系統(tǒng)工程試題與解答

河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱系統(tǒng)工程A卷（閉卷）適用專業(yè)交通運輸學院名稱土木工程班級交運C11-1姓名學號題號一二三四總分分數(shù)五閱卷人一、判斷題（正確的在括號內填寫“T”，錯誤的填寫“F”，每小題1分，共10分）1.系統(tǒng)工程中霍爾的三維結構方法論的核心內容是模型化和最優(yōu)化。（T）交通預測主要分為時間序列預測和多元因果關系分析預測，各種不同的預測方法適應于不同交通系統(tǒng)的需要，其中多元因果關系分析預測適應于短時交通流預測。 （ F ）3.系統(tǒng)工程以大規(guī)模復雜系統(tǒng)為研究對象。 （ T ）層次分析法的層次單排序時，一致性指標檢驗是為了驗證對同層所有因素判斷的一致性。T）5.節(jié)點的選擇是交通規(guī)劃與管理的重要工作，在城市道路網規(guī)劃中以交叉口為節(jié)點。（F）6.采用隨機數(shù)的方法解決問題是蒙特卡洛方法的基本特點。（T）7.“組成系統(tǒng)的要素是相互聯(lián)系、相互作用的”是指系統(tǒng)的整體性。（F）8.決策是一種理性決策，其理性行為成為決策模型,可分為全面理性決策模型和有限理性決策模型。（T）系統(tǒng)協(xié)調的重要理論基礎是博弈論，其中博弈論中Nash均衡是其基石，這個Nash均衡解給我們一個基本的思想，就是無論考慮任何事情或安排任何制度(體制),要想達到預期效果或發(fā)生效力，就必須是Nash均衡，也就是說系統(tǒng)必需按照Nash均衡的原理去設計和協(xié)調，否則這種制度安排就不能成立，系統(tǒng)就不穩(wěn)定，或達不到預期效果。（T）10.系統(tǒng)評價的核心是建立系統(tǒng)評價指標體系并確定系統(tǒng)評價方法予以評價，與系統(tǒng)評價指標無關。（F）二、填空題（每小題2分，共20分）1.某地區(qū)前三個年度的茶葉銷售量的實際值見下表。用一次指數(shù)平滑法，取0.8，S0(1)350，預測第四個年度的茶葉銷售量為402.8千克。年度123實際銷售量（千克）400345415系統(tǒng)是具有特定功能的、相互間具有有機聯(lián)系的許多要素所構成的一個整體，一般系統(tǒng)具有整體性、相關性、結構性、動態(tài)性、目的性和環(huán)境適應性等特性。3.所謂結構模型，就是應用有向鄰接圖來描述系統(tǒng)各要素之間關系，以表示一個作為要素集合體的系統(tǒng)的模型。4.在鐵路、民航、水運等運輸網路規(guī)劃中，節(jié)點均指站，場。任何一個存在的系統(tǒng)都必須具備三個要素，即系統(tǒng)的諸部件及其屬性、系統(tǒng)的環(huán)境及其界限。系統(tǒng)的輸入和輸出。其中系統(tǒng)的部件可以分為 結構 部件、 操作 部件和流部件。6.設2家公司同時向市場投放一種產品。初時，它們所占市場份額相等。第 2年，甲、乙兩公司為吸引顧客，都改換了各自的產品包裝，其結果是：甲公司保持其顧客的 75%，喪失25%給乙公司；乙公司保持其顧客的 85%，喪失15%給甲公司。第2年末，甲公司占 45% 的市場份額，乙公司占 55% 的市場份額。若以后的情況年年如此(即顧客的購共6頁 第1頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱 系統(tǒng)工程 A卷（閉卷） 適用專業(yè) 交通運輸買傾向不變，公司的行動及其效果也不變 )，經若干年后，狀態(tài)達到平衡時，甲公司占 37.5% 的市場份額，乙公司占62.5% 的市場份額。根據長期統(tǒng)計,某報紙每天的銷售量及百分率為銷售量200210220230240250百分率0.100.200.400.150.100.05若用蒙特卡洛法模擬該報紙未來一周每天的銷售量，產生 7個隨機數(shù)：99、36、88、79、11、33、52，則對應的銷售量分別為：250、220 、240、230 、210、220、220。現(xiàn)代組織的決策體系一般由五個系統(tǒng)組成,即決策系統(tǒng)、智囊系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和監(jiān)督系統(tǒng)所組成。9.系統(tǒng)分析是從問題、問題狀況分析入手，問題狀況必須滿足將來性、 限制性 和 特異性 三個特性。系統(tǒng)工程是一門“社會─技術”的綜合交叉學科，與其他工程相比，具有研究思路的整體化、應用方法的綜合化、組織管理的科學化 、 管理工具的現(xiàn)代化 等特點。