重慶大學 - 話題

2010年研究生入學考試

«系統(tǒng)工程導論»科目復習綱要

復習參考教材（本科生教材）：
《系統(tǒng)工程導論》，MC Hill出版社，第7版
《運籌學》，清華大學出版社，第2版
《系統(tǒng)工程》，西安交通大學，汪應洛主編，機械工業(yè)出版社，第3版

一、系統(tǒng)工程基礎(chǔ)理論
1.
什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)的特性有那些？
答：系統(tǒng)是由相互制約、相互作用的一些組成部分組成的具有某種功能的有機整體。系統(tǒng)的特點有：整體性、集合性、層次性、相關(guān)性、目的性、環(huán)境適應性。
2.
什么是系統(tǒng)工程？系統(tǒng)工程的特點是什么？系統(tǒng)工程方法的特征是什么？系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)有哪些？什么是系統(tǒng)工程方法論
答：系統(tǒng)工程是從整體出發(fā)合理開發(fā)、設(shè)計、實施和運用系統(tǒng)技術(shù)從而達到全局最優(yōu)的一門工程技術(shù)，它是系統(tǒng)科學中直接改造世界的工程技術(shù)。
系統(tǒng)工程具有三個基本特點：整體性、綜合性、最優(yōu)性。
系統(tǒng)工程方法的特征：先總體后詳細的設(shè)計程序、綜合即創(chuàng)造的思想、系統(tǒng)工程的“軟科學”性。
系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)：系統(tǒng)論、信息論、控制論以及運籌學等。
控制論的發(fā)展經(jīng)歷了：經(jīng)典控制論、現(xiàn)代控制論、大系統(tǒng)控制論
三個時期。
控制論最重要的觀點是：反饋和信息。
系統(tǒng)工程方法論是分析和解決系統(tǒng)開發(fā)、運作及管理實踐中的問題所應遵循的工作程序、邏輯步驟和基本方法，是系統(tǒng)工程考慮和處理問題的一般方法和總體框架。
3.
作為系統(tǒng)工程重要基礎(chǔ)的信息論可分為哪三種不同的類型？
答：狹義信息論、一般信息論、廣義信息論。
4.
霍爾系統(tǒng)工程方法論和切克蘭德系統(tǒng)工程方法論的核心是什么？其方法和步驟各有什么特點?二者有何區(qū)別和聯(lián)系？霍爾三維體系結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容？霍爾三維集中體現(xiàn)了系統(tǒng)工程方法的哪些特點？

