2025年化工工程師考試真題解析及押題卷八：化工生產(chǎn)調(diào)度考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述化工生產(chǎn)調(diào)度在現(xiàn)代化工企業(yè)中的重要性及其主要目標(biāo)。二、某化工廠生產(chǎn)某種產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程包含兩個串聯(lián)的連續(xù)反應(yīng)單元（R1,R2），反應(yīng)時間分別為2小時和1.5小時。R1單元的處理能力為100噸/天，R2單元的處理能力為80噸/天。原料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率為90%。目前，R1單元的庫存原料為200噸，R2單元的庫存產(chǎn)品為150噸。計劃期內(nèi)需完成500噸最終產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)。請分析該生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能瓶頸，并說明影響該系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度的關(guān)鍵因素。三、某化工生產(chǎn)線上有一臺關(guān)鍵設(shè)備A，其計劃維修時間為4小時。在設(shè)備A維修期間，依賴于該設(shè)備進(jìn)行的后續(xù)工序無法進(jìn)行。已知當(dāng)前生產(chǎn)計劃中，有5個工序（P1,P2,P3,P4,P5）需要使用設(shè)備A，它們的計劃開始時間和預(yù)計加工時間分別為：P1(開始時間0小時，加工時間2小時)、P2(開始時間1小時，加工時間1.5小時)、P3(開始時間3小時，加工時間2小時)、P4(開始時間4小時，加工時間1小時)、P5(開始時間6小時，加工時間2.5小時)。假設(shè)所有工序的等待時間可以忽略，且工序一旦開始必須連續(xù)完成。請設(shè)計一個設(shè)備A維修期間的工序調(diào)度方案，使得因設(shè)備維修造成的總等待時間（或總延期時間）最小，并簡述你的設(shè)計思路。四、在化工生產(chǎn)調(diào)度中，線性規(guī)劃模型常被用于解決資源優(yōu)化問題。簡述線性規(guī)劃模型在化工生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用場景，并說明建立該模型一般需要考慮哪些主要要素（目標(biāo)函數(shù)、決策變量、約束條件）。五、某化工廠使用MRP（物料需求計劃）系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度支持。簡述MRP系統(tǒng)在化工生產(chǎn)調(diào)度中的作用，并說明在使用MRP系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度時，需要輸入哪些關(guān)鍵信息？這些信息如何影響調(diào)度計劃的生成？六、化工生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備故障等突發(fā)異常情況，這對生產(chǎn)調(diào)度提出了挑戰(zhàn)。請列舉化工生產(chǎn)中可能導(dǎo)致生產(chǎn)調(diào)度需要調(diào)整的幾種主要異常情況，并針對其中一種情況（如關(guān)鍵設(shè)備突然故障），設(shè)計一個應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)流程。七、某化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程涉及多種公用工程（如蒸汽、冷卻水）。公用工程供應(yīng)存在限制，并且其成本與消耗量有關(guān)。在制定生產(chǎn)調(diào)度計劃時，如何考慮公用工程的供應(yīng)約束和成本因素？請簡述考慮這些因素時可能采用的方法或策略。試卷答案一、化工生產(chǎn)調(diào)度是化工企業(yè)根據(jù)市場需求、生產(chǎn)能力和資源狀況，對生產(chǎn)活動進(jìn)行動態(tài)的計劃、組織、協(xié)調(diào)和控制的過程。其重要性體現(xiàn)在：能夠合理利用企業(yè)資源（設(shè)備、人員、原料、能源等），提高生產(chǎn)效率和資源利用率；能夠確保產(chǎn)品按時、按質(zhì)、按量完成，滿足市場需求，提高客戶滿意度；能夠降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；能夠應(yīng)對生產(chǎn)過程中的各種變化和異常情況，增強(qiáng)企業(yè)的抗風(fēng)險能力?