合工大系統(tǒng)工程復(fù)習(xí)要點(diǎn)詳解

1、第一章 系統(tǒng)工程概述古希臘： 德謨克利特 ：宇宙大系統(tǒng)赫拉克利特 ：世界是包括一切的整體亞里士多德 ：整體大于部分的總和古代：比較抽象15 世紀(jì)下半葉：具體 19 世紀(jì)：由抽象到具體科學(xué)系統(tǒng)思想的實(shí)質(zhì)：世界是由無(wú)數(shù)相互關(guān)聯(lián)，相互依賴，相互制約和相互作用的過(guò)程所形成的統(tǒng)一整體。系統(tǒng)工程學(xué)科形成的標(biāo)志 ： 1957 年： H.Good 和 R E.Machol 發(fā)表第一部名為系統(tǒng)工程系統(tǒng)的定義 ：系統(tǒng)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上有機(jī)聯(lián)系，相互作用的要素所構(gòu)成，具有特定功能，結(jié)構(gòu)和環(huán)境的整體有以下四個(gè)要點(diǎn)：1.系統(tǒng)及其要素2.系統(tǒng)和環(huán)境 3.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 4.系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的特性 ： 1.集合性 2.相關(guān)性 3

2、.層次性 4.整體性 5.功能性 6.環(huán)境適應(yīng)性系統(tǒng)的類型：1.自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)2.實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)3.動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)4.封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)5.可控系統(tǒng)與不可控系統(tǒng)6.簡(jiǎn)單系統(tǒng)，簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)系統(tǒng)工程的概念：系統(tǒng)工程師一門研究大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的交叉學(xué)科，它是根據(jù)整體協(xié)調(diào)的需要，綜合運(yùn)用各種現(xiàn)代科學(xué)思想，理論，技術(shù)，方法，工具，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，設(shè)計(jì)制造和服務(wù)，使系統(tǒng)整體盡量達(dá)到最佳協(xié)調(diào)和最滿意的優(yōu)化。錢學(xué)森指出： 系統(tǒng)工程是一門組織管理的技術(shù)第二章 系統(tǒng)工程方法論定義 ：就是分析和解決系統(tǒng)開發(fā)，運(yùn)作及管理實(shí)踐中的問(wèn)題所應(yīng)遵循的工作程序，邏輯步驟和基本方法。三論一學(xué) ：一般系統(tǒng)論

3、，控制論，信息論，運(yùn)籌學(xué)四層一橋 ：自然，社會(huì)經(jīng)濟(jì)，經(jīng)營(yíng)管理，軍事。在自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)之間架設(shè)了一座溝通的橋梁一，霍爾三維結(jié)構(gòu)：集中體現(xiàn)了系統(tǒng)工程方法的系統(tǒng)化，綜合化，最優(yōu)化，程序化和標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)明確目標(biāo)，核心內(nèi)容是最優(yōu)化，并認(rèn)為現(xiàn)實(shí)問(wèn)題基本上都可歸納成工程系統(tǒng)問(wèn)題二，切克蘭德方法論兩種方法論均為系統(tǒng)工程方法論，均以問(wèn)題為起點(diǎn)，具有相應(yīng)的邏輯過(guò)程。不同點(diǎn) ：1.霍爾方法論主要以工程系統(tǒng)為研究對(duì)象，而切克蘭德方法更適合于對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和經(jīng)營(yíng)管理等“軟” 系統(tǒng)問(wèn)題的研究 2.前者的核心內(nèi)容是優(yōu)化分析（最優(yōu)），而后者的核心內(nèi)容是比較學(xué)習(xí)（最滿意）3.前者更多地關(guān)注定量分析方法，而后者比較強(qiáng)調(diào)定性與

