系统工程第二章课后习题

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。

系统⼯程复习资料及题库（含答案）（汪应洛）系统⼯程复习题答案第⼀章⼀、.系统：系统是由两个以上有机联系、相互作⽤的要素所构成，具有特定功能、结构和环境的整体。

.系统⼯程：⽤定量与定性相结合的系统思想和⽅法处理⼤型复杂系统的问题，⽆论是系统的设计或组织的建⽴，还是系统的经营管理，都可以统⼀的看成是⼀类⼯程实践，统称为系统⼯程。

.⾃然系统：⾃然系统主要指由⾃然物（动物、植物、矿物、⽔资源等）所⾃然形成的系统，像海洋系统、矿藏系统等。

.⼈造系统：⼈造系统是根据特定的⽬标，通过⼈的主观努⼒所建成的系统，如⽣产系统、管理系统等。

.实体系统：凡是以矿物、⽣物、机械和⼈群等实体为基本要素所组成的系统称之为实体系统。

.概念系统：凡是由概念、原理、原则、⽅法、制度、程序等概念性的⾮物质要素所构成的系统称为概念系统。

⼆、.管理系统是⼀种组织化的复杂系统。

( ).⼤型⼯程系统和管理系统是两类完全不同的⼤规模复杂系统。

( ).系统的结构主要是按照其功能要求所确定的。

( ).层次结构和输⼊输出结构或两者的结合是描述系统结构的常⽤⽅式。

( )三、简答.为什么说系统⼯程时⼀门新兴的交叉学科？答：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，有机地联系起来，把⼈们的⽣产、科研或经济活动有效地组织起来，应⽤定量分析和定性分析相结合的⽅法和电⼦计算机等技术⼯具，对系统的构成要素、组织结构、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，以便最充分填发挥⼈⼒、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。

系统⼯程在⾃然科学与社会科学之间架设了⼀座沟通的桥梁。

现代数学⽅法和计算机技术，通过系统⼯程，为社会科学研究增加了极为有⽤的定量⽅法、模型⽅法、模拟实验⽅法和优化⽅法。

第一章课后习题解答1、关于安全的定义很多，请思考什么是安全？答：安全是指免遭不可接受危险的伤害。

它是一种使伤害或损害的风险限制处于可以接受的水平的状态。

2、系统、安全系统、安全系统工程的定义是什么？请辨析三者间的区别和联系。

答：系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。

安全系统是以人为中心，由安全工程、卫生工程技术、安全管理、人机工程等几部分组成，以消除伤害、疾病、损失，实现安全生产为目的的有机整体，它是生产系统的一个重要组成部分。

安全系统工程是指应用系统工程的基本原理和方法，辨识、分析、评价、排除和控制系统中的各种危险，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价和综合处理，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性达到最佳状态的一门综合性技术科学。

区别与联系：系统涵盖的范畴比安全系统广，安全系统是系统的一部分，它又由多个子系统组成。

而安全系统工程是进行安全系统分析的技术手段，它通过应用系统工程的原理和方法对安全系统进行分析和控制，使得系统安全性达到最佳状态。

3、安全系统工程是以安全科学和系统科学为基础理论的综合性学科，请问你认为安全系统工程的应遵循的基本观点有哪些。

答：全局的观点、总体最优化的观点、实践性的观点、综合性的观点、定性和定量相结合的观点4、安全系统工程的基本方法是什么？答：从系统整体出发的研究方法、本质安全方法、人—机匹配法、安全经济方法、系统安全管理方法5、请简述安全系统工程的主要研究内容。

答：系统安全分析：充分认识系统的危险性系统安全评价：理解系统中的潜在危险和薄弱环节，最终确定系统的安全状况。

安全决策与控制：根据评价结果，对照已经确定的安全目标，对系统进行调整，对薄弱环节和危险因素增加有效的安全措施，最后使系统的安全性达到安全目标所需求的水平。

第二章课后习题解答1、安全检查表的优点有哪些?其适用范围如何?答：（1）优点：①系统化、科学化，为事故树的绘制和分析，做好准备②容易得出正确的评估结果③充分认识各种影响事故发生的因素的危险程度(或重要程度)④按照原因事件的重要／顺序排列，有问有答，通俗易懂⑤易于分清责任。

