系統(tǒng)工程知識要點總結(jié)

1、Chapter 1 緒論 填空（1）系統(tǒng)1）P1定義：系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的、具有特定功能的有機(jī)整體（錢學(xué)森）。 基本特征：由元素組成；元素間相互影響、相互作用、相互依賴所構(gòu)成的元素關(guān)系；由元素及元素間關(guān)系構(gòu)成的整體具有特定的功能。2）P2分類依據(jù)分類類型研究對象工程、經(jīng)濟(jì)、教育、商業(yè)、城市、軍事、環(huán)境、人口、社會系統(tǒng)等系統(tǒng)形成角度自然系統(tǒng)（如生態(tài)系統(tǒng)）人造系統(tǒng)（如通信系統(tǒng)）有人參與的復(fù)雜系統(tǒng)（如城市、環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（注意Text P2圖1-1）集中系統(tǒng)（如PC的運行都受CPU控制）多級遞階系統(tǒng)（如行政辦公系統(tǒng)）分散系統(tǒng)（如無集中調(diào)度管理的城市交通管理系統(tǒng)）系

2、統(tǒng)依賴時間變化靜態(tài)系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)（如絕大多數(shù)系統(tǒng)）系統(tǒng)復(fù)雜性簡單系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)（“復(fù)雜（性）”暫無統(tǒng)一定義）系統(tǒng)是否具有不定性確定性系統(tǒng)不確定性系統(tǒng)（如股票系統(tǒng)）系統(tǒng)開放性封閉系統(tǒng)開放系統(tǒng)（絕大部分系統(tǒng)，如城市系統(tǒng)）組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)數(shù)量、種類及關(guān)聯(lián)復(fù)雜程度（錢學(xué)森）簡單系統(tǒng)巨系統(tǒng)簡單巨系統(tǒng)復(fù)雜巨系統(tǒng)（又稱開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，如生物體、人腦、人體、地理、星系系統(tǒng)等；特例特殊的復(fù)雜巨系統(tǒng)：以有意識的人作為子系統(tǒng)的社會系統(tǒng)）（3）P3 系統(tǒng)工程定義:組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗和使用的科學(xué)方法（錢學(xué)森 1978）P4 系統(tǒng)工程是以有人參與的復(fù)雜大系統(tǒng)為研究對象，按照一定的目的對系統(tǒng)進(jìn)行分析與

3、管理，以期達(dá)到總體效果最優(yōu)的理論和方法。因此，系統(tǒng)工程就是尋求“總體最優(yōu)”的理論和方法。系統(tǒng)科學(xué)包含“基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和工程技術(shù)”三個層次（錢學(xué)森）。系統(tǒng)工程在系統(tǒng)科學(xué)的學(xué)科體系結(jié)構(gòu)中處在工程技術(shù)層次。（4）P6 霍爾“三維結(jié)構(gòu)”（邏輯維 時間維 知識維） 1962年 圖1-3Chapter 2 系統(tǒng)學(xué)基礎(chǔ) 填空（1）P10從熱力學(xué)的角度，按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分： 孤立系統(tǒng) 無能量和物質(zhì)交換（客觀世界不存在） 圖2-1 定態(tài)封閉系統(tǒng) 只有能量交換（如一個密閉的容器） 圖2-2 熱力學(xué)平衡態(tài)開放系統(tǒng) 有能量和物質(zhì)交換（如一個細(xì)胞） 圖2-3 非平衡態(tài)系統(tǒng)（2）P11 動力學(xué)狀態(tài) 描述空間中一個質(zhì)

