第一章系统与系统工程

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肯定功能的、相互间具有有机联系的、由很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.作为系统工程探讨的对象，系统还必需具有可控性、动态性、困难性、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、缘由和结果具有肯定的分别性、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、具有自适应实力的动态系统、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动身，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去探讨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、学问维霍尔三维结构的特点：以工程系统为探讨对象，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v.收集和分析资料b)谋划备选方案（分析探讨阶段）i.方案的提出集体创建法(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、牢靠性、现实性c)预料将来环境（分析探讨阶段）i.确定预料内容ii.打算数据资料iii.预定预料方法、建立数学模型预料的基本类型：定性预料法、时间序列法、因果关系法iv.计算预料值，分析预料误差d)建模和预料后果（分析探讨阶段）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、推断模型e)评比备选方案（评价比较阶段）其次章系统分析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。依据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须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)系统和环境之间必需有一条边界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需明确规定5.系统目标指的是系统发展要获得的结果，系统目标确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记。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，避开可能出现的各种损失和奢侈，提高系统开发的效率。9.系统目标分析中的要求：a)制定的目标应当是稳妥的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d)要正确相识目标间的冲突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样，并且分目标的集合肯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：针对须要解决的系统问题，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状况，这就是"模型"的概念。"化"意味着在系统分析中运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。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，最优化方法可分为干脆法和间接法两类。干脆法是指利用函数本身的数值或者它的推断值，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仿照；它由与分析问题有关的因素构成；它表明白因素见的相互关系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"伪试验"计算机导向d)博弈模型"伪试验"人的行为导向e)推断模型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)考虑信息精确性d)考虑信息结集性5.信息的分类（依据在模型中所起的作用不同，因素可划分为：）a)可忽视其影响的因素b)对模型起作用但不属于模型描述范围的因素c)模型所需探讨的因素6.建模的基本步骤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)假如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e)邻接矩阵描述了系统各要素两两之间的干脆关系11.可达矩阵具有推移性特性12.系统要素可达矩阵的构造留意对比说明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.说明结构模型法的特点把困难的系统分解为若干子系统（要素），利用人们的实践阅历和学问，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)依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)依据结构模型建立说明结构模型15.结构模型的建立从可达矩阵推导出说明结构模型参照教材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)建立结构模型和说明结构模型f)依据说明结构模型17.回来分析Y=a+bXb=(ΣXY-n?x?Y)/(Σx2-n?x2)a=?y-b?x18.具有时间序列关系的回来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=?yb=?tiyi/?t219.趋势线分析a)二次趋势曲线预料模型y=a+bx+cx2b)三次趋势曲线预料模型y=a+bx+cx2+dx320.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)很多困难的、带有随机因素的现实世界系统，不行能正确地用解析方法计算的数学模型来描述。此时，仿真常常是唯一可行的一种探讨方式。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。d)仿真是人们能在较短的时间内探讨长时间范围的系统，或在扩展的时间内探讨系统的具体运行状况。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)仿真探讨产生大量数据，使人们产生一种更信任仿真探讨结果的趋向25.系统仿真的一般步骤：a)定义问题b)制定仿真模型c)证明模型d)设计仿真试验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务的概率安排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.评价是指依据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相识或估计；从经济意义上讲，就是依据评价主体的效用观点对评价对象能满足某种需求的相识或估计。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肯定尺度、间隔尺度、依次尺度、名义尺度6.系统评价与决策的关系系统评价和决策是亲密相关的。为了在众多的替代方案中做出正确的选择，就须要足够丰富的信息，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确定联系起来才有意义。评价就是为了决策，决策须要评价，评价过程也是决策过程，有时评价和决策可以作为同义词运用，但在实际问题中由于评价与决策的目的不同，两者仍有区分。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、评价时期依据系统生命周期的不同阶段，依据评价时期的不同，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.效益可分为干脆效益和间接效益。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快速增加。但当费用投入超过一值后，效果趋于不变，此时再增加费用，由于边际效用过小，形成奢侈，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。费用分析就是探讨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，须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)n16.现值P=F/(1+r)n17.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)效率性基准即在肯定费用条件下，效益大的替代方案的价值高b)经济型基准即在肯定效益条件下，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21.两两比较法就是依据肯定的评分基准，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)把评价指标以随意依次排列起来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Wi23.层次分析法的基本原理AHP通过分析困难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。在每一层次可依据某一规定准则，对该层要素进行逐对比较建立推断矩阵。通过计算推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，为选择最优方案供应依据。24.层次分析法的基本步骤AHPa)明确问题b)建立多级递阶结构最简洁的层次结构可分为三级，第一级是目标层，其次级是准则层，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)建立推断矩阵若推断矩阵存在关系bij=bik/bjk则称推断矩阵具有完全一样性d)相对重要度计算和一样性检验e)综合重要度的计算25.若C.I.≤0.10就认为推断矩阵具有一样性26.和积法计算权重系数的步骤：a)对B按列规范化?bij=bij/?bijb)按行相加得和数?Wic)进行归一化处理，即得权重系数Wi27.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)29.模糊评价的特点：数学模型简洁，简洁驾驭，对多因素、多层次的困难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)通过探讨，确定系统评价因素集U，并建立评价尺度Vc)确定各评价因素的相对重要度Wid)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，在肯定的约束条件下，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终选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3.决策科学化是相对阅历决策而言的。军事指挥是最早采纳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"事实上是一个接近最优解的满足解。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，并依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纳的替代方案做出合理的选择。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)选择活动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)(ai∈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缺憾值懊悔值（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、清楚，便于决策人员思索和集体探讨，因而是一种形象化的决策方法。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，要按书写依次从左向右横向绽开，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)最终，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阅历与高深技术造诣基础上的一种直觉推断决策20.定性推理决策法的程序：a)发觉问题b)实地调查c)提高相识d)分析探讨e)潜藏酝酿f)质的飞跃g)形成概念h)充溢发展i)验证落实j)反馈限制k)纳入常规21.系统分析决策法的方法分类：a)兰德型：分析目标是优化决策；方法观念是精确的追究问题，探究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