2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與汽車工程的交叉研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、系統(tǒng)科學(xué)強(qiáng)調(diào)的整體性、關(guān)聯(lián)性、動(dòng)態(tài)性和反饋性原則，在分析汽車智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)（如車路協(xié)同V2X系統(tǒng)）時(shí)具有哪些重要意義？請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例闡述。二、簡(jiǎn)要說明系統(tǒng)工程生命周期模型（如V模型或H模型）在新能源汽車開發(fā)項(xiàng)目中的應(yīng)用價(jià)值。并指出在汽車系統(tǒng)集成過程中，可能面臨的主要挑戰(zhàn)有哪些？三、試述系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)在提升汽車主動(dòng)安全性能（例如，自動(dòng)駕駛避障策略或車道保持系統(tǒng)）方面的作用。請(qǐng)選擇一種具體的汽車安全系統(tǒng)，說明如何構(gòu)建其初步的數(shù)學(xué)模型或概念模型。四、以汽車動(dòng)力電池回收系統(tǒng)為例，運(yùn)用系統(tǒng)思維分析其涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)（如電池拆卸、運(yùn)輸、檢測(cè)、梯次利用、再生利用、環(huán)境處置等），并指出影響該系統(tǒng)可持續(xù)性的關(guān)鍵因素。五、某大型汽車制造企業(yè)計(jì)劃在多個(gè)城市建立區(qū)域分銷中心，以優(yōu)化汽車物流配送效率。請(qǐng)運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化思想，闡述如何構(gòu)建此問題的數(shù)學(xué)模型（無需求解），并說明可能涉及的關(guān)鍵決策變量和約束條件。六、結(jié)合人因工程學(xué)的系統(tǒng)觀點(diǎn)，分析駕駛員在駕駛自動(dòng)駕駛汽車時(shí)，人-車-環(huán)境（HCE）系統(tǒng)可能發(fā)生的變化，并探討確保系統(tǒng)整體安全與效能所需考慮的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素。七、試解釋系統(tǒng)評(píng)價(jià)在汽車產(chǎn)品（如電動(dòng)汽車）上市決策中的重要性。列舉至少三種適用于汽車系統(tǒng)評(píng)價(jià)的多準(zhǔn)則決策方法，并簡(jiǎn)要比較其特點(diǎn)。八、描述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法在預(yù)測(cè)和分析汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)（如電動(dòng)汽車市場(chǎng)滲透率變化、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求等）時(shí)的潛在應(yīng)用。說明其與傳統(tǒng)定量分析方法相比的優(yōu)勢(shì)可能體現(xiàn)在何處。試卷答案一、系統(tǒng)科學(xué)的整體性原則強(qiáng)調(diào)V2X系統(tǒng)是車、路、云、網(wǎng)、人等多要素構(gòu)成的復(fù)雜整體，需綜合考慮各部分交互；關(guān)聯(lián)性原則揭示車輛狀態(tài)與外部環(huán)境（其他車輛、道路、交通信號(hào)）的緊密互動(dòng)關(guān)系，是協(xié)同的基礎(chǔ)；動(dòng)態(tài)性原則指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間和環(huán)境變化，要求避障策略具備實(shí)時(shí)調(diào)整能力；反饋性原則體現(xiàn)車輛通過V2X接收信息并調(diào)整自身行為，或交通信號(hào)根據(jù)車流動(dòng)態(tài)調(diào)整，形成閉環(huán)控制。例如，車輛通過V2X接收前方擁堵信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整車速并改變路徑，體現(xiàn)了整體、關(guān)聯(lián)、動(dòng)態(tài)和反饋原則。二、V模型強(qiáng)調(diào)開發(fā)階段各活動(dòng)（需求、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試）的早期介入和嚴(yán)格驗(yàn)證，確保最終產(chǎn)品符合需求，對(duì)新能源汽車開發(fā)意義重大，有助于盡早發(fā)現(xiàn)和解決兼容性、安全性等問題。H模型則強(qiáng)調(diào)迭代開發(fā)和驗(yàn)證，特別是在每個(gè)迭代周期內(nèi)都包含完整的開發(fā)與驗(yàn)證閉環(huán)，適合技術(shù)不確定性高、需快速迭代的電池管理系統(tǒng)或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開發(fā)。汽車系統(tǒng)集成主要挑戰(zhàn)包括：多子系統(tǒng)（動(dòng)力、電控、底盤、智能）的復(fù)雜耦合與接口管理；確保各系統(tǒng)間的協(xié)同工作與整體性能最優(yōu)；滿足功能安全、信息安全等多重安全目標(biāo)；平衡性能、成本、能耗、法規(guī)等多重約束。三、系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)能幫助工程師在虛擬環(huán)境中測(cè)試和優(yōu)化安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低實(shí)車試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和成本，并加速開發(fā)進(jìn)程。