自学考试 系统工程串讲资料整理

自学考试 系统工程串讲资料整理

by 拾忆芳华 第一章 系统与系统工程 1. 系统概念最早来源于古代人类的社会实践和科学总结 2. 系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的、由许多要素或构成部分 组成的一个整体 3. 系统的特性：层次性（最基本特性之一）、整体性、集合性、相关性、目的性、环 境适应性 4. 作为系统工程研究的对象，系统还必须具有 可控性、动态性、复杂性、自律性 5. 管理是社会系统中联系各层子系统的纽带，是整个社会系统的基本组成单元 6. 管理系统的特点：是一个具有多重反馈结构的社会系统、是一个非线性的系统、各 变量之间存在着长时滞、原因和结果具有一定的分离性、具有明显的组织结构特性 7. 现代工业企业的系统特征：一个人一机系统、可分系统、具有自适应能力的动态系 统、投入产出系统、开放系统 8. 企业系统是一个承受扰动作用，具有输入、处理、输出三个环节，并通过反馈措施 不断改善自身品质的自适应体系 9. 系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解 决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。系统的观念就是整体最优的观念， 也成为全局观念 10. 工程的观念是人们在处理自然、改造自然的社会生产过程中形成的工程方法论 11. A.D.霍尔三维结构：时间维、逻辑维、知识维 霍尔三维结构的特点：以工程系统为研究对象，核心内容是优化分析，更关注定量 分析的方法 12. 系统工程方法论 3阶段 5步骤 a) 阐明问题（阐明问题阶段） i. 问题的性质和范围 ii. 问题的目标 iii. 环境和条件 iv. 评价指标 by 拾忆芳华 v. 收集和分析资料 b) 谋划备选方案（分析研究阶段） i. 方案的提出 集体创造法(又称头脑风暴法) 、缺点 希望点法、特性穷举法、哥顿法 ii. 方案的筛选 一般要求所提出的备选方案具备： 强壮性、适应性、可靠性、现实性 c) 预测未来环境（分析研究阶段） i. 确定预测内容 ii. 准备数据资料 iii. 预定预测方法、建立数学模型 预测的基本类型：定性预测法、时间序列法、因果关系法 iv. 计算预测值，分析预测误差 d) 建模和预计后果（分析研究阶段） 系统分析的主要模型有 图形模型、分析模型、仿真模型、博弈模型、判断模 型 e) 评比备选方案（评价比较阶段） 第二章 系统分析 1. 环境是存在于系统边界外的物资的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。按 照系统与环境的关系可将系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统 2. 从系统分析的角度来看，对系统环境的分析的意义： a) 环境是提出系统工程课题的来源 b) 系统边界的确定要考虑环境因素 by 拾忆芳华 c) 系统分析与决策的资料取决于环境 d) 系统的外部约束通常来自环境 e) 系统分析的好坏最终需要系统环境来检验与评价 3. 环境因素分析： a) 物理和技术环境 ：现存系统、技术标准、科技发展因素估量、自然环境 b) 经济和经营管理环境：宏观经济环境、政策、外部组织结构、经营活动、产 品系统及其价格结构 c) 社会环境：大范围的社会因素、人(个体)的因素 4. 系统与环境的边界 两种类型边界的划分 a) 系统和环境之间必须有一条边界 b) 与被考察的系统相关联的相邻系统的各部分或者说环境的范围必须明确规定 5. 系统目标指的是系统发展要获得的结果，系统目标决定了系统的发展方向 6. 目的是指通过努力系统达到某一水平的标志。 目标是指系统实现目的过程中的努力方向。 