三、 簡答題（每小題 6分，共24分）簡述霍爾三維結構與切克蘭德“調查學習”模式之間的區(qū)別。答：（1）處理對象不同：前者為技術系統(tǒng)、人造系統(tǒng)；后者為有人參與的系統(tǒng)2）處理的問題不同：前者為明確、良結構；后者為不明確，不良結構3）處理的方法不同：前者為定量模型，定量方法；后者采用概念模型，定性方法4）價值觀不同：前者為一元的，要求優(yōu)化，有明確的好結果（系統(tǒng)）出現(xiàn)；后者為多元的，滿意解，系統(tǒng)有好的變化或者從中學到了某些東西。（每點1.5分）系統(tǒng)評價的目的（意義）,系統(tǒng)評價的程序。答：交通運輸系統(tǒng)評價的目的是要從技術、經濟和社會政治等多方面對所設計的交通運輸系統(tǒng)方案進行評價 ,通過分析和評價選擇出最為滿意的設計方案。（2分）交通系統(tǒng)評價的程序：（1）要明確被評價的系統(tǒng)對象。（1分）（2）要明確被評價系統(tǒng)的目標和屬性。（1分）（3）要確定評價準則(指標體系),這些準則與系統(tǒng)屬性和目標應是相關的。（1分）（4）采用適當?shù)脑u價方法，進行評價并做合理性分析。（1分）3.交通系統(tǒng)協(xié)調的目的和特點。答：系統(tǒng)協(xié)調的目的就是希望通過某種方法來組織或調控所研究的系統(tǒng)，使之從無序轉換為有序，使系統(tǒng)達到協(xié)同狀態(tài)。（2分）（1）各子系統(tǒng)之間既涉及合作行為，又涉及到競爭行為。（1分）（2）各子系統(tǒng)之間相互作用構成一個反饋控制系統(tǒng)，通過信息作為“中介”而構成整體。（1分）（3）整體系統(tǒng)往往具有多個決策人，構成競爭決策模式。（1分）（4）系統(tǒng)可能存在第三方介入進行協(xié)調的可能。（1分）簡述頭腦風暴法與德爾菲法的區(qū)別。答：（1）應用不同。德爾菲法主要用于技術預測、政策制訂、經營管理、方案評估等；頭腦風暴法一般用于對戰(zhàn)略性問題的探索。（2）專家選擇的代表、人數(shù)不同。頭腦風暴法專家選擇缺乏代表性，易受權威、會議氣氛和潮流等因素影響。所選專家人數(shù)為5-15人；德爾菲法專家選擇相對廣泛，采用匿名征詢的方式征求專家意見消除了專家會議調查法中專家易受權威、會議氣氛和潮流等因素影響的缺共6頁 第2頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱 系統(tǒng)工程 A卷（閉卷） 適用專業(yè) 交通運輸陷。所選專家人數(shù)在 15-50人。（3）獲取專家意見的工具不同。 德爾菲法運用編制調查表的方法， 把調查表分發(fā)給受邀參加預測的專家。專家之間互不見面和聯(lián)系，不受任何干擾獨立地對調查表所提問題發(fā)表自己的意見；頭腦風暴法的會議一般采用“圓桌會議”的形式，進行即興發(fā)言。（4）專家對問題的回答不同。運用德爾菲法的專家對調查表的提問有充分時間作出充分的論證、詳細的說明或提出充足的依據；頭腦風暴法因為是即興發(fā)言，因而普遍存在邏輯不嚴密、意見不全面、論證不充分等問題，同時易受表達能力的限制。 （5）所用時間不同。德爾菲法要進行四輪的征詢調查，所用時間通常比較長；頭腦風暴法的會議討論的是時間一般為 20-60分鐘，如果討論的問題較多，可以多召集幾次會議 。（回答其中4點即可，每點1.5分）四、 計算題（4小題，共46分）（8分）已知系統(tǒng)的直接關系矩陣為：s1s2s3s4s5s110000s201010T00101s3s401011s500001試用結構分析法分析該系統(tǒng)的結構，并建立該系統(tǒng)的層次結構模型。該系統(tǒng)是否存在子系統(tǒng)？是否存在孤立要素？解：MM

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100001000010000010100101001011001010010100101010110101101011000010000100001100001000010000010110101001011001010010100101M2010110101101011000010000100001所以，TM2（2分）要素si R(si) A(si) R(si)A(si)1 1 1 1共6頁 第3頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱 系統(tǒng)工程 A卷（閉卷） 適用專業(yè) 交通運輸2 2,4,5 2,4 2,43 3,5 3 34 2,4,5 2,4 2,45 5 2,3,4,5 5所以，滿足R(si)A(si) R(si)的集合有：R(si)A(si) R(si) {1,5} {s1,s5}故系統(tǒng)的最上位要素集合是 {s1,s5}，該集合中的要素 s1,s5是系統(tǒng)的最上位要素。