4、定量有機(jī)結(jié)合的基本方法。系統(tǒng)分析 ：狹義：系統(tǒng)分析是系統(tǒng)工程的一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)，是系統(tǒng)工程在非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題決策中的具體應(yīng)用廣義：系統(tǒng)工程的同義詞系統(tǒng)分析定義 ：是運(yùn)用建模及預(yù)測(cè)，優(yōu)化，仿真，評(píng)價(jià)等技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的各有關(guān)方面進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析，為選擇最優(yōu)或最滿意的系統(tǒng)方案提供決策依據(jù)的分析研究過(guò)程。系統(tǒng)分析要素 ： 1.問(wèn)題 2.目的及目標(biāo)3.方案 4.模型 5.評(píng)價(jià) 6.決策者5W1H： what ：研究什么問(wèn)題 why：為什么要研究該問(wèn)題 where ：系統(tǒng)邊界和環(huán)境如何 when ：分析的是什么時(shí)候的情況 how ：如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)狀態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)分析原則：1.堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向2.以整體為目標(biāo)3.

5、多方案模型分析與選優(yōu)4.定量分析與定性分析相結(jié)合5.多次反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)工程方法論的新發(fā)展 ：錢學(xué)森針對(duì)開放（對(duì)外面有物質(zhì)交換）復(fù)雜（種類多）巨（數(shù)量大）系統(tǒng)問(wèn)題提出了從定性到定量的綜合集成系統(tǒng)方法論特點(diǎn)： 1.根據(jù)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)制和變量眾多的特點(diǎn)，把定性研究與定量研究有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，從多方面的定性認(rèn)識(shí)上升到定量認(rèn)識(shí)。2.按照人機(jī)相結(jié)合的特點(diǎn)，將專家群體， 數(shù)據(jù)和各種信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)3.由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，把科學(xué)理論與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)相結(jié)合起來(lái)，把人對(duì)客觀事物星星點(diǎn)點(diǎn)的知識(shí)綜合集中起來(lái)，力求問(wèn)題的有效解決 4.根據(jù)系統(tǒng)思想，把多種學(xué)科結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究5.根據(jù)復(fù)雜巨系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，把宏觀

6、研究與微觀研究統(tǒng)一起來(lái)6.強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)工程及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等的應(yīng)用第三章 系統(tǒng)模型與模型化模型定義 ：模型可以說(shuō)是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的替代物。模型應(yīng)反映出系統(tǒng)的主要組成部分，各部分之間的相互作用，以及在運(yùn)用條件下的因果作用及相互關(guān)系。模型特征 ：1.它是現(xiàn)實(shí)世界部分的抽象或模仿2.它是由那些與分析的問(wèn)題有關(guān)的因素構(gòu)成的3.它表明了有關(guān)因素間的相互關(guān)系模型化 ：是為描述系統(tǒng)的構(gòu)成和行為，對(duì)實(shí)體系統(tǒng)的各種因素進(jìn)行適當(dāng)篩選，用一定方式（數(shù)學(xué)，圖像等）表達(dá)系統(tǒng)實(shí)體的方法。模型的分類 ：概念模型，符號(hào)模型，類比模型，仿真模型，形象模型構(gòu)建模型的一般原則：1.建立方框圖2.考慮信息相關(guān)性3.考慮準(zhǔn)確性4.考慮結(jié)集性建模

7、的基本步驟： 1 明確建模的目的和要求2.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一般語(yǔ)言描述3.弄清系統(tǒng)中的主要因素（變量）及其相互關(guān)系（結(jié)構(gòu)關(guān)系和函數(shù)關(guān)系），以便使模型準(zhǔn)確地表示現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)4.確定模型的結(jié)構(gòu)5.估計(jì)模型的參數(shù)6.實(shí)驗(yàn)研究7.必要修改模型化的基本方法：1.分析法 2.實(shí)驗(yàn)法 3.綜合法 4.老手法 5.辯證法模型的簡(jiǎn)化 ： 1.減少次要變量2.改變變量性質(zhì)3.合并變量4.改變函數(shù)關(guān)系5.改變約束條件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù) ：結(jié)構(gòu)模型是定性表示系統(tǒng)構(gòu)成要素以及它們之間存在的本質(zhì)上相互依賴，相互制約和關(guān)聯(lián)情況的模型。匯點(diǎn)：行全為0源點(diǎn)；列全為0列影響行規(guī)范方法 ：R(Si)可達(dá)集： si 能達(dá)到的元素集合（看行）A

