系统工程导论陈宏民版课后习题答案.docx
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系统工程导论陈宏民版课后习题答案
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。
5．请你谈谈系统工程在我国国民经济发展中的作用。
【答案要点】
在我国社会经济发展中存在学多发展中的问题，这些问题错综复杂，外部环境变化多端，在定性分析的基础上，如果不进行定量研究和仿真试验，就难以得到解决问题的可操作方案，难以为决策者提供可行的建议，而定量分析和仿真试验是系统工程强项，因此，用系统工程思想、方法去分析、研究、处理、解决上述问题是非常奏效的。
6．与一般管理技术相比，你认为系统工程在管理中有哪些特长？
【答案要点】
结合自己的理解，从系统工程的主要特点进行分析、作答。
第二章《系统与系统工程》习题与思考
1．专家们从不同角度对系统进行定义，你认为组成一个系统应有哪些要点？
并举例说明这些要点。
【答案要点】
系统的概念应该包括这三层含义：
（1）它包括两个或两个以上的元素，这些元素可以称为要素、部分或者子系统。
如一个家庭自然包含所有的成员。
（2）它的元素之间存在着各种简单或者复杂的关系或联系。
比如在家庭这个系统中，有的家庭中的丈夫是大男子主义，而另一些则是妻子顶起半边天，还有些孩子是至高无上的，我些关系的差异显然会影响系统的性质和表现，所家庭之间也千差万别。
（3）它所有元素与全部关系综合而成的有机整体或称为有机统一体。
比如一个成品仓库，如果我们只讨论成品数量，那是个集合问题，但当我们把这个仓库的管理与仓库库库存一起考虑分析时，我们才是在讨论一个系统问题。
2、叙述一般系统与有人参与的系统，或者说与人造系统的主要区别，并举例说明。
【答案要点】
一般系统与人造系统的区别是：
一般系统强调两个以上因素和这些因素之间的关联，而人造系统从管理的角度进行分析和研究的，强调的是系统的目的性和系统的特定功能。
例如能源系统的目的是为人们的生活、生产服务；它有如下的过程：
能源勘测、能源开采、能源运输、能源转换、能源使用、环境保护等；这些过程的相互影响、相互依存、相互制约、如勘探量多少对开采量产生影响，能源勘探、开采、运输、转换以及使用过程所使用的设施的技术水平对环境保护产生影响等，环境的好坏又影响经济的发展，影响能源系统地投入，直接影响能源系统的开发；所有的能源过程都必须遵照国家、地方的法律法规和能源政策，以及遵循自然规律，也就是说所有的过程运作都必须在上述规则下进行，并且形成有序的能源系统整体。
3、系统与系统要素、与系统元素的关系如何？
要素与元素有差别吗？
请举例说明探明之间的关系与差别。
【答案要点】
系统与要素之间的关系是：
总的来说，系统的功能和目标是通过每个要素的作用的正常哈会儿得以有效实现的。
其具体是：
（1）系统，尤其人造系统的每一个要素围绕系统的目标都具有特定的功能，完成系统指定的功能是每个要素的首要任务。
比如一个球队的各个成员都具有特定功能，都承担相应的职责，各自发挥作用，否则难以达到其发展目标。
（2）在任何系统中，每个要素完成其系统指定功能的能力都将影响整个系统的性质和行为。
如球队教练，球员职业精神以及能力都将影响球队作战能力。
（3）系统中任何要素对系统的影响都依赖于其它要素的性质和行为，如一流的教练员和有特长的球员对球队都将产生影响，但作用的效果取决于球队中各成员的素质和配合程度以及球队的规章制度与执行力度。
（4）要素与系统是对立统一的，它们既相互联系又相互区别，表现在系统与要素的性质不同、层次地位不同、发展规律不同，如军人与军队，球员与球队，学生和学校。
（5）系统和要素存在着功能的转化，要素的功能可以通过系统的结构与法则作用转化为系统的功能，系统的功能也可能有某些要素分担，如军人的科学知识、操作技能等通过军队系统的建制、指挥程序等转化为军队的作战能力，当然，军队的特殊功能可能又某些军人来承担。
（6）系统和要素是相对的，如某地区一家集团公司，它由十几家公司所组成，而每家公司都有自己的企业或小公司所组成，于此系统概念是相对。
元素与系统、要素的区别是：
