系统工程导论习题解答

第一章部分习题答案1．名词解释风险——是用危险概率及危险严重度表示的可能损失；是对认识主体可能发生灾害的后果的定量描述，是一定时期产生灾害事件的概率与有害事件危及势的乘积。

（危及势是系统功能残缺或丧失后造成的损害的总和。

）风险度——是衡量危险性的指标，也叫风险率。

系统——系统就是由相互作用和相互依赖得若干组成部分结合成得具有特定功能的有机整体。

系统工程——系统工程是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

可靠性——是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

可靠度——是衡量系统可靠性的标准，它是指系统在规定的时间内完成规定功能的概率。

安全——是指在系统使用的周期内，应用科学管理和安全系统工程原理，鉴别危险性并使风险减少到最小限度，从而使系统在操作效率、耗费时间和投资范围内，达到最佳安全的状态；是一个相对的状态概念，是认识主体在某一限度内受到损伤和威胁的状态。

安全系统——在一个工程系统运行、维修以致废弃时都需要有各种手段（包括设施和措施）保证系统的上述工作得以安全进行，这些设施和措施的总和便构成系统中的安全分系统，也可简称安全系统。

第二章部分习题答案1．系统安全分析的含义、目的和任务是什么？系统安全分析含义：是从安全角度对系统中的危险因素进行分析系统安全分析目的：是为了保证系统安全运行，查明系统中的危险因素，以便采取相应措施消除系统故障或事故。

系统安全分析内容：(1)对可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系进行调查和分析。

(2)对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析。

(3)对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析。

(4)对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的最好方法进行调查和分析。

(5)对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果进行调查和分析。

一．简答题1. 什么是系统？并用一表达式描述，说明其含义。

答：系统是由相互联系、相互作用的许多要素结合而成的具有特定功能的统一体。

S＝{E，R} 或者 {E｜R}其中，S表示系统（system），E表示要素（elements）的集合(first set)，R表示由集合E产生的各种关系(relations)的集合(first set)。

2．什么是系统的涌现性答：系统的涌现性包括系统整体的涌现性和系统层次间的涌现性。

系统的各个部分组成一个整体之后，就会产生出整体具有而各个部分原来没有的某些东西（性质、功能、要素），系统的这种属性称为系统整体的涌现性。

系统的层次之间也具有涌现性，即当低层次上升为高层次时，一些新的性质、功能、要素就会涌现出来。

3．简述系统与环境的关系答：新系统产生于环境；新系统的约束条件决定于环境；决策的依据来自于环境，试制所需资源来自于环境；最后，系统的品质也这能放在环境中进行评价。

系统对环境的依赖性，产生与环境，运行与环境中，适应环境；系统与环境划分的确定性与相对性；系统与环境相互影响，物质、能量、信息交换；系统+环境=更大系统。

4．按钱学森提出的系统新的分类方法，系统如何分类？对每一类系统举一例。

答：1）按照系统规模分为小系统、大系统、巨系统；2）按照系统结构的复杂程度分为简单系统和复杂系统。

一个人可视为简单的小系统，学校为复杂的大系统，社会是开放的复杂巨系统。

5．如果用下面表达式描述某一企业系统S={E，R}Ω{E∣R}，举例说明E和R分别表示那些内容？答：E表示要素的集合，R表示由集合E产生的各种关系的集合。

E－构成企业的各子系统，R－子系统之间、系统与整体之间、整体与环境之间、子系统与环境之间的关系。

6．系统的结构与功能的关系是怎样的？答：结构与功能是系统普遍存在的两种既相互区别又相互联系的基本属性，是系统中要素之间相互联系相互作用所形成的整体性关系问题的两个方面。

区别：系统结构说明的是系统内部状态和内部作用，系统功能说明的是系统外部状态和外部作用。

第一章《序言》习题与思考1．从系统工程产生的背景的描述中，你认为系统工程主要适用于研究、处理、解决哪类问题？这些问题有什么特征？【答案要点】（1）对从系统工程产生的历史背景进行描述，如：从其发展的必要性、社会经济角度以及科学技术发展等方面描述。