8、(Si)先行集：能到達(dá)si 的元素集合（看列）C(Si)共同集：可達(dá)集和先行集的交集B(Si)起始集：只有流出E(Si)終止集：只有流入?yún)^(qū)域劃分原理：判斷R 與 R的交集或者A 與 A 是否為空，為空則能分，不為空則不能分2.級(jí)位劃分： C=R3.然后按照級(jí)位排列寫出可達(dá)矩陣3.提取骨架矩陣對(duì)上面的可達(dá)矩陣M(L) ：第一步：去掉強(qiáng)連接要素得到 M(L)第二部：去掉越級(jí)二元關(guān)系得到 M (L)第三部：去掉對(duì)角線的元素得到 A=ML-I4.繪制多級(jí)遞階有向圖D(A)第一步：分區(qū)域從上到下排列元素第二步：把強(qiáng)連接關(guān)系放回來(lái)第三步：連線實(shí)用方法：1.判定二元關(guān)系V:行影響列A：列影響行X：互相影響強(qiáng)

9、連接（）：間接影響畫出可達(dá)矩陣，然后去掉強(qiáng)連接得到縮減矩陣2.對(duì)縮減矩陣M進(jìn)行層次化處理得到M (L)然后按照每行1 的個(gè)數(shù)對(duì) S 重新排列（從少到多），然后將1 填入（注意1 的位置）然后找單位矩陣，加注方框和重合區(qū)域的箭頭，一個(gè)單位矩陣對(duì)應(yīng)一個(gè)級(jí)，從上到下。3.繪制多級(jí)遞階有向圖重合部分就是連接關(guān)系，還要檢查強(qiáng)連接第四章 系統(tǒng)仿真及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法系統(tǒng)仿真基本概念 ：所謂系統(tǒng)仿真，就是根據(jù)系統(tǒng)分析的目的，在分析系統(tǒng)各要素性質(zhì)及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立能描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或行為過(guò)程，且具有一定邏輯關(guān)系或數(shù)學(xué)方程的仿真模型，據(jù)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。系統(tǒng)仿真實(shí)質(zhì) ： 1.它

10、是一種對(duì)系統(tǒng)問(wèn)題求數(shù)值解的計(jì)算技術(shù)。 2.仿真時(shí)一種人為的實(shí)驗(yàn)手段，進(jìn)行類似于物理實(shí)驗(yàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)菢拥膶?shí)驗(yàn)。 3.系統(tǒng)仿真可以比較真實(shí)地描述系統(tǒng)的運(yùn)行，演變及其發(fā)展過(guò)程。系統(tǒng)仿真的作用： 1.仿真的過(guò)程也是實(shí)驗(yàn)，收集和積累信息的過(guò)程。2.對(duì)復(fù)雜問(wèn)題處理更加有效。3.通過(guò)系統(tǒng)仿真可以簡(jiǎn)化對(duì)系統(tǒng)的描述。4.幫助人們弄清楚問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。仿真的一般步驟： 1.定義問(wèn)題2.制定仿真模型3.證實(shí)模型4.設(shè)計(jì)仿真試驗(yàn)5.模擬運(yùn)行6.根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)行仿真模型并分析結(jié)果。研究對(duì)象 ： 1.社會(huì)系統(tǒng)中存在著決策環(huán)節(jié)2.社會(huì)系統(tǒng)具有自律性3.社會(huì)系統(tǒng)的非線性模型特點(diǎn) ： 1.多變量2.定性分析與定量分析相結(jié)合3.以