4、點的運動，需要6個狀態(tài)量（3個坐標(biāo)，3個速度）（3）P11 任一時刻系統(tǒng)的實際物理量不能夠精確等于現(xiàn)實統(tǒng)計平均量，與平均量相比的偏離叫做漲落。（4）P12-P14 熵：系統(tǒng)的狀態(tài)量，描述系統(tǒng)紊亂或有序的程度；系統(tǒng)越亂，熵越大。信息熵：作為一個隨機(jī)事件的不確定性或信息量的量度。序：描述系統(tǒng)各元素之間關(guān)系狀況的概念。系統(tǒng)總是自發(fā)地向著熵增大的方向，即無序方向發(fā)展。（5）P14 系統(tǒng)自組織 系統(tǒng)中元素在環(huán)境作用下，不依靠外力，發(fā)展形成有序結(jié)構(gòu)的過程。（6）P15-P19 一般系統(tǒng)論 性質(zhì)：整體性 整體效能角度 層次性 分解為更小系統(tǒng) 目的性 終極性和預(yù)決性 同形性 發(fā)展變化及結(jié)構(gòu)相似 動態(tài)性Chap

5、ter 3 線性規(guī)劃 （重點） 填空 簡答 計算（1）P30-P35 線性規(guī)劃 建立模型（決策變量 約束條件 目標(biāo)函數(shù)）（PPT）概念：1）可行解 陰影區(qū)域中能滿足全部約束條件的xi值； 2）可行域 全部可行解的集；3）最優(yōu)解 可行解中使目標(biāo)函數(shù)值極大或極小的解； 4）最優(yōu)值 對應(yīng)最優(yōu)解的目標(biāo)函數(shù)值。（2）P35-P40 單純形法 （較重要，可能會考計算題，詳見Text & PPT）求解思想 頂點的逐步轉(zhuǎn)移,條件是使目標(biāo)函數(shù)值不斷得到改善原則: a.引入變量最大增加原則 b.退出變量最小比值原則方法步驟（重點看 P35 P38 例題）OR單純形表法OR矩陣法 Chapter 4 圖與網(wǎng)絡(luò)（重點

6、） 填空 計算（1）P78-P80 基本概念：圖 鏈 路 樹 割集（2）P82-P84 最短路的標(biāo)號算法（看課本例題）（PPT）思路：從始點出發(fā)，逐步順序地向外探尋，每向外延伸一步都要求是最短的。（PPT）條件：網(wǎng)絡(luò)中所有的弧權(quán)為非負(fù)。（PPT）步驟：1）發(fā)點標(biāo)上P(Vs)=0, 其余節(jié)點標(biāo)上臨時標(biāo)號T(Vj)=，j1 ;2）設(shè)節(jié)點Vi是剛得到的P類標(biāo)號，把與節(jié)點Vi有弧直接相連而又屬于T類標(biāo)號的各節(jié)點Vj的標(biāo)號改為：T(Vj)=minT(Vj),P(Vj)+dij ；3）在T類標(biāo)號中選標(biāo)號最小的節(jié)點Vj0，并把它的臨時標(biāo)號T(Vj0)改為P(Vj0)，若終點獲得P類標(biāo)號，則停止，否則轉(zhuǎn)上一步

7、。（3）P84-P86 任意兩點的最短路算法（了解）（4）P86 P91網(wǎng)絡(luò)最大流問題 （參考PPT）P86-P87 基本概念：發(fā)/收點，中間點，網(wǎng)絡(luò)流； 可行流（Text P87 定義）；有向圖G(V,A)，弧aij =(vivj)A , cij 為aij上的容量（最大通行能力），fij為aij上的流量（實際通行能力）。 P88 最大流最小割任何一個可行流的流量不會超過任一割集的容量；定理：任一個網(wǎng)絡(luò)G中，從vs到vt的最大流的流量等于分離vs、vt的最小割的容量。P88-P91 最大流算法 1）P89 增廣鏈（路） a.定義 b.定理 c.應(yīng)用2）P89-P91標(biāo)號算法（可能會考計算）a.

8、思路：找出一條增廣鏈，利用此鏈把盡可能多的流量從發(fā)點送到收點，重復(fù)此過程直到再也找不出增廣鏈時，網(wǎng)絡(luò)上的流就是最大流。 b.步驟（P90 圖4-16 具體看課本P89 P91例題過程）Chapter 5 系統(tǒng)優(yōu)化 簡答（1）內(nèi)容：研究制約條件下選擇準(zhǔn)則函數(shù)最優(yōu)解問題a.經(jīng)典（局部）優(yōu)化算法：定義被優(yōu)化系統(tǒng)的性能指標(biāo)和約束條件，如線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、01規(guī)劃、非線性規(guī)劃、排隊論、決策論；b.現(xiàn)代（全局）優(yōu)化算法：解決系統(tǒng)模型復(fù)雜且無法用明確的解析方程描述的系統(tǒng)問題，主要包括禁忌搜索、模擬退火、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，主要應(yīng)用對象是優(yōu)化問題中的難解問題（NPhard問題）。（2）P93貪婪算法（課本