（2）从描述中得出它成为研究、分析和处理复杂系统问题最有效的理论、方法和工具。

（3）这些问题的基本特征是由很多政治、经济、社会、技术、环境等熔合一起，且规模大、关系复杂、因素众多、目标多样，需要用多种理论和知识、技术综合集成的方法去解决。

2．从推动系统工程发展的主要理论看，你认为要研究、处理、解决复杂系统问题还要哪些科学技术的支持？【答案要点】研究、分析、解决系统问题除了需要运筹学、控制论、一般系统理论等基本理论的支持，还需要信息论，耗散结构理论、协同理论、突变论以及现代控制论、计算机科学、信息技术等相关学科，且后三者使系统工程的实际应用成为现实。

3．从我国古代朴素系统观的应用案例的介绍中，你认为这些案例中主要体现了什么样的系统观念？【答案要点】结合案例（孙子兵法、都江堰水利工程、丁谓修复皇宫、冶炼等）可知我国古代朴素系统观念是从系统整体出发，对不同层次以及系统与环境进行全面地分析，从而解决问题。

4．请你谈谈钱学森对中国系统工程做出了哪些杰出贡献。

【答案要点】钱学森对我国系统工程的发展贡献是：（1）创建第一个运筹学研究小组，并把它作为其组建的中国科学院研究所的组成部分；（2）创建第一个军事研究机构，开辟系统科学面向我国武器装备规划的新领域；（3）在其指导下，许多计划和工程部门按照技术上和组织上的各种时序联系和逻辑联系的计划流程图，运用数学方法进行计划和工程的分析预测，分清主次，明确关键，寻求人才资源和物资资源利用的最优方案；（4）他积极建议我国军事部门将系统工程原理和方法，作为我军不断向现代化迈进的重要手段；（5）在他古稀之年，发表一系列关于系统科学的学术演讲；（6）在其倡议和指导下，我国运用系统科学的理论与方法对我国的经济建设与社会发展做出了科学的预测和研究；总之，钱学森对系统科学最重要的贡献是发展了系统学和开饭的复杂巨系统的方法论。

1. 系统工程的主要特点是什么？A: 一个系统，两个最优B: 以软为主，软硬结合C: 跨学科多，综合性强D: 从定性到定量的综合集成研究E: 宏观研究为主，兼顾微观研究F: 实践性与咨询性参考答案：ABCDEF1.阿波罗登月计划是举世公认的系统工程范例。

从___年5月至年12月，历时11年半，耗资___多亿美元，参加研制的美国与外国企业２万多家，大学与研究机构120所，使用大型计算机600多台，参加研制工作的人员达___多万，其中高级技术人员42万。

A: 1961；1972;400;300 B: 1962；1972；300；400； C:1961；1972；300；400； D: 1962；1972；400；300；参考答案：ABD4. 把时间维与逻辑维结合起来形成一个二维结构，称为系统工程的活动矩阵，参考答案：√5. 请填写HALL三维结构中的逻辑图：A: 系统综合、系统分析、确定目标、系统评价。

B: 系统综合、确定目标、系统分析、系统评价。

C: 确定目标、系统分析、系统综合、系统评价。

D: 确定目标、系统综合、系统分析、系统评价。

参考答案：D1. 成本效益分析法主要考虑资金的时间价值。

11. 系统评价工作的两项困难：（1）有的指标没有明确的数量表示，甚至同使用人或评价人的主观感觉与经验有关；（2）不同的方案可能各有所长。

针对这两项困难，相应的解决办法是： A.各项指标数量化 B.所有指标归一化 C.各项指标矢量化 D.所有指标一致化参考答案：AB12. 指标评分法主要有： A.排队打分法； B.专家打分法； C.两两比较法； D.体操计分法； E.连环比率法； F.逻辑判断评分法。

