农业系统工程作业题参考答案.docx
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农业系统工程作业题参考答案
农业系统工程作业题
作业题一
一、概念（10分，每题2分）
1、农业系统工程：
是系统工程的一个重要分支，简单来讲：
系统工程的思想、原理和方法在农业系统中的应用就叫农业系统工程。
或农业系统工程是组织管理农业系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。
2、系统分析：
系统分析是系统工程人员使用科学的工具和方法，对系统的目的、功能、环境、费用、效益等进行充分的调查研究，通过数据处理和模型化方法，得出评价系统功能、费用等量化指标，来作为决策者确定最优方案的依据。
3、环境辩识：
是指采用定性、定量分析相结合的方法，对环境要素的构成、数量和空间分布、开发利用状况等进行全面而深入地分析，进而明确环境的资源优势和制约问题，为系统结构调整、功能改善提供科学依据。
4、系统诊断：
是在环境辩识和系统结构与功能分析的基础上，对系统存在的基本问题进行定性与定量的分析，进而找出主要矛盾方面，为系统结构的调整、改善系统功能提供依据。
5、系统模拟：
或称系统仿真，它是通过便于控制的一组条件来代表真实事物的特征，通过模仿性的试验来了解实体的规律。
二、简答题（30分，每题5分）
1、简述系统工程的基本任务。
（第6～7页）
答：
首先是合理的提出任务，这是作好各项工作的前提条件，因为任务不明确，无论干什么工作都是盲目行为，也不可能取得好的效果。
第二步是最合理的完成任务。
也可以说成是多、快、好、省地完成任务。
第三步是有效的运用。
前两步工作是重要的，但不是系统工程要达到的真正目的。
一般可把前两步工作叫过程最优化，而第三步完成才是全程最优化。
2、系统工程方法与传统工程方法的区别与联系。
（第8～9页）
答：
（1）思维方式不同。
系统工程研究问题，首先把研究对象当成一个系统，即用系统观点、系统的方法去解决工程性问题，强调工程开发与环境的融合性。
而传统工程方法一般以就事论事为主。
（2）目标不同。
传统工程方法以局部优化为主要目标，而系统工程方法则以整体优化为主要目标。
（3）研究方法不同。
主要有三个方面：
a、传统工程方法多以单科研究为主，而系统方法则以多学科综合研究为主。
b、传统方法以实验为主，以获得必要的数据资料。
而系统方法则强调以计算机仿真为主。
c、多方案输出是系统工程的基本特征之一，而传统方法一般方案较少。
3、简述农业系统的特点。
（第17-18页）
答：
（1）农业系统不同于一般的自然生态系统。
农业系统与自然生态系统的不同点就在于它是个人工与自然相结合的大系统。
（2）农业系统也不同于一般的社会经济系统。
这是因为农业系统含有自然再生产过程，而自然再生产过程一是受自然环境的影响极为强烈，其风险更大。
二是受生态学原理支配。
（3）农业系统是最复杂的大系统。
原因有两点一是农业系统问题涉及生物、自然、社会、经济、技术等众多方面。
二是农业系统中的生产者是有生命的生物。
4、简述系统诊断的步骤。
（第99～101页）
答：
（1）明确系统的主要问题。
任何系统都有主要问题，或主要矛盾方面。
（2）问题分级搜索。
当系统主要问题确定之后，就要进一步研究产生这种结果的原因。
（3）分层计算问题的重要系数。
所谓问题的重要系数，也叫第K+1层诸问题，对第K层对应问题的影响强度系数。
（4）计算最低层问题对问题A的重要性系数。
（5）发展对策研究。
系统诊断的最终目的是提出不同的发展对策。
5、简述预测的基本步骤。
（第180～181页）
答：
（1）确定预测目标。
预测是为决策服务的，所以要根据决策所提出的要求去确定预测的目标。
（2）搜集、处理资料。
资料是进行预测的依据，应根据预测目标的具体要求，搜集进行预测所需要用到的各种资料。