9、例題背包問題 & PPT）若問題的最優(yōu)解只能用窮舉法求得，問題的次優(yōu)解可用貪婪法求得。特點：一步一步地進(jìn)行，根據(jù)某個優(yōu)化測度（目標(biāo)或非目標(biāo)函數(shù)），每一步只考慮選取一個數(shù)據(jù)，都要保證能獲得局部最優(yōu)解。核心問題：選擇能產(chǎn)生問題最優(yōu)解的最優(yōu)度量標(biāo)準(zhǔn) 原則：單位體積價值比越大越先裝包 （3）遺傳算法Genetic Algorithm（PPT & Text）P96主要步驟（詳見課本 P97 STEP1-5）1）編碼 2）初始群體的生成 3）適應(yīng)性值評估檢測4）選擇（優(yōu)勝劣汰） 5）交換（取長補(bǔ)短） 6）變異P98 主要研究因素1）解的編碼和解碼 2）初始群體的選取和計算中群體的大小3）適應(yīng)函數(shù)的確定 4

10、）（三個算子）種群選取、交配和變異P99 優(yōu)點：一種普適性的數(shù)值求解法；計算過程簡單，快速求解（滿意解）； 與其它啟發(fā)性算法兼容Chapter 6 決策分析 簡答 計算（1）決策 （PPT）系統(tǒng)決策：根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)選取可能的策略，并對這些策略所產(chǎn)生的后果進(jìn)行綜合研究，以便按照某種衡量準(zhǔn)則選擇一個最優(yōu)策略。決策含義：已知“做什么”，解決“怎么（更好）去做”P106 決策者總是希望決策能花費最小的代價而獲得最大的利益。一般認(rèn)為決策就是做決定的過程和作出的決定。狹義地說，決策指的是在幾種行為方案中作出選擇；廣義地講，決策還包括在作出最后選擇前所進(jìn)行的一切思維活動。決策過程的本質(zhì)是優(yōu)化，是一個反復(fù)分析

11、、綜合并作出抉擇的復(fù)雜且多次循環(huán)的過程。 （PPT）科學(xué)決策 1)先決條件 社會活動越來越復(fù)雜、越來越多變、影響越來越大。2)內(nèi)容:嚴(yán)格實行科學(xué)的決策程序；依靠專家和運用科學(xué)的決策技術(shù)；決策者運用科學(xué)的思維方法進(jìn)行判斷P108 基本要素：決策者、決策對象、決策信息、決策目標(biāo)、決策理論和方法、決策環(huán)境、決策工具P109-P110 程序、調(diào)查研究 發(fā)現(xiàn)問題預(yù)測技術(shù) 確定目標(biāo)環(huán)境分析 價值準(zhǔn)則征求方案 擬制方案可行性分析 分析評價決策技術(shù) 優(yōu)選方法 方案優(yōu)選可靠性分析 試驗驗證 N Y 反饋普遍實施 發(fā)現(xiàn)問題（2）P111 確定型決策 基本方法：比較各種方案的價值函數(shù)值或效用值 & 描述公式（3）P

12、111 風(fēng)險型決策 基本方法：計算比較各方案的期望效用值得出最佳方案&描述公式P112 效用理論 1）效用 2）P112 圖6-3 RA（risk aversion） 保守型 RARN（risk neutral） 中性型 RNRP（risk proneness） 冒險型 RP3）（PPT）判斷步驟：a.首先提出“以50概率獲得某收益，以50的概率獲得另外收益”的機(jī)會，然后問決策者，這個機(jī)會對他來說相當(dāng)于收益多少？b.保持概率不變，改變收益值（應(yīng)取前面機(jī)會中已求出效用值的那些收益值）即提出另一機(jī)會，然后再請決策者判斷，依次重復(fù)就可以算出決策者判斷收益的效用值。P115-P116 不確定型決策 等