（1）元素是系统的组成部分，但本质特征是具有基原性，相对于给定的系统他是不能也无需再细分的最小组成部分，元素不具有系统性，不讨论其结构问题。
（2）子系统进行分析时，不需要，有时也不可能对元素在进行细分，如一个企业的生产问题，企业由不同的部门所组成，不同部门由功能不同的小组所组成，每个小组由不同的人组成，人是企业系统的元素，不必要也不可能对人进行细分。
4、系统有许多基本性质，请举例说明系统整体性、涌现性、层次性和成长性，以及系统整体性与系统涌现性的差别。
【答案要点】
整体性：
任何一个系统都是由不同要素依据一定逻辑要求构成的整体，而决不是这些要素的简单凑合，或者说这些这些要素的不相关的堆积。
如球队各球员不仅打好自己的位置，还要有很好的合作精神和默契的相互配合能力，如果把每位置表现最佳，但平时不曾在一起训练的球员组成一个球队，其不一定是最好的，原因是各人没有很好的默契和合作，所制定的战略战术与各个位置队员所具有的能力是否匹配，对是否能够充分发挥球队整体作战能力是至关重要的。
涌现性：
它表现在系统整体功能质的差异，即各部分结合组成一个整体后，就会产生整体具有而各个部分原来没有的某些东西。
如“三个诸葛亮，顶个诸葛亮”。
层次性：
任何一个系统都可以在空间或时间上进行初步分解，分成次级、次次级等分系统、子系统、直至元素，形成一系列的排列次序。
如行政系统的典型金字塔结构。
成长性：
任何系统都是从无到有，从小到大，经历孕育期、诞生期、发展期、成熟期、衰老期和更新期。
如一个企业的发展，从诞生、发展到成熟，如果不在产品技术、产品市场方面不断改进、完善，或开辟新领域，那么就将面临破产倒闭的结局。
整体性与涌现性的区别是：
前者放映系统要素与系统整体功能数量上的差异，而后者表现在质的差异，即涌现出系统没有的功能和性质。
5、什么是开放系统？
系统为什么开放？
【答案要点】
开放系统指的是与外界环境至今存在着物质的、能量的、信息的流动与交换的系统。
因为系统开放是动态的，“活的”，系统由封闭走向开放，就可以增强活力，焕发青春。
6、在实际问题中如何区分系统与环境？
为什么要重视系统的环境？
【答案要点】
系统之外的一切与它相关的事物的集合，我们可以通过此来区分系统和环境。
系统环境是系统生存的土壤，环境的复杂性是造成系统复杂性的重要根源。
只有适应环境的系统才能生存，只有良好的环境才能促进系统健康地发展。
7、什么是闭环系统？
它与封闭系统有什么区别？
【答案要点】
闭环系统是具有反馈的系统，反馈是在开放系统出现的，所以前者是开放系统，因此它与封闭系统的区别是：
系统与环境之间是否存在着物质的、能量的、信息的流动与交换，若存在是开放系统，不存在是封闭系统。
8、请举例说明系统结构、系统功能与系统环境三者之间的关系？
【答案要点】
系统之外的一切与它相关联的事物的集合称为该系统的环境。
系统环境只能是相对的意义上确定。
任何系统都是在一定的环境中产生的，又在一定的环境中运行、延续、演化，不存在没有环境的系统。
系统功能与系统结构之间存在十分密切的关系。
一般而言，构成系统结构的要素不同，系统的功能便不同；构成系统的要素相同，但连接方式、排列次序不同，系统的功能也不同。
但是在某些特定场合，构成系统的要素与结构不同，也可获得相同的功能。
另外，由于环境不同同一结构的系统可以有不同的功能，功能是系统在外部环境作用时表现出来的，环境不同，功能当然不同。
9、系统目标是系统研究的主要内容，请举例说明系统目标的多样性和多样性目标的重要性不同。
【答案要点】
系统目标是多样性的，如经济的、社会的、技术的目标，这些方方面面的目标组成了系统的目标体系；且各子目标的权重不一样，即重要性不一样，或者是对总目标的贡献不一样，对管理者来说，了解目标体系中各子目标的权重有利于工作重点地选择。
其次，随着时间的推移，领域的变化，各子目标的权重也是变化的，这与系统的发展性相对应，除了系统发展本身因素之外，权重变化外在原因是环境发生了变化，或者说人们的价值观发生了变化。
第三，系统近期、中期和远期的系统目标不仅权重是变化的，有时目标体系也会发生变化，即增加和减少某些方面的指标。
10、由于系统工程研究者从事不同领域的研究工作，导致对系统工程的定义相差较大，你是怎样理解系统工程的？
【答案要点】
我们可以这样来理解系统工程：
（1）从运用系统工程方法处理问题的基本原则方面
