系统工程试题与解答.doc

河北工业大学城市学院期末考试试卷
2014年春季学期
课程名称 系统工程 A卷 （闭卷） 适用专业 交通运输
学院名称
土木工程
班级
交运C11-1
姓名

学号

题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
总分
分数

阅卷人

一、 判断题（正确的在括号内填写“T”，错误的填写“F” ，每小题1分，共10分）
1.系统工程中霍尔的三维结构方法论的核心内容是模型化和最优化。 （ T ）
2.交通预测主要分为时间序列预测和多元因果关系分析预测，各种不同的预测方法适应于不同交通系统的需要，其中多元因果关系分析预测适应于短时交通流预测。 （ F ）
3.系统工程以大规模复杂系统为研究对象。 （ T ）
4.层次分析法的层次单排序时，一致性指标检验是为了验证对同层所有因素判断的一致性。 （ T ）
5.节点的选择是交通规划与管理的重要工作，在城市道路网规划中以交叉口为节点。 （ F ）
6.采用随机数的方法解决问题是蒙特卡洛方法的基本特点。 （ T ）
7.“组成系统的要素是相互联系、相互作用的”是指系统的整体性。 （ F ）
8.决策是一种理性决策，其理性行为成为决策模型,可分为全面理性决策模型和有限理性决策模型。 （ T ）
9.系统协调的重要理论基础是博弈论，其中博弈论中Nash均衡是其基石，这个Nash均衡解给我们一个基本的思想，就是无论考虑任何事情或安排任何制度(体制),要想达到预期效果或发生效力，就必须是Nash均衡，也就是说系统必需按照Nash均衡的原理去设计和协调，否则这种制度安排就不能成立，系统就不稳定，或达不到预期效果。（ T ）
10.系统评价的核心是建立系统评价指标体系并确定系统评价方法予以评价，与系统评价指标无关。 （ F ）
二、 填空题（每小题2分，共20分）
1.某地区前三个年度的茶叶销售量的实际值见下表。用一次指数平滑法，取， ，预测第四个年度的茶叶销售量为 402.8 千克。
年度
1
2
3
实际销售量（千克）
400
345
415
2.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，一般系统具有整体性、相关性、结构性 、动态性、目的性和 环境适应性 等特性。
3.所谓结构模型，就是应用 有向邻接图 来描述系统各要素之间关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型。
4.在铁路、民航、水运等运输网路规划中，节点均指 站，场 。
5.任何一个存在的系统都必须具备三个要素，即系统的诸部件及其属性、系统的环境及其界限。系统的输入和输出。其中系统的部件可以分为 结构 部件、 操作 部件和流部件。
6.设2家公司同时向市场投放一种产品。初时，它们所占市场份额相等。第2年，甲、乙两公司为吸引顾客，都改换了各自的产品包装，其结果是：甲公司保持其顾客的75%，丧失25%给乙公司；乙公司保持其顾客的85%，丧失15%给甲公司。第2年末，甲公司占 45% 的市场份额，乙公司占 55% 的市场份额。若以后的情况年年如此(即顾客的购买倾向不变，公司的行动及其效果也不变)，经若干年后，状态达到平衡时，甲公司占 37.5% 的市场份额，乙公司占 62.5% 的市场份额。
7.根据长期统计,某报纸每天的销售量及百分率为
销售量
200
210
220
230
240
250
百分率
0.10
0.20
0.40
0.15
0.10
0.05
若用蒙特卡洛法模拟该报纸未来一周每天的销售量，产生7个随机数：99、36、88、79、11、33、52，则对应的销售量分别为：250、 220 、240、 230 、210、220、220。
8.现代组织的决策体系一般由五个系统组成,即 决策 系统、 智囊 系统、信息系统、执行系统和监督系统所组成。
9.系统分析是从问题、问题状况分析入手，问题状况必须满足将来性、 限制性 和 特异性 三个特性。
10.系统工程是一门“社会─技术”的综合交叉学科，与其他工程相比，具有研究思路的整体化、应用方法的综合化、
组织管理的科学化 、 管理工具的现代化 等特点。
三、 简答题（每小题6分，共24分）
1.简述霍尔三维结构与切克兰德“调查学习”模式之间的区别。
答：（1）处理对象不同：前者为技术系统、人造系统；后者为有人参与的系统
（2）处理的问题不同：前者为明确、良结构；后者为不明确，不良结构
（3）处理的方法不同：前者为定量模型，定量方法；后者采用概念模型，定性方法
（4）价值观不同：前者为一元的，要求优化，有明确的好结果（系统）出现；后者为多元的，满意解，系统有好的变化或者从中学到了某些东西。（每点1.5分）
2.系统评价的目的（意义）,系统评价的程序。
答：交通运输系统评价的目的是要从技术、经济和社会政治等多方面对所设计的交通运输系统方案进行评价,通过分析
和评价选择出最为满意的设计方案。（2分）
交通系统评价的程序：（1）要明确被评价的系统对象。（1分）（2）要明确被评价系统的目标和属性。（1分）（3）要确定评价准则(指标体系),这些准则与系统属性和目标应是相关的。（1分）（4）采用适当的评价方法，进行评价并做合理性分析。（1分）
3.交通系统协调的目的和特点。
答：系统协调的目的就是希望通过某种方法来组织或调控所研究的系统，使之从无序转换为有序，使系统达到协同状态。（2分）
（1）各子系统之间既涉及合作行为，又涉及到竞争行为。（1分）
（2）各子系统之间相互作用构成一个反馈控制系统，通过信息作为“中介”而构成整体。（1分）
（3）整体系统往往具有多个决策人，构成竞争决策模式。（1分）
（4）系统可能存在第三方介入进行协调的可能。（1分）
4.简述头脑风暴法与德尔菲法的区别。
答：（1）应用不同。德尔菲法主要用于技术预测、政策制订、经营管理、方案评估等；头脑风暴法一般用于对战略性问题的探索。（2）专家选择的代表、人数不同。头脑风暴法专家选择缺乏代表性，易受权威、会议气氛和潮流等因素影响。所选专家人数为5-15人；德尔菲法专家选择相对广泛，采用匿名征询的方式征求专家意见消除了专家会议调查法中专家易受权威、会议气氛和潮流等因素影响的缺陷。所选专家人数在15-50人。（3）获取专家意见的工具不同。德尔菲法运用编制调查表的方法，把调查表分发给受邀参加预测的专家。专家之间互不见面和联系，不受任何干扰独立地对调查表所提问题发表自己的意见；头脑风暴法的会议一般采用“圆桌会议”的形式，进行即兴发言。（4）专家对问题的回答不同。运用德尔菲法的专家对调查表的提问有充分时间作出充分的论证、详细的说明或提出充足的依据；头脑风暴法因为是即兴发言，因而普遍存在逻辑不严密、意见不全面、论证不充分等问题，同时易受表达能力的限制。（5）所用时间不同。德尔菲法要进行四轮的征询调查，所用时间通常比较长；头脑风暴法的会议讨论的是时间一般为20-60分钟，如果讨论的问题较多，可以多召集几次会议。（回答其中4点即可，每点1.5分）
四、 计算题（4小题，共46分）
1.（8分）已知系统的直接关系矩阵为：