例如，構(gòu)建自動(dòng)駕駛避障系統(tǒng)的模型，可采用數(shù)學(xué)模型（如基于狀態(tài)空間或控制理論的模型預(yù)測(cè)控制模型，描述車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，以及障礙物預(yù)測(cè)模型）或概念模型（如使用流程圖或因果圖描述感知、決策、執(zhí)行邏輯）。仿真可測(cè)試不同傳感器配置、算法參數(shù)下的避障效果和響應(yīng)時(shí)間，評(píng)估系統(tǒng)在不同場(chǎng)景（如惡劣天氣、復(fù)雜光線）下的魯棒性。四、汽車動(dòng)力電池回收系統(tǒng)是一個(gè)包含電池拆卸、運(yùn)輸、檢測(cè)評(píng)估（性能衰減、安全風(fēng)險(xiǎn)）、梯次利用（用于低要求場(chǎng)景）、再生材料提煉、殘值處理、環(huán)境無害化處置等多個(gè)子系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)。關(guān)鍵因素包括：回收處理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性與環(huán)保性；電池種類型號(hào)的多樣性與標(biāo)準(zhǔn)化程度；回收產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同效率與成本控制；再生材料的質(zhì)量與市場(chǎng)接受度；相關(guān)法律法規(guī)與政策支持（如生產(chǎn)者責(zé)任延伸制）；公眾參與和意識(shí)。五、構(gòu)建此問題的數(shù)學(xué)模型可采用線性規(guī)劃或整數(shù)規(guī)劃。決策變量可包括：各城市分銷中心的選址位置（用坐標(biāo)或代號(hào)表示）、各分銷中心的倉庫容量、各分銷中心負(fù)責(zé)配送的區(qū)域、各區(qū)域間的車輛調(diào)度數(shù)量或路徑等。關(guān)鍵約束條件可能包括：每個(gè)分銷中心的選址需滿足地理范圍、基礎(chǔ)設(shè)施（交通、電力）等硬性條件；各分銷中心的倉庫容量有上限；滿足各銷售區(qū)域的市場(chǎng)需求量；車輛總數(shù)有限或存在容量限制；運(yùn)輸路徑滿足交通規(guī)則和時(shí)間窗要求；物流總成本（運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、管理）最小化或總配送時(shí)間最短等。六、引入自動(dòng)駕駛后，HCE系統(tǒng)發(fā)生變化：駕駛員角色從主動(dòng)控制者轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控者或乘客，但其感知負(fù)荷可能增加（需關(guān)注系統(tǒng)狀態(tài)和接管提示）；車輛成為更智能的決策主體，其感知和決策能力直接影響系統(tǒng)安全；環(huán)境信息采集更全面（多傳感器融合），但信息處理和決策的“黑箱”問題可能引發(fā)信任和責(zé)任問題。關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素包括：直觀易懂的人機(jī)交互界面（顯示系統(tǒng)狀態(tài)、提示接管意圖）；可靠的駕駛員監(jiān)控與狀態(tài)告警系統(tǒng)（判斷駕駛員是否具備監(jiān)控能力）；完善的系統(tǒng)冗余與故障診斷機(jī)制（確保車輛在系統(tǒng)失效時(shí)能安全停車或降級(jí)運(yùn)行）；考慮駕駛員接管心理模型和訓(xùn)練需求的界面設(shè)計(jì)。七、系統(tǒng)評(píng)價(jià)在汽車產(chǎn)品上市決策中至關(guān)重要，它幫助決策者全面評(píng)估產(chǎn)品（不僅是技術(shù)性能，還包括經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)性、環(huán)境性等）相對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和市場(chǎng)需求的價(jià)值，從而做出是否上市、何時(shí)上市、如何定位的決策。適用于汽車系統(tǒng)評(píng)價(jià)的多準(zhǔn)則決策方法有：層次分析法（AHP），通過構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)并兩兩比較確定各準(zhǔn)則權(quán)重及方案優(yōu)劣；逼近理想解排序法（TOPSIS），計(jì)算各方案與理想解和負(fù)理想解的距離進(jìn)行排序；EliminationandChoiceTranslatingRealitytoAction(ELECTRA)，通過逐步淘汰和選擇方法篩選最優(yōu)方案。AHP結(jié)構(gòu)清晰、權(quán)重明確，但主觀性較強(qiáng)；TOPSIS客觀性強(qiáng)，結(jié)果直觀；ELECTRA適用于多參與者、多目標(biāo)的復(fù)雜決策。八、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法通過構(gòu)建包含反饋回路和延遲結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模型，可模擬汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中各因素（如技術(shù)進(jìn)步、成本變化、政策影響、市場(chǎng)接受度、基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展）的相互作用和長(zhǎng)期演變趨勢(shì)。例如，可建模分析電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)速度、車輛購買成本、電池技術(shù)進(jìn)步率、政府補(bǔ)貼政策等變量如何