（2）从系统工程的研究对象
（3）从系统工程要解决问题的手段
（4）从系统工程研究要达到的目的
我们可以从以上四合方面理解系统工程有广义和狭义之分，广义系统工程系统是指开发和改造系统的规划、计划、设计、研制、生产、安装、运行等阶段所涉及的思想、程序、方法等的总和。
狭义系统工程是指对系统进行分析、综合、仿真、优化等比较理性的技术。
11、系统工程的特点是什么？
它与其他学科的关系如何？
【答案要点】
系统工程的特点是：
（1）从运用系统工程方法处理问题的基本原则方面，是把研究对象作为一个系统，从整体性角度去分析、组织和管理它。
（2）从系统工程的研究对象来说，可以具有普遍意义的系统，尤其是大规模复杂系统，复杂系统的研究更能体现出系统工程的优势。
（3）从系统工程要解决问题的手段来看，是以软为主，软硬结合。
（4）从系统工程研究要达到的目的来说，无非是使系统达到“最优的开发、最优的设计、最优的管理和最优的运行”。
系统工程与其他学科的关系：
系统工程的产生与发展除了在哲学、系统科学等方面获得思想方法的源泉以外，同时也因为分析和处理各类系统的相关理论和技术的诞生和成熟得到支持，如运筹学、控制论、信息论、计算机科学和信息技术等学科的支持。
它的理论基础主要是自然科学、社会科学和工程技术。
12、为什么说“城市交通问题是一个系统工程问题”？
【答案要点】
以优先发展公共交通为例，发展公共交通是一个系统工程，不仅仅包括软件管理，就是城市的交通组织、城市的交通管理、市民的参与、城市交通的合理引导。
同时，它还包括很多硬件建设。
比如说城市道路的设计、城市道路设施的完善情况，有一些城市的道路不完善，交通组织也有困难。
13、为什么说因特网是一个开放的复杂巨系统？
【答案要点】
复杂系统表现出具有很多层次，而且每个层次都呈现系统的复杂行为；甚至可能还有意识活动参与到系统中。
进入21世纪，网络技术的高速发展，使物理世界中涉及政治、军事、经济、文化、外交、安全关系和利益的全球化、多级化的复杂的世界格局，已经全面映射到开放的互联网体系中，由此形成了一个社会、技术一体化的复杂巨系统！
其表现是不仅构成因特网的子系统非常多，还表现出系统中的层次很多，有的层次结构及运行规律尚不十分清楚，或很不清楚，系统的功能和行为决不是各子系统功能和行为的简单叠加或复合。
14、社会经济系统是最复杂的系统之一，要对它进行研究需要了解它的特点，请举例说明社会经济系统的主要特点。
【答案要点】
社会经济系统的主要特点：
（1）遵循因果规律。
如地区的文明程度建设，它不仅与地区经济发展有关，与地区的教育、文化传统、生活习惯有关，还与当地居民的素质密切相关，故若要进行分析建设则要弄清楚这些因素的因果关系。
（2）具有多重反馈。
如人口总数的增加，使劳动人口数量增加，相应的GDP增加，GDP的增加课时科学教育费用增加，导致人们受教育水平升高，从而提高人们对计划生育的认识，减少计划外生育，使人后增加量降低。
（3）存在反直观性。
如烟酒的价格问题，因为烟酒的生产和销售采用许可证支部，根据正常的推理，烟酒价格的提升意味着国家税收的提升，但如果超出太多，消费者则会采取不同的对策（如戒酒、戒烟或降低消费量等），如果不能正确预测这些对策的后果，只是根据常规的思维去计算改政策的效果，那么该政策的后果可能大大超出人们的预想。
（4）具有较强的非线性特征。
如社会经济系统的战略、规划和计划的研究，如何合理的安排开放、治理资金，如何合理安排工业、农业、交通的投资比例，如此个元素之间呈现出非线性关系。
（5）存在时滞效应。
如“十年树木，百年树人”就是很好地体现。
（6）存在大惯性。
如“习惯势力”。
（7）不适合做直接试验。
如青少年的教育问题，不能把青少年作为实验对象，探讨不同教育方法的效果，更不能从个别案例出发，推行某种所谓有效的青少年教育方法。
（8）因果有时在空间上是分离的。
如“治湖先治江，治江先治山”的策略就是充分考虑因果空间分离的情况提出的。
15、什么是科学发展观？
它与系统工程有什么关系？
【答案要点】
科学发展观就是坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全面发展。
可以科学发展观的特点阐述与系统工程的关系。