参考答案：ABCDEF13. 所谓的产品的“寿命周期”是从产品开始构思到最终将产品予以处理不用之间的时间区间。

寿命周期分为以下阶段： A.概念和定义阶段； B.设计与开发阶段 C.生产阶段 D.安装阶段； E.运行和维修阶段 F.处理阶段。

第一章1．举例说明什么是系统，系统具有哪些特性。

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。

由此可见，一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度都可看成一个系统。

从系统的定义可以看出，所有系统都具有共同的特性：①层次性；②整体性；③集合性；④相关性；⑤目的性；⑥环境适应性。

2．系统工程研究的系统除具有一般系统的特性外，还具有哪些特性？作为系统工程研究的对象，还必须具有以下特性：①可控性；②动态性；③复杂性；④自律性。

3．按照系统存在的形态和性质，举例说明系统有哪些类型。

按照系统在自然界存在的形态和性质，系统可分为以下类型：①自然系统与人工系统；②实体系统与概念系统；③动态系统与静态系统；④控制系统与行为系统；⑤孤立系统、封闭系统与开放系统；⑥因果系统和目的系统；⑦普通系统与大系统；⑧简单系统和复杂系统；⑨面向对象区分的各种系统形态。

4．举例分析管理系统具有的特点。

管理系统除了具有一般系统的特征外，还有如下几个特点：①管理系统是一个具有多重反馈结构的社会系统；②管理系统往往是一个非线性的系统；③管理系统中各变量之间存在着长时滞；④管理系统中原因和结果具有一定的分离性；⑤管理系统具有明显的组织结构特性。

5．从系统的角度看，一个工业企业具有哪些系统特征？从经营决策的角度来看，现代工业企业表现出以下系统特征：①工业企业系统是一个“人—机系统”；②工业企业系统是一个可分系统；③工业企业是一个具有自适应能力的动态系统；④工业企业是一个投入产出系统；⑤工业企业是一个开放系统。

6．简述系统科学、系统学和系统工程三者之间的关系。

系统科学是与自然科学和社会科学并列的基础科学，是一门独立于其他各门科学的学科。

系统科学是在研究控制论、信息论、运筹学和一般系统论的过程中发展起来的，从系统科学这一类研究系统的基础科学出发，结合其他基础科学，组成一系列研究系统共同问题的技术科学，这些科学统称为系统学。

7 解：(c):S=( S 1, S 2, S 3, S 4, S 5, S 6, S 7)R b= (S 2 , S 3 ),( S 2 , S 4 ), ( S 3 , S 1 ), ( S 3 , S 4 ), ( S 3 , S 5 ) , ( S 3 , S 6 ), (S 3, S 7) , (S 4, S 1) , ( S 5 , S 3 ) , ( S 7, S 4 ), (S 7, S 6)⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=0101000000000000001000000001111100100011000000000A ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1101001010000011111010001001111110111111110000001M =(A+I)2 ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=111001010000001001111101111111000001'M8、根据下图建立系统的可达矩阵解：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=100000000110000000111100111110100000110111001110001000110000101110001010110000001M9、（2）解：规范方法：1、 区域划分因为B(S)={3,6}所以设B中元素Bu=3、Bv=6R(3)={ 1，2，3，4}、R(6)={ 2，4，5，6，7，8}R(3)∩R(6)={ 1，2、3，4} ∩{2，4，5，6，7，8} ≠φ，故区域不可分解2将满足C ＝R 的元素2，8挑出作为第1级 将满足C ＝R 的元素4挑出作为第2级 将满足C ＝R 的元素1，5挑出作为第3级将满足C ＝R 的元素3，7挑出作为第4级 将满足C ＝R 的元素6挑出作为第5级 将M 按分级排列：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=110101110101011100101101000101010000110100000101000000100000000167351482M提取骨架矩阵如下：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=010000000001001000001000000001000000010000000001000000000000000067351482'A建立其递阶结构模型如下：（1） 实用方法： （2）⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1101100100100100100000000000067351482M建立其递阶结构模型同上。