11、仿真實(shí)驗(yàn)為基本手段和以計(jì)算機(jī)為工具4.可處理高階次，多回路，非線性的時(shí)變復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題。SD的四個(gè)基本要素狀態(tài)或水準(zhǔn)，信息，決策或速率，行動(dòng)或?qū)嵨锪鱏D的兩個(gè)基本變量水準(zhǔn)變量，速率變量SD的一個(gè)基本思想反饋控制DUNAMO方程1. 水準(zhǔn)方程 ( 點(diǎn)在中間 )它是計(jì)算水準(zhǔn)變量的方程L LEVEL.K=LEVEL.J+DT*(RIN.JK-ROUT.JK)將來(lái)的 =現(xiàn)在的 +一段時(shí)間 * （輸入 - 輸出）2. 速率方程它是計(jì)算速率變量的方程，是決策函數(shù)的具體形式R RATE.KL=f(L.K,A.K,C,.) KL: 從現(xiàn)在到將來(lái)從現(xiàn)在到將來(lái)的出生人數(shù) =出生率系數(shù) * 總?cè)丝?. 輔助方程它是輔

12、助說(shuō)明速率變量或簡(jiǎn)化決策函數(shù)的方程A AUX.K=g(A.K,L.K,R.JK,C,.) 4. 賦初值方程N(yùn) LEVEL=或者 N LEVEL=L0C L0=5. 常量方程C CON=例子第五章 系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法系統(tǒng)評(píng)價(jià)問(wèn)題 是由評(píng)價(jià)對(duì)象（what）評(píng)價(jià)主體（who）評(píng)價(jià)目的（why）評(píng)價(jià)時(shí)期（ when）評(píng)價(jià)地點(diǎn)（where）評(píng)價(jià)方法（ how）等要素構(gòu)成的問(wèn)題復(fù)合體。評(píng)價(jià)對(duì)象 是指接受評(píng)價(jià)的事物，行為或?qū)ο笙到y(tǒng)評(píng)價(jià)主體 是指評(píng)定對(duì)象系統(tǒng)價(jià)值大小的個(gè)人或集體評(píng)價(jià)目的 即系統(tǒng)評(píng)價(jià)所要解決的問(wèn)題和所能發(fā)揮的作用評(píng)價(jià)時(shí)期 即系統(tǒng)評(píng)價(jià)在系統(tǒng)開發(fā)全過(guò)程中所處的階段：1 期初評(píng)價(jià) 2 期中評(píng)價(jià) 3 期末評(píng)價(jià)

13、 4 跟蹤評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 ：1. 政策性指標(biāo) 2 技術(shù)性指標(biāo) 3 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 4 社會(huì)性指標(biāo) 5 資源性指標(biāo) 6 時(shí)間性指標(biāo) 7 其他指標(biāo)關(guān)聯(lián)矩陣法：Am：是某評(píng)價(jià)對(duì)象的m個(gè)替代方案Xn：是評(píng)價(jià)替代方案的n 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)或評(píng)價(jià)項(xiàng)目Wn：是 n 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重Vin ：是第 i 個(gè)替代方案 Ai 的關(guān)于 Xj 指標(biāo)的價(jià)值平定量逐對(duì)比較法（注意優(yōu)于符號(hào)）1, 先逐對(duì)比較，求出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，兩兩比較，重要的得一分2，確定評(píng)價(jià)尺度（由專家評(píng)定）3，然后根據(jù)每個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)尺度算出每個(gè)計(jì)劃的加權(quán)和，越大的越優(yōu)。A.古林法1. 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要度 Rj ，比值2.Rj 的基準(zhǔn)化處理，得到Kj3.Kj

14、的歸一化處理，得到Wj4，由 Rij 和 Kij 求 Vij用 A1 比上 A2，以此類推，PS：投資費(fèi)用要越小越好，所以取比值的倒數(shù)最后建立表格得出結(jié)論層次分析法（ AHP）行比列C.I.的分母為n-1R.I.三階 0.52四階 0.89五階 1.12其中 bi 是 B 對(duì) A 的 Wi0，其中 Cij是 C 對(duì) B 的 Wi0Cj 越大越優(yōu)一致性比例 C.R. 要小于 0.1AHP一般方法三個(gè)層次： 1. 最高層（目標(biāo)層）2. 中間層（準(zhǔn)則層）3. （措施層）W的計(jì)算方法： 1 求和法（算術(shù)平均法）2 方根法（幾何平均法）3 特征根法4 最小二乘法模糊綜合評(píng)判法1. 確定因素集 F 和評(píng)定

