2013-2014 华工 系统工程导论作业答案

一．简答题

1. 什么是系统？并用一表达式描述，说明其含义。

答：所谓系统，是由相互依存、相互作用的若干要素结合而成的具有特定功能的统一体。它由许多要素构成，但从其功能来看，它又是一个不可分割的整体。

表达式说明：

S={E,R}

E=E1+E2+E3+…

E1：人员 E2：设备 E3：原材料

R=R1+R2+R3+R4

R1:要素与要素关系

R1：要素与要素关系

R2：要素与总体的关系

R3：系统与环境的关系

R4：其他关系

系统工程的着眼点：R，调整与协调各种关系

2．什么是系统的涌现性

答：系统的涌现性包括系统整体的涌现性和系统层次间的涌现性。

系统的各个部分组成一个整体之后，就会产生出整体具有而各个部分原来没有的某些东西(性质、功能、要素)，系统的这种属性称为系统整体的涌现性。

系统的层次之间也具有涌现性，即：当低层次上的几个部分组成上一层次时，一些新的性质、功能、要素就会涌现出来。

3．简述系统与环境的关系

答：新系统产生于环境；新系统的约束条件决定于环境；决策的依据来自于环境，试制所需资源来自于环境；最后，系统的品质也这能放在环境中进行评价。

系统对环境的依赖性，产生与环境，运行与环境中，适应环境；

系统与环境划分的确定性与相对性；

系统与环境相互影响，物质、能量、信息交换；

系统（S）+ 环境（S）= 更大的系统（Ω）。

这就要求我们，研究系统时必须放宽眼界，不但要看到整个系统本身，还要看到系统的环境或背景。只有在一定的背景上考察系统，才能看清系统的全貌；只有在一定的环境中研究系统，才能有效地解决系统中的问题。

4．按钱学森提出的系统新的分类方法，系统如何分类？对每一类系统举一例。

答：钱学森提出如下分类：1）按照系统规模分为小系统、大系统、巨系统。2）按照系统结构复杂程度分为简单系统和复杂系统两类。举例说明：

小系统：一个三口家庭大系统：一个地级市巨系统：一个大国

简单：一个局域网复杂：因特网

5．如果用下面表达式描述某一企业系统S={E，R}Ω{E∣R}，举例说明E和R分别表示那些内容？

答：E表示要素的结合 R表示各种关系的集合。

举例：

E——构成企业的各子系统；

R——子系统之间、系统与整体之间、系统与环境之间、子系统与环境之间的关系

6．系统的结构与功能的关系是怎样的？

答：系统的结构与功能的关系：作为一个系统，必须包括其要素的集合与关系的集合，两者缺一不可，两者结合起来，才能决定一个系统的具体结构与特定功能。

结构决定功能；从功能需求寻求合理结构；环境的作用，与结构共同决定功能。

7．系统工程的定义是什么？简言之又是什么？

答：系统工程是一门不同于其他技术的工程技术，是一门综合性的整体技术，又是一门定性、定量相结合的技术，是从整体上研究和解决问题的科学方法。

简言之，“组织管理的技术——系统工程”。

8．系统工程的主要特点是什么？

答：系统工程的主要特点是：1.“一个系统，两个最优”一个系统是指：以系统为研究对象，要求综合地、全面地考虑问题：“两个最优”是只：研究系统的目标是总统效果最优，同时实现这些目标的具体的方法或途径也要求达到最优。2.以“软”为主，软硬结合传统的工程技术，如电子工程，土建工程、机械工程等等，以“硬件”对象为住可以将它们划归广义“物理学”的范畴，是有“硬”技术为主的工程技术。3.跨学科多，综合性强所谓综合性强可以从两方面理解：一是用到知识是综合性的，系统工程的研究要用到自然科学、数学科学、社会科学、系统科学等个方面的知识。二是开展系统工程项目要有个方面的专家参加，协同作战。4.从定性到定量的综合集成研究；这是钱学森院士提出的系统工程方法论，具有丰富的内容，本书将在第四章详细介绍。5. 宏观研究为主，兼顾微观研究；4.实践性与咨询性系统工程应用研究是要针对实际问题的，是要接受实践的检验的，这是系统工程的实践性。