系统工程练习题答案系统工程是一个跨学科的领域，它涉及到不同学科和专业的知识与技能，旨在解决复杂问题和优化工作流程。

为了培养学生的综合分析和解决问题的能力，系统工程常常以练习题的形式进行教学和训练。

以下是一些常见的系统工程练习题，以及它们的答案和解析。

1. 问题定义与目标确定在系统工程中，问题定义是非常重要的一步。

假设您正在设计一个物流系统，您需要确定该系统的目标并定义问题。

在该问题中，目标是提高物流效率，并减少成本。

问题定义可以写为：“设计一个物流系统，提高物流效率并降低成本。

”2. 系统边界与子系统划分一个系统往往包含多个子系统，边界的定义是对系统的范围进行划分。

在这个例子中，整个物流系统包括供应链管理、仓储管理、运输管理等子系统。

我们可以将物流系统的边界定义为“从供应链开始，包括原材料采购、生产、仓储和运输，直到产品最终交付给客户为止。

”3. 问题分析与数据收集在解决问题之前，需要进行问题分析和数据收集。

例如，在物流系统的设计中，您需要了解当前物流系统的问题和瓶颈。

通过对当前物流网络的分析，您可以确定瓶颈和改进的机会，并收集相关的数据进行进一步分析。

4. 方案设计与优化在物流系统的设计过程中，您需要提出一些方案，并通过评估和比较来确定最优的方案。

例如，您可以提出优化运输路线、改进仓储管理和提高供应链响应性的方案。

通过模拟实验和数据分析，您可以评估每个方案的性能，并选择最优方案。

5. 实施与评估一旦确定了最优方案，您需要开始实施并评估其效果。

实施过程中，您可能需要进行一些调整和改进。

例如，您可能需要与供应商、生产部门和物流服务提供商进行合作，并监控物流效率和成本。

通过评估实施结果，您可以确定方案是否达到了预期效果。

总结起来，系统工程练习题主要涉及问题定义与目标确定、系统边界与子系统划分、问题分析与数据收集、方案设计与优化、实施与评估等环节。

通过练习这些题目，学生可以培养系统思维、分析问题和解决问题的能力。

总复习题一、底子概念〔判断、填空〕1． 指标综合的加法原那么和乘法原那么，其本色都是一种加权平均法的思路。

〔p197〕2． 典型故障曲线〔浴盆曲线〕〔p223〕早期故障期〔从高到低〕；偶然故障期〔大体保持不变〕；耗损故障期〔逐渐升高〕 〔p223〕3． 并联系统的定义可以看出，从理论上讲，可以无限提高系统的可靠度。

〔p227〕4．系统阐发的重点在于确定问题的目标，以及对各种可行方案进行量化阐发与评价。

〔p149〕5．成本效益阐发法主要考虑资金的时间价值。

〔p158〕6．贝塔朗菲的理论可以归纳为以下四点：整体性原那么，动态布局原那么，能动性原那么，有序性原那么。

〔p16〕7．在编制投入产出表时，首先遇到的问题是部分〔或产物〕划分的问题。

〔p246〕8．把时间维与逻辑维结合起来形成一个二维布局{}77⨯=ija A ，称为系统工程的活动矩阵。

〔p60〕9．系统模型，是对于系统的描述、模仿或抽象。

它反映系统的物理本质与主要特征。

〔p125〕 10．所谓反响，就是系统的输出对于输入的影响〔Feedback,亦称回授〕，或者说是输入与输出之间的反向联系。

简单地说，就是系统的输出反过来影响系统的原输入作用。

〔p85〕11．香农把信息定义为两次不确定性之差，即：信息(量) = 通信前的不确定性 － 通信后尚存的不确定性。

〔p97〕12．从系统工程的不雅点看，系统的主要属性有： 、 、、、、。

答：调集性、相关性、层次性、整体性、目的性、系对于统环境的适应性。

13．80年代末，钱学森提出处置开放的复杂巨系统的方法论是，结合系统学理论和人工智能技术的开展，又于己于1992年提出了建设体系，进一步开展了开放的复杂巨系统的系统方法。

