部分思考题答案-系统工程

论述题: 主成分分析与因子分析的异同点?
答:两种方法的出发点都是变量的相关系数矩阵，在损失较少信息的前提下，把多个变量（这些变量之间要求存在较强的相关性，以保证能从原始变量中提取主成分）综合成少数几个综合变量来研究总体各方面信息的多元统计方法，且这少数几个综合变量所代表的信息不能重叠，即变量间不相关。

主要区别：
1. 主成分分析是通过变量变换把注意力集中在具有较大变差的那些主成分上，而舍弃那些变差小的主成分；因子分析是因子模型把注意力集中在少数不可观测的潜在变量（即公共因子）上，而舍弃特殊因子。

2. 主成分分析是将主成分表示为原观测变量的线性组合，
（1）
主成分的个数i=原变量的个数p，其中j=1,2,…,p，是相关矩阵的特征值所对应的特征向量矩阵中的元素，是原始变量的标准化数据，均值为0，方差为1。

其实质是p维空间的坐标变换，不改变原始数据的结构。

论述题:简述一般系统论、控制论和信息论对系统工程方法论的启示。

答:一般系统论、控制论和信息论为老三论。

(1)贝塔朗菲《系统论》是研究复杂系统一般规律（演化--隐喻）的学科。

基本观点：整体性、开放性及目的性（有效性、适应性、寻的性）、动态相关性（动态性取决于相关性）、等级层次性、有序性（结构或空间；发展或时间）.
启示：主张以整体论代替还原论。

（思想作用更大）,提出了系统的方法：核心在于优化，整体最优。

(2)维纳于1948年出版了《控制论》一书，经典控制论——现代控制论——大系统控制理论，主要是研究大系统的结构方案、稳定性、优化、建模及模型简化等。

对系统方法的启示：黑箱-灰箱-白箱法, 功能模拟法, 形式化、数量化、最优化方法
(3)申农和维纳的信息论以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机、光导纤维等为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要研究目标。

启示包括：类比方法、统计方法，概率论和随机过程、信息方法（运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获取、传递、加工、处理而实现其有目的性的运动的一种研究方法）------变量筛选、特征选择.
论述题:系统论述逐对比较法、古林法、层次分析法在确定权重方面的差异，并对以上方法进行评述？
答: 逐对比较法的基本的做法是：对各替代方案的评价指标进行逐对比较，对相对重要的指标给予较高得分，据此可得到各评价项目的权重Wj。

再根据评价主体给定的评价尺度，对各替代方案在不同评价指标下一一进行评价，得到相应的评价值，进而求加权和得到综合评价值。

逐对比较法在确定权重方面对于两项指标的比较仅有重要和不重要之分，过于简单，没有重要的层次和等级，而且存在指标权重为零的情况。

古林法在重要性方面有了较大进步，但是，相对重要程度的确定归于专家的主观判定而具有不确定性，而且很难给出。

因此也不太实用。

层次分析法通过两两比较和一致性检验，解决了可能存在的逻辑性错误，从而有了较大的进步，从这一点说，这种方法较好。

但是，这个方法的问题是：
判断矩阵通不过一致性检验，需要调整的问题。

有人提出对原始数据取对数。

●依靠定性思维建立判断矩阵，客观性不强。

判断矩阵的建立本身会因人而异，难以
综合各位评价人员的意见，随意性强。

●采用人类能够同时比较的1-9标度，对于因素较多、规模较大的复杂系统（如要素
个数大于9），可能难以辨别差异。

●结果只是方案的优劣顺序，不能回答方案是否可行。

论述题:说明系统建模的方法，主要步骤，以及典型的模型
答：系统建模的方法：
（1）推理法——对白箱S，可以利用已知的定律和定理，经过一定的分析和推
理，得到S模型。

（2）实验法——对允许实验的黑箱或灰箱S，可以通过实验方法测量其输入和
输出，然后按照一定的辨识方法，得到S模型。

（3）统计分析法——对不允许实验的黑箱或灰箱系统，可采用数据收集和统计
分析的方法来建造S模型。

（4）类似法——依据不同事物具有的同型性，建造原S的类似模型。

（5）混合法——上述几种方法的综合运用。

系统建模的主要步骤：
(1) 明确建模目的和要求；
(2) 弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系；
(3) 选择模型方法；
(4) 确定模型结构；
(5) 估计模型参数；
(6) 模型试运行；
(7) 对模型进行实验研究；
(8) 对模型进行必要修正。

系统建模的实例：
ISM（Interpretative Structural Modeling）；SS（State Space）；SD（System Dynamics）；CA（Conflict Analysis）；软计算或“拟人”方法。

论述题:何谓系统模型？为什么在系统分析中，广泛使用系统模型而不是真实系统进行分析? 答：系统模型是对对现实系统某一方面抽象表达的结果。

系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描述、模仿或抽象。

系统是复杂的，系统的属性也是多方面的。

对于大多数研究目的而言，没有必要考虑系统的全部属性，因此，系统模型只是系统某一方面本质属性的描述，本质属性的选取完全取决系统工程研究的目的。

所以，对同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型。

系统模型的特征决定了其广泛应用。

系统模型反映着实际系统的主要特征，但它又高于实际系统而具有同类问题的共性。

因此，同一种模型也可以代表多个系统，一个适用的系统模型应该具有如下三个特征：
(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构成的；
(3) 它集中体现了这些主要因素之间的关系。

另外，系统模型的优点也推动了其应用。

(1)它是定量分析的基础；
(2)它是系统预测和决策的工具；
(3)它可变性好，适应性强，分析问题速度快、省时、省钱，而且便于使用计算机,因此
是所有模型中使用最广泛的一种模型。

论述题: 请系统说明霍尔三维结构方法论、切克兰德方法论，及其异同点
霍尔三维结构方法论：
将系统的整个管理过程分为前后紧密相连的六个阶段和七个步骤，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、知识维组成。

时间维表示系统工程到工作阶段或进程；逻辑维是指系统工程每阶段工作所应遵从到逻辑顺序和工作步骤；知识维表示从事系统工程工作所需要的知识，也反映系统工程到专门应用领域。

霍尔三维结构不适用于以建立和管理“软系统”为目的的社会科学、管理科学等科学领域；而适用于以研制“硬件系统”为目标的自然科学、工程技术等“硬科学”领域，故有人称霍尔三维结构为“硬科学”的系统工程方法论。

切克兰德方法论：
英国的切克兰德把OR、SE、SA和SD所使用的方法论叫硬系统方法论，并在1981年自己提出一种软系统方法(SSM)——“调查学习”法。

切克兰德认为，完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会问题或“软科学”问题，会碰到许多问题。

提出了（1）良结构系统：指偏重工程问题、机理明显的物理型的硬系统。

（2）不良结构系统：指偏重社会问题、机理尚不清楚的心理和事理型的软系统。

他认为：不良结构问题的核心不是寻求“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，是有很明显的反馈调节思想。

两者的比较：
相同点：均为系统工程方法论，都是问题导向，具有相应的逻辑过程。

不同点：
（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）后者较之前者具有反馈过程。