9．简述霍尔模型的粗结构和细结构分别由哪些部分组成？

答：粗结构由（1）规划阶段；（2）设计阶段；（3）研制阶段；（5）生产阶段；（6）运行阶段；（7）更新阶段，这7个阶段是按时间先后秩序排列的，顾有“时间维”之称。又称为系统工程方法论的粗结构。

细结构由（1）摆明问题第一，环境方面的调查研究。环境

因素可分为三类：（a）物理和技术的环境，主要包括：已有系统；用于已有系统的方法；已执行的技术标准；内部技术情况；过渡因素；目前和将来的试制条件；外部技术情况。（b）经济和事物的环境，主要包括：组织结构；组织人员；政策法令；领导爱好倾向；价格结构；新系统的经济条件；事物运用。（c）社会环境，主要包括：大规模的社会因素；个别的因素。第二，需求方面的调查研究。需求研究大略有下列六项要点：（a）研究需求的一般指标；（b）组织上的资源和约束；（c）计划情况和时常特性；（d）竞争状况；（e）用户爱好、习惯和动机；（f）来自需求研究的设计要求；（2）确定目标。（3）系统综合；（4）系统分析；（5）系统评价；（6）决策；（7）实施。

10．在确定目标时应注意哪些几条原则？我国一般工程项目制订目标时应考虑哪几个方面？

答：（1）a.要有长远观点：选择对于系统的未来有重大意义的目标；

b.要有总体观点：着眼于系统的全局利益，必要时可以在某些局部作出让步；

c.注意明确性：目标务必具体明确，力求用数量表示；

d.多目标时应注意区分主次、轻重、缓急，以便加权计算；

e.权衡先进性和可行性：目标应该是先进而经过努力可以实现的，

要注意实现目标的约束条件；

f.注意标准化：以便于同国际国内的同类系统进行比较，争取先进水平。

（2）我国一般工程项目制订目标时应考虑下述几个方面：

a.运行目标，其中包括技术指标；

b.经济目标，包括直接的与间接的经济目标；

c.社会目标，包括项目符合国家的方针政策和社会整体利益；

d.环境目标，包括环境保护与工程绿色化。

11．谈谈切尔兰德“调查学习”软方法流程。

答：1。问题现状说明：通过调查分析，对所研究的软系统的现状作出说明。

1．明确关联因素：初步弄清与现状有关的各种因素及其相互关系。

2．建立概念模型：在难于建立准确的数学模型的情况下，用结构模型或语言模型来描述系统的现状。

3．改善概念模型：随着分析的不断加深和“学习”的深入，对模型加以改进，找到更适合的模型。

4．比较：将概念模型与现状进行比较，找出符合决策者意图而且可行的方案。

5．实施：将方案付诸实施。

12．简述系统工程的理论基础。

答：系统工程的理论基础有：运筹学、控制论、信息论、应用数学、

计算机技术以及相关领域学科技术。

13．什么是控制？

答：控制就是施控者选择适当的控制手段作用于受控者，以期引起受控者行为姿态发生符合目的的变化。

14．什么是信息？谈谈数据、信息的区别？

答：香农把信息定义为两次不确定性之差，即

信息(量) = 通信前的不确定性－通信后尚存的不确定性。

数据（或资料）与信息是两个不同的概念。在此所说的数据不仅仅是指数值化了的数据（数字），而且包括图象、文字、声音等非数值化的数据。数据是记录下来可以被鉴别的符号，其本身并没有意义，只有经过解释、变成信息，才有意义。同一数据，不同的解释，可得到不同的信息。总之，信息和数据的关系，从某一方面讲，可以说是内容和形式的关系。信息由数据产生，通过数据来表示；而数据是生产信息的原材料，数据经过加工和处理后，转变为更为用的信息。

15．什么是信息系统？信息系统的分类？什么是管理信息系统？答：信息系统是以人为中心，以计算机和通讯为手段，对数据进行搜集、检验、归类、排序、综合、计算、存贮、检索、复制、传输等处理，最后形成决策信息的人机交互系统。简单地说，输入是数据，经过处理，输出是信息的系统，就是信息系统。