霍爾系統(tǒng)工程方法論的核心是“最優(yōu)化”，切克蘭德系統(tǒng)工程方法論的核心是“比較”和“學習”。
霍爾系統(tǒng)工程方法論的步驟為：弄清問題 → 目標選擇 → 方案設(shè)計 → 建立數(shù)學模型 → 最優(yōu)化 → 決策 → 實施。
切克蘭德系統(tǒng)工程方法論的步驟為：問題現(xiàn)狀說明 → 弄清關(guān)聯(lián)因素 → 概念模型 → 改善概念模型 → 比較 → 實施。
霍爾的三維體系結(jié)構(gòu)指的是知識維、時間維和邏輯維。
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、標準化等特點。
5.
什么是系統(tǒng)的生命周期？系統(tǒng)生命周期的階段是怎樣劃分的？
答：從提出或建立一個系統(tǒng)到該系統(tǒng)停止運行或為其他系統(tǒng)代替的這段時間，稱為系統(tǒng)的生命周期。系統(tǒng)的生命周期劃分為三個階段：發(fā)展期、實現(xiàn)期、運行期。
6.
什么是系統(tǒng)分析？系統(tǒng)分析的意義是什么？系統(tǒng)分析的特點是什么?
答：系統(tǒng)分析是一種運用建模及預測、優(yōu)化、仿真、評價等技術(shù)對系統(tǒng)各個方面進行定量和定性相結(jié)合的分析為達到費用和效益最佳的輔助決策的方法和過程。
系統(tǒng)分析的意義：（1）系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上十分復雜，系統(tǒng)分析有助于全面了解系統(tǒng)從而更好的維護和運行系統(tǒng)。（2）系統(tǒng)分析為系統(tǒng)運行目的決策提供各種分析數(shù)據(jù)，使決策更為準確。
系統(tǒng)分析的特點是：（1）以系統(tǒng)觀點為指導思想（2）以整體效益為目標（3）以特定問題為研究對象（4）運用定量和定性的分析方法（5）價值判斷原則
7.
系統(tǒng)分析有哪些要素? 系統(tǒng)分析的步驟是什么? 系統(tǒng)分析的原則有哪些？
答：系統(tǒng)分析的要素：問題、目的及目標、方案、模型、評價、決策。
系統(tǒng)分析的步驟：
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系統(tǒng)分析的原則：堅持問題導向、以整體為目標、方案綜合選優(yōu)、定量和定性分析結(jié)合、過程反復辨優(yōu)。
8.
決策分析的定義？管理決策分析的定義？決策分析類型主要有哪幾種?不確定型決策分析一般采用哪幾種方法求解?各種決策分析方法的原理和特點是什么？
答：決策分析是在系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計和制造等階段為解決當前或未來可能發(fā)生的問題，在若干可選方案中選擇和決策最佳方案的一種分析過程。
管理決策分析就是為幫助決策者在多變的環(huán)境條件下進行正確決策而提供的一套推理方法、邏輯步驟和具體技術(shù)，以及利用這些技術(shù)和方法選擇滿意的行動方案的過程。
決策分析的類型主要有：確定型決策分析、不確定型決策分析、風險型決策分析、對抗型決策和多目標決策。
不確定型決策分析的解決方法有：樂觀法、悲觀法、后悔值法、等概率法。
9．評價問題的要素由哪些組成？評價的步驟是什么？評價的方法有哪些？各種評價方法的原理是什么？結(jié)合實際情況對評價的過程進行敘述？
答：由評價對象（What）。評價主體（WhO）、評價目的（Why）、評價時期（When）、評價地點（Where）及評價方法（HOW）等要素（5W1H））構(gòu)成的問題復合體。方法包括關(guān)聯(lián)矩陣法、層次分析法、模糊綜合評判法
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10．工程網(wǎng)絡(luò)圖及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的定義？網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要解決哪些方面的問題？
答：網(wǎng)絡(luò)圖是由具有始點和終點的有向曲線或線段所組成的圖形。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種新方法，是借助網(wǎng)絡(luò)圖表示一項工程中多項工作及計算相關(guān)參數(shù)，從而對工作進行統(tǒng)籌安排的一種方法。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要解決工程時間進度等方面的問題。
11．動態(tài)規(guī)劃的核心思想是什么？動態(tài)規(guī)劃的原理是什么？
答：動態(tài)規(guī)劃的核心思想是把某項決策過程在時間上（有時推廣到空間上等資源）分成幾個相互聯(lián)系的階段，依次（順序或逆序）在每個階段上進行決策，即采用多階段序貫決策的方法，從而找出一個整體最優(yōu)方案。
12．企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略的基本概念？構(gòu)成企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略的基本要素是什么？
答：企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略是指為了實現(xiàn)企業(yè)長期的、全局的經(jīng)營目標，有效組織利用企業(yè)的內(nèi)部的各種資源與能力，使之適應外部環(huán)境、指導整個企業(yè)經(jīng)營活動的總謀略和總方針。構(gòu)成企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略的基本要素是（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和市場規(guī)模（2）業(yè)務活動范圍（3）企業(yè)經(jīng)營資源
13．企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略思維方式是什么？聯(lián)系實際舉例說明。
答：企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略思維方式包括直覺思維方式（右半腦）、分析思維方式（左半腦）、混合思維方式。

