系统工程导论

2、系统的属性：整体性、关联性、环境适应性；举例：系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1＞2”。例如，珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物---动物营养循环。通常情况下，失去了共生藻类的珊瑚虫会因为死亡而导致珊瑚礁逐渐“白化”，失去其鲜艳的色彩，那里的生物多样性也将锐减，从而造成系统的崩溃”。

1、 不是最优的，例子：田忌赛马（不在意一匹马的比赛结果，而是统筹全局，注重整体目

标，通过合理安排次序，使系统结构出现优化调整； 三个和尚没水喝导致这一结果的根本原因就在于人数虽然多了，但没有形成合理的结构，不是相互支持，相互促进，而是相互消磨，结果各要素的力量或作用被内耗了，出现了1+1《2的效应。

霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论，均已问题为起点，具有相应的逻辑过程。在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点：

（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。

霍尔三维结构将系统工程活动分为前后紧密连接的7个阶段和7个步骤，同时考虑到为完成各个阶段和步骤所需要的各种专业知识。这样为解决规模大、结构复杂、涉及因素众多的大系统问题提供了科学的思维方法。霍尔三维结构包括时间维、逻辑维和知识维，霍尔三维结构模式形象地概括了系统工程的一般步骤和方法，从而为解决规模较大、因素众多的工程。系统问题提供了一个解决问题的大体上的思路。 3. 切克兰德方法论有以下几个重要特点：

（1）认为在相关系统的定义以及概念模型的建立过程中都隐含着某种世界观，必须同时研究对系统的改进有着影响的各种世界观，根据不同的世界观定义不同的系统，建立不同的概念模型，从而研究这些世界观的含义；（2）认为研究是一个不断深入的、开放的学习过程，以学习、调查和认识为中心，而不应该看成是一个封闭的解决问题过程或以系统优化为中心；（3）在寻找改善问题情景行为的过程中遵循着两个准则：一是系统满意性，另一是文化可行性。所谓系统满意性是指由概念模型和问题情景的描述进行的比较所得到的一些被认为是满意的、能够改善问题情景的可能变化；文化可行性是指关于现实世界潜在的变化一旦实施，其变化的范围必须为特定问题情景的文化（包括其特殊的规范、准则、价值观等）所能接受；（4）在“硬”系统方法论中可以将问题或要求看成是给定的，而在“软”系统方法论中必须通过研究问题情景并将其与概念模型进行比较后才能明确问题以及问题情景的可能改变。

切克兰德的“ 调查学习” 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

1、 决策分析例子案例

例1、某生产电子产品工厂决定将其产品加以改造，设计了两种改造方案。一是以晶体管为结构，一是以集成电路为结构。根据经验，晶体管成功的可能性为0.8，集成电路成功的可能性为0.6。考虑到改进产品结构成功后，产品的质量和生产率均可提高，因此又制定了两种生产方案：一是产量不变；一是产量增加。若技改失败则产量保持不变。工厂决定产品生产五年，产品在今后五年内跌价的概率为0.1，保持原价的概率为0.5，涨价的概率为0.4。分析如何安排生产获利最大。

表中益损值：单位为 万元。

状态 方案 失败（原结构生产） 晶体管 成功0.8 集成电路成功0.6 产量不变 产量增加 产量不变 产量增加 跌价 0.1 -100 -250 -400 -250 -350 原价 0.5 0 80 100 0 -250 涨价 0.4 125 200 300 250 650 （1）画出决策树。（2）计算各点的益损期望值。（3）选择最优方案。

解答如下：

第一步：画出决策树。

第二步：计算各点的益损期望值，并标示在图上。

第三步：确定方案：由于节点E(11)大于节点E(12)的益损期望值，因此最优决策方案为

价格低(0.1) 价格中(0.5) 价格高(0.4)

?-100 ? 0

?-200 ? 50 ? 150 ?-300 ? 50 ? 250 ?-200 ? 0 ? 200 ?-300 ? -250 ? 600

30 1 失败 82 (0.2) 1 成功 (0.8)

购买专利 1

95 2

自行研究

85

63 2 成功 (0.6) 失败 (0.4)

1

30 2 ? 100

价格低(0.1)

65

价格中(0.5) 1 价格高(0.4) 产量不变 价格低(0.1)

95

价格中(0.5) 2 增加产量 价格高(0.4) 价格低(0.1)

60

价格中(0.5) 产量不变 1 价格高(0.4) 价格低(0.1)

增加产量 85

价格中(0.5) 2 价格高(0.4)

价格低(0.1) ?-100 价格中(0.5) ? 0 价格高(0.4) ? 100

买专利，并且节点E(1122)大于E(1121)益损期望值，所以选择增加产量方案

例2、某公司准备生产一种新产品，它的期望市场寿命为10年，需要做出决策究竟是建造一个大车间，还是建造一个小车间。如果选择建造小车间，那么还要决策两年后是否扩建。 现有情况分析如下： A．根据市场部门估计：

(1) 该产品在前2年市场需求量高，后8年需求量持续高的可能性为60%； (2) 该产品在前2年市场需求量高，后8年需求量低的可能性为10%； (3) 该产品在前2年市场需求量低，后8年需求量持续低的可能性为30%； (4) 该产品在前2年市场需求量低，后8年需求量高的可能性为0%。 B．根据财务部门估计各种情况下的损益值为：

(1) 造大车间而需求高（在10年中），每年获利100万元。

(2) 造大车间而需求低（在10年中），由于固定费用高、开工不足，每年只能获利10

万元。

(3) 造小车间而需求低（在10年中），每年可获利40万元。 (4) 造小车间，若前两年需求高，每年会获利45万元；

(5) 造小车间，在前两年需求高的情况下，若不扩建而后8年需求一直很高，由于竞争

性产品进入市场，小车间每年收益就会跌到25万元；

(6) 造小车间，小车间在前两年需求高的情况下，过2年后扩建而遇到高需求，后8年

每年能获利70万元；小车间在前两年需求高的情况下，过2年后扩建而遇到低需求，后8年每年能获利只有5万元。

C．根据建筑公司的估计：

大车间从建造到投产要投资300万元， 造小车间要130万元，如果在2年后扩建又要220万元。

请就上述问题，用决策树方法做出获得最大利润的决策方案。

解答：

69935913591建小车间低0.3建大车间-300投资高0.7低0.3高0.86100 × 81低0.1410 × 88023201低 140 × 8低 110 × 82402-130投资高0.72672-220投资4871高0.8670 × 8低0.1421625 × 8高0.8625 × 8低0.1440 × 8前2年后8年

画出决策树如下：

各点的数学期望值计算如下：

E（111）=100×8×0.86+10×8×0.14=699.2 E（112）=10×8=80

E（11）=(699.2+100×2)×0.7+(80+10×2)×0.3-300=359.44 E（121）=40×8=320

E（1221）=70×8×0.86+5×8×0.14-220=267.2 E（1222）=25×8×0.86+40×8×0.14=216.8 E（122）= E（1221）=267.2

E（12）=(320+40×2)×0.3+(267+45×2)×0.7-130=239.9 E（1）= E（11）=359.4 因此，选择建大车间方案。

单纯形法求解 minz=-2x1-3x2 s.t. -(x1)+(x2)<2 (x1)+2*（x2）<10 3*（x1）+x2<5.