（2分）去掉最上位要素，得如下結果要素si R(si) A(si) R(si)A(si)2 2,4 2,4 2,43 3 3 34 2,4 2,3,4 2,4于是，系統(tǒng)的第二層要素集合 {s2,s3,s4}（2分）由上述分析可知，該系統(tǒng)的結構可分為兩個層次，其結構如下（1分）由此可知該系統(tǒng)存在子系統(tǒng) {s2,s4}，也存在孤立要素 s1。（1分）2.（8分）某鐘表公司計劃通過它的分銷網絡推銷一種低價鐘表，計劃零售價為每塊 10元。初步考慮有三種分銷方案：方案Ⅰ需一次投資 10萬元，投產后每塊成本 5元；方案Ⅱ需一次投資 16萬元，投產后每塊成本 4元；方案Ⅲ需一次投資25萬元，投產后每塊成本 3元。該種鐘表的需求量不確定，但估計有三種可能： 30000，120000，200000。要求：（1）建立這個問題的損益矩陣。 （2）分別用悲觀法、樂觀法，決定公司應采用哪一種方案？（3）建立后悔矩陣，用后悔值決定應采用哪一種方案？解：（1）損益矩陣 （2分）損益值（萬元）項目 需求量3w 需求量12w 需求量20w共6頁 第4頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱系統(tǒng)工程A卷（閉卷）適用專業(yè)交通運輸方案方案Ⅰ55090方案Ⅱ256104方案Ⅲ-459115（2）悲觀法（2分）損益值（萬元）項目需求量3w需求量12w需求量20w最小收益值方案方案Ⅰ550905方案Ⅱ2561042方案Ⅲ-459115-4Max(5,2,-4)=5因此，如果用悲觀法來判斷，則應該選擇方案Ⅰ。樂觀法：（2分）損益值（萬元）項目需求量3w需求量12w最大收益值方案需求量20w方案Ⅰ5509090方案Ⅱ256104104方案Ⅲ-459115115Max(90，104，115)=115（3）根據上面的損益矩陣，可以獲得后悔值矩陣。（2分）。損益值（萬元）項目需求量3w需求量12w最大后悔值方案需求量20w方案Ⅰ092525方案Ⅱ331111方案Ⅲ9009Min(25，11，9)=9因此，如果用后悔值法來判斷，則應該選擇方案Ⅲ。3.（10分）如圖，一個只有三條路徑的OD對簡單網絡，設路徑的助抗c與流量h無關，且c14,c23,c32。OD間的流量g=2000,設三條路徑上的交通流是隨機分配的，且選擇路徑1的概率為p11；選擇路徑2的概率為p21。求：（1）分配在各條路上的交通流v是多少？總出行費1exp(c1c3)exp(c2c3)1用是多少？路徑1（2）若路徑1擴大其通行能力，其助抗c13，問分配在各條路上的交通流v是多少？總出行費用是多少？（3）通過上述兩種情況比較，你分別得到何結論？路徑2OD解：（1）顯然p1110.119路徑3exp(42)1e21h1p1g119，h2gh1881，c總c1h1c2h22238（4分）(2)若路徑1擴大其通行能力共6頁 第5頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱系統(tǒng)工程A卷（閉卷）適用專業(yè)交通運輸p111p1g269，h2gh1731，c總c1h1c2h22269（4分）exp(32)10.269，h11e（3）說明擴大一些路段的容量(如鐵路的改擴建、高速等),系統(tǒng)總的出行費用反而增加,這就是著名的Braess詭異現(xiàn)象。即在運輸或交通網絡中，“假定出行量不變，隨意的進行運輸(交通)網絡擴建,不能保證網絡總出行費用降低?！保?分）4.（8分）設有2個決策人參與的完全信息非合作博弈，決策變量分別為x，y，各自的目標函數(shù)為：J13x25xy6y24x5y，J24x27xy2y22x3y1）試用Nash均衡的定義分析其非合作靜態(tài)博弈結果。（2）若第一個決策人先決策，其它條件不變，試用Nash均衡的定義分析其非合作博弈結果。解：（1）該博弈是完全信息靜態(tài)博弈，按照 Nash均衡的定義，設 (x*,y*)為其均衡解，必有：J16x*5y*40,J27x*4y*30,xxx*yyy*兩式聯(lián)立可求得：x31,y46;J1123431021,J2334292（3分）1111121121121121（2）該博弈是完全信息動態(tài)態(tài)博弈，按照Nash均衡的定義，設(x*,y*)為其均衡解，對第一個人決策者先決策，由于其知道如果他自己先決策x，必有：J2*7x4y*30yyy可以得到：y*1(7x3).41(7x(7x3)21(7x3)將其代入J1中有：J13x25x3)64x54444求導可求得：x1,y37;J199910211040400121顯然第一個決策人從先決策中得到好處。