（3）选择预测技术（方法）；预测方法的种类很多，对于每一个预测项目一般都可用多种预测方法求得预测结果。
（4）建立预测模型。
预测模型是对预测对象发展变化规律的近似模拟。
（5）评价模型。
由于模型是利用历史资料得出的，它反映的是事物发展的历史规律。
（6）利用模型进行预测。
根据搜集到的历史资料，利用经过所确定的预测模型，即可计算或推测出预测对象发展的未来的结果。
（7）分析预测结果。
利用预测模型得到的预测结果有时并不一定与事物发展的实际结果完全相符。
6、简述可行性研究的重要作用。
（第207～208页）
答：
（1）是编制设计任务书和项目投资决策的依据。
设计任务书是申报立项、确定投资额度的重要依据。
（2）是向银行申请贷款的依据。
凡需要银行贷款的工程项目，银行都要审查可行性研究报告，没有可行性研究报告，银行将不予受理。
（3）是利用外资进行谈判、签定合同的基础。
改革开放以来，我国开始积极吸引外资从事各种项目的建设工作。
（4）是编制初步设计的依据。
可行性研究报告连同设计任务书一经批准后，便可着手编制初步设计工作。
（5）是建设单位与各有关部门商谈合同、协议的依据。
一个建设项目的投产运行，除了需要有充足的原料、煤、电、水的充分供应外，还要求有良好多的产品销售系统。
（6）是拟采用新技术、新设备研制计划的依据。
从长远观点出发，新的投资项目应尽可能多的采用新技术和新设备，否则就很难有竞争力。
三、填空题
1、我国著名科学家钱学森对系统的定义是：
“把极其复杂的研究对象称为系统，即由（相互作用）和（相互依赖）的若干组成部分结合成的具有某种（特定功能）的（有机整体），而且这个系统本身又是它所从属的更大系统的组成部分。
2、农业系统环境包括（自然环境）（社会经济环境）。
3、农业系统模型建模工作大体上分三个阶段，即（问题分析阶段）、（选择模型阶段）、（模型检验阶段）
4、多目标的特点有（拮抗性）、（不可公度性）、（没有一致最优解）。
5、逻辑与记作（∧）、逻辑非记作（┑）、逻辑或记作（∨）。
6、设A为任意有限集合，则包含空集和A在内的全部子集族称作集合A的（幂集），记为（ρ（A））。
7、划分加细分两种情况，一是（划分真加细），二是（一般划分加细）。
8、预测一般分为（定性）预测和（定量）预测。
9、可行性研究工作大体可分为四个阶段，即（鉴别投资机会阶段）、（初步选择阶段）、（项目拟订阶段）、（编写评价报告阶段）。
四、计算题（20分）
1、已知A={1，2，3}，R为定义在A上的一个二元关系集，R={（a，b）│a，b∈A∧a≤b}，要求画出A上的全关系图和R关系图。
（10分）（第56页）
解：
因为
根据二元关系规定，给出关系图如下图所示：
全关系图R关系图
2、已知
，求
计算C·I、C·R。
（已知R·I=0.58）。
（第109页）
解：
（1）因
，得R·I=0.58。
（2）将
、
代入
，求
。
（3）计算
（4）计算
结果说明判断矩阵
符合一致性要求，层次排序有效。
作业题二
一、概念（10分，每题2分）
1、系统的定义：
由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有某种特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的更大系统的组成部分。
2、农业系统：
有绿色植物、动物、微生物和人（包括生产工具）组成的，通过劳动、转化和积蓄太阳能，生产出人们所需要的食物、工业原料和生物能源的物质生产部门。
3、农业系统工程：
是系统工程的一个重要分支，简单来讲：
系统工程的思想、原理和方法在农业系统中的应用就叫农业系统工程。
或农业系统工程是组织管理农业系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。
4、系统评价：
是指对有限个活动方案分别作出价值评定，给出优劣顺序，从而为决策提供科学依据。
5、预测：
