对方案的实施效果进行预测和评估。4.什么是风险型决策？其决策方法有哪些？风险型决策是指在决策过程中，存在多种自然状态，每种自然状态发生的概率是已知的，决策者根据各方案在不同自然状态下的损益值进行决策，由于自然状态的不确定性，决策存在一定的风险。风险型决策的方法主要有：决策树法：通过构建决策树模型，将各种可能情况及其发生概率、损益值表示出来，根据期望收益或期望损失等准则进行决策。期望损益决策法：计算各方案在不同自然状态下的损益值乘以相应概率的期望值，选择期望值最大（或最小）的方案作为最优方案。灵敏度分析：分析自然状态发生概率的变化对最优方案的影响程度，以评估决策的稳定性。5.简述系统仿真的基本步骤。确定仿真目标：明确通过仿真要解决的问题和达到的目标，如预测系统性能、优化系统设计等。收集数据：收集与系统相关的数据，包括系统的结构参数、运行参数、输入输出数据等，为建立仿真模型提供依据。建立仿真模型：根据系统的特点和仿真目标，选择合适的建模方法，建立反映系统运行规律的仿真模型。模型验证与确认：验证模型的结构和逻辑是否正确，确认模型是否能准确反映实际系统的行为，可通过与实际数据对比等方法进行。进行仿真实验：设置仿真参数和初始条件，运行仿真模型，进行多次实验，记录实验结果。分析仿真结果：对仿真实验结果进行统计分析，提取有用信息，评估系统的性能和效果。优化与改进：根据仿真结果，对系统进行优化和改进，提出改进方案，并再次进行仿真实验验证。编写仿真将仿真过程和结果进行总结，编写仿真报告，为决策提供参考。五、论述题1.论述系统工程在现代社会发展中的重要作用。系统工程在现代社会发展中具有极其重要的作用，主要体现在以下几个方面：解决复杂问题：现代社会面临着众多复杂的问题，如城市规划、环境保护、能源管理、交通拥堵等。这些问题涉及多个领域、多个部门，具有高度的复杂性和不确定性。系统工程通过综合运用多学科知识和方法，对问题进行全面、深入的分析，能够从整体上把握问题的本质，制定出科学合理的解决方案。例如，在城市规划中，系统工程可以考虑人口、经济、环境、交通等多个因素，进行综合规划，实现城市的可持续发展。优化资源配置：在资源有限的情况下，如何合理配置资源是提高效率和效益的关键。系统工程可以通过建立数学模型和优化算法，对资源进行优化配置，使资源得到充分利用。例如，在企业生产中，系统工程可以对生产流程、设备、人力等资源进行优化安排，提高生产效率，降低成本。提高决策科学性：决策是现代社会管理的核心环节，决策的科学性直接影响到事业的成败。系统工程通过系统分析、系统评价等方法，对各种决策方案进行全面评估，为决策者提供准确、可靠的信息和决策依据。同时，系统工程还可以运用决策模型和方法，对不同方案进行比较和选择，提高决策的科学性和合理性。例如，在重大工程项目的决策中，系统工程可以对项目的可行性、风险、效益等进行综合评估，帮助决策者做出正确的决策。促进学科交叉融合：系统工程是一门跨学科的综合性学科，它融合了工程技术、管理科学、社会科学、数学等多个学科的知识和方法。系统工程的发展促进了不同学科之间的交流与合作，推动了学科的交叉融合和创新发展。例如，在生物医学工程领域，系统工程与生物学、医学、工程学等学科相结合，为解决复杂的医学问题提供了新的思路和方法。推动社会可持续发展：系统工程强调从整体和长远的角度考虑问题，注重系统的协调发展和可持续性。在社会发展中，系统工程可以引导人们合理利用资源、保护环境、促进经济与社会的协调发展。例如，在可持续能源发展中，系统工程可以对能源的生产、分配、消费等环节进行综合规划，推动可再生能源的开发和利用，减少对环境的影响，实现社会的可持续发展。2.结合实际案例，阐述层次分析法在决策中的应用。层次分析法（AHP）是一种将定性分析与定量分析相结合的决策方法，在许多领域都有广泛的应用。下面以选择旅游目的地为例，阐述层次分析法在决策中的应用。建立层次结构模型：目标层：选择最佳旅游目的地。准则层：考虑景色、费用、交通便利性、住宿条件四个准则。方案层：假设有三个旅游目的地A、B、C可供选择。构造判断矩阵：邀请决策者对各准则之间以及各方案在每个准则下的相对重要性进行比较，构造判断矩阵。例如，对准则层的判断矩阵，决策者认为景色比费用稍微重要，可在判断矩阵中相应位置赋值为3；费用比交通便利性稍微不重要，赋值为1/3等。同理，分别构造各方案在每个准则下的判断矩阵。计算权重向量：通过计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，并将特征向量归一化，得到各准则的权重以及各方案在每个准则下的权重。例如，计算得到景色、费用、交通便利性、住宿条件的权重分别为0.3、0.2、0.3、0.2。进行一致性检验：计算判断矩阵的一致性指标，通过与随机一致性指标比较，判断判断矩阵的一致性是否符合要求。如果一致性指标过大，需要重新调整判断矩阵。方案排序与选择：根据各方案在每个准则下的权重以及准则的权重，计算各方案的综合得分。例如，旅游目的地A在景色、费用、交通便利性、住宿条件下的得分分别乘以相应准则的权重，然后相加得到A的综合得分。同理计算B和C的综合得分，比较各方案的综合得分，得分最高的方案即为最佳旅游目的地。在实际应用中，层次分析法可以帮助决策者将复杂的决策问题分解为多个层次和因素，通过定性与定量相结合的方式进行分析和评价，使决策更加科学、合理。同时，该方法可以充分考虑决策者的主观判断和经验，提高决策的可行性和有效性。五、计算题1.某企业拟开发一种新产品，有三种方案可供选择：方案A是新建一条生产线，需投资200万元；方案B是改造现有生产线，需投资100万元；方案C是与其他企业合作生产，需投资50万元。预计市场需求有高、中、低三种状态，其发生的概率分别为0.3、0.5、0.2。各方案在不同市场需求状态下的收益如下表所示（单位：万元）：|方案|高需求|中需求|低需求|||||||A|180|100|20||B|120|80|20||C|60|40|30|试用期望损益决策法选择最优方案。解：计算方案A的期望收益：$E(A)=0.3×180+0.5×100+0.2×(20)$$=54+504$$=100$（万元）计算方案B的期望收益：$E(B)=0.3×120+0.5×80+0.2×20$$=36+40+4$$=80$（万元）计算方案C的期望收益：$E(C)=0.3×60+0.5×40+0.2×30$$=18+20+6$$=44$（万元）因为$E(A)>E(B)>E(C)$，所以选择方案A为最优方案。2.已知判断矩阵$A=\begin{bmatrix}1&3&5\\1/3&1&3\\1/5&1/3&1\end{bmatrix}$，要求：（1）计算判断矩阵的最大特征根$\lambda_{max}$及其对应的特征向量$W$；（2）进行一致性检验（$RI=0.58$）。解：（1）首先，计算判断矩阵$A$的每行元素的乘积：$M_1=1×3×5=15$$M_2=\frac{1}{3}×1×3=1$$M_3=\frac{1}{5}×\frac{1}{3}×1=\frac{1}{15}$然后，计算$M_i$的$n$次方根（$n=3$）：$\overline{W