属性是对目标的度量。 7. 系统目标分析的目的是要论证系统目标的合理性、可行性和经济性，最终获得系统 目标分析的结果——目标集 8. 系统目标分析的作用 系统目标分析的作用就是经过分析和论证，说明总目标简历的合理性，确定系统建 立的社会价值。这样可防止系统建立时的盲目性，避免可能出现的各种损失和浪费， 提高系统开发的效率。 9. 系统目标分析中的要求： a) 制定的目标应该是稳妥的 b) 要考虑目标可能起到的各种作用 c) 应将各种目标归纳成目标集 by 拾忆芳华 d) 要正确认识目标间的冲突 10. 建立目标集的过程 建立目标集是逐级逐项落实总目标的结果，为此要进行总目标的分解，即将总目标 分解为各级目标，直到比较具体、直观为止。这就要求在总目标的分解过程中，要 是分解后的各级分目标与总目标保持一致，并且分目标的集合一定要保证总目标的 实现 11. 目标体系建立时要力求做到以下几点： a) 目标要简洁、明确 b) 目标要可评估 c) 目标要有相容性 d) 目标要有挑战性 e) 各种目标要有优先秩序，并形成一个目标体系 f) 组织目标体系的建立要求将短期目标和长期目标、局部目标和整体目标、内 部目标和外部目标相结合 12. 目标冲突： 利害冲突——专业性质 质量和成本 利益冲突——社会性质 13. 系统模型化：针对需要解决的系统问题，通过分析明确其外部影响因素和内部的条 件变量。针对论证后的系统目标，用一个逻辑的或数学的表达式，从整体上说明它 们之间的结构关系和动态情况，这就是“模型”的概念。 “化”意味着在系统分 析中使用模型是一种常用手段 14. 模型的主要构成要素:系统目标和系统约束 系统目标是指系统组成要素的有机行动（序列化）应达到的系统功能和目的；系统 约束是系统在实现给定目标时能充分利用的条件范围。 15. 模型的优化 模型的优化通常是针对数学模型而言。这是为了某些系统参数和变量取得较好值或 最优解的一种方法。 by 拾忆芳华 16. 模型优化的方法 数学模型有确定型和随机型之分，而确定型又有线性和非线性之分。对于确定型问 题，最优化方法可分为直接法和间接法两类。直接法是指利用函数本身的数值或者 它的判断值，不断迭代(调整)以达到最优解的一种方法。间接法是利用函数来解析 第三章 系统模型 (重点) 1. 模型是对现实世界某些属性的抽象，系统工程最常用的是数学模型，即分析模型 2. 系统模型的特征：它是对现实世界部分的抽象或模仿；它由与分析问题有关的因素 构成；它表明了因素见的相互关系 3. 模型的分类 a) 图形与实物模型 图画、草图、框图是不严格图；图论图、逻辑图、工程图是 严格图 b) 分析模型 c) 仿真模型 “伪实验” 计算机导向 d) 博弈模型 “伪实验” 人的行为导向 e) 判断模型 4. 构建模型的一般原则 a) 建立方框图 b) 考虑信息相关性 c) 考虑信息准确性 d) 考虑信息结集性 5. 信息的分类 （按照在模型中所起的作用不同，因素可划分为：） a) 可忽略其影响的因素 b) 对模型起作用但不属于模型描述范围的因素 c) 模型所需研究的因素 6. 建模的基本步骤 by 拾忆芳华 a) 形成问题 b) 确定系统的特征因素 c) 确定模型的结构 d) 构建模型 e) 模型真实性检验 7. 结构模型是应用有向连接图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 8. 结构模型的基本性质 a) 是一种图形模型 b) 以定性分析为主 c) 可以用矩阵形式来描述 d) 结构模型作为对系统描述的一种形式，正好处在自然科学领域用的数学模型 形式和社会科学领域用的以文字表现的逻辑分析形式之间 9. 图的几个基本概念 a) 有向连接图：是指由若干节点和有向边链接而成的网络图 b) 如果一条链的起点和终点相同，那么这条链就成为闭链或回路 c) 邻接矩阵:用来描述图中各节点两两之间的关系 d) 可达矩阵 10. 