；どa(chǎn)調(diào)度的主要目標(biāo)通常包括：最大化生產(chǎn)效率和產(chǎn)能利用率、最小化生產(chǎn)成本（包括原料、能源、設(shè)備折舊、人工等）、確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、滿足交貨期要求、最小化庫存水平、提高設(shè)備利用率、保障生產(chǎn)安全等。二、該生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能瓶頸在于R2單元，其處理能力（80噸/天）小于R1單元（100噸/天），且小于最終產(chǎn)品所需完成量（500噸/10天=50噸/天）。影響該系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度的關(guān)鍵因素包括：1.產(chǎn)能限制：R1和R2的處理能力是主要約束。2.物料平衡：需要確保R1的產(chǎn)出能夠滿足R2的輸入需求，同時考慮原料轉(zhuǎn)化率（90%）。3.庫存狀況：R1的原料庫存（200噸）和R2的產(chǎn)品庫存（150噸）是當(dāng)前可用的緩沖資源。4.生產(chǎn)任務(wù)量：計劃完成500噸最終產(chǎn)品是調(diào)度的最終目標(biāo)。5.生產(chǎn)周期時間：R1和R2的反應(yīng)時間（分別為2小時和1.5小時）決定了物料通過該系統(tǒng)的基本時間。6.原料供應(yīng)：新鮮原料的供應(yīng)速度和穩(wěn)定性。7.調(diào)度策略：如何安排各批次的生產(chǎn)順序、如何利用現(xiàn)有庫存、如何應(yīng)對潛在的供應(yīng)或需求波動等。三、調(diào)度方案設(shè)計思路：由于設(shè)備A在4小時（假設(shè)從時間0開始）內(nèi)不可用，且依賴于它的工序不能開始，因此需要將這5個工序中需要使用設(shè)備A的部分向后推移4小時。工序使用設(shè)備A的時間需求：P1:使用設(shè)備A，預(yù)計加工時間2小時。P2:使用設(shè)備A，預(yù)計加工時間1.5小時。P3:使用設(shè)備A，預(yù)計加工時間2小時。P4:使用設(shè)備A，預(yù)計加工時間1小時。P5:使用設(shè)備A，預(yù)計加工時間2.5小時。計劃開始時間：0(P1),1(P2),3(P3),4(P4),6(P5)。考慮設(shè)備維修，工序的開始時間需推遲4小時，即變?yōu)?(P1),5(P2),7(P3),8(P4),10(P5)。計算等待時間（相對于開始時間）：P1(等待0小時),P2(等待0小時),P3(等待0小時),P4(等待0小時),P5(等待0小時)。總等待時間（或總延期時間）=0+0+0+0+0=0小時。此方案將所有需要設(shè)備A的工序都安排在設(shè)備可用之后進(jìn)行，沒有產(chǎn)生等待時間。該方案是理想的，因為它直接利用了設(shè)備維修時間，使得依賴該設(shè)備的所有工序都能按推遲后的最早可能時間開始，總等待時間為零。實際生產(chǎn)中可能還需考慮其他約束，但在此簡化模型下，此方案最優(yōu)。四、線性規(guī)劃模型在化工生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用場景廣泛，例如：1.生產(chǎn)計劃優(yōu)化：確定不同產(chǎn)品或批次的生產(chǎn)數(shù)量，以最大化利潤或最小化成本，同時滿足市場需求和產(chǎn)能約束。2.資源分配：合理分配有限的設(shè)備、人員、原材料等資源，以達(dá)成特定的生產(chǎn)目標(biāo)。3.配料優(yōu)化：在多組分原料混合生產(chǎn)中，確定各組分原料的配比，以滿足產(chǎn)品規(guī)格要求并最小化成本。4.物流路徑優(yōu)化：規(guī)劃物料或產(chǎn)品的運輸路徑，以最小化運輸成本或時間。建立線性規(guī)劃模型一般需要考慮以下主要要素：1.目標(biāo)函數(shù)（ObjectiveFunction）：一個需要最大化或最小化的線性函數(shù)，表示調(diào)度的總目標(biāo)，如總利潤、總成本、總生產(chǎn)時間等。2.決策變量（DecisionVariables）：代表待確定的未知量，通常是各種活動的水平（如生產(chǎn)數(shù)量、設(shè)備使用時間、原料配比等），必須是連續(xù)的或可以近似為連續(xù)的。3.約束條件（Constraints）：一系列線性等式或不等式，表示生產(chǎn)調(diào)度必須滿足的各種限制，如產(chǎn)能限制、原料可用量限制、物料平衡、時間限制、存儲容量限制、邏輯關(guān)系等。