试用结构分析法分析该系统的结构，并建立该系统的层次结构模型。该系统是否存在子系统？是否存在孤立要素？
解：

所以， （2分）
要素

1
1
1
1
2
2,4,5
2,4
2,4
3
3,5
3
3
4
2,4,5
2,4
2,4
5
5
2,3,4,5
5
所以，满足的集合有：

故系统的最上位要素集合是，该集合中的要素是系统的最上位要素。（2分）
去掉最上位要素，得如下结果
要素

2
2,4
2,4
2,4
3
3
3
3
4
2,4
2,3,4
2,4
于是，系统的第二层要素集合（2分）
由上述分析可知，该系统的结构可分为两个层次，其结构如下（1分）

由此可知该系统存在子系统，也存在孤立要素。 （1分）
2.（8分）某钟表公司计划通过它的分销网络推销一种低价钟表，计划零售价为每块10元。初步考虑有三种分销方案：方案Ⅰ需一次投资10万元，投产后每块成本5元；方案Ⅱ需一次投资16万元，投产后每块成本4元；方案Ⅲ需一次投资25万元，投产后每块成本3元。该种钟表的需求量不确定，但估计有三种可能：30000，120000，200000。
要求：（1）建立这个问题的损益矩阵。 （2）分别用悲观法、乐观法，决定公司应采用哪一种方案？
（3）建立后悔矩阵，用后悔值决定应采用哪一种方案？
解：（1）损益矩阵 （2分）

项目
方案
损益值（万元）
需求量3w
需求量12w
需求量20w
方案Ⅰ
5
50
90
方案Ⅱ
2
56
104
方案Ⅲ
-4
59
115
（2）悲观法（2分）

项目
方案
损益值（万元）
最小收益值
需求量3w
需求量12w
需求量20w
方案Ⅰ
5
50
90
5
方案Ⅱ
2
56
104
2
方案Ⅲ
-4
59
115
-4
Max(5,2,-4)=5
因此，如果用悲观法来判断，则应该选择方案Ⅰ。
乐观法：（2分）

项目
方案
损益值（万元）
最大收益值
需求量3w
需求量12w
需求量20w
方案Ⅰ
5
50
90
90
方案Ⅱ
2
56
104
104
方案Ⅲ
-4
59
115
115
Max(90，104，115)=115

（3）根据上面的损益矩阵，可以获得后悔值矩阵。（2分）
。

项目
方案
损益值（万元）
最大后悔值
需求量3w
需求量12w
需求量20w
方案Ⅰ
0
9
25
25
方案Ⅱ
3
3
11
11
方案Ⅲ
9
0
0
9
Min(25，11，9)=9

