系统工程复习范围.doc

系统工程复习范围1、系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。2、系统的特性：集合性相关性阶层性整体性目的性环境适应性3、系统工程的理论基础是由一般系统论、大系统理论、经济控制论、运筹学等学科相互渗透、交叉发展而形成的。4、系统分析的过程：它包括五个行动环节：阐明问题 谋划备选方案 预测未来环境建模和估计后果 比较备选方案。他的整个过程可归纳为阐明问题、分析研究、评价比较三个阶段。5、两种方法论的内容简述及区别内容简述霍尔三维结构强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现时问题基本上都可以归纳成工程系统问题，应用定量分析手段，求得最优解。切克兰德方法论的核心是“比较”与“探寻”，它强调从“理想”模式（概念模型）与现实状况的比较中，探寻改善现状的途径，使决策者满意。两种方法比较霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论，均以问题为起点，具有相应的逻辑过程。两种方法论的不同点为：霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合社会经济和经营管理等软系统问题的研究；前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。6、所谓结构模型，就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型。7、邻接矩阵：图的基本的矩阵表示，描述图中各节点两两间的关系。【计算】书P388、可达矩阵：用矩阵来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路后可以到达的程度。【计算】书P399、【计算】ISM（解释结构模型法）：书P42页例3-110、建模步骤：形成问题 选定问题 变量关系的确定 确定模型的数学结构及参数辩识 模型真实性实验11、分析模型的方法：图解法、拟合法、经验法、机理法12、【计算】莱氏人口模型：书P66页例4-313、因果关系图：书P12814、反馈回路：在自然现象中，存在着作用与反作用的相互关系。一些原因和结果总是相互作用的。原因引起结果，而结果又作用于形成原因的环境条件，促使原因变化，这样就行成了因果关系的反馈回路。15、反馈回路的基本特征：原因和结果的地位具有相对性，即在反馈回路中将哪个要素视作原因，哪个要素视作结果，要看分析问题的具体情况而定。16、系统评价尺度：绝对尺度、间隔尺度、顺序尺度、名义尺度。在评价中，要根据评价的目的、评价对象的性质等来确定评价尺度。17、【计算】关联矩阵：书P1606-518、层次分析法：用求重量比判断矩阵之特征向量的方法求得物品真实的重量向量W 19、层次分析法系统评价的主要步骤：对构成评价系统的目的、评价指标（准则）及替代方案等要素建立多级递阶的结构模型对同属一级的要素以上一级的要素为准则进行两两比较，根据评价尺度确定其相对重要度，据此建立判断矩阵计算判断矩阵的特征向量以确定各要素的相对重要度最后通过综合重要度的计算，对各种方案要素进行排序，从而为决策提供依据20、【计算】判断矩阵求相对重要度：书P17221：系统决策的类型：确定性、风险性、不确定性确定型：对未来情况可以获得精确、可靠的数据风险型：未来有几种可能的状态和相应后果，其出现的概率可以预测不确定型：未来可出现的状态和后果难以估计22、决策分析是为解决风险型和不确定型问题提供一套推理方法和逻辑步骤。23、决策的判断要求满足可传递性 独立性24、【计算】贝叶斯决策 见例题25、【计算】决策树 见P1907-4ISM解释结构模型今要求分析影响交通事故的因素的问题。经过有关方面的分析后认为：影响因素有：1、防止事故发生（主观因素），2、减少事故隐患（客观因素），3、提高车辆安全驾驶技术，4、提高司机责任感；5、改善道路设施，6、改进车辆安全监督，7、加强十字路口交通管理；8、减少交通事故损失。经过有关方面专家讨论，可以建立如下的可达矩阵。1. 已知可达矩阵M，经分析可知，所有要素都在同一个连通域内。2. 级间分解(1)第1级分解,作各个元素的可达集和前因集如下.从表中可以看出,S8满足: R(S8)= R(S8)A(S8) 故, S8为第一级元素.(2)去掉S8,进行第2级分解从表中可以看出, S1,S2 是第二级要素.(3) 去掉二级要素,进行第3级分解从表中可知, S3, S4, S5, S6 ,S7为第三级要素。所有要素分解完毕。3.重新排序后的可达矩阵4.