系统工程学第六章

系统工程学第一章系统工程概述第一节系统工程的产生、发展及应用1 系统工程虽然形成于20世纪50年代，但是初步实践可以追溯到古代；2 古希腊唯物主义哲学家德谟克利特最早使用“系统”一词；亚里士多德名言：整体大于部分之和，这是系统论的基本原则之一。

3 都江堰由鱼嘴（岷江分流）、飞沙堰（分洪排沙）、和宝瓶口（引水）三大设施组成；4 早期的系统思想有“只见森林”和比较抽象的特点；15世纪下半页以后，有“只见树木”和具体化的特点；5 19世纪以后，有“先见森林，后见树木”的特点；6 辩证唯物主义认为，世界有无数相互关联、相互依赖、相互制约和相互作用的过程所形成的统一整体。

这种普遍联系和整体性的思想，就是科学系统思想的实质。

7 一般系统论、控制论、信息论耗散结构理论协同论及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。

8 系统论或者狭义的一般系统论，是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。

其代表人物是爱地理理论生物学家贝塔朗菲。

9 系统工程的发展概况1957年，发表第一部名为《系统工程》的著作，系统工程学形成的标志；1965年，提出模糊集合的概念，为现代系统工程奠定了重要的书数学基础1961-1972年，美国实施阿波罗登月计划，使用多种系统工程方法并获得巨大的成功，极大地提高了系统工程的地位1972年，国际系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立，系统工程的应用重点开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的阶段10 中国系统工程研究主要标志和集中代表是钱学森的《工程控制论》、华罗庚的《统筹法》和许国志的《运筹学》11 中国大规模的研究系统工程是从20世纪70年代末、80年代初开始的。

1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在《文汇报》上发表了题为“组织管理的技术——系统工程”第二节系统工程的研究对象1 系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统（规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人机系统、经济性突出等）2 系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体；3 系统的一般属性：整体性，整体性是系统最基本、最核心的特性；关联性，构成系统的要素是相互联系、相互作用的；所有要素均隶属于系统整体，并具有互动关系；环境适应性，区分为不同环境：（技术环境、经济环境、社会环境等）和不同的环境域：（外部环境、内部环境）等目的性、层次性4 大规模复杂系统的特点：系统的功能和属性多样，由此带来的多重目标间经常会出现相互消长或冲突的关系系统通常由多维且不同质的要素所构成一般为人机系统，而人及其组织或群体所表现出的固有的复杂性由要素间相互关系所形成的系统结构所形成的系统结构日益复杂化和动态化规模庞大和经济性突出等5 系统的类型自然系统和人造系统：多数是其复合系统实体系统与概念系统，通常研究的是这两类的复合系统动态系统和静态系统：系统工程研究的是一定时期、一定范围内和一定条件下具有某种程度稳定性的动态系统封闭系统和开放系统：研究有特定输入、输出的相对孤立系统第三节系统工程概念与特1 系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。

《系统工程》作业习题参考答案第三章:初步系统分析1、设有5个销售员w 1、w2、w3、w4、w 5，他们的销售业绩由二维变量v 1、v 2描述，如下表所示，使用绝对值距离来测量点与点之间的距离，用最长距离法来测量类解：第一步：计算样本点与样本点之间的距离，得到距离矩阵：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡04042055306641054321w w w w w第二步：将距离最近的样本点w 1和w 2合并为类h 6，在新分类情况下计算距离： ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡06064044206543h w w w 第三步：将距离最近的样本点w 3和w 4合并为类h 7，继续计算距离：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡060460765h h w 第四步：合并w 5和h 7为类h 8，最后计算h 6与h 8的距离为6。

第五步:123452、设有5个环境区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，各区域环境污染状况由4个指标衡量，即空气、水、土、作物中污染物含量的超限度。

具体各区域污染物超限度数见下表所示:依次对这5个区进行模糊聚类。

解：（1）建立模糊相容关系和模糊等价关系（2）给定聚类水平，对样本进行聚类 ① λ＝0.93时② λ＝0.95时③ λ＝0.98时（3）结合本问题的背景，第二种分类，即分为三类更为合适，其中Ⅰ、Ⅲ为重度污染区域，Ⅱ为较重污染区域，Ⅳ、Ⅴ为轻度污染区域。

⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡==⇒⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=195.0193.093.0189.089.089.0193.093.098.089.01~~195.0183.091.0189.086.082.0188.093.098.081.01~84R R R }{{}ⅡⅤⅣⅢⅠ;,,,1110111101111010001011101~4⇒⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=R }{{}}{ⅤⅣⅡⅢⅠ,;;,1100011000001010001000101~4⇒⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=R }{{}{}{}ⅤⅣⅡⅢⅠ;;;,1000001000001010001000101~4⇒⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=R第五章：系统仿真1、一家小邮局的经理认为，由于镇上店铺的增多，邮局提供的一个窗口的服务已经不够用了。

《系统⼯程》学习笔记（六）六、系统评价⽅法 系统评价：评价——>价值 评价⽬的即系统评价所要解决的问题和所能发挥的作⽤。

具有代表性的评价⽅法：关联矩阵法、层次分析法（AHP）、⽹络分析法、模糊综合评判法和数据⽹络分析法、费-效分析法（以经济指标分析为基础）等。

1. 系统评价原理 系统评价是由评价对象（What）、评价主体（Who)、评价⽬的（Why)、评价时期（When)、评价地点（Where）及评价⽅法（How)要素（5W1H）构成的问题复合体。

