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研究生专业课程考试答题册
得分：
阅卷人签字：
学
号
2015022056
姓
名
张华威
考试课程
系统工程理论与方法
考试日期
2016.01.06
西安工程大学研究生部
1
西安工程大学
硕
士
研
究
生
课
程
考
试
试
题
考试科目：系统工程理论与方法
课程编号：
022014
年
级：
2015
级
学
院：机电工程学院
说
明：所有答案必须写在答题
册上
,
否则无效。
共
1
页
第
1
页
本课程考核采用提交报告形式，具体要求如下：
1
．形式
（
1
）专题研究型
按照研究型论文的规范，表明研究问题与研究现状、提出新的分析方法，或对
已有方
法作出某种修正，或利用已有理论与方法对所研究问题进行分析并得出有价
值的结论等。
（
2
）文献
综述型
围绕一研究领域或学派对其研究现状与发展趋势、有待
进一步深入研究的问题
等进行详细阐述。
2
．注意事项
[1]
鼓励提交专题研究型论文；
[2]
按学术论文规范编排：包括中
文摘要、关键词（
3
至
5
个）
，并将主要参考文献
在正文引用处标注等；
[3]
切忌写成工作总结或心得体会；
[4]
字数在
6000
字以上；
[5]
利用研究生考试册的封面装订并裁剪整齐。
命题人：宋栓军
学科负责人签字：
出题日期：
2015.12.30
系统预测方法及应用
摘要
预测是建立在已有或已知基础上
对未来的探索，运用系统性的科学
技术和手段对系统未来趋势进行分析，
就是系统预测。
作为决策的前提，
系统预测在生产管理
中发挥着重要作用，从简单的时序分析预测，到复
杂的回归建模预测，不同的预测方法满
足了不同种类的预测需求。本文
从系统预测概念出发，结合不同的预测方法，阐述了系统
预测在不同领
域的应用。
关键词：系统预测
时间序列分析预测法
质量预测
Abstract
Prediction
is
based
in
existing
or
known
on
the
basis
for
the
future
exploration
and
analysis
of
the
future
trends
of
the
system
by
using
the
system
of science and technology and means, is the system
prediction. As the
premise
of
decision-making
and
forecasting
system
in
production
management
plays
an
important
role,
from
the
simple
timing
analysis
and
forecasting,
to
complex
regression
modeling
and
forecasting,
different
forecasting
methods to meet the different kinds of demand
forecasting. This
paper
from
the
system
prediction
concept,
combining
the
different
forecasting
methods, expounds the system prediction in
different fields.
Key
words
：
System prediction
Time series
analysis prediction method
qualitative
forecast
3
一、
引
言
预测是
一门既有理论指导又有科学方法的一种认识世界的工具，是一门广泛应用于社会、
经济、
科学、技术等方面的一门科学。它是随着科学技术的发展而产生，随着科学技术的进步
而
发展的。系统预测是系统工程理论的重要组成部分，他把系统作为预测对象，分析系统发展
变化的规律性，预测系统未来变化趋势，并为系统规划设计、经营管理和决策提供科学的依据。
本文主要介绍系统预测的概念、原理、分类及应用。
二、
预
测与系统预测
1
、系统预测的概念
我们所说的预测是科学预测，
是一门既有理论指导，
又
有科学方法的一种认识世界的工具，
是一门广泛应用于社会、经济、科学、技术等方面的
一门新科学。把系统作为预测对象，了解
系统发展变化的规律性，预测系统未来则称为系
统预测。系统预测是系统工程的重要内容，是
系统规划设计、经营管理和系统决策的基础
。预测是在调查研究的基础上对事物未来发展变化
的规律进行研究的理论和方法的总称，
预测的基本原理是：
整体性原理：事物是由若干部分相互关联
而成的有机整体，事物发展变化的过程也是一个
有机整体。因此以整体性为特征的系统理
论是预测的基本理论。
可知性原理：由于事物发展过程的统一
性，即事物发展的过去、现在和将来是一个统一的
整体，所以人类不但可以认识预测对象
的过去和现在，而且也可以通过过去到现在的发展规律，
推测将来的发展变化。
可能性原则：预测对象的发展有各种各样的可能性，预测是对预测对象
发展的各种可能性
的一种估计。如果认为预测是必然结果，则失去了预测的意义。
相似性原理：把预测对象与类似的已知事物的发展变化规律进行类比
，可以对预测对象进
行描述。
反馈原
理：预测未来的目的是为了更好地指导当前，因此应用反馈原理不断地修正预测才
会更好
