系统工程导论
系统工程导论第十章系统可靠性.ppt
❖ 3．故障时间
❖ (1)平均故障前时间(mean time to fault， MTTF)。是不可修复的产品在发生故障前时间的均值。 它是在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命 单位总数与故障产品总数之比。
❖ (2)平均故障间隔时间(mean time between faults，MTBF)，是可修复产品在相邻两次故障之间 的平均工作时间。
❖ 对于电子元器件而言，随着环境变化、电源电 压变化等，不仅有漂移性变化，还伴随着储存和使 用时间在进行着不可逆的特性参数值退化的变化。
❖ 4．环境防护设计
❖ 环境条件就是指产品在储存、运输和工作过程 中可能遇到的一切外界影响。环境条件对产品的可 靠性有着重大的影响。如：温度、湿度、霉菌、盐 雾、尘埃、电磁干扰等。所以要进行抗干扰设计、 “三防”设计等。
造、使用和维修的整个过程之中。可靠性技术是一门综合性的工程技术，
是系统工程的一个重要组成部分。
❖ 10．2．2 系统可靠性的含义
❖
系统可靠性指的是系统在规定条件下和规定时间内完成
规定功能的能力。
❖
狭义上讲，可靠的反义就是容易发生故障。尽可能设计
与制造不发生故障的系统，这是可靠性工作的目的，而与此
有关的一切工程方法就是可靠性技术。产品和系统在使用过
❖ 为了提高系统可靠性，从设计角度还可采取以 下措施。
❖ 1．优选元器件
❖ 在系统设计时，根据给定的环境条件和可靠性 要求，尽可能采用已经正式投入生产的、工艺上成 熟的元器件；尽可能采用已经标准化的元器件，并 且尽可能减少元器件串联环节；尽可能采用高可靠 性的新技术成果，如超微型电子管、固体电路等。
❖ 4．冷储备
❖ 如图10-19所示，两个(或更多个)相同元 件A、B并联但不同时工作，当工作元件失效 时，系统立即切换到备份元件上，备份元件 开始工作，这样，系统的功能得以继续维持。 这种储备方式称为冷储备，即非工作储备。 切换动作可以手动或自动，但是都需要有检 测故障的传感器C与切换开关K。
系统工程导论 第二章系统工程的基础理论与方法论 第一节系统最优化理论
n 。最后，也要考虑到xij
的产品数量属性，即 xij 0,i 1, 2, m, j 1, 2, n ，因此，该运
输方案可由以下模型求解得到：
2.1 系统最优化理论
mn
min
cij xij
i 1 j 1
（2-3）
n
s.t. xij ai ,i 1, 2, m j 1 m xij bj , j 1, 2, n i 1 xij 0,i 1, 2, m, j 1, 2, n
2.1 系统最优化理论
mn
解
首先，在假设运输量为
xij
的条件下其总的运费为 i 1
j 1
cij
xij
。
其次，要考虑到从任意产地运出的量要等于该产地的产量，即
n
xij ai ,i 1, 2,
j 1
m 。第三，还要考虑到运到任意销地的量要等
m
于该销地能销出的量，即 xij bi , j 1, 2, i 1
不同的方案、设计、措施以达到最优目的。（2）目标函数，如例
2-1
中的 max
, 10x1 18x2
例
2-2
中的min
mn
cij xij
。目标函数通常是决策变
i 1 j 1
量的函数，表达了“何为最优”的准则和目标，规定了优化问题
的实际意义。
2.1 系统最优化理论
（3）约束条件，如例 2-1 和例 2-2 中由“s.t”规定的部分。 约束条件指决策变量取值时受到的各种资源和条件的限制，表 达了一种“有条件优化”的概念，通常为决策变量的等式或不 等式方程。如果决策变量的取值是连续的，且目标函数和约束 条件都是决策变量的线性函数，则称为线性规划问题。如果决 策变量的取值为整数点，则称为整数规划问题；如果部分决策 变量取值连续而其余取值为整数，则称为混合整数规划问题； 如果目标函数和约束条件中存在任何的非线性因子，则称为非 线性规划问题。
系统工程导论
• x = f y = g
通常写作
( x, u ) ( x, u )
x为状态向量，u为输出向量，f、g为函数关系
对线性系统，f、g为x、u的线性函数，状态空间形式：
• x = A(t )x + B (t )u y = C (t )x + D (t )u
在系统工程中，主要涉及离散系统的状态空间模型。
连续系统的状态空间描述
• 振动系统
x2 (t )= x1 (t ) M x2 (t )+ Kx1 (t ) + Bx2 (t ) = F (t ) • K B 1 x 2 (t )= − x1 (t ) − x 2 (t ) + F (t ) 即 M M M
x(k + 1) = Ax(k ) + Bu (k ) y (k ) = Cx(k ) + Du(k )
（k = 0, 1, 2, … ）
系统方程
• •连续系统系统方程 X = A X + BU 状态方程 Y =CX + DU 输出方程 • 离散系统系统方程 X(k+1) = A X(k)+ BU(k) 状态方程 Y(k) = CX(k) + DU(k) 输出方程
系统状态将随时间而变化，因此状态 变量的值要修正。计算时刻（t+1）的状态 变量可由时刻t的状态变量值和时刻t的输入 值决定，即 x1(t+1) = g1(x1(t)，x2(t)，… xn(t)，u (t)) x2(t+1) = g2(x1(t)，x2(t)，… xn(t)，u (t)) …… xn(t+1) = gn(x1(t)，x2(t)，… xn(t)，u (t))
系统工程导论 第五章 系统建模与仿真 第一节系统模型
❖5.2.1对系统模型的要求和建模的原则 ❖5.2.2系统建模方法与步骤
系统模型与仿真
5.3系统工程研究中常用的主要模型
❖5.3.1结构模型 ❖5.3.2网络模型 ❖5.3.3状态空间模型
5.4系统仿真概述
❖5.4.1系统仿真的概念 ❖5.4.2仿真技术的发展 ❖5.4.3系统仿真分类 ❖5.4.4系统仿真的基本步骤
5.1系统模型
