《系統(tǒng)工程》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱系統(tǒng)工程SystemsEngineering課程編碼CTL122221020開課院部控制科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)自動(dòng)化授課語言中文先修課程線性代數(shù)、自動(dòng)控制原理課程簡(jiǎn)介（限選）系統(tǒng)工程是復(fù)雜工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與管理的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，涵蓋控制論、信息論、應(yīng)用數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等多個(gè)學(xué)科。該課程是為自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)選修課，主要介紹工程和管理等科學(xué)中的建模、分析、評(píng)價(jià)與優(yōu)化方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解系統(tǒng)工程的基本概念和方法，掌握相關(guān)軟件工具的使用，培養(yǎng)學(xué)生以系統(tǒng)工程方法解決控制工程中問題的能力。Systemsengineeringisaninterdisciplinaryfieldonhowtodesignandmanagecomplexengineeringprojects,overlappingcybernetics,informationtheory,appliedmathematics,economics,managementscience,andotherdisciplines.Thecourseisoptionalforstudentsmajoringinautomationandintroducesthemodeling,analysis,evaluation,andoptimizationapproachesrootedinengineeringandthatmanagement.Thiscoursewillhelpstudentstounderstandthebasicconceptsandmethodologies,masterthesoftwaretoolbox,andprovidestudentswiththeskillsnecessarytotackletheproblemsofcontrolengineeringbyusinganengineeringsystemapproach.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：能認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)工程是研究復(fù)雜工程問題的一門綜合性學(xué)科，掌握系統(tǒng)工程的常用建模與分析方法。是2.32.32M2目標(biāo)2：考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等制約因素影響，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等角度對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)。是3.33.33M3目標(biāo)3：理解并掌握工程管理與經(jīng)濟(jì)決策的中的分析模型與優(yōu)化方法。是11.111.14M4目標(biāo)4：掌握利用MATALB等軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、建模、預(yù)測(cè)以及優(yōu)化的方法。是5.45.45M5目標(biāo)5：能夠從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，客觀評(píng)價(jià)工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的影響。是6.26.2三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章第一章系統(tǒng)工程概述本章重點(diǎn)難點(diǎn)：系統(tǒng)工程概念、系統(tǒng)工程方法M1////21.11.1系統(tǒng)工程的產(chǎn)生及發(fā)展系統(tǒng)工程的概念與特點(diǎn)、系統(tǒng)工程的研究對(duì)象、系統(tǒng)工程的應(yīng)用M11講授/討論1作業(yè)/自學(xué)31.21.2系統(tǒng)工程的方法與步驟系統(tǒng)工程的工作過程、系統(tǒng)分析原理、系統(tǒng)工程方法論M12講授/討論2作業(yè)/自學(xué)4第2章第二章系統(tǒng)建模與預(yù)測(cè)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：線性回歸、非線性回歸、時(shí)間序列模型M1,M4////52.12.1系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型概述，系統(tǒng)模型的定義、系統(tǒng)模型分類M1,M41講授/討論1作業(yè)/自學(xué)62.22.2系統(tǒng)建模方法概述系統(tǒng)建模的基本原則、系統(tǒng)建模的思考方法、系統(tǒng)建模的一般步驟M1,M41講授/討論1作業(yè)/自學(xué)72.32.3線性回歸線性回歸模型、最小二乘法M1,M41講授/練習(xí)1作業(yè)/自學(xué)82.42.4非線性回歸非線性回歸模型線性化M1,M41講授/練習(xí)1作業(yè)/自學(xué)92.52.5時(shí)間序列分析時(shí)間序列模型M1,M41講授/練習(xí)1作業(yè)/自學(xué)102.62.6線性回歸案例M1,M42練習(xí)/討論2作業(yè)/自學(xué)11第3章第三章系統(tǒng)分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：主成分分析、聚類分析M2////123.13.1系統(tǒng)分析概述系統(tǒng)分析的定義、系統(tǒng)分析的特點(diǎn)、系統(tǒng)分析的要素、系統(tǒng)分析的步驟M21講授/討論1作業(yè)/自學(xué)133.23.2常用的系統(tǒng)分析方法主成分分析、聚類分析M22講授/討論2作業(yè)/自學(xué)14第4章第四章系統(tǒng)評(píng)價(jià)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：模糊綜合評(píng)判M2,M5////154.14.1系統(tǒng)評(píng)價(jià)概述系統(tǒng)評(píng)價(jià)基本概念、系統(tǒng)評(píng)價(jià)與決策、系統(tǒng)評(píng)價(jià)的步驟與內(nèi)容M2,M51講授/討論1作業(yè)/自學(xué)164.24.2系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法關(guān)聯(lián)矩陣法、模糊綜合評(píng)判法M2,M52講授/討論2作業(yè)/自學(xué)17第5章第五章線性規(guī)劃本章重點(diǎn)難點(diǎn)：?jiǎn)渭冃畏?