地指导当前工作，为决策提供依据。
科学的预测是在广泛调查
研究的基础上进行的，涉及方法的选择、资料的收集、数据的整
理、预测建立预测模型、
利用模型预测和对预测结果进行分析等一系列工作。
总的来说，预测的步骤为：
1
确定目标
该阶段的内容为确定预测
对象、提出预测目的和目标，明确预测要求等。
4
2
选择预测方法
预测方法很多，到目
前为止，各类预测方法不下几百种。因此应根据预
测的目的和要求，考虑预测工作的组织
情况，合理地选择效果较好的、既经济又方便的一种或
几种预测方法。
< br>
3
收集和分析数据
该阶段根据预测目标和所选择预测方法的要求去收集所需原始数据。
4
建立预测模型
建立预测模型是预测的关键工作，它取决于所选择的预测方法和所收集
到的数据
。建立模型的过程分为建立模型和模型的检验分析两个阶段。
5
模型的分析
模型的分析是指对系统内部、外部的因素进行评定，找出使系
统转变的内
部因素和客观环境对系统的影响，以分析预测对象的整体规律性。
6
利用模型预测
所建立的模型是在一定假设条件下得到的，因此也只适用于一
定条件和
一定预测期限。如果将其推广到更大范围，就要利用分析、类比、推理等方法来
确定模型的适
用性。只有在确认模型符合预测要求时，才可利用模型进行预测。
7
预测结果的分析
利用预测模型所得的预测结果并不一定与实际情况符合。需从
两个方
面进行分析：①
用多种预测方
法预测同一事物，将预测结果进行对比分析、综合研究之后加以
修正和改进；②
应用反馈原理及时用实际数据修正模型，使预测模型更完善。
2
、系统预测的发展
预测古已有之，从西方世界的占星巫术到东方文化中的
奇门遁甲八卦术，都是古人对预测
科学的探索。自然科学出现后，预测也逐渐成为一门学
科，依靠多重预测方法和工具，在生产
生活中扮演了重要的角色。系统预测发展至今，已
经形成了多种预测方法和技术：简单实用的
定性预测方法包含有德尔菲法和主观概率法等
，建立在数据分析基础上的定量预测方法有时序
分析法和建立回归模型等方法，比较常用
的模型有马尔科夫模型和灰色系统模型。此外，一些
成熟的系统分析方法，如系统动力学
法和投入产出模型等，也可以应用于系统预测。
3
、系统预测的分类
用不同的分类原则对预测技术的分类如下：
< br>（
1
）按预测技术的属性
预测技术可分为：①
定性预测技术；②
定量预测技术；③定时
预测技术。
<
/p>
（
2
）按预测对象
预测技术可分为：①
科学预测；②
社会预测；③
经济预测；④市场
预测等。
（
3
）按预测方式
预测技术可分为：①
直观性预测；②
探索性预测；③
目标预测；④
5
反馈预测等。
（
4
）按预测时间
预测技术可分为：①
短期预测；②
中期预测；③
长期预测；④
未来
预测。
三、
系
统预测方法
3.1
定性预测技术
定性预测技术是以预测者的经验为基础，判断发展趋势、探讨发展变化规律的方法。它适
用于缺乏数据资料的情况下对事物的预测。实践中，有时即使有充足的数据资料，也采用定性
预测技术，其原因是把定性预测的结论与定量预测的结果相比较可以提高预测的准确性，同时
在定性预测的指导下进行定量预测尚可起到定量预测起不到的作用。
常用的定性预测技术有德尔菲法、主观概率法、交叉概率法和专家意见法等。定性预测的
特点：着重对事物发展的性质进行预测，主要凭借人的经验及分析能力；着重对事物发展
的倾
向、趋势和重大转折点进行预测。
定性预测的优点：注重事物发展质的预测，有较大的灵活性，易于发挥人的主观能动性，
且简单迅速，省时省力；
定性预测的缺点：易受主观因素影
响，过于依赖人的经验和主观判断能力，易受知识、经
验和能力的限制，难以对事物发展
做出量化的描述。
3.1.1
德尔菲法
德尔菲法
（
Delphi
）<
/p>
是美国兰德公司研究人员赫尔马
（
）
和达尔奇
（
）
于四十年代开发的一种预测方法。目前该方法已广泛用于军事预测、
人口预测、医疗卫生保健
预测、经营和需求预测、教育预测以及方案评价的决策分析等领
域。
该方法的过程是预测机构或人员预先选定与预测问题有关
的专家
10
——
15
< br>人，采用信件
往来的方式与其建立联系，将他们的意见进行整理、综合、归纳后再
匿名反馈给各位专家再次
征求意见，按这种方式多次反复，直至使专家们的意见趋于一致
为止，最后得出预测结论。
该方法的具体步骤为：
（
1
）选择专家。
专家人
数的确定依据所预测问题的复杂性和所需知识面的宽窄，一般以
10
——
15
人为宜。所选择的专家彼此不发生联系，只用书信
的方式与预测人员直接发生联系。
（
2
）编制并邮寄“专家应答表”
。
首次交往需向专家介绍预测的目的，提供现有的相关资
6
料，并邮寄“专家应答表”
。为避免浪费专家的时间，
“专家应答表”应力求简练，只需专家用<
/p>
“是”
、
“否”之类简单词句或符号回答
或给予简单的评分。
（
3
）分析整理“专家应答表”
。
< br>收集专家的意见和反应，整理“专家应答表”
，进行综合、
分析、归纳等工作。
（
4
）与专家反复交换意见。
将整理、分析、归纳
和综合的结果反馈给各专家并进一步提
供有关资料，让专家修订自己的意见，填写“专家
应答表”
，如此反复进行直至得出预测结论。
（
5
）将最终预测结论函告各专家并致谢。
由定性资料转化为定量数据的方法是对预测中的每个因素给定一个分值<
/p>
c
j
，对应投票的专
家数为
B
j
，则均值和方差分别为
：
E
?