二、分析計算例子
1、
決策分析例子案例
例1、某生產(chǎn)電子產(chǎn)品工廠決定將其產(chǎn)品加以改造，設(shè)計了兩種改造方案。一是以晶體管為結(jié)構(gòu)，一是以集成電路為結(jié)構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗，晶體管成功的可能性為0.8，集成電路成功的可能性為0.6�？紤]到改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)成功后，產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率均可提高，因此又制定了兩種生產(chǎn)方案：一是產(chǎn)量不變；一是產(chǎn)量增加。若技改失敗則產(chǎn)量保持不變。工廠決定產(chǎn)品生產(chǎn)五年，產(chǎn)品在今后五年內(nèi)跌價的概率為0.1，保持原價的概率為0.5，漲價的概率為0.4。分析如何安排生產(chǎn)獲利最大。

表中益損值：單位為 萬元。

狀態(tài)    方案		跌價	原價	漲價
		0.1	0.5	0.4
失�。ㄔ�結(jié)構(gòu)生產(chǎn)）		-100	0	125
晶體管    成功0.8	產(chǎn)量不變	-250	80	200
	產(chǎn)量增加	-400	100	300
集成電路成功0.6	產(chǎn)量不變	-250	0	250
	產(chǎn)量增加	-350	-250	650

（1）畫出決策樹。（2）計算各點的益損期望值。（3）選擇最優(yōu)方案。
解答如下：
第一步：畫出決策樹。
第二步：計算各點的益損期望值，并標示在圖上。
第三步：確定方案：由于節(jié)點E(11)大于節(jié)點E(12)的益損期望值，因此最優(yōu)決策方案為買專利，并且節(jié)點E(1122)大于E(1121)益損期望值，所以選擇增加產(chǎn)量方案
  

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例2、某公司準備生產(chǎn)一種新產(chǎn)品，它的期望市場壽命為10年，需要做出決策究竟是建造一個大車間，還是建造一個小車間。如果選擇建造小車間，那么還要決策兩年后是否擴建。

現(xiàn)有情況分析如下：

A．根據(jù)市場部門估計：

(1)
該產(chǎn)品在前2年市場需求量高，后8年需求量持續(xù)高的可能性為60%；

(2)
該產(chǎn)品在前2年市場需求量高，后8年需求量低的可能性為10%；

(3)
該產(chǎn)品在前2年市場需求量低，后8年需求量持續(xù)低的可能性為30%；

(4)
該產(chǎn)品在前2年市場需求量低，后8年需求量高的可能性為0%。

B．根據(jù)財務部門估計各種情況下的損益值為：

(1)
造大車間而需求高（在10年中），每年獲利100萬元。

(2)
造大車間而需求低（在10年中），由于固定費用高、開工不足，每年只能獲利10萬元。

(3)
造小車間而需求低（在10年中），每年可獲利40萬元。

(4)
造小車間，若前兩年需求高，每年會獲利45萬元；

(5)
造小車間，在前兩年需求高的情況下，若不擴建而后8年需求一直很高，由于競爭性產(chǎn)品進入市場，小車間每年收益就會跌到25萬元；

(6)
造小車間，小車間在前兩年需求高的情況下，過2年后擴建而遇到高需求，后8年每年能獲利70萬元；小車間在前兩年需求高的情況下，過2年后擴建而遇到低需求，后8年每年能獲利只有5萬元。

C．根據(jù)建筑公司的估計：

大車間從建造到投產(chǎn)要投資300萬元， 造小車間要130萬元，如果在2年后擴建又要220萬元。

請就上述問題，用決策樹方法做出獲得最大利潤的決策方案。

解答：

  