（3）便于抓住问题的本质特征 在现实系统中的有些因素要经过很长的时间才能看出其变化情况，
但用模型时，可以很快看出其变化规律。而且通过对模型进行灵敏度分 析，可以看出哪些因素对系统的影响更大，从而最迅速地抓住问题的本 质特征。
（4）便于优化 运用系统模型有利于系统优化，能用统一的判断标准比较方案的优
5.1系统模型
5.1.3系统模型的分类 系统模型按不同观点、不同角度、不同形式有各种分类方法。基本
的分类法把模型分为实物模型和抽象模型。 （1） 实物模型 实物模型又可分为原样模型和相似模型
1）原样模型 —— 原样模型是一种工程实体，它与客观真实系统相 同，例如，在批量生产机床之前，首先要造出样机。
系统模型与仿真
实际的系统描述极为困难:
社会、经济、军事大系统，其行为和政策效果往往无法用直接 试验的办法得到。
有些工程技术问题，虽然可以通过试验掌握系统的部分结构功 能和特性，但是往往代价太大，
解决方法：
采用系统模型和仿真的方法来研究分析比较复杂的现实系统。
系统模型与仿真
5.1系统模型
❖5.1.1系统模型的定义与特征 ❖5.1.2建立系统模型的必要性 ❖5.1.3系统模型的分类 ❖5.1.4系统模型的作用
外在的影响并对一些过程作合理的简化。
系统工程导论 第七章 系统的评价与决策 第一节系统评价——评价的复杂性
5．资源性指标。包括人、财、物等资源的保证程度。如工程项目中 的物质、人力、能源、水源、土地条件等。
6．时间性指标。如工程进度、时间节约、试制周期等。
以上6个方面是一般所要考虑的大类指标，每一个指标又可包含许 多小类指标，在具体条件下，可以有所选择和增减甚至不予考虑。至 于大类下的单项指标，则要根据系统性质、目标要求、有关系统的特 殊问题等全面予以考虑。
3．评价指标要成体系。评价指标应能全面反映被评价问题的主要
方面，在基本能满足评价要求和给出决策所需信息的前提下，应尽量
减少指标个数，在可能的情况下，尽量定量化，以减少评价过程中的
主观性和片面性。
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5.1 系统评价——系统评价原则
4．评价方法和手段的综合性。系统评价要对系统的各个侧面，运用 多种方法和工具进行全面综合评价，充分发挥各种方法和手段的综合 优势，为系统的综合评价提供全面分析的手段。
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5.1 系统评价——评价的复杂性
解决方案——系统的评价需要紧紧抓住以下两个方面
1）正确、合理地选择评价因素
衡量一个系统或者一个可行方案的优劣要有一组评价标准，而评 价标准要以评价指标作为基准。常用的指标有：投资费用、效益成本、 投资收益率、返本期、劳动生产率、时间、质量和品种的改善、技术 的先进性、可靠性、劳动强度的改善、公害等等。系统的评价指标虽 然很多，但基本上是按照性能（performance）、费用（cost）、时间 （schedule）三大类来考虑的。
❖ 不但要考虑交通工具的动力、推进等技术方面的问题 ❖ 还要考虑交通线路的建设费用和日常经营费用等经济方面的问题 ❖ 还要有交通工具的方便性、舒适性、安全性、美观性 ❖ 环境保护、地方团体的利益、有关节能、能源政策等方面的考虑 一般情况下，指标和方案越多，评价问题就越复杂。
系统工程导论复习资料
系统工程导论复习资料一、系统工程基础理论1. 什么是系统？系统的特性有那些？答：系统是由相互制约、相互作用的一些组成部分组成的具有某种功能的有机整体。
系统的特点有：整体性、集合性、层次性、相关性、目的性、环境适应性。
2. 什么是系统工程？系统工程的特点是什么？系统工程方法的特征是什么？系统工程的理论基础有哪些？什么是系统工程方法论答：系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统技术从而达到全局最优的一门工程技术，它是系统科学中直接改造世界的工程技术。
系统工程具有三个基本特点：整体性、综合性、最优性。
系统工程方法的特征：先总体后详细的设计程序、综合即创造的思想、系统工程的“软科学”性。
系统工程的理论基础：系统论、信息论、控制论以与运筹学等。
控制论的发展经历了：经典控制论、现代控制论、大系统控制论三个时期。
控制论最重要的观点是：反馈和信息。
系统工程方法论是分析和解决系统开发、运作与管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法，是系统工程考虑和处理问题的一般方法和总体框架。
3. 作为系统工程重要基础的信息论可分为哪三种不同的类型？答：狭义信息论、一般信息论、广义信息论。
4. 霍尔系统工程方法论和切克兰德系统工程方法论的核心是什么？其方法和步骤各有什么特点?二者有何区别和联系？霍尔三维体系结构的具体内容？霍尔三维集中体现了系统工程方法的哪些特点？答：霍尔系统工程方法论的核心是“最优化”，切克兰德系统工程方法论的核心是“比较”和“学习”。
霍尔系统工程方法论的步骤为：弄清问题→目标选择→方案设计→建立数学模型→最优化→决策→实施。
切克兰德系统工程方法论的步骤为：问题现状说明→弄清关联因素→概念模型→改善概念模型→比较→实施。
霍尔的三维体系结构指的是知识维、时间维和逻辑维。
霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化综合化最优化、程序化、标准化等特点。
5. 什么是系统的生命周期？系统生命周期的阶段是怎样划分的？答：从提出或建立一个系统到该系统停止运行或为其他系统代替的这段时间，称为系统的生命周期。
计算机科学与技术专业课_系统工程导论(第一章P76)
钱学森教授根据现代科学技术的体系结构，认为现 代科学技术可以分为四个层次： 第一，工程技术层次； 第二，科学技术层次； 第三，基础科学层次； 第四，哲学层次术，科学技术提供素材 给工程技术；而工程技术的发展为科学技术提供素材， 科学技术的发展又为基础科学提供素材。
