2025年大學《系統(tǒng)科學與工程》專業(yè)題庫——工業(yè)制造系統(tǒng)的自動化設(shè)計考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（本大題共20小題，每小題2分，共40分。在每小題列出的四個選項中，只有一項是最符合題目要求的，請將正確選項字母填在題后的括號內(nèi)。1.工業(yè)制造系統(tǒng)自動化的核心目標是（）。A.提高生產(chǎn)工人的勞動強度B.完全取代人工操作C.提升生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)柔性D.降低自動化設(shè)備的初始投資2.在自動化生產(chǎn)線上，負責執(zhí)行控制指令、驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作的設(shè)備主要是（）。A.傳感器B.執(zhí)行器C.控制器D.人機界面3.下列哪種技術(shù)不屬于典型的過程自動化技術(shù)？（）A.PLC控制B.機器人技術(shù)C.DCS系統(tǒng)D.FMS集成4.用于檢測物體位置、尺寸、形狀或成分的裝置是（）。A.執(zhí)行器B.驅(qū)動裝置C.傳感器D.控制器5.在CAD/CAM集成系統(tǒng)中，CAM主要是指（）。A.產(chǎn)品設(shè)計軟件B.數(shù)控代碼生成軟件C.產(chǎn)品分析仿真軟件D.圖形顯示軟件6.能夠適應(yīng)加工對象變化或生產(chǎn)任務(wù)調(diào)整，無需大量重新調(diào)整或改造的制造系統(tǒng)特性稱為（）。A.效率B.靈活性C.可靠性D.經(jīng)濟性7.柔性制造系統(tǒng)（FMS）的核心組成部分通常包括（）。A.CNC機床、物料搬運系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)B.機器人、傳感器、PLCC.CAD軟件、CAM軟件、數(shù)據(jù)庫D.操作人員、工具、夾具8.能夠?qū)崿F(xiàn)計算機數(shù)字控制（CNC）機床自動加工零件的自動化功能單元是（）。A.自動倉庫B.數(shù)控加工中心C.運料機器人D.綜合監(jiān)控系統(tǒng)9.制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的主要功能不包括（）。A.生產(chǎn)過程監(jiān)控B.質(zhì)量管理C.產(chǎn)品設(shè)計D.物料庫存管理10.在自動化系統(tǒng)中，人機界面（HMI）的主要作用是（）。A.實現(xiàn)設(shè)備底層邏輯控制B.執(zhí)行復(fù)雜的運算和處理C.為操作人員提供信息顯示和操作交互的窗口D.存儲系統(tǒng)所有程序和數(shù)據(jù)11.將CAD生成的產(chǎn)品數(shù)字模型直接用于數(shù)控加工的技術(shù)稱為（）。A.直接數(shù)字制造（DDM）B.增材制造C.減材制造D.CAD/CAM集成12.自動化系統(tǒng)設(shè)計初期，需要進行詳細的功能分析，其主要目的是（）。A.確定所需自動化設(shè)備的型號和數(shù)量B.明確系統(tǒng)需要實現(xiàn)的具體任務(wù)和性能指標C.繪制系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)圖D.選擇合適的編程語言13.下列哪種傳感器常用于檢測物體的接近或存在？（）A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.接近開關(guān)D.光纖傳感器14.在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)場總線（Fieldbus）的主要特點不包括（）。A.分散控制B.數(shù)字通信C.高速傳輸D.成本通常高于傳統(tǒng)模擬信號電纜15.提供自動化系統(tǒng)運行所需控制邏輯和程序的設(shè)備是（）。A.傳感器B.執(zhí)行器C.控制器（如PLC、DCS）D.人機界面16.自動化生產(chǎn)線的設(shè)計需要考慮多種因素，其中不屬于生產(chǎn)本身的因素是（）。A.生產(chǎn)節(jié)拍B.產(chǎn)品工藝流程C.工廠供電能力D.設(shè)備的自動化程度17.在系統(tǒng)工程方法中，系統(tǒng)設(shè)計階段的主要任務(wù)是根據(jù)需求規(guī)格說明書來（）。A.定義系統(tǒng)目標B.進行可行性分析C.確定系統(tǒng)架構(gòu)和詳細方案D.測試系統(tǒng)性能18.工業(yè)機器人按照運動自由度數(shù)量分類，通常分為（）。A.2自由度、3自由度、4自由度B.低速、中速、高速C.點到點、連續(xù)軌跡D.重型、中型、輕型19.為了保證自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，在設(shè)計時必須考慮（）。A.系統(tǒng)的復(fù)雜性B.人為干預(yù)的可能性C.設(shè)備的冗余配置和故障診斷機制D.系統(tǒng)的視覺效果20.下列哪項不是工業(yè)4.0的核心特征？（）A.物聯(lián)網(wǎng)（IoT）B.大數(shù)據(jù)與云計算C.智能化D.手工生產(chǎn)模式二、多項選擇題（本大題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題列出的五個選項中，有多項是符合題目要求的。請在答題卡上將所選項的字母填涂黑。多選、少選或錯選均不得分。）21.自動化制造系統(tǒng)通常具備哪些基本特性？（）A.高效率B.高精度C.高柔性D.高成本E.低可靠性22.