答：从定性到定量综合集成方法。

从定性到定量综合集成研讨厅。

14．对模型一般有以下要求：、、。

答：真实性、简明性、完整性、尺度化。

15．我国著名科学家钱学森提出了一个清晰的现代科学技术的体系布局，认为从应用实践到根底理论，现代科学技术可以分为四个层次：、、、。

《系统工程专业课后习题》答案一、填空题1. 工具、技术、方法、方法论2. 同构性3. 功能确定、功能结构分析、功能分配4. 半定量5. 小中取大6. 预评价7.实用性、真实性、简明性、针对性8. 大中取大二、单项选择题1.C2.C3.A4.A5.C三、名词解释1.隐性知识：也称意会性知识，包含在经验、技巧等中的知识，由于其需靠实践摸索和体验来获得，可意会而不可言传2.软系统方法论：把问题不明确、结构不清晰的问题称为“软”问题，把处理软问题的方法论称为软系统方法论3.系统工程过程：一个由各专业人员组成的团队，运用系统工程技术，按照自上而下的次序，通过反复迭代，解决问题、开发系统的过程4.敏捷系统工程：①敏捷系统的工程，即构件一个敏捷系统的工程，敏捷系统来源于制造业中的一种先进制造方式——敏捷制造。

②敏捷的系统工程，把敏捷系统开发的一些特点和做法引入一般系统工程的过程中去，以提高系统工程的质量和效益。

5.产品（广义）的再造工程：对已有产品的内部机理或功能进行研究、检查、掌握和改进，改造成一种新的形式，使其具有新的功能（或非功能）特点，而这常常是采用新技术而达到的。

6.系统可靠性串联模型：如果一个系统是由两个单元组成，其中任何一个单元失效都将使系统失效，这样的系统可靠性模型就是串联模型。

7.系统评价：系统评价是对需要评价的系统，在特定的条件下，按照评价目标进行系统价值的认定和估计。

四、简答题1.简述系统模型的作用或建模原则（二选一）系统工程工作常常使用模型方法，模型在系统工程工作中的作用如下：（1）便于对系统的认识和理解。

由于模型抽象地反映了系统主要的原理和规律，通过模型使人们容易了解和认识系统。

（2）有利于进行系统分析。

由于系统原型很难甚至不可能进行实验、测定或者修改方案，人们可以在模型上进行。

（3）有利于开发者之间以及与用户之间的沟通。

因为模型抓住了系统本质，可以从大处着眼进行研究讨论。

系统模型的建立需要遵循下面这些原则：（1）实用性。

1.1什么是系统？系统定义中有哪些要点？1.2系统与要素、要素与要素之间存在什么样的关系？1.3系统的特征有哪些？系统工程的定义是什么？系统工程有哪些主要特点？1.4系统工程的理论基础有哪些？并简述其各自特点。

1.5请举出古今中外应用系统思想和系统工程的案例两个。

1.1系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。

系统定义中的要点有：一、系统由若干元素组成；二、这些元素相互作用、相互依赖；三、因为元素间的相互作用使得系统作为一个整体具有特定功能。

1.2系统与要素之间的关系：每一个要素的特征和行为都对整个系统的特征和行为产生一定的响；要素与要素之间的关系：每一个要素的特征和行为都至少依赖于系统的另外一个要素的特征和行为；不能独立存在两个独立的元素子集。

1.3系统的特征：整体性、层次性、相关性、目的性、适应性系统工程的定义：很多，举钱学森：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，系统工程是一门组织管理的技术。

系统工程的主要特点：整体性（系统性）、关联性（协调性）、综合性（交叉性）、满意性（最优化）1.4系统工程的理论基础有：一般系统理论：核心概念是系统，对还原论观点和分析方法提出了批判，提出按照系统观点和方法来处理问题。

大系统理论：大系统规模庞大、结构复杂、环节数量大或层次较多，相互间关系复杂，影响因素众多，并常带有随机性，大系统理论研究大系统的结构方案、稳定性、最优化、模型的建立与求解等问题信息论：信息、材料和能源一起被看成构成系统的三大要素控制论：通过信息处理的能动过程，解决控制与被控制的矛盾，使系统运行处于最优化状态或保持系统的稳定性。