信息系统又可分为信息传递系统和信息处理系统两大类。

简单地讲，管理信息系统就是以计算机为基本工具的，能够帮助管理者进行决策的信息系统。它的输入是一些与管理有关的信息，经过计算机的加工处理，输出对企业各职能部门和管理人员、决策人员有用的信息。通常，管理信息系统是由输入、处理、输出、反馈四个要素有机地组成的一个闭环系统。

16．模型的定义是什么？一般来说，对模型有哪些要求？

答：系统模型，是对于系统的描述、模仿或抽象。它反映系统的物理本质与主要特征。

对模型一般有以下要求：

(1)真实性：即反映系统的物理本质；

(2)简明性：模型应该反映系统的主要特征，简单明了，容易求解；

(3)完整性：系统模型应包括目标与约束两个方面；

(4)规范化：尽量采用现有的标准形式,或对于标准形式的模型加以某些修改,使之适合新的系统;因为标准形式的模型往往有成熟的解法,往往有标准的计算机程序可以调用.规范化的要求并不排斥创造新的模型;相反,应该积极创造新的模型,使之规范化,从而可以解决同一类的若干问题.

以上各条要求往往相抵触，特别是其真实性与简明性这两条。所以,掌握以下原则是重要的：模型的作用，不在于、也不可能表达系

统的一切特征，而是表达它的主要特征，特别是表达我们最需要知道的那些特征。一个成功的模型须在它们之间恰当权衡与折衷。

17．什么是系统综合？

答：系统综合要反复进行多次。第一次的系统综合是指按照顾问题性质、目标、环境、条件拟定若干可能的备选方案。没有分析便没有综合，系统综合是建立在前面的两个分析步骤上的。没有综合便没有分析，系统综合又为后面的分析步骤打下基础。

18．什么是系统分析？

答：所谓的系统分析，是通过一系列的步骤，帮助决策者选择决策的一种系统方法。

广义的解释是把系统分析作为系统工程的同义语，认为系统分析就是系统工程本身。狭义的解释是把系统分析作为系统工程的一个逻辑步骤，这个步骤是系统工程的核心部分。

美国学者奎德（E.S.Quade）对系统分析作这样的说明：所谓系统分析，是通过一系列的步骤，帮助决策者选择决策方案的一种系统方法。这些步骤是：研究决策者提出的整个问题，确定目标，建立方案，并且根据各个方案的可能结果，使用适当的方法（尽可能用解析的方法）去比较各个方案，以便能够依靠专家的判断能力和经验去处理问题。

19．兰德型系统分析的要素有哪些？并进行阐明。

答：兰德型系统分析的要素为，目标，替代方案，费用，模型，准则。分别说明如下。

1. 目标：系统的目标是对于系统的要求，是系统分析的前提。对于系统分析人员来说，最初的也是最重要的事情就是摆明问题，了解系统所要实现的目标，以避免方向性错误。

2. 方案：方案是试图实现目标的各种途径和办法。应该提出多种替代方案，没有方案就没有分析的对象。方案可能不是很显眼、一下子就找得出来，一定要探索和提出多种方案。应该注意，如果什么也不做或者说安于现状，这通常也是一种方案，只要我们还没有证明它是不可行的或者不及其他方案，就不应放弃它。此外，必须至少提出2种方案。

3. 费用（或成本）：这里所谓费用是指每一方案为实现系统目标所需消耗的全部资源（用货币表示）。要研究费用的构成，计算系统的“寿命周期总费用”（Life Cycle Cost）。各种方案的费用构成可能很不一样，必须用同一种方法去估算它们，才能进行有意义的比较。

4. 模型：模型是对于系统本质的描述，是方案的表达形式。凭借模型，我们对方案进行分析计算和模拟，获取各种方案的效能数字和其他信息。

5. 准则：准则是目标的具体化，是系统效能的量度，用以评价各种替代方案的优劣。准则必须定得恰当，便于度量。

兰德型系统分析重视费用（成本）与效能（效益）的综合分析与

评价，因此往往称为成本效益分析（Cost-Effectiveness Analysis）。

除了以上5项要素以外，有时还把“结论”与“建议”作为后续的两项要素，兹说明如下：

——结论：系统分析小组的人员必须占有大量的原始资料、运算记录、基础数据，这些东西并不需要全部提交给决策人员。系统分析人员要把自己的研究成果归纳为详略适当的结论与附件，其中一定不要用难懂的术语与复杂的数学证明与推导，要让决策人员容易理解和使用。