下列哪些屬于常用的自動化執(zhí)行機構(gòu)？（）A.電機B.液壓缸C.電磁閥D.傳感器E.機器人23.CAD/CAM集成的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在哪些方面？（）A.提高設(shè)計效率B.縮短產(chǎn)品上市時間C.實現(xiàn)工藝參數(shù)自動優(yōu)化D.降低數(shù)控編程成本E.減少人為錯誤24.設(shè)計自動化制造系統(tǒng)時，需要考慮哪些因素？（）A.生產(chǎn)規(guī)模B.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝特點C.系統(tǒng)柔性和可擴展性D.自動化程度和成本效益E.操作人員的技能水平25.下列哪些屬于常見的工業(yè)傳感器類型？（）A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.光電傳感器D.位置傳感器E.控制器26.柔性制造系統(tǒng)（FMS）的主要組成部分通常包括（）。A.加工中心B.物料搬運系統(tǒng)（如AGV、傳送帶）C.中央計算機控制系統(tǒng)D.自動倉庫E.PLC控制器27.制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的主要功能可能涵蓋哪些方面？（）A.生產(chǎn)調(diào)度與控制B.質(zhì)量數(shù)據(jù)采集與分析C.設(shè)備維護管理D.人員管理E.企業(yè)資源計劃（ERP）接口28.在自動化系統(tǒng)中，人機界面（HMI）的主要功能有哪些？（）A.顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和參數(shù)B.接收操作人員的指令C.實現(xiàn)遠程監(jiān)控D.進行數(shù)據(jù)記錄與查詢E.執(zhí)行復(fù)雜的邏輯運算29.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議需要滿足哪些要求？（）A.實時性B.可靠性C.安全性D.高帶寬E.低成本30.工業(yè)機器人按照應(yīng)用領(lǐng)域分類，主要可以分為（）。A.焊接機器人B.測量機器人C.搬運機器人D.紡織機器人E.表演機器人三、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分。請根據(jù)題目要求作答。）31.簡述工業(yè)自動化技術(shù)的概念及其主要目標。32.簡述CAD/CAM集成的含義及其在制造業(yè)中的作用。33.簡述柔性制造系統(tǒng)（FMS）的主要特點和組成。34.簡述自動化生產(chǎn)線設(shè)計需要考慮的主要原則。35.簡述人機界面（HMI）在自動化系統(tǒng)中的主要作用。四、分析題（本大題共2小題，每小題20分，共40分。請根據(jù)題目要求作答。）36.某制造企業(yè)計劃建設(shè)一條自動化裝配生產(chǎn)線，用于生產(chǎn)一種標準化的電子產(chǎn)品。該產(chǎn)品月產(chǎn)量約8000臺，生產(chǎn)節(jié)拍要求為30秒/臺。生產(chǎn)線需要完成的主要裝配任務(wù)包括：上料、擰螺絲、貼標簽、檢測。請分析該自動化生產(chǎn)線設(shè)計時需要考慮的關(guān)鍵問題。37.假設(shè)你正在為一個小型機械加工車間設(shè)計一套自動化方案，以提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。該車間目前有3臺CNC銑床，由人工完成工件的上下料和簡單測量。請分析該系統(tǒng)存在哪些主要問題，并提出至少三種可能的自動化改進方案，并簡述每種方案的主要優(yōu)勢。---試卷答案一、單項選擇題1.C2.B3.B4.C5.B6.B7.A8.B9.C10.C11.A12.B13.C14.D15.C16.C17.C18.A19.C20.D二、多項選擇題21.A,B,C22.A,B,C23.A,B,C,D,E24.A,B,C,D,E25.A,B,C,D26.A,B,C,D27.A,B,C,D,E28.A,B,C,D29.A,B,C30.A,C三、簡答題31.工業(yè)自動化技術(shù)是指利用電子、計算機、通信、控制等技術(shù)，使工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)少人或無人化操作，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和改善勞動條件的技術(shù)總稱。其主要目標包括：提高生產(chǎn)效率和節(jié)拍；保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量和一致性；降低生產(chǎn)成本（人力、物料、能源等）；增強生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性，適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)需求；改善工作環(huán)境，降低勞動強度和危險作業(yè)；增強企業(yè)的市場競爭力。32.CAD/CAM集成是指將計算機輔助設(shè)計（CAD）系統(tǒng)和計算機輔助制造（CAM）系統(tǒng)通過軟件和硬件進行連接，實現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計到制造加工的自動化過程。CAD/CAM集成的核心是將CAD生成的產(chǎn)品幾何模型和工藝信息直接傳遞給CAM系統(tǒng)，自動生成數(shù)控加工程序或其他控制指令，從而實現(xiàn)數(shù)控機床等自動化設(shè)備的自動加工。