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畫出決策樹如下：

各點的數(shù)學期望值計算如下：

E（111）=100×8×0.86+10×8×0.14=699.2

E（112）=10×8=80

E（11）=(699.2+100×2)×0.7+(80+10×2)×0.3-300=359.44

E（121）=40×8=320

E（1221）=70×8×0.86+5×8×0.14-220=267.2

E（1222）=25×8×0.86+40×8×0.14=216.8

E（122）= E（1221）=267.2

E（12）=(320+40×2)×0.3+(267+45×2)×0.7-130=239.9

E（1）= E（11）=359.4

因此，選擇建大車間方案。

例3、某企業(yè)準備生產(chǎn)一種新產(chǎn)品。估計該產(chǎn)品的銷售量有較高、一般、較低、很低四種情況，而對每種狀態(tài)出現(xiàn)的概率則無法預測。為生產(chǎn)該產(chǎn)品，企業(yè)有三種實施方案：新建一個車間進行生產(chǎn)；改造一個現(xiàn)有車間進行生產(chǎn)；部分零件在現(xiàn)有車間生產(chǎn)，部分零件外購。該新產(chǎn)品企業(yè)準備生產(chǎn)10年，10年內(nèi)在不同狀態(tài)下的損益值（扣除投資費用）如下表所示。請分別用樂觀法、悲觀法和后悔值法來決策實施方案。

http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.gif單位：萬元

j	較高	一般	較低	很低
建立新車間A1	850	420	-150	-400
改造現(xiàn)有車間A2	600	400	-100	-350
部分生產(chǎn)、    部分外購A3	400	250	90	-50

解：
（1）樂觀法

每個方案在不同狀態(tài)下的最大收益分別為：
     max {850，420，-150，-400}=850
      A1
     max {600,400,-100,-350}=600
      A2
     max {400,250,90,-50}=400
      A3
取各方案最大收益值中的最大值，可得：
max{850，600，400}=850       對應實施方案為A1 ，即建新車間。


（2）悲觀法

每個方案在不同狀態(tài)下的最小收益分別為：
     min {850，420，-150，-400}= -400
      A1
     min {600,400,-100,-350}= -350
      A2
     min {400,250,90,-50}= -50
      A3

取各方案最小收益值中的最大值，可得：max{-400，-350，-50}= -50

對應實施方案為A3 ，即部分自己生產(chǎn)，部分外購。


http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.gif
（3）后悔值法

http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image011.gif單位：萬元

j	較高	一般	較低	很低
建立新車間	850*	420*	-150	-400
改造現(xiàn)有車間	600	400	-100	-350
部分生產(chǎn)、    部分外購	400	250	90*	-50*

首先，找出對應各種自然狀態(tài)下所有方案的最大損益值（表中*號者），如上所示；

其次，求出各方案在各種狀態(tài)下的后悔值，如下表所示，并將各方案最大后悔值列于下表最后一列。

http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif單位：萬元

j	較高	一般	較低	很低	最大后悔值
建立新車間	0	0	240	350	350
改造現(xiàn)有車間	250	20	190	300	300
部分生產(chǎn)、    部分外購	450	170	0	0	450

最后，找出最小后悔值300，對應方案A2，即改造現(xiàn)有車間生產(chǎn)。

2、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)劃案例

例1、 某高科技股份制企業(yè)擬進行一項新產(chǎn)品的開發(fā)，根據(jù)工作任務分解方法，具體工作內(nèi)容及作業(yè)時間安排如下：

序號	工作內(nèi)容	代號	緊后工序	作業(yè)時間（天）
1	市場調(diào)查	A	D	6
2	項目研究	B	E	12
3	資金籌備	C	I、J、K	13
4	需求分析	D	F	3
5	產(chǎn)品設(shè)計	E	H、I	6
6	產(chǎn)品計劃	F	G	4
7	市場計劃	G	H、I	2
8	設(shè)備計劃	H	J、K	5
9	物資準備	I	N	12
10	設(shè)備準備	J	L	10
11	人員計劃	K	M	9
12	設(shè)備規(guī)劃	L	N	8
13	人員安排	M	N	4
14	生產(chǎn)制造	N	結(jié)束	11

要求：畫出該工程作業(yè)的網(wǎng)絡(luò)圖 ‚計算工程時間 ƒ計算作業(yè)時差 „找出關(guān)鍵路線

解答要點：

網(wǎng)絡(luò)圖如下：

工程時間：52天

關(guān)鍵路線工序：B®E®H®J®L®N

  

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例2、已知建設(shè)一個汽車庫及引道的作業(yè)明細如下表所示（單位：天），要求：