4.控制系统与行为系统 为了实行控制而构成的系统，以完成目的的行为作为 构成要素而形成的系统；
5.开放系统与封闭系统 系统与环境之间有物质、能量、信息交换的系统，系 统与环境之间无这方便交换的系统。
系统工程导论（第一章）
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第二节 系统工程是一门新兴的交叉学科
定义： 用定性和定量相结合的系统思想和系统方法处理 大型的复杂的问题，无论是系统的设计或组织建立， 还是系统的经营管理，都视为一种工程实践，统称为 系统工程。
自然环境
因素1 因素2 … 因素n
社会环境
经济环境
系统工程导论（第一章） 6
有了系统思想，对于问题的研究探讨可以进行分析和 综合，是一种思维的工具。 二.特征 1.整体性 具有独立功能的系统要素以及要素之间的相互关系， 是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体中。 即： 任何一个要素离不开整体去研究；要素间的联系和作 用也脱离不了整体的协调去考虑。
可见，科学认识的深化层次是呈阶梯式地排列的。
系统工程导论（第一章）
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系统工程的对象，决不仅仅限于某种特定的工程 物质对象，任何一种物质系统都能成为其研究的对象 也不局限于物质系统，它可以含自然系统、社会经济 系统、管理系统、军事指挥系统等等。 系统工程一为：社会科学研究提供有用的定量分析方 法、模拟实验方法、建立数学模型方 法及优化方法； 二为：自然科学研究提供有用的定性分析方 法、辨证思维方法、剖析人与环境相 互关系的方法等。
系统工程导论 第七章 系统的评价与决策 第二节评价指标的数量化方法
1．0~1打分法
设有n种方案，我们排成一个方阵，
当方案i比j优时； aij=1， 当方案i比j劣时； aij=0， 若第i方案与第j方案相当，分不出优劣时，则令aij= aji=0.5。 空白，当方案i=j时
aij总是表示第i方案得到的分数。
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5.2 评价指标的数量化方法
2． 0~4打分法
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5.2 评价指标的数量化方法
5.2.2 体操评分法
体育比赛中许多计分方法也可以用到系统评价工作中来。例如， 体操计分法是请6位裁判员各自独立地对表演者按10分制评分，然后舍 去最高分和最低分，将中间的4个分数取平均，就得到表演者最后的得 分数。
5.2.3 专家评分法
这是一种利用专家经验的感觉评分法。例如，要对多台设备操作
A3的一半，则对应于A2填写0.5；类似地，对应于A3与A4填写3.0与1.5；
2最023后/3/A145填写1.0。
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5.2 评价指标的数量化方法
2）填写修正分数列（由下而上）
取A5为基础值，其修正分数为1.00；用1.00乘以A4的暂定分数1.5， 得到A4的修正分数为1.50；用1.50乘以A3的暂定分数3.0，得到A3的修 正分数为4.50；类似地得到A2与A1的修正分数为2.25与4.50。
i
用连环比率法确定权系数时， 只需要把“优越性”的比较即有经验的实际操作者来试车，专家
们根据主观感觉和经验，对每台设备按一定的记分制来打分，再将每
台设备的得分相加，最后将和数除以操作者的人数，就得到了各台设
备的得分数。
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5.2 评价指标的数量化方法
5.2.4 两两比较法
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。
系统工程导论
目录第一章概论1§1.1 系统科学1 1.1.1 系统的定义1 1.1.2系统的组成要素1 1.1.3系统的特征2 1.1.4 系统的分类3§1.2 系统工程4 1.2.1 系统工程的定义4 1.2.2系统工程的主要特点5 1.2.3系统工程的应用5§1.3 系统科学与系统工程的理论基础6 1.3.1 一般系统论6 1.3.2大系统理论6 1.3.3信息论7 1.3.4控制论8 1.3.5运筹学8§1.4 系统工程发展与展望10习题·思考题1：12第二章系统工程方法论13§2.1 系统思想132.1.1系统思想的发展13 2.1.2现代系统思想的特点13§2.2 系统工程方法14§2.3 霍尔结构体系15 2.3.1 时间维15 2.3.2 逻辑维16 2.3.3 知识维18§2.4 切克兰德的“调查学习”模式19§2.5 物理-事理-人理系统方法论20 2.5.1 WSR系统方法论的基本概念20 2.5.2 WSR系统方法论的主要步骤21 2.5.3 WSR系统方法论遵循的原则22习题·思考题2：22第三章系统模型23§3.1 系统模型与建模23 3.1.1系统建模的必要性23 3.1.2系统模型特征23 3.1.3 集合、抽象与数学模型24 3.1.4 数学建模的形式化表示25 3.1.5 使用数学模型的优点26§3.2 系统模型的分类26§3.3 系统模型构建的一般方法28§3.4 连续系统建模29§3.5 离散系统建模31 3.5.1离散控制系统的数学模型31 3.5.2 离散事件系统建模32§3.6 统一建模语言UML 34 3.6.1 UML的历史：34 3.6.2 UML的主要内容：35 3.6.3 UML的特点和用途：40§3.7用UML对系统进行建模实例——图书馆系统42 3.7.1 用例模型——系统需求的获取42 3.7.2 分析模型——开发者的视野45 3.7.3 建立动态模型483.7.4 系统设计——实现方案50习题·思考题3：51第四章系统分析52§4.1 系统分析概述52 4.1.1 系统分析的基本概念52 