邻接矩阵的特性： a) 矩阵 A的元素全为零的行对应的节点称作汇点，即只有有向边进入而没有有 向边离开该节点 b) 矩阵 A的元素全为零的列对应的节点称作源点，即只有有向边离开而没有有 向边进入该节点 c) 对应每一节点的行中，其元素值为 1的数量，就是离开该节点的有向边数 d) 对应每一节点的列中，其元素值为 1的数量，就是进入该节点的有向边数 by 拾忆芳华 e) 邻接矩阵描述了系统各要素两两之间的直接关系 11. 可达矩阵具有推移性特性 12. 系统要素可达矩阵的构造 注意对比解释结构模型中的前因集 a) A(Si)——没有回路的上位集 b) B(Si) —— 没有回路的下位集 c) C(Si) —— 无关集 d) D(Si)—— 下位集 13. 解释结构模型法的特点 把复杂的系统分解为若干子系统（要素），利用人们的实践经验和知识，以及电子 计算机的帮助，最终将系统构建成一个多级递阶的结构模型 14. 实施 ISM的工作程序 a) 组织实施 ISM的小组 b) 设定问题 c) 选择构成系统的要素 d) 根据要素明细表构建模型 e) 对可达矩阵进行分解后建立结构模型 f) 根据结构模型建立解释结构模型 15. 结构模型的建立 从可达矩阵推导出解释结构模型 参照教材 P77~81案例 16. ISM应用举例 a) 成立 ISM小组 b) 确定关键问题及导致因素，列举各导致因素的相关性 c) 建立可达矩阵 d) 进行区域划分和级间划分 e) 建立结构模型和解释结构模型 by 拾忆芳华 f) 根据解释结构模型 17. 回归分析 Y=a+bX b=(∑XY-n x Y)/( ∑x²-nx ²) a=y - bx 18. 具有时间序列关系的回归分析 若能使周期序数的平均值为 0（t=0），则求解系数 a和 b的公式将简化为 a=y b =tiyi/t² 19. 趋势线分析 a) 二次趋势曲线预测模型 y=a + bx +cx² b) 三次趋势曲线预测模型 y = a + bx + cx² + dx³ 20. 优化模型概念：模型的优化通常是相对数学模型而言。这是为了某些系统参数和变 量取得较好值或最优值的一种方法 21. 优化模型的构建： a) 无约束优化 b) 约束优化——线性规划模型 c) 整数规划 22. 系统仿真是设计系统的计算机模型，利用它进行试验以了解系统的行为或评估系统 运用的各种策略的过程。仿真是建筑在模型基础上的 23. 系统仿真的主要优点： a) 很多复杂的、带有随机因素的现实世界系统，不可能正确地用解析方法计算 的数学模型来描述。此时，仿真经常是唯一可行的一种研究方式。 b) 仿真允许人们在假设的一组运用条件下估计现有系统的性能 c) 提出的可供选择的系统设计可通过仿真进行比较，以便找出最好的满足特定 要求的一种设计。 by 拾忆芳华 d) 仿真是人们能在较短的时间内研究长时间范围的系统，或在扩展的时间内研 究系统的详细运行情况。 24. 系统仿真的主要缺点： a) 仿真模型一般费用较为昂贵，而且开发一个仿真模型要花很长时间 b) 随机仿真模型每运行一次，仅对一组特定的输入参数产生模型的真实特性的 估计 c) 仿真研究产生大量数据，使人们产生一种更信任仿真研究结果的趋向 25. 系统仿真的一般步骤： a) 定义问题 b) 制定仿真模型 c) 证实模型 d) 设计仿真实验 e) 仿真运行并分析数据 26. 蒙特卡罗法是一种适用于对静态离散系统进行仿真试验的方法。这种方法的基本思 路是运用一连串随机数表示一项随机事件的概率分配 27. 随机数的生成方法：随机数表法、随机数发生器、利用数学方法产生随机数 第四章 系统评价（重点） 1. 评价是指按照明确目标测定对象的属性，把它变成主观效用的行为，即明确价值的 过程。 2. 