2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——制造企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)理論，以下哪一項不屬于一般系統(tǒng)的基本特征？（）A.整體性B.目標(biāo)性C.動態(tài)性D.孤立性2.在制造企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，瓶頸資源通常指的是？（）A.產(chǎn)量最大的設(shè)備B.單位時間產(chǎn)出最低的約束C.成本最高的工序D.占用面積最大的區(qū)域3.精益生產(chǎn)（LeanManufacturing）的核心思想之一是？（）A.大批量生產(chǎn)以降低成本B.消除浪費（Muda）C.建立安全庫存D.追求極致的速度4.物料需求計劃（MRP）系統(tǒng)主要依據(jù)以下哪項信息進行運行？（）A.產(chǎn)品銷售預(yù)測B.主生產(chǎn)計劃（MPS）C.供應(yīng)商報價D.機器工時定額5.約束理論（TOC）認(rèn)為，一個生產(chǎn)系統(tǒng)的整體績效主要由哪個因素決定？（）A.成本最低的環(huán)節(jié)B.產(chǎn)量最大的環(huán)節(jié)C.瓶頸資源D.人力資源最豐富的環(huán)節(jié)6.運用系統(tǒng)動力學(xué)（SD）方法分析生產(chǎn)系統(tǒng)時，通常需要繪制？（）A.流程圖B.因果回路圖C.PERT圖D.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D7.模擬技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化中的應(yīng)用主要目的是？（）A.獲得精確的數(shù)學(xué)解B.幫助決策者理解系統(tǒng)行為和預(yù)測系統(tǒng)績效C.自動完成生產(chǎn)計劃D.直接替代仿真軟件的操作8.減少生產(chǎn)過程中的在制品（WIP）庫存，通常有助于？（）A.提高設(shè)備利用率B.增加生產(chǎn)柔性C.縮短產(chǎn)品交付周期D.以上都是9.以下哪種方法不屬于經(jīng)典的線性規(guī)劃應(yīng)用領(lǐng)域（至少在基本生產(chǎn)計劃層面）？（）A.多產(chǎn)品生產(chǎn)組合優(yōu)化B.人員排班優(yōu)化C.倉庫布局優(yōu)化D.資源分配優(yōu)化10.當(dāng)制造系統(tǒng)需要快速響應(yīng)市場變化時，通常更強調(diào)？（）A.效率B.敏捷性C.穩(wěn)定性D.成本控制二、名詞解釋（每題3分，共15分。請給出簡潔、準(zhǔn)確的定義）1.系統(tǒng)邊界2.精益生產(chǎn)（LeanManufacturing）3.約束理論（TheoryofConstraints,TOC）4.在制品（Work-In-Process,WIP）5.系統(tǒng)仿真（SystemSimulation）三、簡答題（每題6分，共24分。請簡要回答下列問題）1.簡述系統(tǒng)科學(xué)觀點下的“整體性”原則，并舉例說明其在制造系統(tǒng)優(yōu)化中的應(yīng)用。2.比較準(zhǔn)時制生產(chǎn)（JIT）和大規(guī)模生產(chǎn)兩種生產(chǎn)模式的根本區(qū)別及其對生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化的不同要求。3.約束理論（TOC）提出的“四個核心原則”是什么？4.簡述生產(chǎn)系統(tǒng)仿真分析的主要步驟。四、計算題/模型應(yīng)用題（每題10分，共20分。請根據(jù)要求完成計算或說明）1.某制造企業(yè)生產(chǎn)兩種產(chǎn)品A和B，需要在同一臺機器上加工。產(chǎn)品A每件利潤為40元，需要機器加工時間2小時；產(chǎn)品B每件利潤為30元，需要機器加工時間3小時。該機器每周有效工作時間為480小時。若市場需求預(yù)計產(chǎn)品A不超過100件，產(chǎn)品B不超過80件。在不考慮其他約束的情況下，為使企業(yè)總利潤最大，請建立該問題的線性規(guī)劃模型。