4.1.2 系统分析的要素53 4.1.3 系统分析准则55 4.1.4 系统分析方法56 4.1.5 系统分析的步骤57§4.2 系统目标、环境、结构分析57 4.2.1 系统目标分析57 4.2.2 系统环境分析59 4.2.3 系统结构分析62§4.3 系统工程常用模型的分析63 4.3.1 结构模型分析63 4.3.2 网络模型分析65 4.3.3 状态空间模型分析71 4.3.4 系统动力学模型分析74§4.4 投入产出分析79 4.4.1 投入产出分析简介79 4.4.2 投入产出表80 4.4.3 投入产出分析系数82§4.5 系统预测分析85 4.5.1 系统预测概述85 4.5.2回归分析法预测86 4.5.3时间序列分析预测100 4.5.4 人工神经网络预测分析101§4.6面向对象系统分析设计104 4.6.1 面向对象的主要概念104 4.6.2 面向对象的系统分析与设计方法108习题·思考题4：110第五章系统优化112§5.1 系统优化概述112 5.1.1 系统优化的概念112 5.1.2 系统优化的标准1125.1.3 优化方法的分类113§5.2 线性规划113 5.2.1 线性规划简介113 5.2.2 线性规划的数学模型114 5.2.3 线性规划的标准形式115§5.3 非线性规划116§5.4 大系统的分解与协调116§5.5 动态规划117§5.6 大系统的动态递阶优化117习题·思考题5：118第六章系统的评价与决策119§6.1 系统评价119 6.1.1 系统评价概述119 6.1.2 系统评价的分类119 6.1.3 系统评价的原则121 6.1.4 系统评价的步骤121§6.2 评价指标的数量化方法122§6.3 评价指标综合的主要方法124 6.3.1 加权平均法124 6.3.2 功率系数法126 6.3.3 主次兼顾法127 6.3.4 效益成本法127 6.3.5 分层系列法128§6.4 模糊综合评价方法128 6.4.1 模糊评价概述128 6.4.2 模糊评价方法的应用130§6.5 层次分析法131 6.5.1 AHP决策分析法的原理131 6.5.2 基本步骤132 6.5.3 计算方法135 6.5.4 层次分析法的应用---AHP用于节水灌溉方式的优化选择136§6.6 风险型决策140§6.7 决策支持系统（DSS）简介1436.6.1 DSS的定义144 6.6.2 DSS的结构144习题·思考题6：146第七章系统网络技术148§7.1 网络图的组成及绘制148 7.1.1 网络图的基本概念148 7.1.2 网络图的组成148 7.1.3 网络图的分类149 7.1.4 网络图的绘制149§7.2 网络图的参数与计算151§7.3 网络图的优化154§7.4 图解评审法（GERT）156§7.5 系统网络技术的实施158习题·思考题7：159第八章系统仿真161§8.1 系统仿真概述161 8.1.1 系统仿真161 8.1.2 系统仿真的类型162 8.1.3 系统仿真的一般步骤163§8.2 连续系统仿真165§8.3 离散事件系统仿真167 8.3.1 基本概念168 8.3.2 离散事件系统建模与仿真方法169§8.4 系统动力学仿真170 8.4.1 系统动力学方法简介170 8.4.2 系统动力学建模170 8.4.3 因果反馈结构172 8.4.4 DYNAMO语言和建模举例174§8.5 仿真软件介绍189 8.5.1 Simulink 189 8.5.2 Swarm 190 8.5.3 NetLogo 192 8.5.4 Anylogic 193习题·思考题8：196第九章系统工程应用案例197§9.1 基于ISM的高校食堂客源量分析197 9.1.1. 高校食堂管理现状分析197 9.1.2 解释结构模型技术工作原理及方法197 9.1.3 食堂客源量解释结构模型198§9.2 层次分析法在企业招聘中的应用202 9.2.1 员工招聘评价指标设计202 9.2.2 胜任力评估模糊评价模型205 9.2.3 应用实例206§9.3 基于Anylogic的供应链库存Agent模型仿真207 9.3.1 背景介绍208 9.3.2 建立模型209 9.3.3 模型运行结果与分析215参考书目219第一章概论§1.1 系统科学系统充满了我们生活的整个宇宙。
《系统工程导论》重点内容总结
《系统工程导论》重点内容第一章系统与系统工程1、《黄帝内经》强调人体各器官的有机联系、生理现象与心理现象的联系，以及身体健康与自然环境的联系。
2、古代朴素唯物主义哲学思想虽然强调对自然界整体性、统一性的认识，却缺乏对这一整体各个细节的认识能力，因而对整体性和统一性的认识也是不完全的3、马克思、恩格斯的辩证唯物主义认为，物质是世界由许多相互联系、相互制约、相互依赖、相互作用的事物和过程形成的统一整体，这也就是系统的实质。
4、钱学森在《系统思想和系统工程》一文中指出：“系统思想是进行分析和综合的辩证思维工具，它在唯物主义那里取得了哲学的表达形式，在运筹学和其他系统科学那里取得了定量的表达方式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容。
”5、“系统”一般认为是“群”与“集合”的意思。
6、系统的定义：系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的、由许多要素或构成部分组成的一个整体。
7、系统的概念包括以下五个要点：（1）由两个或两个以上的元素组成；（2）各元素之间相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用；（3）各元素协同运作，使“系统”作为整体具有各组成元素单独存在时所没有的某种特定功能；（4）系统是运动和发展变化的，是动态的过程；（5）“系统”的运动具有明确的目标；由此可见，一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度都可看成一个系统。