（5分）5.（12分）今有一項目建設決策評價問題，已經建立起如下圖1、表2所示的層次結構和判斷矩陣，平均隨機一致性指標如表1所示。綜合效益(U) (目的層)1)環(huán)境效益(C23)(準則層)經濟效益(C)社會效益(Cm1m2m3m4(方案層)m5圖1層次結構圖試用層次分析法完成：（1）補全判斷矩陣陰影部分，即對第一個判斷矩陣用方根法進行層次單排序及一致性檢驗 (寫出數(shù)據的計算過程)；（2）層次總排序并進行整體一致性檢驗，確定出 5個方案優(yōu)先次序。表1平均隨機一致性指標階數(shù) 3 4 5 6 7 8 9共6頁 第6頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱系統(tǒng)工程A卷（閉卷）適用專業(yè)交通運輸R.I.0.580.901.121.241.321.411.45表2判斷矩陣UC1C2C3MiwiλmiC1m1m2m3m4m5MiwiλmiC11352.470.643.04m111/51/7250.780.105.28C21/31310.263.04m2511/2682.610.325.21C31/51/310.410.103.04m3721793.880.485.27合計3.8811/21/61/7140.540.075.25λmax3.041/91/410.230.035.49C.I.0.028.041C.R.0.033＜0.10.067<0.1C2m1m2m3m4m5MiwiλmiC3m1m2m3m4m5Miwiλmim111/321/530.830.105.11m11241/91/20.850.115.24m23141/771.640.205.43m21/2131/61/30.610.085.11m31/21/411/920.490.065.06m31/41/311/91/70.270.035.27m4579194.900.605.65m4969134.290.565.37m51/31/71/21/910.310.045.26m52371/311.700.225.02λmax5.30合計8.171λmax5.204合計7.721C.I.0.075C.R0.067<0.1C.I.0.051C.R0.045<0.1（1）M1=（1*3*5）1/3=2.47；M2=（1/3*1*3）1/3=1；M3=（1/5*1/3*1）1/3=0.41；w1=M1/3.88=0.64；w2=M2/3.88=0.26；w3=M3/3.88=0.10；第二層對目標層的權重向量為：w（2）=[0.640.260.10]T（6分）2）m1=(Aw)1/w1=(1*0.64+3*0.26+5*0.10)/0.64=3.04；2）m2=(Aw)2/w2=(1/3*0.64+1*0.26+3*0.10)/0.26=3.04；2）m3=(Aw)3/w3=(1/5*0.64+1/3*0.26+1*0.10)/0.10=3.04;max=（λm1+λm2+λm3）/3=3.04；C.I.=(λmax－3)/(3－1)=0.02查表得：n=3時，R.I.=0.58C.I.0.02C.R.0.0330.1R.I.0.58∴該判斷矩陣通過一致性檢驗。0.10 0.10 0.110.32 0.20 0.08（2）W3 0.48 0.06 0.03 （1分）0.07 0.60 0.560.03 0.04 0.22共6頁 第7頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試 卷2014年春季學期課程名稱系統(tǒng)工程A卷（閉卷）適用專業(yè)交通運輸0.100.100.110.100.320.200.080.640.26w(3)W3w(2)0.480.060.030.260.33（2分）0.070.600.560.100.260.030.040.220.05C.I.(3)0.0750.0750.0510.640.260.10T0.0726R.I.(3)1.121.121.120.640.260.10T1.12(3)C.I.(3)0.07260.1C.R.R.I.(3)0.0651.12∴所有的判斷矩陣具有整體滿意一致性。（2分）（）m3﹥m2﹥m4﹥m1﹥m5（1分）根據w3，可得方案優(yōu)先順序為：共6頁 第8頁河 北 工 業(yè) 大 學 城 市 學 院 期 末 考 試 試