——建议：系统分析人员应根据分析结果提出理由充足的、关于行动方向的科学建议。同时，分析人员应当牢记：他的作用只是阐明问题与提供建议，而不是坚持提出主张与进行决策。

20．系统分析的步骤是什么？

答：1. 划定问题范围：要明确问题性质，划定问题范围。

2. 确定目标：确定出具体的目标。系统分析针对所提出的具体目标展开，而实现系统功能的目的，是靠多方面因素来保证的，因此系统目标也必然有若干个。如经营管理系统的目标就包括有：品种、产量、质量、成本、利润等，而每一项目标本身又可能有更小的目标集组成，比如利润就是一个综合性目标，要增加利润，就要扩大盈利产品的销售量和降低单位产品成本，而要增加销售量又要做好广告，组织网点、服务等工作，采取正确的销售策略等等。在多项目标情况下，要考虑各项目标的协调，建立目标体系，防止发生抵触或顾此失彼。在明确目标过程中，好要注意目标的整体性、可行性和经济性。

3. 收集资料，提出方案：收集资料通常借助于调查、实验、观察、记录以及引用外国资料等方式。收集资料要注意可靠性，有时为了准确性，要付出艰辛的工作，不能图方便，不经考证，到处引用。

4. 建立分析模型：即找出说明系统功能的主要因素及其相互关系，系统输入、输出、转换关系、系统的目标和约束等。

5. 分析替代方案的效果：利用已建立的各种模型对替代方案可能产生的结果进行计算和测定，考察各种指标达到的程度。

6. 通过系统仿真等技术，鉴定方案的可行性，以避免实际执行时可能出现的困难。

7. 综合与评价：在上述分析的基础上，再考虑各种无法量化的定性因素，对比系统目标达到的程度，用标准来衡量，这就是综合与评价。评价结果，应列出各方案的优先顺序，推荐一个或几个可行方案，供决策者参考。

上述步骤，只是一般的程序，根据具体情况，有些步骤可以并行进行，或改变顺序。

21．系统分析的原则有哪些？

答：系统分析的原则有：1.内部因素与外部因素想结合内部因素往往是可以控制的，外部因素往往是不可以控制的。内部因素可以选择决策变量，外部因素则表现为约束条件，它们的关系用一组方程式或不等式来表示。2.微观效果与宏观效果 3.当前效果与长远效果相结合。4.定量分析与定性分析相结合。

22．建立数学模型的一般步骤如下：

答：1.明确目标；

2.对系统进行周密调查，去伪存真，去粗取精，找出主要因素，确定主要变量；

3.找出各种关系；

4.明确系统的约束条件；

5.规定符号、代号，根据有关学科的知识，用数学符号、公式表达各种关系；

6.代入数据进行“符合计算”，检查模型是否反映所研究的问题；

7.简化和规范模型的表达形式。

23．什么是系统评价？

答：系统评价就是根据方案对于系统目标满足的程度，对个种备选方案作出公证合理的评价，从中区分出最优方案、次优方案和各种满意方案送交决策者。

24．系统评价工作的困难及解决办法是什么？

答：系统评价工作的困难主要有以下两项；

（1）有的指标没有明确的数量表示，甚至同使用人或评价人的主观感觉与经验有关，例如系统使用的方便性、舒适性；

（2）不同的方案可能各有所长。设有两个方案A1、A2，如果在全部指标上，方案A1均优于或等于A2，这时当然很容易取舍；但是

情况常常是：在一些指标上，A1比A2优越，而在另一些指标上，A2比A1优越，这时就很难定夺。指标越多，方案越多，问题就越是复杂纷纭。

针对这两项困难，解决的办法是：

（1）各项指标数量化；

（2）所有指标归一化。

各项指标数量化之后，必须使之量纲一元化，才能做到所有指标归一化。

25．什么是投入产出分析？它在经济管理中有什么作用？

答：随着现代化生产的发展，国民经济各部门之间的联系日益密切，它们在经济上和技术上的相互依存关系越来越复杂。投入产出分析就是对这种错综复杂的技术经济联系进行定量分析的有效手段。它从经济系统的整体出发，分析各个部门之间产品的输入（投入）与输出（产出）的数量关系，确定达到平衡的条件。这种方法既可用于国民经济系统，也可用于部门经济系统。