8、在现实世界中，任何一个系统都是可分的。
因此，系统是有层次的，任何一个系统都有它的层次结构、规模、坏境与功能9、从系统的定义可以看出，所有系统都具有以下几个共同特性：（1）层次性：层次性是系统最基本的特性之一。
系统本身又属于另外一个更强大的子系统，这就充分反映了系统所具有的层次性。
（2）整体性：系统整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系（相关性、阶层性）根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中。
（3）集合性。
集合就是把具有某种属性的一些对象看成一个完整的整体，从而形成一个集合，集合离的各个对象叫做集合的要素（子集），系统的集合性表明，系统是由两个或两个以上可以互相区别的要素组成的。
系统工程导论ppt第六章系统评价方法课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
6.1.2、系统评价的特性
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
6.1.2、系统评价的特性
• 评价结果的近似性。
• 解决问题的方法：为了提高系统评价结果的精确性，
降低其近似性，在系统评价的工作中可采用增加评价者的 数量和和提高评价者的素质的方法。即有足够的数量专家 参加评价工作，以反映社会代表性，一般应超过30人；其 次，要求参加系统评价的专家要客观、公正，且具有渊博 的知识，对被评价系统有较深的了解。
• 评价结果的近似性。
• 原因：由于事物客观效用是客观存在的，而评价得到的结 果是评价者的主观效用； 其次参加系统评价工作者只是 社会的某一部分，由于认识的局限性，他们的主观欲望与 整个社会的要求之间不可避免地存在差异。用评价者主观 欲望来代替客观效用、用少部分人的主观欲望来代替整个 社会的要求必然是一种近似。
• 选优提交决策。由于评价指标体系和评价模型中的不可能 包含系统所有东西，其次系统环境变化、决策者的生存环 境和心态的变化，导致最优方案在实施过程中遇到困难， 所以应对评价对象的结果进行综合考虑，以便提供正确的 决策依据。提交的报告除提供最优方案外，还应提出相应 的实施条件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统工程导论第5讲
第五讲系统工程学科基础一、系统工程方法论方法：用于完成一个既定目标的具体技术与工具。
方法论：是对方法使用的指导，高于方法，属哲学层次概念。
系统工程方法论：系统工程研究和解决问题的一般规律或模式。
1、霍尔的三维模型1968年美国贝尔电话公司工程师霍尔（Hall）提出的系统工程三维结构模型。
（时间维、逻辑维和专业维）2、软系统方法论专业维时间维逻辑维其他环境科学社会科学各种工程技术计算机技术管理科学经济法律规划阶段方案阶段研制阶段生产阶段运行阶段更新阶段明确问题选择目标系统综合系统分析方案优化作出决策付诸实施1）硬系统方法论（霍尔方法论）的局限性例如：美国加州应用硬系统方法论解决公共政策方面的问题。
⏹没有为目标定义提供有效方法⏹没有考虑系统中人的主观因素⏹对于复杂的社会系统来说，建立精确的数学模型是不现实的。
2）软系统方法论（切克兰德方法论）的问题特点●硬问题：便于观察、便于建模、边界清晰、目标明确、好定义(well-defined)的问题。
例如，工程系统工程问题（problem）。
●软问题：难以观察、不便建模、边界模糊、目标不定、不良定义(ill-defined)的问题。
例如，社会系统工程问题（Issue）。
3）软系统方法论解决问题的步骤相关系统的根定义在于确定（CATWOE）：系统所有者（O）在价值观（W）的规范下，使系统在环境约束条件（E）下，由系统执行者（A）通过变换（T）将其输入变换为输出，系统的受益或受害者（C）就是受变换影响的人。
4）软系统方法论的应用情况及评价（1）有助于系统理论方面的研究与应用（2）有助于决策理论的研究与应用（3）有助于推动其他软系统问题的研究工作特点包括：●与目标不明、非结构化的“麻烦”有关●强调过程，即与学习和决策有关●与感性认识、世界观及将组织现实的内涵与环境相联系的方式有关●非数量型●依靠加深对问题情境的理解来改进它●依赖于解释社会理论●与统治人类社会的社会规则有关不足在于：◆不大适合处理突发事件，不能寄希望它立竿见影◆在解释问题情境中的权利与冲突时缺乏可信度◆缺乏明确的组织变革理论◆没有提及行为措施的合理性与合法性的关系3、综合集成法由钱学森院士提出：●集成（Integration）：反映量变，注重物理意义上的集中和小型化、微型化。
系统工程导论
系统工程导论
系统工程导论是一门通过研究对现实环境中的复杂系统进行分析以便设计、构建和维护有效系统的学科。
它根据系统工程的原则，使用定量和定性方法来方案、分析、设计、构建、运行和改进系统或过程。
系统工程导论将基础性知识与应用实践有机地结合起来，旨在培养系统工程专业人员的分析及解决问题的能力。
系统工程导论的内容是复杂问题的分析和解决。
它引入了系统工程的方法论和原理，例如系统可视化、总体设计、可衡量要求、决策分析、仿真建模、系统再分配以及系统评估等。
系统工程导论还将经济原理、管理原理以及物质工程和信息工程的原理运用于系统的分析和设计中，以帮助学生学习系统的结构和运行方式，并从而学习如何建立有效和经济的系统。
系统工程导论
第一章概述（简答题）1. 钱学森对于系统的定义:系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。
2.系统的三个基本特征：a.系统是由若干元素组成的;b.这些元素相互作用，相互依赖；c.由于这些元素间的相互作用，使系统作为一个整体，具有特定的功能。
3. 系统的特征：a.整体性b.集合性c.层次性d.相关性e.目的性f.适应性4. 系统的分类：a.自然系统和人造系统b.实体系统和概念系统c.动态系统和静态系统d.开放系统和封闭系统 e.简单系统，简单巨系统和复杂巨系统。