、目?biāo)單純形法M3,M4///作業(yè)/自學(xué)185.15.1線性規(guī)劃問題及數(shù)學(xué)模型線性規(guī)劃概念、線性規(guī)劃的圖解法、線性規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)形式M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學(xué)195.25.2線性規(guī)劃求解方法單純形法、改進(jìn)單純形法、對(duì)偶單純形法、內(nèi)點(diǎn)法M3,M42講授/練習(xí)2作業(yè)/自學(xué)205.35.3整數(shù)規(guī)劃分枝定界法、O-1型整數(shù)規(guī)劃隱枚舉法M3,M41講授/練習(xí)1作業(yè)/自學(xué)215.45.4目標(biāo)規(guī)劃目標(biāo)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型、目標(biāo)規(guī)劃的圖解法、目標(biāo)單純形法M3,M41講授/練習(xí)1作業(yè)/自學(xué)225.55.5線性規(guī)劃案例M3,M43練習(xí)/討論3作業(yè)/自學(xué)23第6章第六章非線性規(guī)劃本章重點(diǎn)難點(diǎn)：不精確一維搜索方法、變尺度法、懲罰函數(shù)法M3,M4////246.16.1非線性規(guī)劃基礎(chǔ)知識(shí)非線性規(guī)劃概念、模型及分類M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學(xué)256.26.2一維搜索方法二分法、黃金分割法、割線法、不精確一維搜索方法M3,M41講授/練習(xí)1作業(yè)/自學(xué)266.36.3無約束多變量極值問題求解方法直接法、一階梯度法、牛頓法、共軛梯度法、變尺度法M3,M42講授/練習(xí)2作業(yè)/自學(xué)276.46.4約束多變量極值問題中求解方法懲罰函數(shù)法、乘子法M3,M41講授/練習(xí)1作業(yè)/自學(xué)286.56.5非線性規(guī)劃案例M3,M43練習(xí)/討論3作業(yè)/自學(xué)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1作業(yè)針對(duì)課程內(nèi)容布置習(xí)題及綜合性大作業(yè)，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)完成系統(tǒng)建模、分析與優(yōu)化等任務(wù)。鼓勵(lì)學(xué)生使用不同方法、不同軟件來完成作業(yè)。60%2平時(shí)表現(xiàn)在機(jī)房安排系統(tǒng)工程建模、分析、評(píng)價(jià)及優(yōu)化部分的教學(xué)過程，學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)后運(yùn)用MATLAB等軟件完成相關(guān)練習(xí)。通過學(xué)生的表現(xiàn)及程序進(jìn)行考核。20%3報(bào)告教師通過案例分析引導(dǎo)學(xué)生從多角度對(duì)工程實(shí)踐進(jìn)行評(píng)價(jià)，使學(xué)生意識(shí)到工程師所應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的重要責(zé)任。通過案例分析演講與討論環(huán)節(jié)，要求學(xué)生針對(duì)具體案例進(jìn)行分析討論，完成案例分析報(bào)告，闡述工程師所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。20%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1作業(yè)100%A-對(duì)系統(tǒng)工程相關(guān)概念理解正確，熟練掌握與運(yùn)用系統(tǒng)工程的建模與分析方法。B-對(duì)系統(tǒng)工程相關(guān)概念理解較為正確，能夠較熟練地掌握與運(yùn)用系統(tǒng)工程的建模與分析方法。C-對(duì)系統(tǒng)工程相關(guān)概念理解基本正確，基本掌握與運(yùn)用系統(tǒng)工程的建模與分析方法。D-不能理解系統(tǒng)工程相關(guān)概念理，不能掌握系統(tǒng)工程的建模與分析方法。2M2作業(yè)100%A-能夠熟練掌握與應(yīng)用系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，對(duì)案例能夠從多種角度進(jìn)行合理分析與評(píng)價(jià)。B-能夠較為熟練地掌握與應(yīng)用系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，對(duì)案例能夠從某些角度進(jìn)行較為合理地分析與評(píng)價(jià)。C-基本掌握與應(yīng)用系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，對(duì)案例能夠從某角度進(jìn)行基本地分析與評(píng)價(jià)。D-不能掌握系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，對(duì)案例進(jìn)行合理分析與評(píng)價(jià)。3M3作業(yè)100%A-能夠針對(duì)具體問題建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，熟練掌握各種規(guī)劃問題求解方法，能夠選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼饩唧w問題。B-能夠針對(duì)具體問題建立較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，掌握規(guī)劃問題求解方法。C-能夠建立基本正確的數(shù)學(xué)模型，基本掌握規(guī)劃問題求解方法。D-不能針對(duì)具體文件建立規(guī)劃模型，不能掌握規(guī)劃問題的求解方法。4M4平時(shí)表現(xiàn)100%A-熟練掌握MATLAB等軟件的使用，能夠通過軟件幫助或查閱資料獨(dú)立解決編程中遇到的問題，程序結(jié)構(gòu)清晰簡(jiǎn)潔，運(yùn)行結(jié)果正確。B-能夠較為熟練地使用MATLAB等軟件求解具體問題，能夠在必要指導(dǎo)下完成程序設(shè)計(jì)，程序運(yùn)行結(jié)果正確。C-基本掌握MATLAB等軟件的使用，在編程遇到問題時(shí)需要較多的指導(dǎo)與幫助，程序運(yùn)行結(jié)果正確。D-不能掌握MATLAB等軟件的使用，程序設(shè)計(jì)存在較嚴(yán)重錯(cuò)誤，不能獲得正確的運(yùn)行結(jié)果。5M5報(bào)告100%A-針對(duì)具體案例，能夠合理評(píng)價(jià)工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)、社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等多方面的影響，對(duì)工程師所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任有正確的理解和充分地分析。B-能夠較合理地分析與評(píng)價(jià)工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)、安全等某些方面影響，較好地理解工程師所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任，并進(jìn)行分析。C-能夠基本合理地分析與評(píng)價(jià)工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)某個(gè)方面的影響，認(rèn)識(shí)到工程師所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任并進(jìn)行。D-不能分析和評(píng)價(jià)工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)的影響，對(duì)工程師所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任沒有正確的認(rèn)識(shí)。評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,