第三章《系统工程方法论》习题与思考
1．处理复杂系统问题，研究人员应具备哪些基本观点？
并叙述这些观点的主要内容。
【答案要点】
研究人员应具备的基本观点：
（1）整体观点：
是把系统内部所有要素看成一个整体，整个系统要对所有的子系统之间的关系进行调节，充分发挥子系统的能动作用，要把系统和环境看成一个整体；
（2）综合观点：
是指人们在研究问题时要综合考虑系统的方方面面，协调各要素之间的关系；
（3）层次观点：
是指处理复杂问题时要抓住主要矛盾，抓住主要矛盾的主要方面；
（4）价值观点：
是指人们在设计系统时，应该考虑系统的投入与产出；
（5）发展观点：
是指人们在解决和处理问题时，不能用静止的眼光去看事物。
2、当一个企业遇到困难时，某些企业领导人往往会产生甩包袱的想法，即辞退职工以减轻企业负担，你能否用系统的基本观点来分析这种做法？
【答案要点】
这种作法违背了系统基本观点中的整体观点和综合观点。
作为一个企业应该综合考虑系统内部的各种因素的相互作用，努力协调使之发挥最大的能动效应。
3、当你碰到一大堆问题是，你将如何应对？
并举例说明。
【答案要点】
人们在处理一大堆复杂的系统问题时，应该要有辨证唯物主义的思想和对立统一的思想，抓住主要矛盾是最主要的方法之一，另外还要学会整体观点、层次观点和综合观点等。
4、为什么要研究方法论？
它对人们研究、思考、处理问题有什么作用？
【答案要点】
方法论告诉人们如何去组织、计划、设计和实施问题的研究，但不能详细说明如何进行一项具体的个别的研究，因为每一项研究都有其特殊性。
针对硬系统，霍尔提出了三维结构理论，对于软系统，切克兰德提出了调查学习模式，而对于与人关系密切的社会经济系统，顾基发教授提出了物理—事理—人理方法等。
5、霍尔系统工程方法的三维结构是什么？
逻辑维包括哪些步骤？
【答案要点】
霍尔系统工程方法的三维结构是专业维、时间维、逻辑维。
逻辑维包括规划阶段、计划阶段、研制阶段、生产阶段、安装阶段、运行阶段和更新阶段
6、霍尔系统工程方法与切克兰德的系统工程方法有什么不同？
请举例说明它们之间的差别。
【答案要点】
霍尔系统工程方法主要用于处理良结构系统，因为良结构系统一般便于观察，便于用数学模型描述；而切克兰德方法主要应用于不良结构系统，因为不良结构系统加入了人的判断和知觉。
7、什么是结构性问题？
什么是非结构性问题？
请举例说明。
【答案要点】
结构问题的产生是由于系统可分为良结构系统和不良结构系统，围绕着这两者阐述的问题就是结构性问题。
8、什么是物理？
什么是事理？
什么是人理？
为什么要把“协调关系”作为“物理-事理-人理系统工程方法”解决问题的核心？
【答案要点】
物理是象征本题论的客观存在，包括物质及其组织形态；物理是阐述自然客观现象和客观存在的定律；物理是物质运动和技术作用的一般规律；物理是指管理过程和管理对象中可以并应该由自然科学、工厂技术描述的层面。
事理是人们半好事情应该遵循的规律；是帮助人们有效处理事情的方法；是管理者介入和管理事务的方法；
人理是关注、协调系统中所有团体相互之间的主观关系；是把组织在一起有效开展工作的方法；是研究管理过程中管理主体之间如何相互沟通、学习的技巧。
关系协调是整个系统工程活动的核心。
因为在处理问题时，由于不同的人的知识不同、立场不同、利益不同、价值观不同，对同一个问题、同一个目标、同一个方案往往哪个有不同的看法和见解，因此往往需要调节。
9、什么是综合集成方法？
请举例说明如何应用工程技术层次的综合集成方法解决实际问题。
【答案要点】
综合集成的实质是专家经验、统计数据和信息资料，计算机技术三者的有机结合，构成一个以人为主的高度智能化的人--机结合系统；
工程技术层次的综合集成方法的基本步骤个要点如下：
（1）收集资料，调用数据；
（2）约集专家明确问题的症结所在，对系统的可能走向形成经验性假设，确定需要建模思想；
（3）以经验性假设为前提，充分利用已有的理论知识，建立数学模型；
（4）以数学模型为基础，把数据和信息输入计算机，进行仿真实验；
（5）专家对仿真实验的结果进行分析评价，对系统模型的有效性进行检验；
（6）对系统模型进行修改，调整有关参数，再上机做仿真模拟实验，再将新的结果交给专家分析，如此反复循环，直至结果与专家的意见基本吻合为止。