15、集 EF=f1 ， f2 ， .f8 E=e1， e2.e42，畫出隸屬度矩陣Rn=8 m=4在最下面n=9 是綜合評(píng)價(jià)3. 確定權(quán)重向量WF=(0.15,0.1.)W E=(100 ， 80， 70， 55) WE=(0.32，0.27 ， 0.23 ， 0.18)WF和 WE為雙權(quán)法WF和 W E 為總分法4. 計(jì)算綜合評(píng)定向量 S 及綜合評(píng)定值S=WF*R =W E*ST最后比較，越大越優(yōu)PS ：行乘列的和第六章 決策分析方法決策是管理的重要職能。它是決策者對(duì)系統(tǒng)方案所作決定的過(guò)程和結(jié)果，是決策者的行為和職責(zé)1 確定型決策， 2 風(fēng)險(xiǎn)型決策，4 對(duì)抗型決策3 不確定型決策列表： 同一個(gè)方

16、案的收益橫著放悲觀法 ：豎著看最小一列中取最大樂(lè)觀法 ：豎著看最大一列中取最大等可能法 ：一共有n 種情況，每種情況的概率1/n ，然后求每種方案的期望，比較大小最小后悔值 ：每一列最大情況的減去各項(xiàng)，然后從每一行選出最大的數(shù)成一列，然后從這一列中選最小的風(fēng)險(xiǎn)型決策分析1. 期望值法2. 決策樹法表示決策節(jié)點(diǎn)，分支叫做方案分支。表示狀態(tài)節(jié)點(diǎn)，分支叫做狀態(tài)分支或概率分支表示結(jié)果節(jié)點(diǎn)決策所需的信息一般分為兩類：一類是完全信息，另一類是抽樣信息對(duì)策論與沖突分析概念：是研究如何合理地選擇具有競(jìng)爭(zhēng)或?qū)剐再|(zhì)的決策行為的一種定性分析技術(shù)，適用于戰(zhàn)略級(jí)或無(wú)法用定量方法的決策問(wèn)題。其基本思想是通過(guò)對(duì)可能結(jié)局的

17、偏好排序進(jìn)行邏輯運(yùn)算。主要特點(diǎn) ：能最大限度地利用信息，通過(guò)對(duì)許多難以定量描述的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的邏輯分析，進(jìn)行沖突事態(tài)的結(jié)果預(yù)測(cè)和過(guò)程分析，幫助決策者科學(xué)周密地思考問(wèn)題。沖突分析的基本要素：1. 時(shí)間點(diǎn) 2. 局中人 3. 行動(dòng) 4. 結(jié)局 5. 優(yōu)先序或者優(yōu)先向量沖突分析步驟： 先根據(jù)優(yōu)先序重新排列，從左到右，左邊最優(yōu)。雙方優(yōu)先序不一樣，2 進(jìn)制從上到下1，確定 單方面改進(jìn)（ UI ）對(duì)于 A 來(lái)說(shuō)， A 的決策不變，觀察B 部分有無(wú)改進(jìn)2. 確定基本的個(gè)體穩(wěn)定性如果不存在單方面改進(jìn)的結(jié)局，就稱為合理性穩(wěn)定結(jié)局（r ）對(duì)于 A，考慮結(jié)局q，如果存在UI 結(jié)局 q' ，而 q' 對(duì)于局中人B，也存在q'' ，但是 q'' 都不比 q 更優(yōu)，則q' 存在連續(xù)性處罰，當(dāng)q 的全部 UI 結(jié)局都存在連續(xù)性處罰時(shí)，結(jié)局q 為連續(xù)處罰性