控制对象为一个有组织的系统；控制方式为根据内部与外部的各种变化而进行调整；控制目的是使系统保持某种特定的状态运筹学：在实行管理的领域，运用数学方法，对需要进行管理的问题统筹规划作出决策，内容包括规划论、图论、决策论、对策论、排队论等。

系统工程导论第1次作业本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共3道小题)1.输出完全决定于输入且状态与结果具有一致性的系统称为（）。

(A) 封闭系统(B) 因果系统(C) 控制系统(D) 静态系统正确答案：B解答参考：2.三维结构方法论的核心内容是模型化和（）。

(A) 定性化(B) 定量化(C) 综合化(D) 分解化正确答案：B解答参考：3.通过人们的经验、知识和直觉形成的，形式上可以是思维、字句和描述，这种模型是（）。

(A) 形象模型(B) 模拟模型(C) 概念模型(D) 图形模型正确答案：C解答参考：二、不定项选择题(有不定个选项正确，共7道小题)4. 系统建模的原则是（）。

[不选全或者选错，不算完成](A) 准确性(B) 可靠性(C) 简明性(D) 实用性(E) 反馈性正确答案：A B C D E解答参考：5. 将现实系统加以放大或缩小后表示系统的模型称为（）。

[不选全或者选错，不算完成](A) 图形模型(B) 模拟模型(C) 概念模型(D) 实物模型正确答案：D解答参考：6. 当系统结构性质不明确，又无足够的数据，系统上又无法做试验，可以先科学的设想一些情况，推出结果，再反过来修正模型，这种方法称为（）[不选全或者选错，不算完成](A) 数据分析法(B) 实验分析法(C) 主观想象法(D) 人工实现法正确答案：C解答参考：7. 系统模型分析中的抽象模型包括（）。

[不选全或者选错，不算完成](A) 数学模型(B) 图形模型(C) 计算机程序(D) 概念模型(E) 实物模型正确答案：A B C D解答参考：8.系统的基本特征包括（）。

[不选全或者选错，不算完成](A) 整体性(B) 相关性(C) 目的性(D) 环境适应性(E) 确定性正确答案：A B C D解答参考：9.系统模型分析中的抽象模型包括（ ABCDE ）。

A． B． C． D． [不选全或者选错，不算完成](A) 数学模型(B) 图形模型(C) 计算机程序(D) 概念模型(E) 实物模型正确答案：A B C D E解答参考：10.系统分析的要素包括（）。

2.1什么是孤立系统、封闭系统和开放系统？试分别举例说明。

答：a.如果系统与其环境之间既没有物质的交换，也没有能量的交换，就称其为孤立系统。

在孤立系统中，系统与环境之间是相互隔绝的，系统内部的能量和物质不能传至系统外，系统环境的能量也不能传至系统内，显然，客观世界是不存在这种孤立系统的；b.如果系统与其环境可以交换能量但不可以交换物质，称其为封闭系统。

例如一个密闭的容器，可以与外界交换能量，但不能交换物质，可看作为封闭系统；c.如果系统与环境之间既有换，又有物质交换，就称其为开放系统。

小至细胞、分子、大至生物、城市、国家等任何系统每时每刻都与环境进行着物质、能量及信息的交换，都是开放系统。

2.2什么是系统自组织现象？试描述一个具体的系统自组织现象。

答：系统中的元素在环境作用下，不依靠外力，发展形成有序结构的过程，称为系统自组织。

19世纪末化学家利色根发现，将碘化钾溶液加入到含有硝酸银的胶体介质中，在一定的条件下，所形成的碘化银沉淀物会构成一圈圈有规律间隔的环状分布，这种有序的环称为利色根环。