2.假設(shè)一個制造系統(tǒng)存在一個明確的瓶頸工序，該工序的可用產(chǎn)能為每周200小時。后續(xù)工序需要該瓶頸工序輸出的數(shù)量關(guān)系如下：后續(xù)工序1需要瓶頸工序產(chǎn)出的數(shù)量是1件/小時，后續(xù)工序2需要0.5件/小時。如果瓶頸工序設(shè)置了安全緩沖時間為10小時，請解釋這個安全緩沖（時間緩沖或數(shù)量緩沖）的作用，并說明為什么設(shè)置緩沖通常是有益的。五、論述題（15分。請結(jié)合所學(xué)知識，圍繞以下主題展開論述）試論述系統(tǒng)仿真技術(shù)在制造企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化決策中的價值與局限性。請結(jié)合具體的仿真應(yīng)用場景（如產(chǎn)能規(guī)劃、布局設(shè)計、流程改進、瓶頸分析等）進行說明。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.B5.C6.B7.B8.D9.C10.B二、名詞解釋1.系統(tǒng)邊界：指分系統(tǒng)與外部環(huán)境之間進行物質(zhì)、能量、信息交換的界限。界定系統(tǒng)邊界是認(rèn)識和理解系統(tǒng)的重要步驟，它決定了系統(tǒng)研究的范圍。2.精益生產(chǎn)（LeanManufacturing）：一種以消除浪費（Muda）、追求客戶價值最大化為目標(biāo)的生產(chǎn)管理哲學(xué)和實踐方法，強調(diào)流動（Flow）、拉動（Pull）和持續(xù)改進（Kaizen）。3.約束理論（TheoryofConstraints,TOC）：一種管理哲學(xué)和解決復(fù)雜問題的方法論，核心思想是識別制約因素（Bottleneck），并通過提高制約因素的生產(chǎn)能力或調(diào)整系統(tǒng)其他部分來優(yōu)化整個系統(tǒng)的績效。4.在制品（Work-In-Process,WIP）：指在生產(chǎn)過程中處于加工、檢驗、等待狀態(tài)的產(chǎn)品的數(shù)量或價值，是衡量生產(chǎn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的重要指標(biāo)。5.系統(tǒng)仿真（SystemSimulation）：指使用模型來模仿真實系統(tǒng)的行為或行為過程，通過運行模型進行實驗、分析系統(tǒng)性能、預(yù)測未來行為或評估不同設(shè)計方案的一種研究方法。三、簡答題1.系統(tǒng)科學(xué)觀點下的“整體性”原則：指系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用的各要素組成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機整體，系統(tǒng)的性質(zhì)和功能不是各孤立要素性質(zhì)的簡單相加，而是整體涌現(xiàn)出來的。在制造系統(tǒng)優(yōu)化中，應(yīng)將整個生產(chǎn)系統(tǒng)視為一個整體，考慮各環(huán)節(jié)（設(shè)計、采購、生產(chǎn)、物流、銷售）的相互關(guān)聯(lián)和影響，追求系統(tǒng)整體績效的最優(yōu)，而非局部最優(yōu)。例如，優(yōu)化生產(chǎn)流程時，不僅要考慮車間內(nèi)部效率，還要考慮對采購、倉儲、物流等上下游環(huán)節(jié)的影響，通過協(xié)調(diào)整體來提升總效率。2.JIT與大規(guī)模生產(chǎn)的比較：*根本區(qū)別：JIT的核心思想是“在需要的時候，按需要的量，生產(chǎn)需要的產(chǎn)品”，強調(diào)消除浪費、零庫存、小批量、快速響應(yīng)；大規(guī)模生產(chǎn)則追求標(biāo)準(zhǔn)化、高效率、大批量生產(chǎn)以降低單位產(chǎn)品成本，通常伴有較高的在制品和成品庫存。