5.系统工程的内涵: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，有机的联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效的组织起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法及计算机等技术工具，对系统的构成要素、组成结构、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，以便最充分的发货人力、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。
6. 系统工程的主要内容：系统分析，系统设计，系统模型化，系统的最优化，系统的组织管理，系统评价，系统预测与决策等。
第二章系统工程的理论基础与方法论（计算题、简答题）1、线性规划问题：重点计算题2、整数规划问题：重点计算题3.分支定界求解整数规划的内涵：设有最大化的整数规划问题A，与它相应的线性规划问题（即在整数规划中去掉了决策变量的整数取值要求）为B。
从解问题B开始，若B的最优解符合A中的整数条件，则A 的最优解即为B的最优解；若B的最优解不符合A的证书条件，则B的最优解对应的最优值必是A的最优值Z*的上界，记为Z，而A的某一任意可行解的目标函数值将是Z*的一个下届Z。
分枝定界法就是不断将B的可行域分成子区域（称为分枝），并在每个子区域中确定A的上界Z和下届Z（称为定界）的方法。
系统工程导论复习重点
1、系统：系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。
由相互联系，相互作用具有特定功能的部件（要素、元素）组成的整体。
基本特征：1、集合性：就是把具有某种属性的一些对象看做一个整体，从而形成一个集合。
2、相关性：组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明这些联系之间的特定关系。
3、阶层性：系统作为一个相互作用的诸要素的总体，它可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，这是系统空间结构的特定形式。
4、整体性：系统是由两个或两个以上的可以相互区别的要素，按照作为系统所应具有的综合整体性而构成。
5、目的性：通常系统都具有某种目的，要达到既定的目的，系统都具有一定的功能，而这正是区别这一系列和那一系列的标志。
6、环境适应性：任何一个系统都存在于一定的物质环境之中，因此，它必然也要与外界环境产生物质的、能量的和信息的交换，外界环境的变化必然会引起系统内部各要素之间的变化。
2、系统的结构和功能有什么关系？系统的结构，功能及其两者之间关系（举例）系统的结构：系统内部各要素在时间或空间上排列和组合的具体形式。
系统的结构：S={E,R}狭义的功能：处理和转换广义的功能：接受外界的输入，在系统内部进行处理和转换（加工，组装），向外界输出及反馈。
把系统功能看成函数关系：Y = F （X）（电视）两者的关系：系统的结构是系统由内部各要素相互作用的秩序，而功能则是系统对外界作用过程的秩序。
归根到底，结构与功能所说明的是系统的内部作用与外部作用。
系统功能揭示了系统外部作用的能力，是系统内部固有能力的外部体现。
换句话说，系统的功能是由系统的内部结构所决定的，即“系统的结构决定系统的功能” 。
（石墨与金刚石）3、系统与环境的关系环境是系统之外的一切与它相关的事物的合集，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。
系统工程导论
1、系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。
P22、人造系统则是人们将有关元素，按其属性和相互关系组合而成的系统。
P43、凡是以矿物、生物、机械和人群等实体为构成要素所组成的系统称之为实体系统4、凡是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等概念性的非物质实体所构成的系统称为概念系统5、动态系统就是系统的状态变量是随时间而变化的，即系统的状态变量是时间函数6、静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间而变化，它是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系统7、开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量与信息的交换的系统8、封闭系统是指系统与环境之间没有物质、能量和信息的变换，由系统的界限将环境与系统隔开，因而呈一种封闭状态的系统9、控制系统是为了实行控制而构成的系统10、行为系统是以完成目的的行为作为构成要素而形成的系统P911、系统工程：用定量和定性相结合的系统思想和系统方法处理大型复杂系统的问题，无论系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以看成是一种工程实践，统称为系统工程P512、系统工程方法论就是解决系统工程实践中的问题所应遵循的步骤、程序和方法P913、系统学则是研究系统结构与功能一般规律的科学P614、经济控制论：是用当代控制论的科学方法分析经济过程的科学。
P715、运筹学：应用分析、试验、量化的方法，对经济管理系统中人、财、物等有限资源进行统筹安排，为决策者提供有依据的最优方案，以实现最有效的管理P71、模型是描述现实世界的一个抽象2、概念模型是通过人们的经验、知识和直觉形成的。
它们在形式上可以是思维的、字句的或描述的。