如激光的产生就是一个典型的自组织过程。

2.3中国科学家对系统科学与技术有过哪些贡献？答：中国科学院于1956年在力学研究所成立“运用组”，即后来“运筹组”的前身。

到1980年成立“系统科学研究所”，1980年成立“中国系统工程学会”，这些都标志着我国对系统工程研究发展的重视。

1986年钱学森发表“为什么创立和研究系统学”，又把我国系统工程研究提高到系统工程基础理论，从系统科学体系的高度进行研究。

我国学者钱学森于1989年提出“综合集成法”，是对系统工程方法论研究方面作出的新贡献。

2.4如何全面正确理解系统的整体性和“1+1>2”表达式？答：系统的首要特征就是其整体性，系统不是各孤立部分属性的简单叠加，它还具有各孤立部分所没有的新的性质和行为。

系统的整体性质有时通俗地表达为“1+1>2”，但实际情况是复杂的，也有可能等于2或小于2，这取决于系统的结构、各部分的属性及系统内协同作用的强弱。

第一章概述（简答题）1. 钱学森对于系统的定义:系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。

2.系统的三个基本特征：a.系统是由若干元素组成的;b.这些元素相互作用，相互依赖；c.由于这些元素间的相互作用，使系统作为一个整体，具有特定的功能。

3. 系统的特征：a.整体性b.集合性c.层次性d.相关性e.目的性f.适应性4. 系统的分类：a.自然系统和人造系统b.实体系统和概念系统c.动态系统和静态系统d.开放系统和封闭系统 e.简单系统，简单巨系统和复杂巨系统。

5.系统工程的内涵:系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科。

它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，有机的联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效的组织起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法及计算机等技术工具，对系统的构成要素、组成结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计，最优控制和最优管理的目的，以便最充分的发货人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。

6. 系统工程的主要内容：系统分析，系统设计，系统模型化，系统的最优化，系统的组织管理，系统评价，系统预测与决策等。

第二章系统工程的理论基础与方法论（计算题、简答题）1、线性规划问题：重点计算题2、整数规划问题：重点计算题3.分支定界求解整数规划的内涵：设有最大化的整数规划问题A，与它相应的线性规划问题（即在整数规划中去掉了决策变量的整数取值要求）为B。

从解问题B开始，若B的最优解符合A中的整数条件，则A 的最优解即为B的最优解；若B的最优解不符合A的证书条件，则B的最优解对应的最优值必是A的最优值Z*的上界，记为Z，而A的某一任意可行解的目标函数值将是Z*的一个下届Z。

分枝定界法就是不断将B的可行域分成子区域（称为分枝），并在每个子区域中确定A的上界Z和下届Z（称为定界）的方法。

第一章 概论 习题及及解答1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统实例，并说明它们的工作原理。

略1-2. 图1-17是液面自动控制系统的两种原理示意图。

在运行中，希望液面高度0H 维持不变。

1．试说明各系统的工作原理。

2．画出各系统的方框图，并说明被控对象、给定值、被控量和干扰信号是什么?()a 工作原理：出水量2θ与进水量一致，系统处于平衡状态，液位高度保持在0H 。

当出水量大于进水量，液位降低，浮子下沉，通过连杆使阀门1L 开大，使得进水量增大，液位逐渐回升；当出水量小于进水量，液位升高，浮子上升，通过连杆使阀门1关小，液位逐渐降低。

其中被控对象是水槽，给定值是液面高度希望值0H 。

被控量是液面实际高度，干扰量是出水量2θ。

()b 工作原理：出水量与进水量一致系统处于平衡状态，电位器滑动头位于中间位置，液面为给定高度0H 。

当出水量大于（小于）进水量，浮子下沉（上浮）带动电位器滑动头向上（下）移动，电位器输出一正（负）电压，使电动机正（反）转，通过减速器开大（关小）阀门1L ，使进水量增大（减小），液面高度升高（降低），当液面高度为0H 时，电位器滑动头处于中间位置，输出电压为零，电动机不转，系统又处于平衡状态。