效⽤观点的启发：评价主体的个性特点及其所处的环境条件，是决定系统评价结果的重要因素。

2. 关联分析法A：评价对象的m个替代⽅案X：评价替代⽅案的n个评价指标或评价项⽬W：n个评价指标的权重V：第i个替代⽅案Ai的关于Xj指标的价值评定量3. 逐对⽐较法 确定评价指标的简便⽅法。

对各替代⽅案的评价指标进⾏逐对⽐较，对相对重要的指标给予较⾼得分，据此可得到各评价项⽬的权重Wj 。

再根据评价主体给定的评价尺度，对各替代⽅案在不同的评价指标下⼀⼀进⾏评价，得到相应的评价值，进⽽求加权和得到综合评价值。

4. 古林法 从上向下⽐较得Rj，从下向上链式相乘得Kj，归⼀化“因为最后加权和V2>V1>V3, 所以A2为最优⽅案”5. 层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP) 提出者：T.L.萨迪（T.L.Saaty）, 20世纪70年代，核⼼思想：分解-判断-综合⼤致步骤： （1）分析评价系统中各基本要素之间的关系,建⽴系统的递阶层次结构； （2）对同⼀层次的各元素关于上⼀层次中某⼀准则的重要性进⾏两两⽐较,构造两两⽐较判断矩阵,并进⾏⼀致性检验； （3）由判断矩阵计算被⽐较要素对于该准则的相对权重； （4）计算各层要素对系统⽬的(总⽬标)的合成(总)权重,并对各备选⽅案进⾏排序。

求各要素相对于上层某要素（准则等）的归⼀化相对重要度向量。

第四章 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 8、根据下图建立系统的可达矩阵 V V A AA V V A V V V AV V(A)A V (V) V V V A V (V) V 解：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=100000000110000000111100111110100000110111001110001000110000101110001010110000001M9、（2）解：规范方法： 1、 区域划分S i R(S i ) A(S i ) C(S i ) E (S i ) BP 1P 2P 3P 4P 5 P 6P 7P 8P 9(S i) 11，2，4 1，3 1 12 22 2 1，2，3，4，5，6，731，2，3，4 3 3 3442，4 1，2，3，4，5，6，752，4，5 5，6，7 56 6 662，4，5，6，7，872，4，5，7，8 6，7 78 8 6，7，8 8 8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级位划分S i R(S i)A(S i)C(S i)C(S i)=R(S i) 11，2，4 1，3 1 12 22 2 1，2，3，4，5，6，731，2，3，4 3 3 34 442，4 1，2，3，4，5，6，752，4，5 5，6，7 5 56 6 762，4，5，6，7，872，4，5，7，8 6，7 78 8 6，7，8 8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： 提取骨架矩阵如下：建立其递阶结构模型如下：（1） 实用方法：建立其递阶结构模型同上。

第六章 系统评价基本概念系统评价就是从技术、经济、管理、社会、环境等多种角度出发对系统方案进行全面分析、测定和考察，获取定量和定性的评价结果，为系统决策选择最优方案提供科学依据。

系统评价一般要遵循以下步骤：⑴ 明确评价目的和评价方案，深入分析各评价方案的特点和优缺点； ⑵ 确定由所有单项和大类指标组成的评价指标体系； ⑶ 拟定评价指标量化依据，确定各项评价指标的权重； ⑷ 进行单项评价，分析各项指标的实现程度；⑸ 建立评价模型，进行单项指标的综合处理，得到大类指标值； ⑹ 对各方案作出整体综合评价，并根据评价原则，作出评价结论。

系统评价指标体系是由若干个单项评价指标组成的整体。

评价指标体系要完整、科学合理，要形成系统，能反映出所要解决问题的各项要求，反映待评系统的各个方面。

以下是评价指标体系通常应该包括的一些大类指标。

⑴ 政策性指标。

反映政府的方针政策、法律法规和发展规划等方面的要求。

⑵ 技术性指标。

描述系统的各种技术参数的指标。

⑶ 经济性指标。

描述系统经济特征的参数指标，通常有成本、利润和税金、投资额、流动资金、投资回收期、建设周期等。

⑷ 社会性指标。

如对地区综合发展的影响的能力、提供的就业机会、产生的社会福利等。

⑸ 资源性指标。

如工程项目中的物资、人力、能源、矿产、土地等。

⑹ 环境指标。

反映对生态环境方面影响的指标，如污染、破坏、环境与生物保护等。

⑺ 时间性指标。

如工程进度、时间节约等。

目前系统评价方法已经有数十种之多，下面将介绍其中几种常用方法。

评价指标的规范处理在系统评价中，不同的评价指标往往具有不同的含义和量纲。

对于这些具有不同量纲的指标，通常需要进行无量纲化（归一化）处理，然后才可以使用。

设有n 个评价因素指标b 1，b 2，…，b n ，m 个评价对象A 1，A 2，A m ，评价对象A i 相应于评价因素b j 的属性为a ij ，那么对不同类型的评价指标，可分别采用下面的处理方法。