系統(tǒng)工程導(dǎo)論考評

1、系統(tǒng)工程導(dǎo)論考評 學(xué)期： 2014-2015學(xué)年第（1）學(xué)期姓名： 班級： 學(xué)號： 成績： 一、 闡述系統(tǒng)工程在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系中的地位。（15分，限500字以內(nèi)） 在系統(tǒng)科學(xué)這個部門中，系統(tǒng)工程屬于工程技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是運籌學(xué)、控制論和信息論這三門技術(shù)科學(xué)。正在形成的、關(guān)于系統(tǒng)的一般理論-系統(tǒng)學(xué)，是系統(tǒng)科學(xué)這個部門中的基礎(chǔ)科學(xué)。系統(tǒng)科學(xué)從各門系統(tǒng)工程到運籌學(xué)、控制論和信息論，再到系統(tǒng)學(xué)，形成現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系中的一個分體系。這個分體系通向馬克思主義哲學(xué)的橋梁，是經(jīng)過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)大大豐富了的系統(tǒng)觀，系統(tǒng)觀是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的方法論的組成部分。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方法論中的系統(tǒng)觀，對科學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展有很大的

2、影響。推動系統(tǒng)科學(xué)研究的強大動力是現(xiàn)代化組織管理的需要。系統(tǒng)科學(xué)的建立極大地加強了人類直接改造客觀世界的能力，促進了其他科學(xué)技術(shù)部門的發(fā)展。二、 闡述系統(tǒng)工程與其他學(xué)科之間的關(guān)系。（15分，限400字以內(nèi)） 系統(tǒng)工程是系統(tǒng)科學(xué)體系中的一大類工程技術(shù)。系統(tǒng)工程與其他工程技術(shù)具有共性，即直接與改造客觀世界的社會實踐相聯(lián)系。在一個大的工程項目中，要用到多種工程技術(shù)，系統(tǒng)工程與其他工程基礎(chǔ)是相輔相成的。在系統(tǒng)工程的規(guī)劃下，各種工程技術(shù)作為實現(xiàn)總體目標(biāo)的手段，可以各得其所，發(fā)揮出良好的作用，脫離了其他工程技術(shù)，系統(tǒng)工程就成了“無本之木，無源之水”，規(guī)劃的再好也沒有什么意義。但是，如果規(guī)劃的不好，各種工程

3、技術(shù)所能起的積極作用是很有限的。三、 舉出一個系統(tǒng)工程問題的實例。圍繞這個實例，闡述系統(tǒng)工程的特點。（15分，限400字以內(nèi)）案例：中國的交通系統(tǒng)是一個規(guī)模宏大的系統(tǒng)工程。我國的交通系統(tǒng)涉及到很多方面的內(nèi)容，是一個典型的系統(tǒng)工程案例，下面就這個案例談一下系統(tǒng)工程的特點：1、一個系統(tǒng)，兩個最優(yōu)：“一個系統(tǒng)”指以系統(tǒng)的研究對象交通系統(tǒng)，綜合全面的考慮問題；“兩個最優(yōu)”指研究系統(tǒng)的目標(biāo)是總體效果最優(yōu)，實現(xiàn)這些目標(biāo)的具體方法或途徑也要求達到最優(yōu)；2、以軟為主，軟硬結(jié)合：以對事理策劃為主。3、跨學(xué)科多，綜合性強：一是用到的知識是綜合性的；二是開展系統(tǒng)工程的項目要有各方面的專家參與，協(xié)同作戰(zhàn)。設(shè)計公路，鐵

4、路，航空，海運等。4、從定性到定量的綜合集成研究。5、以宏觀研究為主，兼顧微觀研究。6、實踐性與咨詢性：針對實際問題，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供咨詢服務(wù)，不進行決策，但影響決策，影響全局。四、 在系統(tǒng)工程主要刊物（核心期刊、EI或SCI期刊）上查閱3篇文章，圍繞這些文章淺談你對系統(tǒng)工程的理解。（15分，限400字以內(nèi)）文章：1、水資源系統(tǒng)工程的理論框架探討。2、 建立生物系統(tǒng)工程學(xué)科的探討。3、 淺談綜合布線系統(tǒng)工程的設(shè)計。理解：系統(tǒng)工程從整體出發(fā)合理開發(fā)、設(shè)計、實施和運用系統(tǒng)的工程技術(shù)，利用電子計算機作為工具，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、要素、信息和反饋等進行分析，以達到最優(yōu)規(guī)劃、最優(yōu)設(shè)計、最優(yōu)管理和最優(yōu)控制的目的。