其在制造業(yè)中的作用包括：縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；提高設(shè)計質(zhì)量和制造精度；降低數(shù)控編程難度和成本；實現(xiàn)復(fù)雜零件的自動化加工；促進工藝優(yōu)化和制造過程智能化。33.柔性制造系統(tǒng)（FMS）的主要特點包括：高柔性，能夠快速適應(yīng)加工對象、生產(chǎn)任務(wù)或產(chǎn)量變化；高效率，通過自動化設(shè)備和優(yōu)化調(diào)度提高生產(chǎn)率；一定程度的自動化，系統(tǒng)包含自動化加工設(shè)備、物料搬運系統(tǒng)和中央計算機控制系統(tǒng)；集成化，各子系統(tǒng)之間通過通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)工作。FMS通常由加工中心、物料搬運系統(tǒng)（如AGV、傳送帶）、中央計算機控制系統(tǒng)和自動倉庫等主要部分組成。34.自動化生產(chǎn)線設(shè)計需要考慮的主要原則包括：滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)和節(jié)拍要求，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定達到預(yù)期的產(chǎn)量和節(jié)奏；保證產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)計要減少缺陷產(chǎn)生，保證加工和裝配精度；提高系統(tǒng)柔性，便于適應(yīng)產(chǎn)品品種變化和調(diào)整生產(chǎn)規(guī)模；保證生產(chǎn)安全，消除或減少安全隱患，符合安全規(guī)范；經(jīng)濟合理性，在滿足功能和性能的前提下，優(yōu)化成本，包括初始投資和運行維護成本；操作方便，便于操作人員監(jiān)控、維護和操作系統(tǒng)；系統(tǒng)可靠性和可維護性，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，并易于故障診斷和維修。35.人機界面（HMI）在自動化系統(tǒng)中的主要作用是作為人與自動化系統(tǒng)之間的交互窗口。它向操作人員提供系統(tǒng)運行狀態(tài)、參數(shù)信息、報警提示等，使操作人員能夠?qū)崟r了解系統(tǒng)情況；同時，它接收操作人員的指令、設(shè)定值和操作請求，并將這些信息傳遞給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控和控制；此外，HMI還可能提供數(shù)據(jù)記錄、查詢、歷史曲線顯示等功能，方便操作人員進行管理和分析。四、分析題36.設(shè)計該自動化裝配生產(chǎn)線時需要考慮的關(guān)鍵問題包括：*工藝流程分析與優(yōu)化：詳細分析產(chǎn)品的裝配工藝，確定各裝配步驟的順序、要求和時間，優(yōu)化裝配流程，減少不必要的工序。*生產(chǎn)節(jié)拍與平衡：確保各裝配工位（上料、擰螺絲、貼標簽、檢測）的生產(chǎn)節(jié)拍與整體要求（30秒/臺）相匹配，進行工位平衡設(shè)計，避免出現(xiàn)瓶頸。*自動化設(shè)備選型：根據(jù)裝配任務(wù)（如擰螺絲需要螺絲機，貼標簽需要貼標機，檢測需要傳感器或視覺系統(tǒng)）選擇合適的自動化設(shè)備，考慮設(shè)備的性能、精度、速度和可靠性。*物料搬運方案：設(shè)計高效、可靠的物料搬運系統(tǒng)，實現(xiàn)工件在上下料、各裝配工位之間的自動流轉(zhuǎn)，如使用傳送帶、AGV等。*控制系統(tǒng)設(shè)計：選擇合適的控制方式（如PLC控制、分布式控制系統(tǒng)），設(shè)計控制邏輯，實現(xiàn)各設(shè)備的協(xié)調(diào)聯(lián)動和順序控制。*人機工程與安全：設(shè)計合適的人機交互界面（HMI），方便操作監(jiān)控；考慮操作人員與自動化設(shè)備的配合，設(shè)置必要的安全防護措施。*系統(tǒng)集成與調(diào)試：確保各自動化設(shè)備、控制系統(tǒng)、HMI等能夠可靠地集成在一起，并進行充分的調(diào)試，保證系統(tǒng)整體運行穩(wěn)定。*投資成本與經(jīng)濟效益：評估項目總投資，分析自動化方案的經(jīng)濟效益，確保投資回報率合理。37.該小型機械加工車間自動化系統(tǒng)存在的問題可能包括：*效率低下：人工上下料和測量速度慢，且受人為因素影響大，導(dǎo)致整體生產(chǎn)效率不高。*質(zhì)量一致性差：人工操作易引入誤差，導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸精度和表面質(zhì)量不穩(wěn)定。*勞動強度大：人工頻繁進行重復(fù)性的上下料和測量工作，勞動強度大，易產(chǎn)生疲勞。*生產(chǎn)柔性差：人工操作模式難以快速適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格或批量的變化。*數(shù)據(jù)采集困難：手工記錄測量數(shù)據(jù)效率低，且易出錯，難以進行有效的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析?？赡艿淖詣踊倪M方案：*方案一：自動化上下料系統(tǒng)+數(shù)控銑床*優(yōu)勢：采用機械手或AGV自動將工件送至數(shù)控銑床工作臺，自動完成夾緊和松開，替代人工上下料，顯著提高效率，減少人為錯誤，降低勞動強度。結(jié)合現(xiàn)有CN