就是根据客观事物（如现存系统或拟建系统）过去和现在的发展变化规律，借助科学的方法和手段对未来的发展趋势和状况进行描述、分析，形成科学的假设和判断。
二、简答题（30分，每题5分）
1、系统工程方法与传统工程方法的区别与联系；（第8-9页）
答：
（1）思维方式不同。
系统工程研究问题，首先把研究对象当成一个系统，即用系统观点、系统的方法去解决工程性问题，强调工程开发与环境的融合性。
而传统工程方法一般以就事论事为主。
（2）目标不同。
传统工程方法以局部优化为主要目标，而系统工程方法则以整体优化为主要目标。
（3）研究方法不同。
主要有三个方面：
a、传统工程方法多以单科研究为主，而系统方法则以多学科综合研究为主。
b、传统方法以实验为主，以获得必要的数据资料。
而系统方法则强调以计算机仿真为主。
c、多方案输出是系统工程的基本特征之一，而传统方法一般方案较少。
2、简述农业系统工程的特点；（第19页）
答：
（1）研究对象复杂，工作难度大。
农业系统工程的发展具有很大的随意性，想通过数学建模或系统模拟等方法来精确刻划系统的运动过程是不可能的。
（2）信息不全、不实。
在实际工作中，常常遇到统计数据不全、不实的问题。
（3）实施难度大。
根本原因在于农业系统十分复杂，有很多不可预知的随机因素和不可控因素，都会对系统产生强烈的干扰，使系统偏离最佳方案轨迹。
（4）实施效益的检验难度大。
3、简述常用的系统评价方法有那些？
（第38页）
答：
（1）单目标评价方法。
包括经验评分法和相对系数评分法。
经验评分法又包括模糊评分法和0-1累计评分法。
（2）多目标评价方法。
包括算术平均值法、直接求和法、几何平均值法和加权法。
4、简述农业系统控制的特点；（第46页）
答：
（1）农业系统的基本生产要素是有生命的生物，由于其自身遗传和变异的不可控性，普遍存在着同因异果情况。
（2）生物体生活在一定的环境之中，环境条件的对生物体的生长，发育有直接影响，而多数环境因素是不可控的，导致自然再生产的不稳定性。
（3）农业系统的控制措施有施肥等，由于降雨、虫害、草荒等的发生都是随机事件，从而导致系统控制的随机性很大。
（4）绿色植物对控制措施的影响较慢，加上环境条件的随机性，往往出现控制的反效应。
（5）系统控制的前提条件是要有及时的、准时的信息反馈，而我国目前还缺少先进的信息监测设备，加上劳动者素质较低等原因，距离科学控制还有很大距离。
5、简述系统诊断的步骤；（第99～101页）
答：
（1）明确系统的主要问题。
任何系统都有主要问题，或主要矛盾方面。
（2）问题分级搜索。
当系统主要问题确定之后，就要进一步研究产生这种结果的原因。
（3）分层计算问题的重要系数。
所谓问题的重要系数，也叫第K+1层诸问题，对第K层对应问题的影响强度系数。
（4）计算最低层问题对问题A的重要性系数。
（5）发展对策研究。
系统诊断的最终目的是提出不同的发展对策。
6、简述可行性研究的重要作用。
（第207～208页）
答：
（1）是编制设计任务书和项目投资决策的依据。
设计任务书是申报立项、确定投资额度的重要依据。
（2）是向银行申请贷款的依据。
凡需要银行贷款的工程项目，银行都要审查可行性研究报告，没有可行性研究报告，银行将不予受理。
（3）是利用外资进行谈判、签定合同的基础。
改革开放以来，我国开始积极吸引外资从事各种项目的建设工作。
（4）是编制初步设计的依据。
可行性研究报告连同设计任务书一经批准后，便可着手编制初步设计工作。
（5）是建设单位与各有关部门商谈合同、协议的依据。
一个建设项目的投产运行，除了需要有充足的原料、煤、电、水的充分供应外，还要求有良好多的产品销售系统。
（6）是拟采用新技术、新设备研制计划的依据。
从长远观点出发，新的投资项目应尽可能多的采用新技术和新设备，否则就很难有竞争力。
三、填空题（25分，每空1分）
1、系统的基本特征包括（目的性）、（整体性）、（环境适应性）、（层次性）、（可控性）、（动态性）。