建立递阶有向图莱氏人口模型例： 某企业根据预测前年(t=o)统计可知，该企业共有技术人员300其中：技术员140名，助理工程师100名，工程师(包括高级工程师)60名现企业规定在技术员中每年有30%的人数可晋升为助理工程师，有10%的人数因种种原因而调离该企业，余下的60%技术员继续担任原职，在助理工程师中，每年有30%晋升为工程师,30%调离，而余下的40%继续留任，在工程师中，每年有60%留任，40%调离和退休同时，该企业每年招收大学毕业生80名以补充技术员队伍今要求预测今后5年内该企业技术人员的拥有量及其职称的分布情况应用状态空间模型预测先设技术员，助理工程师、工程师编号分别为1、2、3同时由题意可知，该企业技术人员职称的转移矩阵为 令X(t)=x1(t),x2(t),x3(t)为时刻t的人员状态变量的向量; U(t)=u1(t+1),u2(t+1),u3(t+1)为t,t+1时间区间内各类技术人员补充数(即输入数)变量的向量状态方程可写成:X(t+1)=X(t)Px1(t+1),x2(t+1),x3(t+1)=x1(t),x2(t),x3(t)P输出方程为:Y(t+1)=X(t+1)+U(t+1)y1(t+1),y2(t+1),y3(t+1)=x1(t+1),x2(t+1),x3(t+1)+80,0,0技术人员拥有量及其分布情况表中: 1技术员；2助工； 3工程师 E补充或晋升；S留任；T总计决策树某企业对产品生产工艺进行改进，提出两个方案：一是从国外引进生产线，另一是自行设计生产线。引进投资较大，但产品质量好成本低，成功率为80%；自行设计投资相对较小，产品质量也有一定保证成本也较低，只是成功率低些为60%。进一步考虑到无论引进还是自行设计，生产能力都能得到提高。因此企业又制订了两个生产方案：一是产量与过去保持相同，一是产量增大。为此又需要决策，最后若引进与自行设计不成功，则企业只能采用原工艺生产，产量保持不变。企业打算该产品生产五年，根据市场预测，五年内产品价格下跌的概率为0.1，不变的概率为0.5，上涨的概率为0.4，通过估算各种方案在不同价格状态下的益损值如表所示，试用决策树进行决策。状态表贝叶斯决策例：某工程项目按合同应在三个月内完工，其施工费用与工程完工期有关。假定天气是影响能否按期完工的决定因素，如果天气好，工程能按时完工，获利5万元；如果天气不好，不能按时完工，施工单位将被罚款1万元；若不施工就要付出窝工费2千元。根据过去的经验，在计划实施工期天气好的可能性为30%。为了更好地掌握天气情况，可以申请气象中心进行天气预报，并提供同一时期天气预报资料，但需要支付资料费800元。从提供的资料中可知，气象中心对好天气预报准确性为80%，对坏天气预报准确性为90%。问如何进行决策。解：采用贝叶斯决策方法。（1）先验分析 根据已有资料做出决策损益表。d1施工d2不施工好天气1（0.3）5-0.2坏天气2（0.7）-1-0.2E（dj）0.8-0.2根据期望值准则选择施工方案有利，相应最大期望收益值EMV*（先）=0.8（2）预验分析 完全信息的最大期望收益值：EPPI=0.35+0.7（-0.2）=1.36（万元） 完全信息价值： EVPI=EPPI- EMV*（先）=1.36-0.8=0.56（万元） 即，完全信息价值大于信息成本，请气象中心进行预报是合算的。（3）后验分析 补充信息：气象中心将提供预报此时期内两种天气状态x1(好天气)、x2(坏天气)将会出现哪一种状态。从气象中心提供的同期天气资料可得知条件概率：天气好且预报天气也好的概率 P（x1/1）=0.8天气好而预报天气不好的概率 P（x2/1）=0.2天气坏而预报天气好的概率 P（x1/2）=0.1天气坏且预报天气也坏的概率 P（x2/2）=0.9 计算后验概率分布：根据全概率公式和贝叶斯公式，计算后验概率。预报天气好的概率 =0.31预报天气坏的概率 =0.69预报天气好且天气实际也好的概率：=0.30.8/0.31=0.77预报天气好而天气坏的概率：=0.70.1/0.31=0.23预报天气坏而实际天气好的概率:=0.30.2/0.69=0.09预报天气坏且实际天气也坏的概率： =0.70.9/0.69=0.91上述计算可以用表格表示：先验概率条件概率P（xij）后验概率P（j）X1X2X1X2X1X210.30.80.20.240.060.770.0920.70.10.90.070.630.230.91P（x1）=0.31P（x1）=0.69 后验决策：若气象中心预报天气好（x1）,则每个方案的最大期望收益值 E(d1/x1)=0.775+0.23(-1)=3.62 E(d2/x1)=0.77(-0.2)+0.23(-0.2)=-0.2选择d1即施工的方案，相应在预报x1时的最大期望收益值E（X1）=3.62选择最大期望收益值若气象中心预报天气不好（x2），各方案的最大期望收益值 E(d1/x2)=0.095+0.91(-1)=-0.46 E(d2/x2)=0.09(-0.2)+0.91(-0.2)=-0.2选择d2即不施工的方案，相应在预报x2时的最大期望收益值E（X2）=-0.2 计算补充信息的价值：得到天气预报的情况下，后验决策的最大期望收益值：=0.313.62+0.69（-0.2）=0.9842则补充的信息价值为：EMV*(后)- EMV*(先)=0.9842-0.8=0.1842补充信息价值大于信息费（800元），即这种费用是合算的。 画出决策树（略）