其中被控对象是水槽，给定值为液面高度希望值0H ，被控量是液面实际高度，干扰量是出水量2θ。

()a ，()b 系统结构图如下图1-3 什么是负反馈控制?在图1-17(b)系统中是怎样实现负反馈控制的?在什么情况下反馈极性会误接为正，此时对系统工作有何影响?解：负反馈控制就是将输出量反馈到输入端与输入量进行比较产生偏差信号，利用偏差信号对系统进行调节，达到减小或消除偏差的目的。

图1-17()b系统的输出量液面实际高度通过浮子测量反馈到输入端与输入信号（给定液面高度）进行比较，如果二者不一致就会在电位器输出一电压值——偏差信号，偏差信号带动电机转动，通过减速器使阀门1开大或关小，从而进入量改变，当输出量——液面实际高度与给定高度一致偏差信号为0，电机，减速器不动，系统又处于平衡状态。

《系统工程导论》作业题(含解答)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII《系统工程导论》一．判断题（正确的写“对”，错误的写“错”）1．一般系统理论重申亚里士多德的一个观点：系统的功能一定等于系统全部要素功能的总和。

【错】2．典型故障曲线（浴盆曲线）告诉我们：系统的故障在早期故障期和偶然故障期，其故障率都很小，到损耗故障期，故障率会逐渐升高。

【错】3．“什么也不干”，维持现状，也是一种方案，称为零方案。

【对】4．香农把信息定义为两次不确定性之和，即：信息(量) = 通信前的不确定性＋通信后尚存的不确定性。

【错】5．系统模型，是对于系统的描述、模仿或抽象。

它反映系统的物理本质与主要特征。

【对】6．系统分析一般有七个步骤，根据具体情况，有些步骤可以并行进行，但不能改变顺序。

【错】二．单项选择题（请将你选择的字母填写在括号内）1．80年代末，钱学森提出处理开放的复杂巨系统的方法论是，结合系统学理论和人工智能技术的发展，又于己于1992年提出了建设体系，进一步发展了开放的复杂巨系统的系统方法。

答：从定性到定量综合集成方法。

从定性到定量综合集成研讨厅。

2．系统的所谓相关性，包含两重意思：一是之间存在着这样那样的联系；二是也存在着这样那样的联系。

“联系”又称“关系”，常常是错综复杂的。

答案：要素与要素；系统与其环境。

3．指标评分法主要有：（1）排队打分法；（2）__ ___ ______；（3）两两比较法；（4）_____________：（5）_____________；（6）__________________。

答：（1）排队打分法；（2）专家打分法；（3）两两比较法；（4）体操计分法；（5）连环比率法；（6）逻辑判断评分法。

4．对模型进行修正与简化的方法通常有：（1）；（2）合并一些变量；（3）；（4）改变变量之间的函数关系；（5）改变约束。

答：去除一些变量；改变变量的性质。

系统工程第四版习题解答第三章 系统模型与模型化21. 给定描述系统基本结构的有向图，如图3-16a 、b 所示。

要求： （1）写出系统要素集合S 及S 上的二元关系集合b R 。

（2）建立邻接矩阵A 、可达矩阵M 及缩减矩阵M '。

解：（2）3-16a ： 规范方法：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=0111000000010000010010010A ，⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1111001000011000111011111M ，M M ='}5,4,3,2,1{)(==∏P S 。

⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=11110010000110001110111115432154321)(P M}1{},5{},2{},3{},4{,,,,)(54321==∏L L L L L P⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=11111011110011100011000011523415234)(54321L L L L L L M ③提取骨架矩阵⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=''1100011000011000011000011523415234)(54321L L L L L L M ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=-''='01000001000001000001000001523415234)(54321L L L L L I L M A ④绘制多级递阶有向图实用方法：缩减矩阵⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=='11110010000110001110111115432154321M M⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡='11111011110011100011000011523415234)(54321L L L L L L M3-16b ：规范方法：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=000000000011100010000000001000010100A ，⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=100000111111101010000100101010111111M①区域划分φ≠=⋂=⋂}5,1{}6,5,4,2,1{}5,3,1{)()(63S A S A所以系统无法划分为两个或两个以上相互独立的区域，即}6,5,4,3,2,1{)(==∏P S 。