系统工程第二章作业工业141班申彦学号201430682.霍尔三维结构与切克兰德方法论有何异同点？答：（1）霍尔方法论主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。

（2）前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。

（3）前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。

4.系统分析的要素有哪些？并简述各自的含义。

答：（1）问题。

在系统分析中，问题一方面代表研究的对象，或称对象系统，需要系统分析人员和决策者共同探讨与问题有关的要素及其关联状况，恰当的问题；另一方面，问题表示现实状况与希望状况的偏差，这为系统改进方案的探寻提供了线索。

⑵目的及目标。

目的是系统的总要求，目标是系统目的的具体化。

（3）方案。

方案即达到目的及其目标，分析和确定为达到系统目标所必须具备的系统功能和技术条件。

（4）模型。

模型是由说明系统的主要因素及其相互关系构成的。

（5）评价。

评价即评定不同方案对系统目的的达到程度。

（6）决策者。

决策者作为系统问题中的利益主体和行为主体。

9.请通过一实例，说明应用系统分析的原理。

如果将图书馆作为一个完整系统，依据现代管理的系统理论，对其进行系统分析，主要包括以下方面：（1）系统要素方面：即构成图书馆的各个组成部分和相关条件；⑵ 系统结构方面：即图书馆各部分的组成方式及其相互关系；（3）系统功能方面：表现为图书馆系统整体和局部功能的总和；（4）系统集合方面：揭示维持、完善与发展图书馆系统的源泉与因素；(5)系统联系方面：研究图书馆系统与其他系统间以及其内部子系统之间相互纵横的联系；(6)系统历史方面：展示整个图书馆系统的产生和发展的历史过程，揭示其一般的历史规律。

同样，图书馆系统也包括不同层级的子系统，各子系统都各司其职。

高层级子系统的主要任务是根据系统的整体目标，向下一层级发出指令，最后考核该层级指令执行的结果，同时解决下一层次各子系统之间的不协调或矛盾；低层级的子系统要对上一层级子系统负责，协调相关层级子系统共同完成任务。

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。

第二章1．举例说明什么是系统工程。

系统工程是从系统的观点出发，跨学科地考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。

举例：三峡水利工程、企业的长远规划、新产品的开发、大型项目管理。

2．简述系统工程的理论基础。

一般系统论、大系统理论、经济控制论、运筹学、哲学和社会科学、计算机科学、各门专业科学和工程技术。

3．系统工程与传统方法有哪些区别？（1）系统工程的思维方式是三维结构分析，即时间维、逻辑维和知识维度。

（2）系统工程的软科学性4．什么是系统分析？系统分析的组成要素有哪些？广义的解释认为系统分析就是系统工程，狭义的解释认为系统分析是系统工程的一项优化技术，或者是系统工程技术在非结构化问题决策中的具体应用。

系统分析是进行系统研究帮助进行有效决策的一种方法。

在若干选定的目标和准则下，分析构成系统的各个要素的功能及其相互之间的关系。

利用数量化方法分析制定可行方案，并推断可能产生的效果，以期寻求对系统整体效益最大的策略。

组成要素：目标、方案、指标、模型、标准、决策5．在系统工程中进行方案的提出和筛选时，备选方案一般应具有哪些特性？（1）强状性（2）适应性（3）可靠性（4）现实性6．试述系统工程的应用范围。

（1）自然对象的系统：宇宙、气象、灾害、国土、资源、农林渔业（2）人体对象的系统：生理、病理、脑、神经、心理、医疗（3）产业系统：技术发展、工业设备、网络系统、服务系统、交通控制、经营管理（4）社会系统：国际系统、国家行政、地区社会、文化、教育7．结合一个具体实例，说明系统工程方法论的思路、程序和方法。

以技术引进项目为例：（1）阐明问题①问题的性质和范围：提出者是生产经理；决策者是总经理；引起问题的原因是当前企业的经济效益下降，产品的市场占有率下滑；涉及的相关部门有市场部和人力资源部②问题的目标：用企业3%-5%的流动资金引进技术，达到企业经济效益提升8%-10%的目标③环境和条件：即技术引进的各种约束条件，包括该企业现有的人力、物力、财力、技术基础、资源和市场等。

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。