因此，如果用后悔值法来判断，则应该选择方案Ⅲ。
3. （10分）如图，一个只有三条路径的OD对简单网络，设路径的助抗c与流量h无关，且, , 。OD间的流量g=2000, 设三条路径上的交通流是随机分配的，且选择路径1的概率为
路径2
路径3
路径1
O
D
；选择路径2的概率为。求：（1）分配在各条路上的交通流v是多少？总出行费用是多少？
（2）若路径1扩大其通行能力，其助抗，问分配在各条路上的交通流v是多少？总出行费用是多少？（3）通过上述两种情况比较，你分别得到何结论？
解：（1）显然
，，（4分）
(2) 若路径1扩大其通行能力
，，， （4分）
（3）说明扩大一些路段的容量(如铁路的改扩建、高速等),系统总的出行费用反而增加,这就是著名的Braess诡异现象。即在运输或交通网络中，“假定出行量不变，随意的进行运输(交通)网络扩建,不能保证网络总出行费用降低”。（2分）
4.（8分）设有2个决策人参与的完全信息非合作博弈，决策变量分别为，，各自的目标函数为：
，
（1）试用Nash均衡的定义分析其非合作静态博弈结果。（2）若第一个决策人先决策，其它条件不变，试用Nash均衡的定义分析其非合作博弈结果。
解：（1）该博弈是完全信息静态博弈，按照Nash均衡的定义，设为其均衡解，必有：

两式联立可求得： （3分）
（2）该博弈是完全信息动态态博弈，按照Nash均衡的定义，设为其均衡解，对第一个人决策者先决策，由于其知道如果他自己先决策x，必有：
可以得到：.
将其代入J1中有：
求导可求得：
显然第一个决策人从先决策中得到好处。 （5分）
5.（12分）今有一项目建设决策评价问题，已经建立起如下图1、表2所示的层次结构和判断矩阵，平均随机一致性指标如表1所示。

图1 层次结构图
试用层次分析法完成：
（1）补全判断矩阵阴影部分，即对第一个判断矩阵用方根法进行层次单排序及一致性检验(写出数据的计算过程)；
（2）层次总排序并进行整体一致性检验，确定出5个方案优先次序。
表1 平均随机一致性指标
阶数
3
4
5
6
7
8
9
R.I.
0.58
0.90
1.12
1.24
1.32
1.41
1.45

表2 判断矩阵
U
C1
C2
C3
Mi
wi
λmi

C1
m1
m2
m3
m4
m5
Mi
wi
λmi
C1
1
3
5
2.47
0.64
3.04

m1
1
1/5
1/7
2
5
0.78
0.10
5.28
C2
1/3
1
3
1
0.26
3.04

m2
5
1
1/2
6
8
2.61
0.32
5.21
C3
1/5
1/3
1
0.41
0.10
3.04

m3
7
2
1
7
9
3.88
0.48
5.27

合 计
3.88
1

1/2
1/6
1/7
1
4
0.54
0.07
5.25

λmax
3.04

1/9
1/4
1
0.23
0.03
5.49

C.I.
0.02

8.04
1

C.R.
0.033＜0.1

0.067<0.1

C2
m1
m2
m3
m4
m5
Mi
wi
λmi
m1
1
1/3
2
1/5
3
0.83
0.10
5.11
m2
3
1
4
1/7
7
1.64
0.20
5.43
m3
1/2
1/4
1
1/9
2
0.49
0.06
5.06
m4
5
7
9
1
9
4.90
0.60
5.65
m5
1/3
1/7
1/2
1/9
1
0.31
0.04
5.26
λmax
5.30
合计
8.17
1

C.I.
0.075
C.R
0.067<0.1
C3
m1
m2
m3
m4
m5
Mi
wi
λmi
m1
1
2
4
1/9
1/2
0.85
0.11
5.24
m2
1/2
1
3
1/6
1/3
0.61
0.08
5.11
m3
1/4
1/3
1
1/9
1/7
0.27
0.03
5.27
m4
9
6
9
1
3
4.29
0.56
5.37
m5
2
3
7
1/3
1
1.70
0.22
5.02
λmax
5.204
合计
7.72
1

C.I.
0.051
C.R
0.045<0.1

（1）M1=（1*3*5）1/3=2.47 ； M2=（1/3*1*3）1/3=1； M3=（1/5*1/3*1）1/3=0.41；
w1= M1/3.88=0.64； w2= M2/3.88=0.26； w3= M3/3.88=0.10；
第二层对目标层的权重向量为：w（2）=[0.64 0.26 0.10]T （6分）
λm1=(A w（2）)1/ w1=(1*0.64+3*0.26+5*0.10)/0.64=3.04；
λm2=(A w（2）)2/ w2=(1/3*0.64+1*0.26+3*0.10)/0.26=3.04；
λm3=(A w（2）)3/ w3=(1/5*0.64+1/3*0.26+1*0.10)/0.10=3.04;
λmax=（λm1+λm2+λm3）/3=3.04；
C.I.=(λmax－3)/(3－1)=0.02
查表得：n=3时，R.I.=0.58

∴该判断矩阵通过一致性检验。
（2） （1分）
（2分）

∴所有的判断矩阵具有整体满意一致性。 （2分）
根据w（3），可得方案优先顺序为：m3﹥m2﹥m4﹥m1﹥m5 （1分）

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河北工业大学城市学院期末考试试卷
2012年秋季学期
学院名称 土木工程 班级 姓名 学号 适用专业 给水排水 课程名称