2、农业系统环境包括（自然环境）、（社会经济环境）。
3、农业系统模型建模工作大体上分三个阶段，即（问题分析阶段）、（选择模型阶段）、（模型检验阶段）。
4、多目标的特点有（拮抗性）、（不可公度性）、（没有一致最优解）。
5、集合的表示方法一般有三种表达方式，即（列举法）、（描述法）、（趋势法）。
6、不含有任何元素的集合称为（空集）；只含有一个元素的集合叫（单元素集）；由论域全体元素组成的集合叫（全集）。
7、设A为任意有限集合，则包含空集和A在内的全部子集族称作集合A的（幂集），记为（
）。
8、环境系统除具有系统的一般特性外，还具有其独特的性质，即（资源性）、（约束性）、（可变性）。
四、计算题（20分）
1、已知A={a1，a2，a3}，B={b1，b2，b3}，要求画出A×B的全关系图。
（5分）（第55页）
A×B全关系图
2、已知模糊相似关系矩阵
如下,
求
。
（5分）（第76页）
解:
至此,
则
。
3、某乡镇1987年3季度至1990年2季度的用电量如下表所示。
若已求得趋势变动模型如下：
f（12+t）=3513.375+10508t，试按乘法型季节模型的计算方法一来预测该乡镇1990年3季度至1991年2季度的用电量。
（10分）（第197页）
某乡镇1987年3季度至1990年2季度用电量（万度）情况表
年·季度
87.3
87.4
88.1
88.2
88.3
88.4
89.1
89.2
89.3
89.4
90.1
90.2
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
用电量
2522
2899
3067
2590
2478
3076
3372
2894
2868
3388
3895
3282
解：
首先，分别将
代入趋势变动模型，这样就得到各历年周期不含季节波动的趋势变动模型值
，按已知表中的第三行，计算每个周期的周期指数
，按已知表中的第四行，得用已知数据和表中数据，可求得各年同一季节的平均指数
。
即
同理,可得
再进行正规化处理得
和
和计算结果表
年·季度
1987.3
1987.4
1988.1
1988.2
1988.3
1988.4
1989.1
1989.2
1989.3
1989.4
1990.1
1990.2
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2357.5
2462.6
2567.7
2672.7
2777.8
2882.9
2988.0
3093.1
3098.1
3303.1
3408.3
3513.4
1.07
1.177
1.194
0.969
0.892
1.067
1.129
0.936
0.894
1.026
1.143
0.934
于是,可示得各期的季节指数为
这样我们就得到该乡镇用电量的季度预测模型为
需注意,本例数据是从第3季度开始的,故
对应的是3季度的季节指数,
对应的是4季度的季节指数,其余依此类推。
运用上面的预测模型预测的1990年3季度至1991年2季度的用电量分别为3325.02万度,3918.11万度,4270.07万度和3593.60万度。
五、论述题（15分）
列举古代与近（现）代国内外系统工程的典型范例，说明并论述系统工程的形成与发展。
答：
酌情处理。
作业题三
一、概念（10分，每题2分）
1、系统工程：
是把研究对象作为系统进行开发，作为系统进行设计、够制，作为系统进行运用，并以追求系统整体功能最优为目标的思想方法、程序和各种技术方法。
2、结构模型：
是指运用有关符号及带箭头的连线，来反映系统中各组成成分的层次及相互关系的图解模型。
3、动态模拟法：
又叫定时增长法，它不管系统状态有无变化，总是每隔一定时间（例如一分钟，一小时，一天等）对系统观察并记录一次。
4、系统模型：
是反映客观真实系统运动过程若干有关侧面的反映像。
5、系统控制：