3、符号模型用符号来代表系统的各种因素和它们间的相互关系4、仿真模型是用计算机对系统进行仿真时所用的模型5、形象模型是把现实的东西的尺寸进行改变(如放大或缩小)后的表示1、决策分析：是在系统规划、设计和制造等阶段为解决当前或未来可能发生的问题，在若干可选方案中选择和决定最佳方案的一种分析过程。
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一．简答题1. 什么是系统？并用一表达式描述，说明其含义。
、答:系统：系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。
由相互联系，相互作用具有特定功能的部件（要素、元素）组成的整体。
2．什么是系统的涌现性答：系统科学把整体具有而部分不具有的某种属性或特征等的现象称为涌现性。
课程系统的涌现性具有受限生成性、非加和整体性和客观规律性等特征;而环境效应、组分效应、规模效应和结构效应则是课程系统涌现性的来源3．简述系统与环境的关系答：环境是系统之外的一切与它相关的事物的合集，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。
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。
4．按钱学森提出的系统新的分类方法，系统如何分类？对每一类系统举一例。
答：钱学森提出如下分类：1）按照系统规模分为小系统、大系统、巨系统。
2）按照系统结构复杂程度分为简单系统和复杂系统两类5．如果用下面表达式描述某一企业系统S={E，R}Ω{E∣R}，举例说明E和R分别表示那些内容？答：E表示要素的结合 R表示各种关系的集合。
E——构成企业的各子系统；R——子系统之间、系统与整体之间、系统与环境之间、子系统与环境之间的关系6．系统的结构与功能的关系是怎样的？答：系统的结构与功能的关系：作为一个系统，必须包括其要素的集合与关系的集合，两者缺一不可，两者结合起来，才能决定一个系统的具体结构与特定功能。
结构决定功能；从功能需求寻求合理结构；环境的作用，与结构共同决定功能7．系统工程的定义是什么？简言之又是什么？答：系统工程定义是系统工程就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，以实现系统目的综合最优化8．系统工程的主要特点是什么？答：系统工程的主要特点是：1.“一个系统，两个最优”一个系统是指：以系统为研究对象，要求综合地、全面地考虑问题：“两个最优”是只：研究系统的目标是总统效果最优，同时实现这些目标的具体的方法或途径也要求达到最优。
2.以“软”为主，软硬结合传统的工程技术，如电子工程，土建工程、机械工程等等，以“硬件”对象为住可以将它们划归广义“物理学”的范畴，是有“硬”技术为主的工程技术。
3.跨学科多，综合性强所谓综合性强可以从两方面理解：一是用到知识是综合性的，系统工程的研究要用到自然科学、数学科学、社会科学、系统科学等个方面的知识。
二是开展系统工程项目要有个方面的专家参加，协同作战。
4.实践性与咨询性系统工程应用研究是要针对实际问题的，是要接受实践的检验的，这是系统工程的实践性。
9．简述霍尔模型的粗结构和细结构分别由哪些部分组成？答：粗结构由（1）规划阶段；（2）设计阶段；（3）研制阶段；（5）生产阶段；（6）运行阶段；（7）更新阶段，这7个阶段是按时间先后秩序排列的，顾有“时间维”之称。
又称为系统工程方法论的粗结构。
细结构由（1）摆明问题第一，环境方面的调查研究。
环境因素可分为三类：（a）物理和技术的环境，主要包括：已有系统；用于已有系统的方法；已执行的技术标准；内部技术情况；过渡因素；目前和将来的试制条件；外部技术情况。
（b）经济和事物的环境，主要包括：组织结构；组织人员；政策法令；领导爱好倾向；价格结构；新系统的经济条件；事物运用。
（c）社会环境，主要包括：大规模的社会因素；个别的因素。
第二，需求方面的调查研究。
需求研究大略有下列六项要点：（a）研究需求的一般指标；（b）组织上的资源和约束；（c）计划情况和时常特性；（d）竞争状况；（e）用户爱好、习惯和动机；（f）来自需求研究的设计要求；（2）确定目标。
（3）系统综合；（4）系统分析；（5）系统评价；（6）决策；（7）实施。
10．在确定目标时应注意哪些几条原则？我国一般工程项目制订目标时应考虑哪几个方面？答：在确定目标时应注意以下几条原则l〉要有适当长远的观点,选择对系统未来发展具有重大影响的事项为目标:(2) 要有总体观点,着眼于系统的总体效果:(3) 目标务求具体明确,最好能定量表述:(4) 对多目标应进行合适的排序:(5〉目标是可行的,而且要明确实现目标的约束条件:(6〉注意标准化。
我国一般工程项目制定目标时,主要考虑下述4个方面:(l〉运行目标,其中包括技术指标:(2〉经济目标,包括直接与间接的经济目标:(3〉社会目标,包括顶目符合法律、法规等:(4) 环境目标,包括防止污染与美化环境等方面。
11．谈谈切尔兰德“调查学习”软方法流程。
答：霍尔三维结构概念，切克兰德概念，简述两方法论区别霍尔三维结构概念：将系统的整个管理过程分为前后紧密相连的六个阶段（规划、方案、研制、生产、运行、更新）和七个步骤（明确问题、选择目标、系统综合、系统分析、方案优化、做出决策、付诸实施），并同时考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识。
三维结构由时间维、逻辑维、专业（知识）维组成. 切克兰德概念：切克兰德的“调查学习”软方法的核心不是寻求“最优化”，而是“调查、比较”或者说是“学习”，从模型和现状比较中，学习改善现存系统的途径。
12．简述系统工程的理论基础。
答：系统工程的理论基础：系统论、信息论、控制论以及运筹学等。
控制论的发展经历了：经典控制论、现代控制论、大系统控制论三个时期。
控制论最重要的观点是：反馈和信息13．什么是控制？答：控制的涵义控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。
14．什么是信息？谈谈数据、信息的区别？答：从其概念而言，信息是对事物运动状态和特征的描述；数据是载荷信息的物理符号。