五、MRP系統(tǒng)在化工生產(chǎn)調(diào)度中的作用主要包括：1.需求派生：根據(jù)主生產(chǎn)計劃（MPS）和物料清單（BOM），自動計算出各種原材料、零部件和半成品的凈需求量及需求時間。2.采購計劃生成：根據(jù)物料凈需求，結(jié)合庫存信息，生成采購建議或訂單，確保原材料按時到位。3.生產(chǎn)計劃排程：根據(jù)物料需求和工序信息，生成初步的生產(chǎn)作業(yè)計劃，明確各工序的開工和完工時間。4.庫存控制：跟蹤物料庫存的實時變動，確保庫存水平在合理范圍內(nèi)。5.信息集成與共享：作為ERP系統(tǒng)的一部分，將生產(chǎn)計劃、物料需求、庫存信息等與銷售、采購、財務(wù)等部門共享，提高信息透明度和協(xié)同效率。使用MRP系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度時，需要輸入的關(guān)鍵信息包括：主生產(chǎn)計劃（MPS）、物料清單（BOM）、庫存信息（當(dāng)前庫存水平、訂貨點、訂貨批量等）、采購提前期、生產(chǎn)提前期、供應(yīng)商信息、生產(chǎn)能力（設(shè)備、人員）信息等。這些信息直接影響MRP系統(tǒng)如何計算物料需求、生成采購計劃和生產(chǎn)計劃。六、化工生產(chǎn)中可能導(dǎo)致生產(chǎn)調(diào)度需要調(diào)整的主要異常情況包括：關(guān)鍵設(shè)備故障或停機(jī)、原料供應(yīng)中斷或質(zhì)量問題、產(chǎn)品需求突然變化（緊急訂單插入或取消）、發(fā)生安全事故、能源供應(yīng)中斷、人員短缺、質(zhì)量問題（如產(chǎn)品不合格需要返工或報廢）、環(huán)保問題等。針對關(guān)鍵設(shè)備突然故障的應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)流程：1.快速確認(rèn)與評估：立即確認(rèn)設(shè)備故障情況，評估其對生產(chǎn)計劃的影響范圍（受影響的工序、產(chǎn)品線、時間長度）。2.信息通報：及時將設(shè)備故障信息通報給生產(chǎn)調(diào)度中心、相關(guān)部門（維修、采購、質(zhì)量等）和人員。3.故障處理優(yōu)先：將設(shè)備維修作為最高優(yōu)先級任務(wù)，協(xié)調(diào)維修資源（備件、技術(shù)人員），盡快修復(fù)設(shè)備。4.調(diào)度計劃調(diào)整：*暫?；蛉∠蕾嚬收显O(shè)備的所有生產(chǎn)任務(wù)。*重新評估剩余生產(chǎn)任務(wù)和資源狀況。*尋找替代方案：如使用備用設(shè)備（若有）、調(diào)整工藝路線、將任務(wù)轉(zhuǎn)移到其他生產(chǎn)線、緊急采購替代原料或零部件等。*重新排產(chǎn)：在不影響交期和關(guān)鍵任務(wù)的前提下，優(yōu)先安排不受影響或影響較小的工序，或調(diào)整未受影響工序的順序。*與客戶溝通：如果無法按時交貨，及時與客戶溝通，協(xié)商調(diào)整交貨時間。5.監(jiān)控與跟蹤：密切監(jiān)控設(shè)備維修進(jìn)展和生產(chǎn)恢復(fù)情況，根據(jù)實際情況持續(xù)調(diào)整調(diào)度計劃。6.事后分析：故障處理完畢后，分析故障原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，改進(jìn)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計劃和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。七、在制定化工生產(chǎn)調(diào)度計劃時，考慮公用工程（如蒸汽、冷卻水、壓縮空氣等）的供應(yīng)約束和成本因素的方法或策略包括：1.建立約束模型：在調(diào)度模型中明確加入公用工程的最大供應(yīng)能力、最小/最大消耗量等約束條件。2.成本函數(shù)建模：將公用工程的成本（如能源價格通常隨用量階梯式增加）納入目標(biāo)函數(shù)，形成考慮成本優(yōu)化的多目標(biāo)或單目標(biāo)（如總成本最?。﹥?yōu)化問題。3.優(yōu)先使用低成本公用工程：在滿足生產(chǎn)需求的前提下，優(yōu)先安排使用成本較低的公用工程資源。4.優(yōu)化調(diào)度順序：考慮公用工程的預(yù)熱時間、負(fù)荷曲線等因素，優(yōu)化生產(chǎn)任務(wù)的調(diào)度順序，以提高公用工程的利用效率，減少能源浪費。5.共享與