13、可能準(zhǔn)則 后悔值準(zhǔn)則 悲觀準(zhǔn)則 樂觀準(zhǔn)則 折衷準(zhǔn)則（4）P117-P123 多目標(biāo)決策 P119效用函數(shù)法P119-P123層次分析法（AHP） （主要PPT，輔助Text）（5）P123-P124 決策支持系統(tǒng)（DSS-Decision Support Systems）結(jié)構(gòu)化；非結(jié)構(gòu)化；半結(jié)構(gòu)化決策 組成：數(shù)據(jù)庫，模型庫，方法庫，知識庫和相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件Chapter 7 系統(tǒng)分析與系統(tǒng)建模 （重點） 簡答（1）系統(tǒng)分析 （PPT）定義：廣義解釋:系統(tǒng)分析與系統(tǒng)工程同義；狹義解釋:系統(tǒng)分析作為系統(tǒng)工程在處理大型復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃、研制和運用問題時必須經(jīng)過的一個邏輯步驟。 系統(tǒng)分析：利用科學(xué)的分

14、析方法和工具，對系統(tǒng)的目的、功能、結(jié)構(gòu)、環(huán)境、費用與效益等問題進(jìn)行分析和確定，是一個有目的有步驟的探索和分析過程，為決策提供所需的科學(xué)依據(jù)和信息。系統(tǒng)要明確主要問題，確定系統(tǒng)目標(biāo)，開發(fā)可行方案，建立系統(tǒng)模型，進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析，全面評價和優(yōu)化可行方案，從而為領(lǐng)導(dǎo)者選擇最優(yōu)方案或滿意方案提供可靠的依據(jù)。 P126 要素：a.目標(biāo) b.可行（替代）方案 c.費用和效益 d.模型 e.評價基準(zhǔn)P126 原則:1)內(nèi)部與外部因素 2)當(dāng)前與長遠(yuǎn)利益 3)局部與總體效益 4)定性與定量分析相結(jié)合P127 步驟:1)系統(tǒng)目的分析和確定 2)模型化 3)系統(tǒng)最優(yōu)化 4)系統(tǒng)評價（PPT）要點項 目為

15、 什 么應(yīng)該如何采取什么對策目的為什么提出該問題？應(yīng)提什么？刪去不必要的部分對象為什么從此入手？應(yīng)找哪個？時間為什么在這時做？應(yīng)何時做？合并重復(fù)的工作內(nèi)容地點為什么在這里做？應(yīng)何處做？人為什么由此人做？應(yīng)由誰做？方法為什么這樣做？如何去做？使工作簡化P127 方法：目標(biāo)手段分析法 因果分析法 KJ法 （2）系統(tǒng)模型 P132 定義：系統(tǒng)模型是采用某種特定的形式（如文字、符號、圖表、實物、數(shù)學(xué)公式等）對系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性進(jìn)行描述，提供有關(guān)系統(tǒng)的知識。系統(tǒng)模型一般是現(xiàn)實系統(tǒng)的描述、模仿或抽象 。同一個系統(tǒng)可以建立不同模型（研究目的不同）；同一種模型可以代表多個系統(tǒng)（分析對象不同）。P133 特征

16、：1）是實際系統(tǒng)的合理抽象和有效的模仿；2）由反映系統(tǒng)本質(zhì)或特征的主要因素構(gòu)成；3）表明了有關(guān)因素之間的邏輯關(guān)系或定量關(guān)系。P134分類：（圖7-7）一般分為物理模型、文字模型和數(shù)學(xué)模型。 P135要求：1）現(xiàn)實性 2）簡明性 3）標(biāo)準(zhǔn)化原則：（PPT）現(xiàn)實性原則&簡化性原則&適應(yīng)性原則&借鑒性原則P136 1）切題 2）清晰 3）精度要求適當(dāng) 4）盡量使用標(biāo)準(zhǔn)模型 節(jié)點方法：1）推理法2）實驗法3）統(tǒng)計分析法4）混合法5）類似法（3）（PPT）系統(tǒng)仿真（4）P137-P145 狀態(tài)空間法（5）P146-P150 ISM 箭線Chapter 8 網(wǎng)絡(luò)計劃法（重點） 簡答 計算 （PPT & T