10、螺旋式推进的系统方法是一种综合集成方法，它有什么特点？
【答案要点】
螺旋式推进系统方法是一种系统科学方法论，从哲学角度讲，它综合了还原论、混沌理论、构成论和生成论，认为事物是由本原在构成的约束下经过螺旋式推进形成的，事物的发展，对事物的认识，对事物的分析，解决问题都是遵循这一规律；螺旋式推进方法论具有迭代和演化的特征，其主要内涵是简单和复杂的对立统一。
第四章《系统建模方法》习题与思考
1、为什么要建立系统模型？
一个适用的系统模型有哪些主要特征？
【答案要点】
因为在立模型的基础上，就可以对系统进行定性的.定量的或者定性与定量想结合的分析，找出研究的特征和发展规律，最终才能研究出我们需要的结果。
一个适用的系统模型主要特征有：
（1）它是现实系统的抽象或模仿；
（2）它是由反映系统本质或特征的主要因素；
（3）它集中体现了这些主要因素之间的关系。
2、系统模型与原形.系统模型与数学模型.系统模型与计算机模型最大的区别在哪？
请举例说明。
【答案要点】
系统模型是原型的反映，数学模型是系统模型的一种重要的形式，如产出模型进行国民经济的综合平衡预算.提高预测决策的效率。
计算机模型是指用计算机程序定义的模型，对于那些无法用真实的实验检验的复杂系统的计算实验是唯一的可用的实验监狱手段如三峡工程。
3、系统模型有那些种类？
请举例说明其中一种分类方法和相对应的系统模型的名称。
【答案要点】
按照模型的形式来分有物理模型，数学模型和概念模型。
按照模型的相似程度分类有同构模型和同态模型。
按照模型的结构特征来分可以分为形象模型、模拟模型、符号模型、数字模型和启发模型。
按照对象的了解程度分类有白箱模型、黑箱模型、灰箱模型。
4、对系统模型有那些基本要求？
系统建模主要有哪些方法？
请风别说明这些建模型的适用对象和建模思路。
【答案要点】
系统模型的要求是：
（1）可行性；
（2）精确性；（3）简明性
建模的主要方法：
（1）推理法；
（2）实验法；（3）统计分析法；（4）混合法；（5）类似法。
推理法适用“白箱”系统，实验法适用“黑箱”或“灰箱”系统等内部结构不清楚的系统，统计分析法适应那些不允许进行直接进行实验观察的“黑箱”系统，混合法是上面几种方法的综合运用，类似法适用那些内部结构性质很清楚但是模型的数量描述和求解却有难度的系统。
5、要建立高质量的模型，建模人员应注意什么问题？
应该具备什么素质？
【答案要点】
需要注意：
（1）掌握系统的基本性质；
（2）手头上要有足够多的经典模型和常用模型；（3）深入实际调查研究，抓住系统特征；（4）理解、协商建立模型的要求和功能；（5）结合实际状态和经典模型，产生新的模型。
6、什么是投入产量模型？
它在经济管理中有什么用处？
【答案要点】
投入产量模型就是对这种错综复杂的技术经济联系进行定量分析的有效手段，还为其他复杂系统研究提供思路。
它从经济系统的整体出发，分析各个产业之间的输入与输出的数量关系，确定达到平衡的条件，可以利用与经济管理的研究。
7、什么是直接消耗系数？
什么是间接消耗系数？
什么是完全消耗系数？
【答案要点】略
8、设某地区的经济分为工业.农业和其他生产部门，其拖如铲除表1所示。
（1）试求直接消耗系数；
（2）试求完全消耗系数；
（3）如果计划期农业的最终产品为350亿元，工业为2300亿元，其他部门为450亿元，请计算出各部门在计划期的总产品分别为多少亿元？
表1某地区的拖如产出表（亿元）
中间产品
最终产品
总产品
农业
工业
其他
生产部门
农业
60
190
30
320
600
工业
90
1520
180
2010
3800
其他
30
95
60
415
600
新创造价值
420
1995
330
总价值
600
3800
600
解：
（1）直接消耗系数表
生产部门
农业
工业
其他
农业
0.1
0.317
0.05
工业
0.024
0.4
0.047
其他
0.05
0.158
0.1
（2）略
（3）总产品分别为，农业630亿元，工业4090亿元，其他639亿元。
9、某钢筋车间制作一批直径相同的钢筋，需要90根长度为3米的，60根长度为4米的。
已知所下料长度为10米。
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