*對優(yōu)化的不同要求：JIT要求極高的生產(chǎn)穩(wěn)定性和質(zhì)量一致性、高度柔性的生產(chǎn)系統(tǒng)、與供應(yīng)商的緊密合作、強大的持續(xù)改進文化；大規(guī)模生產(chǎn)則更關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)化流程、專業(yè)化分工、高設(shè)備利用率、穩(wěn)定的供應(yīng)鏈。3.TOC的四個核心原則：1.識別系統(tǒng)的約束（IdentifytheSystem'sConstraints）：任何系統(tǒng)都存在至少一個制約因素，它限制著系統(tǒng)實現(xiàn)更大產(chǎn)出。2.開發(fā)約束資源的能力（ExploittheConstraint）：在約束資源上投入更多的時間、資源，使其發(fā)揮最大效能，優(yōu)先處理約束資源能處理的最重要任務(wù)。3.SubordinateEverythingElsetotheConstraint（使一切服從于約束）：調(diào)整系統(tǒng)其他部分的活動，使其與約束資源的能力相匹配，避免資源閑置。4.ElevatetheConstraint（提升約束）：通過改進技術(shù)、增加投資等方式，提高約束資源的能力，使其不再是瓶頸。當(dāng)原有約束被突破后，系統(tǒng)需要重新識別新的約束。4.生產(chǎn)系統(tǒng)仿真分析的主要步驟：1.確定分析目標(biāo)：明確需要解決什么問題或評估哪個方案，例如，評估新布局的效率、分析瓶頸工序的影響、測試不同調(diào)度策略的效果。2.系統(tǒng)建模：選擇合適的建模方法（如離散事件模型），根據(jù)系統(tǒng)特性和分析目標(biāo)，抽象關(guān)鍵要素（實體、屬性、狀態(tài)、活動、事件、流程），建立系統(tǒng)邏輯模型或流程圖。3.模型轉(zhuǎn)換與實現(xiàn)：將邏輯模型轉(zhuǎn)化為仿真軟件能夠識別的代碼或數(shù)據(jù)格式，構(gòu)建仿真模型。4.模型驗證與確認(rèn)（V&V）：檢查仿真模型是否能準(zhǔn)確反映真實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為（驗證），并確認(rèn)模型已正確表達設(shè)計意圖（確認(rèn)）。通常通過歷史數(shù)據(jù)對比、專家評審等方式進行。5.仿真實驗設(shè)計：定義仿真運行參數(shù)（如仿真時長、重復(fù)次數(shù)、隨機數(shù)種子等），設(shè)計實驗方案，可能涉及比較不同方案或分析系統(tǒng)在不同輸入下的表現(xiàn)。6.運行仿真與收集數(shù)據(jù)：運行仿真模型，收集關(guān)鍵績效指標(biāo)（KPI）的數(shù)據(jù)，如平均等待時間、設(shè)備利用率、throughput等。7.結(jié)果分析與解釋：對收集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，評估不同方案的效果，識別系統(tǒng)瓶頸或問題，解釋仿真結(jié)果。8.報告與決策支持：撰寫仿真報告，總結(jié)分析過程、結(jié)果和結(jié)論，為管理決策提供支持。四、計算題/模型應(yīng)用題1.線性規(guī)劃模型：*決策變量：*Let\(x_A\)bethenumberofunitsofproductAproducedperweek.*Let\(x_B\)bethenumberofunitsofproductBproducedperweek.*目標(biāo)函數(shù)（最大化總利潤）：Maximize\(Z=40x_A+30x_B\)*約束條件：*Machinetimeconstraint:\(2x_A+3x_B\leq480\)*MarketdemandconstraintforA:\(x_A\leq100\)*MarketdemandconstraintforB:\(x_B\leq80\)*Non-negativityconstraints:\(x_A\geq0,\,x_B\geq0\)2.安全緩沖的解釋：*作用：安全緩沖（時間緩沖或數(shù)量緩沖）是為了應(yīng)對瓶頸工序上可能出現(xiàn)的不可預(yù)測的波動（如設(shè)備故障、緊急維修、質(zhì)量問題、上游工序延遲等）而設(shè)置的一種保護機制。它確保即使發(fā)生中斷，后續(xù)工序也能繼續(xù)運行一段時間，避免因等待而停