系统评价就是评定系统的价值 3. 价值，从哲学意义上来讲，就是评价主体对某个评价对象在理论上、实践上所具有 的作用和意义的认识或估计；从经济意义上讲，就是根据评价主体的效用观点对评 价对象能满足某种需求的认识或估计。 4. 系统评价是由评价对象、评价主体、评价尺度、评价指标、评价目的和评价时期等 要素构成的一个综合性问题。 5. 常用的评价尺度可分为绝对尺度、间隔尺度、顺序尺度、名义尺度 by 拾忆芳华 6. 系统评价与决策的关系 系统评价和决策是密切相关的。为了在众多的替代方案中做出正确的选择，就需要 足够丰富的信息，包括足够的评价信息。因此，系统评价只有与方案决策和行为决 定联系起来才有意义。评价就是为了决策，决策需要评价，评价过程也是决策过程， 有时评价和决策可以作为同义词使用，但在实际问题中由于评价与决策的目的不同， 两者仍有区别。 7. 系统评价的步骤： a) 初步探讨：评价目的、评价范围、评价立场、评价时期 根据系统生命周期的不同阶段，按照评价时期的不同，可把系统分为初期评 价、中期评价、终期评价和跟踪评价 b) 评价系统的分析 c) 评价指标的选择 d) 评价函数的确定 评价函数是使评价定量化的一种数学模型 e) 评价值的计算 f) 综合评价 综合评价是对系统从技术(功能)、经济、社会等各方面进行的全面 评价 8. 费用是指为了实现某个工程项目或事业的目的而投入的资源的价值 9. 系统的费用的分类： 可分为货币费用和非货币费用、实际费用和机会费用、内部费用和外部费用、一次 投资费用和日常经营费用 10. 能够换算成货币价值的效果称作效益。 11. 效益可分为直接效益和间接效益。 12. 用货币以外的数量尺度表示的效果称为有效度 13. 费用与效果的关系 对一个系统来说，一般随着费用的投入，系统的效果表现并不明显，当费用投入超 过一值后效果才明显表现出来，并且效果随着费用的增加而迅速增加。但当费用投 by 拾忆芳华 入超过一值后，效果趋于不变，此时再增加费用，由于边际效用过小，形成浪费， 边际效用可用偏导数表示。 14. 费用分析是进行费用——效果分析的基础。费用分析就是研究系统开发和运行全 过程可能发生的全部费用。为了使系统全生命周期内发生在不同时间点的费用和效 益具有可比性，需要将不同时间点发生的费用和效益换算到同一时间后再进行比较 计算 15. 终值 F=P(1+r) n 16. 现值 P=F/(1+r) n 17. 投资回收期 T=K/R 系统投资额/利润 18. 投资收益率 E=R/K 利润/系统投资额 19. 常用的评价基准： a) 效率性基准 即在一定费用条件下，效益大的替代方案的价值高 b) 经济型基准 即在一定效益条件下，费用小的替代方案的价值高 c) 纯效益基准 效益减去费用后的余额称为纯效益，纯效益大的替代方案价值高 20. 关联矩阵法 m个方案，n个评价指标，w是各指标的权重，计算每个替代方案关于指标的价值 评定量，加权和计算综合评价值 21. 两两比较法就是按照一定的评分基准，通过两两比较确定因素的分值，再利用加权 的方法得到各因素评价值的方法。 22. KLEE法的步骤 古林法 a) 把评价指标以任意顺序排列起来 b) 从下至上对相邻的评价指标进行评价 c) 把 k列中最下面的一个 kn值设为 1，接着进行基准化 d) 把 ki归一化（使列合计值为 1）即为权 Wi 23. 层次分析法的基本原理 by 拾忆芳华 AHP通过分析复杂问题包含的因素及其相互联系，将问题分解为不同的要素，并将 这些要素归并为不同的层次，从而形成多层次结构。在每一层次可按照某一规定准 则，对该层要素进行逐对比较 建立判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征值和 对应的正交化特征向量，得出该层要素对于该准则的权重，在这个基础上计算出各 层次要素对于总体目标的组合权重，从而得出不同设想方案的权值，为选择最优方 案提供依据。 