2025年大学《系统科学与工程》专业题库—— 系统科学与工程在智能制造中的应用.docxVIP

2025年大学《系统科学与工程》专业题库——系统科学与工程在智能制造中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、名词解释（每小题5分，共20分）

1.系统边界

2.系统动力学

3.智能制造（CPS）

4.系统集成

二、简答题（每小题10分，共40分）

1.简述系统思想的核心观点及其在智能制造中的应用意义。

2.系统建模在智能制造系统分析中扮演什么角色？请列举至少三种常用的建模方法。

3.简述智能制造系统中反馈机制的主要类型及其作用。

4.运用系统思维，分析智能制造环境下企业面临的主要挑战。

三、论述题（每小题20分，共40分）

1.论述系统优化方法（如线性规划、仿真优化等）在智能制造生产调度优化中的应用过程与价值。

2.选择智能制造的一个具体环节（如质量控制、供应链管理、设备维护等），详细阐述如何运用系统分析与设计的方法论来改进该环节的效能。

四、案例分析题（20分）

阅读以下智能制造工厂的实际问题描述，并回答问题：

某智能制造工厂引入了大量的传感器和自动化设备，生产过程实现了高度自动化，但工厂整体运行效率不高，各部门之间信息共享困难，生产计划与实际执行偏差较大，导致资源浪费和交货延迟。请运用系统科学与工程的知识，分析该工厂面临的主要系统性问题，并提出至少三项具体的改进建议，说明每项建议的依据和预期效果。

试卷答案

一、名词解释

1.系统边界：指界定系统与外部环境之间界限的范畴。它明确了系统包含哪些要素和过程，以及系统与外部环境进行物质、能量和信息交换的接口。在智能制造中，系统边界需要清晰定义出物理生产系统、信息网络系统、供应链系统、人力资源系统等构成的整合范围，是进行有效系统分析和设计的前提。

**解析思路：*首先定义系统边界的基本概念，强调其界定要素、过程和接口的作用。然后结合智能制造的复杂性，点明需要界定哪些子系统（物理、信息、供应链、人力等）及其整合范围，说明其在智能制造系统中的重要性。

2.系统动力学：是一门研究复杂系统反馈结构和动态行为的科学，通过建立系统流图等模型，模拟系统随时间演化的行为模式。在智能制造中，系统动力学可用于模拟和分析生产系统的动态特性、瓶颈、延迟以及政策干预的效果，帮助企业理解系统行为的根本原因并制定有效的长期策略。

**解析思路：*先定义系统动力学的基本概念（研究复杂系统反馈和动态行为，建模方法）。然后重点阐述其在智能制造中的应用价值，即模拟生产系统动态、分析瓶颈延迟、评估政策效果，并点明其帮助理解根本原因和制定长期策略的作用。

3.智能制造（CPS）：智能制造（通常指cyber-physicalsystems，物理信息系统）是一种集成计算、网络和物理过程的新型制造模式，通过将传感器、执行器和智能算法嵌入到物理设备中，实现制造过程的高度自动化、感知、决策和优化。其核心在于物理过程与信息过程的深度融合与实时交互。

**解析思路：*先给出智能制造的常用英文缩写CPS。然后定义其核心内涵（集成计算、网络、物理过程，自动化、感知、决策、优化）。最后强调其关键特征——物理过程与信息过程的深度融合与实时交互。

4.系统集成：指将构成系统的各个独立部分（硬件、软件、数据、流程、人员等）通过有效的技术和管理手段，有机地连接和协调起来，形成一个功能完整、运行协调、能够实现预定目标的整体。在智能制造中，系统集成是关键挑战，需要打通设计、生产、管理、供应链等各环节的数据流和信息流，实现横向和纵向的集成。

**解析思路：*先定义系统集成的概念（连接协调独立部分形成整体，实现目标）。然后强调其在智能制造中的极端重要性，并点明智能制造系统集成的具体内容——打通各环节数据流信息流，实现横向和纵向集成。

二、简答题

1.系统思想的核心观点是整体性、关联性、动态性和目的性。整体性强调系统是一个不可分割的整体，其功能大于各部分之和；关联性强调系统内部各要素之间以及系统与环境之间存在相互联系和影响；动态性强调系统随时间变化而演化；目的性强调系统存在特定的目标或功能。在智能制造中，系统思想有助于企业认识到制造系统是一个复杂的巨系统，涉及人、机、料、法、环等多个要素，需要从整体最优的角度出发，协调各子系统，应对快速变化的市场需求，实现高效、柔性的生产目标。

**解析思路：*先阐述系统思想的核心观点（整体、关联、动态、目的）。然后解释这些观点的具体含义。最后结合智能制造，说明系统思想的应用价值：认识制造系统的复杂性、强调整体最优、协调子系统、应对市场变化、实现制造目标。

2.系统建模在智能制造系统分析中扮演着至关重要的角色，它是理