<
/p>
?
c
B
?
B
j
j
j
?
(
c
D
?
j
j
?
E
j
)
2
B
j
j
；
?
B
3.1.2
主观概率法
主观概率即是某人对某事件发生可能性的主观估计值。对同一事物来说，不同的人因知识、
阅历、看问题的角度不同等原因造成对问题的估计值也不同，这就是主观因素在起作用。主观
概率法就是在调查专家主观概率的基础上，寻求最佳主观估计的科学方法。如果要预测某一事
件发生的可能性，先调查一组专家的主观概率，然后加权平均即得某事件发生的概率，即
：
?
P
B<
/p>
j
j
P
?
j
?
B
j
j
式中：
P
——事件发生概率的预测值；
P
j
——第
j
种概率分级；
B
j
——
选第
j
种概率分级为主观概率的专家数。
3.1.3
交叉概率法
交叉概率法是对在交互影响因素作用下的事物进行预测的一种定性预测技术。很多事物的
发生或发展对其他事物将产生各种各样的影响，根据各事物之间的相互影响研究事物发生的概
率，并用以修正专家的主观概率。从而对事物的发展作出较客观的评价则是该方法的基本
思想。
该方法的步骤为：
(1)
确定各事物之间的影响关系；
7
(2)
确定各事物之间的影响程度；
(3)
计算某事物发生时对其他事物发生概率的影响；
(4)
分析其他事件对该事件的影响；
(5)
确定修正后的主观概率。
3.2
定量预测技术
我们所研究的系统是复杂的，
只靠经
验对其进行定性预测是不够的，
还必须从数量上研究
系统的变化
，因此还需研究定量预测技术。
概念：
定量预测方法是指运用一定的统计或数学方法，
通过建立数学模型来描述预测目标
的变化发展规律，并依此对目标的未来进行预测。
优点：科学理论性较强，逻辑推理缜密，预测结果较有说服力；
缺点：预测花费成本较高，需要较高的理论基础，应用限制较多。
定量预测常用的技术有：时间序列分析方法（包括简单算术平均预测法、一次与二次
移动
平均预测法、指数平滑法、趋势外推法等）
、因果分析预测
法（包括回归模型预测法，计量经济
模型预测法、马尔科夫模型预测法、灰色模型预测法
等）
。接下来，我主要介绍一下时间序列分
析预测法中的平均数
法与指数平滑法。
8
3.2.1
时间序列分析的内容
3.2.1.1
时间序列的形成
时间序列是由以下四种情况合成的结果：
(1)
长期趋势的变化，
(2)
季节性周期变化，
(3)
循环变化，
(4)
随机变化，
序列随时间呈现的倾向性变化；
序列在一年中随季节呈现有规律性的周期性变化；
序列以不固定的周期呈现出的波动性变化；
各种不确定因素作用下的无规则变化。
3.2.2
趋势预测
3.2.2.1
移动平均数法
时间序列
x
1
，<
/p>
x
2
，??，
x
t
，??，有
x
t
?
x
t
?
x
t
?
1
?
?
?
x
t
?
N
?
1
N
，
< br> t
≥
N
，
< br>N
为移动平均的期数。
为时间
序列的移动平均数序列，记为
{
，
t<
/p>
≥
N }
。
<
/p>
移动平均数序列与原时间序列相比，前者比后者平滑，它是滤除了原序列的某些干扰后的<
/p>
结果，因此更能体现出原序列的趋势变化。
按趋势递推原理，以
作为
t+1
期
的预测值即
y
t
?
1
?
x
t
，
可得预测模型：
y
t
?
1
?
x
t
?
x
t
?
x
t<
/p>
?
1
?
?
?
x
t
?
N
?
1
N
3.2.2.2
加权移动平均法
用移动平均数进行预测是将各期数据的重要性等同对待，如果考虑各期数据的重要性，对
每个序列值乘以加权因子，则时间序列的加权平均值序列为：
x
t
?
a
0
x
t
?
a
1
x
t
< br>?
1
?
?
?
a
N
?
1
x
t
?
N
?
1
?
?
0
x
t
?
?
1
x
t
< br>?
1
?
?
?
?
t
?
n
x
t
?
n
?
1
N
?
?
i
?
1
N
?
1
< br>i
式中
?
i
为加权因子，应满足
以
?
1
。
?
t
则预测模型为：
y
t
?<
/p>
1
?
?
0
x
t
?
?
1
x
t
?
1
?
?
?
?
N
?
1
x
t
?
N
?<
/p>
1
作为下一期预测值，即
y
t
?
1
< br>?
x
3.2.2.4
指数平滑法
对时间序列
x
t
，若预测值按
9