24. 层次分析法的基本步骤 AHP a) 明确问题 b) 建立多级递阶结构 最简单的层次结构可分为三级，第一级是目标层，第二级是准则层，第三级 是方案层 常见的多级递阶结构有三种类型:完全相关性结构、完全独立性结构、混合结 构 c) 建立判断矩阵 若判断矩阵存在关系 bij = bik/bjk 则称判断矩阵具有完全一致性 d) 相对重要度计算和一致性检验 e) 综合重要度的计算 25. 若 C.I.≤0.10 就认为判断矩阵具有一致性 26. 和积法计算权重系数的步骤： a) 对 B按列规范化 bij = bij/bij b) 按行相加得和数 Wi c) 进行归一化处理，即得权重系数 Wi 27. 方根法步骤 a) 对矩阵按行元素求积，求 1/n次幂 b) 归一化处理，求权重系数 28. C.I. =(λmax-n)/(n-1) by 拾忆芳华 29. 模糊评价的特点： 数学模型简单，容易掌握，对多因素、多层次的复杂问题评判效果比较好 30. 模糊评价法是一种应用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑评价系统的各个相关 因素，对其进行综合评价的方法。 31. 建立一级评价模型的主要步骤： a) 邀请有关方面，成立一个专家评判小组 b) 通过讨论，确定系统评价因素集 U，并建立评价尺度 V c) 确定各评价因素的相对重要度 Wi d) 综合评价 e) 计算替代方案 A的优先度 32. 建立多级评价模型的步骤： a) 划分因素集 b) 一级评价 c) 多级综合评价 d) 计算替代方案的有优先度 第五章 系统决策 (重点) 1. 决策的含义：狭义的决策时指决策者针对预期目标，在一定的约束条件下，从诸多 行动方案中选择一个，并付诸实施。广义的决策还包括做出最后抉择前所进行的一 切活动 2. 决策工作的特点： a) 决策具有针对性 b) 决策具有现实性 c) 决策具有择优性 d) 决策具有风险性 by 拾忆芳华 3. 决策科学化是相对经验决策而言的。军事指挥是最早采用科学决策方法的领域 4. 科学决策的内容： a) 严格实行科学决策的程序 b) 依靠专家运用科学理论的决策技术和决策方法 c) 决策者用科学的思维方法做出决策 5. 决策的最优化原则：通常所求的”最优解”实际上是一个接近最优解的满意解。 6. 决策分析概述： 决策分析对各种所需决策的问题提出一套在进行决策时所必要的推理方法、逻辑步 骤和科学手段，并根据所能取得的信息对各种替代方案在各种不同的客观状态下， 做出科学的分析和定量的计算，以此供决策人员在决策过程中对要采用的替代方案 做出合理的抉择。 7. 决策分析的理论和方法从广义上说包括线性规划、非线性规划、动态规划、对策论、 决策论等 8. 决策分析的类型 a) 按目标可分为日常业务型决策、战术型决策和战略型决策 b) 按环境可分为确定型决策、风险型决策和不确定型决策 c) 按模型可分为具有结构模型问题的决策、具有非结构模型的决策和具有边际 模型问题的决策 9. 决策分析过程的四个活动阶段： a) 信息活动 b) 设计活动 c) 抉择活动 d) 实施活动 10. 决策分析的 7个实施步骤： a) 确定决策模型结构 b) 评定后果 by 拾忆芳华 c) 评定不确定因素 d) 评价方案 e) 灵敏度分析 f) 收集信息 g) 选择方案 11. 确定性问题的决策 数学描述：ai* = maxV(ai) (a i ∈ A) 12. 解决确定型决策问题的常用方法有： a) 一般计量法 b) 统计分析法 c) 运筹学方法 13. 