(1)
畫出網(wǎng)絡(luò)圖   (2) 計算工程時間  (3) 計算作業(yè)時差  (4) 找出關(guān)鍵路線

工序代號	工序名稱	工序時間	緊前工序
A	清理場地，準備施工	10	-
B	備 料	8	-
C	車庫地面施工	6	A,B
D	預制墻及房頂?shù)蔫旒?/font>	16	B
E	車庫混凝土地面保養(yǎng)	24	C
F	立 墻 架	4	D,E
G	立房頂桁架	4	F
H	裝窗及邊墻	10	F
I	裝 門	4	F
J	裝天花板	12	G
K	油 漆	16	H,I,J
L	引道混凝土施工	8	C
M	引道混凝土保養(yǎng)	24	L
N	清理場地，交工驗收	4	K,M

解答要點：
網(wǎng)絡(luò)圖如下圖所示。
關(guān)鍵路線為A-C-E-F-G-J-K-N；最短工程時間為80天。

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3、動態(tài)規(guī)劃例子

例1、某一小城鎮(zhèn)擬進行城市信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，需要從A地到G地鋪設(shè)一條多模數(shù)據(jù)光纖。下圖是從A地到G地的街道模型圖，由于光纖價格較貴，請用動態(tài)規(guī)劃方法幫助該市規(guī)劃最短的鋪設(shè)路線，按照最短的鋪設(shè)路線，需要光纖多少公里？

  

	http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.gif

  
注：圖中線段上方的數(shù)字為兩節(jié)點間的里程（單位：公里）

http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image019.gif解答如下：

按照圖示（加粗）路線鋪設(shè)最節(jié)省，需光纖18公里。

例2 某公司有三個工廠，為了增強競爭能力，需對每個工廠進行擴建。公司用于擴建的總投資金額為5000萬元。對每個工廠的投資金額不同所產(chǎn)生的效益也有所不同，對每個工廠的投資方案及擴建后預期可獲得的利潤如下表所示。請用動態(tài)規(guī)劃方法確定對各工廠分別投資多少才能使公司的總利潤達到最大。

投資金額    （萬元）	投資效益
	工廠1	工廠2	工廠3
0	0	0	0
1000	1500	－	1300
2000	2600	2800	2500
3000	3500	3900	－
4000	－	4200	－

注：“－”表示公司不考慮該投資方案及其收益。

解答：

用動態(tài)規(guī)劃的方法將對三個工廠的投資分為三個階段，三個階段的總投資不超過5000萬元，畫出下述動態(tài)規(guī)劃圖：
  

	http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image021.gif

  
利用逆序決策的方法，計算出每個階段的優(yōu)化解，最終得到最佳投資方案收益為6800萬元；即工廠1投資1000萬元擴建，工廠2投資2000萬元擴建，工廠3投資2000萬元擴建。

例8、某公司下屬三個工廠，為擴大生產(chǎn)能力考慮擴建。每個工廠都有若干種方案可供選擇，各種方案的投資及所能取得的收益如下表所示（單位：千萬元）�，F(xiàn)公司有資金5千萬元，問如何分配投資使公司收益最大？

Mij    （方案）	工廠 i＝1		i =2		i＝3
	C（投資）	R（收益）	C	R	C	R
1	0	0	0	0	0	0
2	1	5	2	8	1	3
3	2	6	3	9	-	-
4	-	-	4	12	-	-

（注：表中“-”表示無此方案）

用動態(tài)規(guī)劃的方法將對三個工廠的投資分為三個階段，三個階段的總投資不超過5000萬元，畫出下述動態(tài)規(guī)劃圖。利用逆序決策的方法，計算出每個階段的優(yōu)化解，最終得到最佳投資方案收益為6700萬元；即工廠1投資2000萬元擴建，工廠2投資2000萬元擴建，工廠3投資1000萬元擴建；或工廠1投資1000萬元擴建，工廠2投資3000萬元擴建，工廠3投資1000萬元擴建；或工廠1投資1000萬元擴建，工廠2投資4000萬元擴建，工廠3投資0萬元擴建。

http://file:///C:/Users/%E7%8E%8B%E9%9C%9E/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image023.gif

500減去300等于多少？

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