17、ext 相互參考） 工序時間（1）網(wǎng)絡(luò)圖 工序名稱 P157 組成（注意定義）：事項（節(jié)點）、活動（箭線）、線路P158 繪制原則 1）有方向，無回路，無缺口（箭線由左向右）2）相鄰節(jié)點一條（箭）線，箭線首位有節(jié)點，中間不能引出線3）one start , one end（一個始點，一個終點）4）虛工序（解決邏輯關(guān)系的需要，只起連結(jié)作用，不消耗資源，不占用時間） 項目節(jié)點作業(yè)時間參數(shù)P159最早開始時間（正順序計算）P161 最早開始時間 最早完成時間 P159最遲完成時間（反順序計算）P161 最遲開始時間 最遲完成時間 時差P160 工序（ij）總時差 P162 作業(yè) ( i , j）總時

18、差R(i,j)=tL(j)tE(i)t(i,j)（PPT）節(jié)點時差 S( i ) = 作業(yè)單時差r(i,j)=tE(j)tE(i)t(i,j)參數(shù)P160 關(guān)鍵節(jié)點:滿足TL ( j ) = TE ( j ) 的節(jié)點關(guān)鍵作業(yè)：滿足R( i , j ) = 0的作業(yè)P160（圖8-4 步驟）關(guān)鍵工序：滿足R(ij)= TL ( j ) TE ( i ) tij 的工序P163 關(guān)鍵路線（用粗線或雙線表示）：自網(wǎng)絡(luò)圖的始點到終點各關(guān)鍵作業(yè)連接起來的線路。P163 定理8.1&2&3P160 關(guān)鍵線路（代表了工程周期）: 自網(wǎng)絡(luò)圖的始點至終點全部由關(guān)鍵工序組成的最長路。P165 8.5.2 （較重要

19、，著重P166 例8.1）P162-172 8.6 & P172-176 8.7 & P176-180 8.8 （課本內(nèi)容看明白）Chapter 9 系統(tǒng)可靠性分析（重點） 填空 計算 （主要PPT，輔助Text）可靠性P181 定義：A系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的能力；B一個系統(tǒng)或設(shè)備在預(yù)計的時間內(nèi)在給定的條件下滿意工作的概率。P183 度量： 可靠度：不可靠度: R(0)=1 ，R()=0失效密度：平均壽命：失效率：可靠性模型串聯(lián)系統(tǒng)失效率為f(t)=n1）特點 a.總可靠度低于各單元的可靠度，隨著串聯(lián)數(shù)目增加而迅速下降b.總故障率大于各單元的故障率c.若各個單元服從指

20、數(shù)分布，則系統(tǒng)壽命也服從指數(shù)分布。2）設(shè)計時為提高串聯(lián)系統(tǒng)可靠性a.盡可能減少串聯(lián)單元數(shù)目b.提高單元可靠性，降低其故障率c.等可靠度單元組成的系統(tǒng)具有較好的效益并聯(lián)系統(tǒng)1）特點a.總失效概率低于各單元失效概率b.總可靠度高于各單元可靠度c.總平均壽命高于各單元平均壽命d.若各單元服從指數(shù)壽命分布，則系統(tǒng)不服從指數(shù)壽命分布。e. 隨著單元數(shù)的增加，系統(tǒng)的可靠度增大，平均壽命也隨之增加，但新增加單元對系統(tǒng)可靠性及壽命提高的貢獻(xiàn)減小。2)特例：當(dāng)系統(tǒng)各單元的壽命分布為指數(shù)分布時，對于最常用的兩單元并聯(lián)系統(tǒng)，有 對于n個相同單元的并聯(lián)系統(tǒng)，有 P188 混聯(lián)系統(tǒng) 在相同的條件下，串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度高于并串聯(lián)系統(tǒng)。P188表決系統(tǒng) 系統(tǒng)的平