其区别是：1、数据时物理的，而数据是释义的；信息是对数据的解释，是数据含义的体现。
2、数据反映的是事物的表象，信息反映的是事物的本质 3、数据时信息的重要来源，可以用人工或自动化装置进行通讯，翻译和处理；信息是根据一定的规则对数据承载的事实进行组织后形成的结果； 4、数据的形式变化多端，很容易受载体的影响，信息则比较稳定，不随载体的性质而随意改变；15．什么是信息系统？信息系统的分类？什么是管理信息系统？答：信息系统是由计算机硬件、网络和通讯设备、计算机软件、信息资源、信息用户和规章制度组成的以处理信息流为目的的人机一体化系统从信息系统的发展和系统特点来看，可分为数据处理系统、管理信息系统、决策支持系统、专家系统和虚拟办公室五种类型。
管理信息系统是一个以人为主导的，利用计算机硬件、软件和网络设备，进行信息的收集、传递、存储、加工、整理的系统，以提高组织的经营效率16．模型的定义是什么？一般来说，对模型有哪些要求？答：模型是描述现实世界的一个抽象，由于描述现实世界，因此必须反映实际；由于它抽象特征，又应高于实际。
17．什么是系统综合？答：系统综合是按照选定的目标函数，寻求一个能满足给定输入和输出要求的最优的化工系统18．什么是系统分析？答：系统分析是系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各个方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。
19．兰德型系统分析的要素有哪些？并进行阐明。
答.要素：（1）信息。
完整描述系统中所处理的全部信息；（2）行为。
完全描述系统状态变化所需处理或功能；（3）表示。
详细描述系统的对外接口与界面。
系统分析是一门由定性、定量方法组成的为决策者提供正确决策和决定系统最优方案所需信息和资料的技术。
20．系统分析的步骤是什么？答：（1）明确问题和确定目标（2）收集资料，确定因素及边界（3）建立系统分析模型（4）对各方案进行仿真计算（5）综合分析，确定最佳方案21．系统分析的原则有哪些？答：基本原则：（1）内部因素与外部因素相结合（2）当前利益与长远利益相结合（3）局部效益与总体效益相结合（4）定性分析与定量分析相结合22．建立数学模型的一般步骤如下：答：1模型的准备.2.模型的假设3模型构成4模型求解5模型分析6.模型体验7.模型应用23．什么是系统评价？答：系统评价就是全面评定系统的价值24．系统评价工作的困难及解决办法是什么？答：系统评价工作的困难是随意的现实世界和刻板的机器世界的转化问题。
1.问题领域的复杂性（即需求在开发过程中经常变化）2.管理开发过程的困难（即多人协作软件时，保持设计上的完整性）3.软件可能的灵活性（即抽象层次的问题，抽象层次越高，灵活性越强，可维护性就越差。
4.表征离散系统行为的困难（即用计算机表达现实世界问题的时候遇到的困难）25．什么是投入产出分析？它在经济管理中的应用？答：1.投入产出分析，是研究经济系统各个部分间表现为投入与产出的相互依存关系的经济数量方法2. 利用它可以进行经济分析、政策模拟、计划论证和经济预测，并为电子计算机在经济管理中的应用开辟了途径。
投入产出分析的提出已经近半个世纪，在这段时间里，它有很大的发展。
除上面所说的产品模型外，还有固定资产模型、生产能力模型、投资模型、劳动模型以及研究人口、环境保护等专门问题的模型。
除上面所说的静态模型外，还有动态模型、优化模型等。
26．在投入产出表中，每一部门的产品按其流向来分，可以分为哪几部分？答：1. 提供给其他部门用于中间消耗；2. 一部分留作本部门生产消耗用；3. 是直接供给人民群众消费、贮备和出口贸易。
27．在编制投入产出表时，如何确定部门的划分？答：1。
产品消耗结构的同类型；2. 中心产品原则；3.大类产品的原则；4. 要考虑收集资料的难易程度；5. 部门的数目要恰当。
二．计算题1．如果银行年利率为5%，为在5年后获得本利和1万元，现在应一次存入多少现金？答：P=F/(1+i)n=10000/(1+0.05)5=7835.26元2.某企业每年末从利润中提取2千元存入银行，为在5年后新建职工俱乐部用，如果年利率为5%，问：该俱乐部的投资为多少？答：F=A[(1+i)n-1/i]=2000*(1=0.05)5-1/0.05=11051.26元3．为在5年后得到1万元基金，在年利率为5%的情况下，每年末应等额发生多少现金？答：A=F[i/(1+i)n-1]=10000*【0.05/(1+0.05)5-1】=1809.754．如果某工程投产后每年纯收入300万元，能在3年收回投资（连本带利），该工程开始时投资为多少？年利率为2%.答：P=A [(1+i)n-1/i(1+i)n]=3000000* (1+0.02)3-1/0.02(1+0.02)3=86516498.18元5．设有贷款30万元，年利率2%，第五年末还完，问每年末应等额偿还多少？答：A=P[i(1+i)n/(1+i)n-1]=300000*[0.02(1+0.02)5/(1+0.02)5-1]=63647.52元6．如果某工程投产后每年纯收入300万元，能在3年收回投资（连本带利），该工程开始时投资为多少？年利率为2%.答：P=A[ (1+i)n-1/i(1+i)n]=3000000* (1+0.02)3-1/0.02(1+0.02)3=86516498.18元7．设有贷款30万元，年利率2%，第五年末还完，问每年末应等额偿还多少？答：A=P[i(1+i)n/(1+i)n-1]=300000*[0.02(1+0.02)5/(1+0.02)5-1]=63647.52元8．如果某工程投产后每年纯收入500万元，能在5年收回投资（连本带利），该工程开始时投资为多少？年利率为2%.答：P=A[ (1+i)n-1/i(1+i)n]=5000000* (1+0.02)5-1/0.02(1+0.02)5=23567297.55元9．设有5台设备，6个操作者，其操作感受情况记录为下表，评分结果也表示在表中。