使系统能够按照规定目标运行所采取的各种纠正措施的总和。
可分为内部控制和外部控制。
二、简答题（30分，每题5分）
1、简述系统的特征。
（第3页）
（1）目的性（或目的指向性）。
凡是人工系统或人工—自然系统都有明确的目的（或目标）。
这种目的性既是系统功能的体现，也代表人的愿望和要求。
（2）整体性。
它是指构成系统诸要素是个有机联系的整体，它们都为同一个目标而协同有序地工作着。
（3）环境适应性。
只有做到系统和环境的相互适应，系统的功能才能很好的发挥，不适应环境的系统是不能够生存的。
（4）层次性。
层次性又叫层次结构。
任何系统都有鲜明的层次。
即系统内诸要素都按确定得位置、分为不同层次排列起来，而系统自身又是从属于较高层次的大系统的一个组成要素。
（5）可控性。
它是指当系统运动偏离预定方向时，系统内部的自我调整能力。
（6）动态性。
它是指系统的状态（变量集）、结构、组成要素等，都处在不断运动和发展之中。
2、简述模型研究的优点。
（第30页）
（1）减少决策时的风险。
用模型方法研究复杂大系统时，借助计算机进行仿真试验，可观察和预测系统在不同条件下的行为。
这有利于决策者全面洞察系统今后的发展和变化，利于抓住主要矛盾作出正确决策。
（2）应用范围广，成本低。
模型系统不与真实系统打交道，只是真实系统有关侧面运动过程的抽象模仿。
因此可以减少大量的研究费用。
（3）便于定量化和最优化。
大体可为定性模型和定量化模型，前者主要用于推理、分析和判断，后者则对系统的发展进行定量分析并给出明确的数值解，便于比较方案的优劣，从中选出最优方案。
（4）能够模拟实验。
模拟就是用模型做实验，在计算机的帮助下进行模拟实验，不仅可大大缩短实验时间，而且能够多方案输出。
3、简述环境的性质和基本特征。
（第85页）
环境的基本特征：
（1）环境必须是针对特定的系统而言；
（2）环境应是客观存在的；（3）环境要素集合构成环境系统；（4）环境要素必须与对象系统相关，存在着物质、能量、信息的交换。
环境的性质：
（1）环境资源性。
环境资源性是系统赖以生存、运行和发展的物质基础。
（2）环境的约束性。
由于资源的有限性，环境对系统不仅具有资源的性质，而且具有明显的约束性。
（3）环境的可变性。
主要表现在两个方面：
一是环境的资源性在一定条件下可转化为约束性。
二是环境的约束性在一定条件下也可转化为资源性。
4、简述农业系统的特点。
（第17页）
（1）农业系统不同于一般的自然生态系统。
农业系统与自然生态系统的不同点就在于它是个人工与自然相结合的大系统。
（2）农业系统也不同于一般的社会经济系统。
这是因为农业系统含有自然再生产过程，而自然再生产过程一是受自然环境的影响极为强烈，其风险更大。
二是受生态学原理支配。
（3）农业系统是最复杂的大系统。
原因有两点一是农业系统问题涉及生物、自然、社会、经济、技术等众多方面。
二是农业系统中的生产者是有生命的生物。
5、简述预测的基本原理。
（第179页）
（1）可知性。
人类不但可以认识预测对象的过去和现在，而且可以通过它的过去和现在推知它的未来。
（2）可能性。
预测对象的发展有各种各样的可能，而不是只存在单一的可能性，对预测对象所作的预测，是对其发展的各种可能性的预测。
（3）相似性。
把预测对象与类似的已知事物发展状况相类比，来推知预测对象的未来。
（4）反馈性。
预测某种事物未来的结果，是为了现在对其作出相应决策，即预测未来的目的在于知道当前，预先调整关系，以利未来的行动。
（5）系统性。
要强调预测对象内在与外在的系统性。
缺乏系统观点的预测，必将导致顾此失彼的决策。
6、简述初步可行性研究的内容。
（第209-211页）
（1）项目的背景和历史。
（2）市场预测和生产规模的确定。
（3）原料、燃料、电力、运输等方面的条件研究。
（4）厂址选择研究。
（5）项目的设计、生产技术选择及工艺方案的研究。
（6）资金来源分析。
（7）项目职工总数、工资总额概算。