5、系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、制造、試驗和使用的科學(xué)方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學(xué)方法。 系統(tǒng)工程是以大型復(fù)雜系統(tǒng)為研究對象，按一定目的進行 設(shè)計、開發(fā)、管理與控制，以期達到總體效果最優(yōu)的理論與方法。在社會、經(jīng)濟、管理等有人參與的復(fù)雜系統(tǒng)中，人的行為受心理、經(jīng)驗等因素偶然變化的影響，使系統(tǒng)有很大的不確定性。所以信息和決策功能的分散化勢在必行。系統(tǒng)工程簡單地說，就是人們對自己能夠用到的各種信息進行收集和整理，然后綜合的運用這些信息進行系統(tǒng)化的分析和設(shè)計，來完成自己的既定目標(biāo)。五、 在經(jīng)濟建設(shè)中，經(jīng)常遇到煤炭、鋼鐵、木材、糧食等大宗物質(zhì)調(diào)運問題。對于上述物質(zhì)，在全國設(shè)有

6、若干生產(chǎn)基地。根據(jù)已有的交通網(wǎng)，制定合理的調(diào)運方案，將這些物質(zhì)運到各消費地點而總運費最小，這個問題是典型的系統(tǒng)工程問題。針對下面給出的具體案例，寫出數(shù)學(xué)模型表達式，并圍繞建模過程回答問題（20分）。已知有m個生產(chǎn)基地Ai（i=1,2,m）可供應(yīng)某種物質(zhì)，供應(yīng)量（產(chǎn)量）分別為ai（i=1,2,m）。有n個銷地Bj（j=1,2,n）,其需要量分別是bj（j=1,2,n）。從Ai到Bj運輸單位物質(zhì)的運價（單價）為cij。上述信息可匯總于產(chǎn)銷平衡表和單位運價表中，如表1所示。1、 寫出數(shù)學(xué)模型表達式。2、 試說明該數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)特點。（1）變量多（mn個），但結(jié)構(gòu)簡單。 技術(shù)系數(shù)矩陣 該系數(shù)矩陣中每列

7、只有兩個元素為1，其余的都為零。（2）m+n個約束中有一個是多余的（因為其間含有一個平衡關(guān)系式 ）所以R(A)=m+n-1，即解的mn個變量中基變量為m+n-1個。3、自己選擇一組ai、bj及cij的值，嘗試對上述模型求解。根據(jù)求解過程，寫出你的認(rèn)識。 題目：某公司從三個產(chǎn)地A1、A2、A3 將物品運往四個銷地B1、B2、B3、B4，各產(chǎn)地的產(chǎn)量、各銷地的銷量和各產(chǎn)地運往各銷地每件物品的運費如下表所示問應(yīng)如何調(diào)運，可使得總運輸費最小?解題：用最小元素法， 以此，得到一初始方案：X13=4 , X14=3， X21=3，X23=1， X32=6， X34=3 （有數(shù)格）X11=X31=X12=X

8、22=X33=X24=0（空格）初始方案運費 Z0=3×1+6×4+4×3+1×2+3×10+3×5=86(元)認(rèn)識：最小元素法的基本思想是優(yōu)先滿足單位運價最小的供銷業(yè)務(wù)。 首先找出運價最小的，并以最大限度滿足其供銷量為原則確定供銷業(yè)務(wù)。同樣的方法反復(fù)進行直到確定了所有的供銷業(yè)務(wù)，得到一個完整的調(diào)運方案即初始基本可行解為止。4、根據(jù)建模過程闡述建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟。銷地生產(chǎn)基地1,2，n產(chǎn)量1c11, c12, c1na12c21, c22, c2na2mcm1, cm2, cmnam銷量b1, b2, bn （1）明確目標(biāo)；（2）

9、找出主要因素，確定主要變量；(3)找出各種關(guān)系(內(nèi)含的科學(xué)定律，產(chǎn)品生產(chǎn)的物耗、能耗等)；(4)明確系統(tǒng)的資源和約束條件；(5)用數(shù)學(xué)符號、公式表達各種關(guān)系和條件；(6)代入數(shù)據(jù)進行“符合計算”，檢查模型是否反映所研究的；（7)簡化和規(guī)范模型的表達形式。六、建立如圖1所示的質(zhì)量-阻尼彈簧系統(tǒng)（MNK系統(tǒng)）和如圖2所示的電感-電阻-電容串聯(lián)電路系統(tǒng)（LRC系統(tǒng)）的微分方程與狀態(tài)方程。比較上述模型的特點，并指出這個特點反映出系統(tǒng)建模的什么問題？對你有什么啟示？（20分）圖1 圖2解：(1)取坐標(biāo)軸y，其原點O為系統(tǒng)靜態(tài)平衡時質(zhì)量M的質(zhì)心位置。彈簧力Ky與位移y的方向相反，阻尼力與速度 的方向相反，由牛頓力學(xué)第二定律，有整理得此即微分方程。設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)變量為x1，x2分別表示M的位移y與速度 ，構(gòu)成狀態(tài)矢量為 于是 即寫成矩陣形式為其中 ，即為系統(tǒng)的狀態(tài)方程。(2)根據(jù)克希霍夫電壓定律，有又，把它們分別帶入上式，則有因為，Q為電量，則上式可寫為現(xiàn)選一組狀態(tài)變量，用矢量表示則有，所以狀態(tài)方程為用矩陣方程表示為