不确定型问题的决策 a) 悲观主义(max-min)决策原则 b) 乐观主义（max-max）决策原则 c) 等可能性（Laplace）准则 d) 最小机会损失决策准则 遗憾值 后悔值 （按列对方案进行比较） e) 折中主义准则 Hi = (0≤ ≤1) aimax和 aimin表示第 i个策略可能得到的最大收益值与最小收益值 14. 常用的风险型问题的决策准则： a) 最大期望收益准则 b) 最小期望机会损失准则 c) 最大可能准则 d) 机会均等准则 15. 决策树主要特点是:整个分析过程直观、简要、清晰，便于决策人员思考和集体讨 论，因而是一种形象化的决策方法。 by 拾忆芳华 16. 决策树图由决策点、方案分支、方案节点、自然状态概率分支和自然状态结果点等 几部分组成。 17. 决策树分析步骤： a) 首先，要按书写顺序从左向右横向展开，画出决策树图。 b) 其次，从右向左逐一计算各个方案的损益期望值 c) 最后，从左向右分级比较各方案的损益期望值，并进行方案优选 18. 决策树计算步骤： a) 绘制决策树 b) 计算损益期望值 c) 剪枝选定方案 19. 定型推理决策法是一种建立在决策者丰富实践经验与高深技术造诣基础上的一种直 觉判断决策 20. 定性推理决策法的程序： a) 发现问题 b) 实地调查 c) 提高认识 d) 分析研究 e) 潜伏酝酿 f) 质的飞跃 g) 形成概念 h) 充实发展 i) 验证落实 j) 反馈控制 k) 纳入常规 21. 系统分析决策法的方法分类： by 拾忆芳华 a) 兰德型： 分析目标是优化决策；方法观念是准确的追究问题，探索诸有关因 素间的关系，重视建立模型与经济效益评价，实行多方案筛选；适用范围是 政府部门的经济与社会问题，企业经营管理问题 b) 索普型：分析目标是改善事务管理；方法观念是严格地分析现状，扩大电子 计算机资料处理系统的适用范围；适用范围是企事业等业务管理系统 c) 事务分析型：分析目标是管理方法通用化；方法观念是精细地分析现状，改 进事务管理的工作程序，优化工作分派；适用范围是程序性强的事务管理。 22. 系统分析决策的工作步骤： a) 确定目标 b) 收集资料 c) 优化分析 d) 判断 e) 检验评价 f) 是否满意 g) 实施 23. 系统分析易出现的错误 a) 忽视明确目标 b) 过早得出结论 c) 过分强调模型 d) 抓不住重点 e) 误用模型 f) 忽略了人的主观能动性 24. 软科学决策法的基本步骤： a) 发现问题 b) 问题的定义化 by 拾忆芳华 c) 最佳解决方案 d) 调查研究 e) 现状分析 f) 拟定解决方法 g) 解的选定 h) 解的实施 第六章 系统工程应用案例 熟悉教材 1. 国防预研项目立项评价的步骤： a) 确定评价指标 b) 量化标准 c) 设定权重 d) 选择评价方法 e) 建立评价模型 2. 国防预研项目特点： a) 系统性 b) 综合性 c) 探索性 d) 模糊性与不确定性 e) 复杂性 f) 主观性 g) 阶段性 3. 国防预研项目立项综合评价具体过程 a) 专家小组的成立 b) 评价指标体系与指标评价标准的确定 by 拾忆芳华 c) 指标权重的确定 d) 综合评价 4. 某软件公司软件出口项目成功能力分析 AHP的应用 a) 建立系统的多级递阶结构 b) 建立判断矩阵，确定各因素的优先级权重 5. 开发水平低、项目管理水平低是影响软件出口项目运作成功的两个主要因素，影响 这两个因素的主要原因如下: a) 人员配置不合理 b) 对开发要求理解不准确 c) 作业不规范 6. 基于模糊评价法的供应商评价体系 供应商评价指标体系建立的原则 a) 全面性原则 b) 可比性原则 c) 可扩充性原则 7. 房地产小户型项目客户需求要素分析 a) 研究方法与思路 b) 建立系统的多级递阶结构 i. 研究方法与思路 ii. 明确关键问题及导致因素，建立系统的可达矩阵 iii. 进行区域划分与级间划分 c) 建立判断矩阵，确定各因素的优先级权重 d) 决策与分析