（8）综合评价、提出结论性意见。
三、填空题（25分，每空1分）
1、农业系统的基本特点可概括归纳为：
（开放性）、（风险性）、（模糊性）和（复杂性）。
2、开展综合研究应明确的关系有：
（局部服从整体关系）、（知识互补关系）、（成果共性关系）。
3、系统综合可细分为（技术综合）和（环境综合），其中（技术综合）侧重于将现有科技成果加以有机的组装，形成不同的系统开发方案的过程。
而（环境综合）侧重于对工程开发价值的评定，以便把握机会对付竞争。
4、模糊集合的基本运算包括（相等）、（余集）、（并集）和（交集）。
5、一般而言，系统控制可分为（内部控制）和（外部控制）。
它的三要素分别为（控制对象）、（控制措施）、（控制目标）。
它的基本原理是（信息反馈）。
6、经常用到的序集有（偏序集）、（拟序集）、（全序集）、（格）。
四、计算题（20分）
1、已知A={a1,a2}，B={b1,b2,b3},求A到B的直积集。
（5分）
解：
A×B={（a,b）∣a
A∧b
B,且a,b取遍A，B的一切元素}
={（a1,b1）,（a1,b2）,（a1,b3）,（a2,b1）,（a2,b3）}
2、某地区决定兴修五项水利工程，每项工程的计划投资（成本）见下表。
请评价工程和建设投资的合理性，并提出改进意见。
（已知功能评价系数分别为0.15，0.20，0.35，0.10，0.20）。
（15分）
工程投资表
投资及成本系数
工程代号
计划投资（万元）Ci
成本系数Ui
P1
P2
P3
P4
P5
10
25
40
10
15
0.10
0.25
0.40
0.10
0.15
合计
100
1.00
解：
（1）求成本系数
；
；
（2）功能评价系数
（3）求价值系数
；
；
（4）计算结果表明，投资结构还不十分合理，有进一步调整的必要。
其中P1、P5两项工程投资较少，应适当追加，而P3、P2两项工程投资较多，应适当减少。
五、论述题（15分）
理解国内外学术界对系统工程的不同定义，分析这些定义的内涵和侧重点。
答：
酌情处理给分。
作业题四
一、概念（10分，每题2分）
1、划分：
设A为一给定的非空有限集合，A1A2，…，An为A的非空子集族，若满足
和
。
则称A1A2…An为A的一个划分。
记成
。
2、图解模型：
是指运用数字、文字、及各种表现符号，揭示系统单元之间相互关系的一种表示方法。
3、静态模拟法：
又叫事件法。
它所涉及的变量概率分布不受时间因素的影响，只有当系统的状态发生变化时，才对系统进行观察记录。
4、马尔柯夫链：
若把发生状态转移的时刻记为t1，t2，…，tl，…，tk，在tl时发生的转移称为第l次转移，当假定在每一时刻tl，状态变量xl=x（tl）可能取的状态为a1，a2，…，an，在tl时所处的状态仅与tl-1时的状态有关，而与tl-1之前的状态无关，则称这一随机变化过程为马尔柯夫过程或马尔柯夫链。
5、聚类分析：
是研究如何应用定型与定量相结合的方法，将研究对象进行聚类的科学方法。
二、简答题（30分，每题5分）
1、简述系统工程方法与传统工程方法的区别与联系。
（第3页）
答：
（1）思维方式不同。
系统工程研究问题，首先把研究对象当成一个系统，即用系统观点、系统的方法去解决工程性问题，强调工程开发与环境的融合性。
而传统工程方法一般以就事论事为主。
（2）目标不同。
传统工程方法以局部优化为主要目标，而系统工程方法则以整体优化为主要目标。
（3）研究方法不同。
主要有三个方面：
a、传统工程方法多以单科研究为主，而系统方法则以多学科综合研究为主。
b、传统方法以实验为主，以获得必要的数据资料。
而系统方法则强调以计算机仿真为主。
c、多方案输出是系统工程的基本特征之一，而传统方法一般方案较少。
2、模型应具备那些特点？
（第30页）
答：
（1
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