26．在投入产出表中，每一部门的产品按其流向来分，可以分为哪几部分？

答：任何一个部门的产品，按其流向来说可以分为三个部分：一部分留作本部门生产消耗用，二是提供给其他部门用于中间消耗，三是直接供给人民群众消费、贮备和出口贸易。最后这部分产品是直接满足社会最终需要的，称为最终产品。前两部分也可统称为中间消耗或中

间产品。

27．在编制投入产出表时，如何确定部门的划分？

答：在编制投入产出表时，要确定部门的划分，确定部门分类应考虑以下几项原则：

1）产品消耗结构的同类性 2）中心产品原则 3）大类产品原则

4）要考虑收集资料的难易程度 5）部门的数目要恰当

二．计算题

1．如果银行年利率为5%，为在5年后获得本利和1万元，现在应一次存入多少现金？

解：

()

n i F P +=1

=7835.26（元）。解毕。

2.某企业每年末从利润中提取2千元存入银行，为在5年后新建职工俱乐部用，如果年利率为5%，问：该俱乐部的投资为多少？

()5

05.0110000

+=

解：

05.01)05.01(200-+?

=n

= 11051.26（元）。解毕。

3．为在5年后得到1万元基金，在年利率为5%的情况下，每年末应等额发生多少现金？ 解：

()105.0105

.010005

-+?

=

=1809.75（元）。解毕。

4．如果某工程投产后每年纯收入300万元，能在3年收回投资（连本带利），该工程开始时投资为多少？年利率为2%. 答：投资=300+300*（1+2%）+300*（1+2%）2 =918.12（万元） 解：

()()

3

3

02.0102.01

02.01300+?-+?=

=865.12(万元). 解毕

()i

i A F n

1

1-+?

=()1

1-+?

=n i i

F A ()n

n

i i i A P )1(11+-+?

=

5．设有贷款30万元，年利率2%，第五年末还完，问每年末应等额偿还多少？ 解：

()

()1

02.0102.0102.03055

-++?

=

=6.36（万元）

6．如果某工程投产后每年纯收入300万元，能在3年收回投资（连本带利），该工程开始时投资为多少？年利率为2%. 解：

()()

3

3

02.0102.01

02.01300+?-+?= =865.12(万元). 解毕。

7．设有贷款30万元，年利率2%，第五年末还完，问每年末应等额偿还多少？ 解：

()

()1

02.0102.0102.03055

-++?

=

=6.36（万元）. 解毕

()

()1

11-++?

=n

n

i i i P A ()n

n

i i i A P )1(11+-+?

=

()

()1

11-++?

=n

n

i i i P A

8．如果某工程投产后每年纯收入500万元，能在5年收回投资（连本带利），该工程开始时投资为多少？年利率为2%.

解：7.2356)02.01(02.01

)02.01(500)1(1)1(5

5=+?-+?=+-+?

=n n i i i A P （万元） 答：该工程开始时投资为2356万元。

9．设有5台设备，6个操作者，其操作感受情况记录为下表，评分结果也表示在表中。如对良、可、差分别给予3、2、1分，试分别计算这些设备的原始分、百分制分、十分制分和得分系数，最后对这些样机作一个评判。 表：

解：原始分数统计表：

其他分数统计表：

结论：样机III最佳。

10．如对每台设备分别作出良、可、差的判断，记录下来；然后分别给以3、2、1分，再相加求和，最后将和数除以操作者的人数，就是各台设备的得分。

设有5台设备，6个操作者，其操作感受情况记录为表1，评分结果也表示在表中。如设优显然，样机Ⅵ的可操作性最佳，样机V次之。

表2—1

对于各个得分F j ，我们可以化为百分制得分B j

（最高分为100分）： 100max

?=

F F B j j ，

（2—1） 其中

{}j j

F F max max = 。

如果（2—1）式右端不是乘以100，而是乘以10，则化为10分制得分（最高分为10分）。