系统工程作业题

第1章系统工程的概念

练习题

1、什么是系统(系统的定义)？

系统的定义：“系统”是结构上相互联系、状态变化上相互依赖的若干成员，构成的具有特定功能的整体。

系统的主要属性：整体性、关联性、环境适应性。

2、构成系统的基本要素有哪些？

系统的特性(区别于其它事物)

(1) 整体性(2) 目的性(3) 有序性。(4) 相关性

(5) 复杂性(6) 适应性(7) 动态性(8) 开放性

3、什么是系统工程(系统工程的定义)？系统工程的定义：系统工程是针对系统整体对象全寿命周期的问题，运用系统的思想和

方法进行建模、仿真、设计、优化、评价、决策的多学科交叉的理论方法和技术。它从系统整体出发，分析各单元的内在联系(约束关系)，作统筹安排，发挥各单元的功能，

基于定量和定性结合的系统思想及计算机技术等，处理大规模复杂系统的问题，从而达到系统整体最优的目的。

系统工程的内涵：(1) 是一类多学科交叉的系统对象普遍适用的通用共性方法；(2) 是一门多学科交叉的工程学科；(3) 是将这些

方法运用于“从概念到产品”的实践、运用于复杂系统问题以提供技术可行、经济最优的解决方案的实践(如最优控制) 。

4、系统工程的基本要素有哪些？

系统工程的主要特点在于强调以下观点：

(1) 整体性和系统性的观点(前提)；

(2) 总体最优或总体平衡协调的观点(目

的)；

(3) 多种方法综合运用的观点(手段)；

(4) 问题导向及反馈控制的观点(保障)。

5、系统工程与传统工程学有何异同？差异对照：

对象基本方法专门方法

工程学= 特定物理对象+ 基本逻辑与常识+ 专业知识

系统工程= 一般对象+ 基本逻辑与系统观点+ 系统知识

实例：

电气工程学= 强电和弱电电路+ 基本逻辑与电学常识+ 电(力)网理论

系统工程学= 社会/经济/能源等+ 基本逻辑与系统观点+ 分析/预测/

建模/评价/决策

共同点：

都把科学和技术应用到工程实际，以达到改造客观

世界的目的。

6、系统工程有哪些应用领域？举一个实例并分析它的基本要素。

(1) “工程控制”系统工程

(2) 社会系统工程

(3) 经济系统工程

(4) 能源系统工程

(5) 环境生态系统工程

(6) 水资源系统工程

(7) 农业系统工程

(8) 企业系统工程

(9) 科技管理系统工程

(10) 人口系统工程

(11) 教育系统工程

(12) 军事系统工程

(13) 区域规划系统工程

系统工程技术的应用：从芯片到太空飞船，从小型软件产品到复杂

机器人，系统工程用到的工具包括建模与仿真，需求分析，时序安排以及复杂性管理等。

各类系统工程，其技术共同点在于它们的实践性，强调对各类系统

问题的应用，强调改造自然、创建社会生活所需的系统，强调实践效果。

系统工程(SE)：

探讨“系统对象”的共性问题、通用理论和技术

定性与定量方法相结合建立系统对象的数学模型

运用系统性思想和方法仿真分析和设计系统、掌握其变化规律

对系统进行科学预测和评价及决策、提供技术经济整体最优方案

适用领域广泛：各类工程领域、经济和社会及军事领域等

内容：

1.1 系统工程的典型实例

1.2 系统工程的概念与特点

1.3 系统工程的发展

1.4 系统工程的应用领域

1.1 系统工程的典型实例

实例1：“个体失优换得整体最优”的博弈策略

实例2：个体协调才能实现复杂系统功能

实例3：一个工程系统可以兼顾实现多个目标

实例总结：人遵循简单工作程序

成功率激增

实例总结：行为共同点(通用工作程序) 系统工程

1.2.1 系统的概念

系统的定义：“系统”是结构上相互联系、状态变化上相

互依赖的若干成员，构成的具有特定功能的整体。

系统的主要属性：整体性、关联性、环境适应性。

系统的特性(区别于其它事物)

(1) 整体性。系统应由两个以上的要素或部分组成，各要素或部分之间存在着联系，从而构成一个有机的整体，以实现其目的和功能。系统科学家贝塔朗菲指出：机械论的错误观点之一，就是简单分解和简单加

合。他认为应该以整体的观点来纠正过去那种错误分解的观点。从而提出了关于系统组成的著名定律：整体恒大于各孤立部分的简单加和。

(2) 目的性。系统工作者进行系统的构思、设计、分析与控制、运转时，必须事先弄清其目的性，否则将无法构成一个良好、有序的现实系统。换句话说，系统工程学就是研究使系统对象顺利达到某种目的的一门学科。如军事作战系统就应按最容易确保自己战胜敌人的目的来配备兵力兵器等各种资源、进行作战的组织指挥等军事活动；经济管理系统就应按如何获得最佳经济效益的目的，来优化配置人力、设备和相关资源等。

(3) 有序性。由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，因而使系统具有有序性。系统的有序性表现为它既是由较低级的子系统组成的，且它自己又是更大系统的一个子系统。

(4) 相关性。科学发展的全部成就证明了现实世界普遍联系的观点。系统中相互关联的要素或部件形成了“部件集"，"要素集"。它集中了各部件或要素的特性和行为相互制约与相互影响的关系，正是这种相关性确

定了系统性特有的整体形态与功能。

(5) 复杂性。现代系统一般是多输入、多输出、多参数、多层次、多目标、多功能的系统。系统通常处在一个多变的环境约束之中，其输入具有多个参数，且表现在时间空间或数值上的随机性和不确定性，系统本身往往具有多结构层次，只有进行一系列运算分析和比较，才能权衡出较优的方案。

(6) 适应性。系统与周围环境之间通常都有物质、能量和信息交换。环境的变化会引起系

统特性的改变，相应地引起系统内部各要素或部分之间相互关系与功能变化。因此，一般结

构良好的系统必有反馈功能、自适应和自学习功能，以保持它对客观环境的适应能力。

(7) 动态性。系统的动态性是指其状态量与时间的关系。由于物质与运动密不可分，各种

物质的结构、形态、功能、特性及其规律都是通过运动表现出来的，要认识系统必须研究系统的运动。开放系统与外界有物质能量和信息交换，使系统内部结构随时间变化，系统的发展是一个有方向性、周期性的动态反馈过程。