2025年大學《系統(tǒng)科學與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學與工程在石化生產中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.系統(tǒng)論的基本觀點不包括以下哪一項？A.系統(tǒng)整體性B.系統(tǒng)層次性C.系統(tǒng)孤立性D.系統(tǒng)目的性2.在石化生產過程中，原油蒸餾屬于哪種類型的系統(tǒng)環(huán)節(jié)？A.開環(huán)控制環(huán)節(jié)B.閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)C.單輸入單輸出環(huán)節(jié)D.級聯(lián)放大環(huán)節(jié)3.以下哪種方法不屬于系統(tǒng)動力學的主要研究方法？A.構建系統(tǒng)StockandFlow模型B.進行系統(tǒng)靈敏度分析C.應用線性規(guī)劃優(yōu)化D.進行系統(tǒng)思維圖繪制4.對石化生產線進行瓶頸分析，主要應用了系統(tǒng)工程的哪種原理？A.整體性原理B.突破口原理C.動態(tài)性原理D.最優(yōu)化原理5.在石化企業(yè)安全風險管理中，識別和評估潛在風險因素，常用的系統(tǒng)安全分析方法是？A.系統(tǒng)動力學模型B.敏感性分析C.魚骨圖D.PERT網絡圖6.當石化生產系統(tǒng)需要同時考慮多個相互沖突的目標時，最可能采用哪種優(yōu)化技術？A.線性回歸分析B.多目標優(yōu)化算法C.單變量尋優(yōu)D.插值法7.將石化生產過程視為一個黑箱系統(tǒng)進行分析時，主要依賴的信息來源是？A.詳細的內部流程圖和設備參數(shù)B.系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)和行為模式C.系統(tǒng)的物理結構和材質組成D.操作人員的經驗直覺8.在利用仿真技術優(yōu)化石化反應器操作條件時，屬于系統(tǒng)仿真模型輸入?yún)?shù)的是？A.反應器材質B.預期產品純度C.反應器熱負荷D.控制閥型號9.系統(tǒng)思維強調對系統(tǒng)內部各要素之間相互聯(lián)系的關注，以下哪項最符合系統(tǒng)思維視角？A.將設備故障完全歸咎于零部件老化B.認識到原料價格波動會通過供應鏈影響生產決策C.僅關注本車間產量是否達標D.認為提高單班產量是解決產能不足的唯一方法10.石化企業(yè)實施全面質量管理體系（TQM），體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的哪種應用特點？A.強調局部最優(yōu)B.注重系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的協(xié)調C.排斥跨部門協(xié)作D.以犧牲成本換取質量二、填空題（每空1分，共15分）1.系統(tǒng)的結構決定了系統(tǒng)的功能，而系統(tǒng)的功能又體現(xiàn)了系統(tǒng)的________。2.在系統(tǒng)分析中，SWOT分析方法中的“O”代表________機會。3.系統(tǒng)工程的核心思想是________和________。4.石化生產過程中的能量梯級利用是提高系統(tǒng)________的典型應用。5.對石化裝置進行可靠性分析，通常需要構建________圖或________圖。6.系統(tǒng)動力學模型中的“存量化”概念，對應系統(tǒng)狀態(tài)變量，在石化生產中常見的存量有________和________。7.利用線性規(guī)劃方法優(yōu)化石化配煤方案，需要確定________、________和________。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.系統(tǒng)邊界2.反饋控制3.系統(tǒng)模型4.系統(tǒng)脆弱性5.需求驅動設計四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述系統(tǒng)思維在解決石化生產復雜問題時的優(yōu)勢。2.簡述建立石化生產過程系統(tǒng)動力學模型的主要步驟。3.簡述石化生產中實施精益生產管理的系統(tǒng)思考要點。4.簡述運用故障樹分析方法進行石化生產風險評估的基本思路。五、論述題（10分）試論述如何運用系統(tǒng)綜合集成方法，對石化企業(yè)的安全生產管理體系進行優(yōu)化提升。六、計算分析題（20分）某石化煉廠涉及一種關鍵原料A的精煉過程。該過程存在一定的物料損失，損失率受反應溫度和催化劑用量影響。經初步分析，該過程可簡化為一個單輸入單輸出系統(tǒng)。假設原料A的輸入流量為100噸/小時，通過建立簡單的系統(tǒng)模型（如一階或二階微分方程），分析當系統(tǒng)受到溫度或催化劑用量擾動時，如何運用反饋控制策略（如設定值控制）來穩(wěn)定輸出產品質量，并簡述設計中需要考慮的關鍵因素。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.C2.B3.C4.B5.C6.B7.B8.B9.B10.B二、填空題（每空1分，共15分）1.目的2.增進3.整體優(yōu)化、協(xié)調4.效率5.故障樹，事件樹6.原料庫存，產品庫存7.決策變量，目標函數(shù)，約束條件三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.系統(tǒng)邊界：界定系統(tǒng)與外部環(huán)境之間分界的范圍，明確哪些因素屬于系統(tǒng)內部要素，哪些屬于外部環(huán)境因素。2.反饋控制：通過測量系統(tǒng)輸出，將其與期望值進行比較，根據(jù)偏差調整系統(tǒng)輸入或內部參數(shù)，以減小偏差并維持系統(tǒng)穩(wěn)定或性能的過程。3.系統(tǒng)模型：使用某種形式（如數(shù)學、圖形、物理）對真實系統(tǒng)的主要特征、行為和相互關系進行抽象和簡化表示，用于理解、分析、預測或模擬系統(tǒng)。4.系統(tǒng)脆弱性：系統(tǒng)在面對內部或外部擾動時，其結構或功能容易受到損害、失衡或失效的性質或特征。5.需求驅動設計：一種以最終用戶或系統(tǒng)的需求作為核心出發(fā)點，反向推導出系統(tǒng)功能、架構和設計細節(jié)的開發(fā)方法。四、簡答題（每題5分，共20分）1.系統(tǒng)思維的優(yōu)勢在于能全面、聯(lián)系地看待石化生產復雜問題，識別各環(huán)節(jié)、各部門間的相互作用和影響，發(fā)現(xiàn)隱藏在局部問題背后的系統(tǒng)性根源，從而制定更有效、更根本的解決方案，有助于優(yōu)化整體性能、提高系統(tǒng)魯棒性、促進跨部門協(xié)同。2.建立石化生產過程系統(tǒng)動力學模型的主要步驟包括：明確建模目的和分析范圍；進行系統(tǒng)邊界界定和結構分解；識別關鍵變量和反饋回路；收集數(shù)據(jù)并建立存量、流量、輔助變量等方程；選擇合適的軟件平臺進行模型構建；進行模型校準、驗證和靈敏度分析；利用模型進行政策模擬和效果評估。3.精益生產管理的系統(tǒng)思考要點包括：視企業(yè)為一個大系統(tǒng)，關注整體效率和效益而非局部優(yōu)化；識別并消除系統(tǒng)中的浪費（Muda），包括等待、搬運、庫存、不良品等；強調流程優(yōu)化和價值流傳遞，關注物料流、信息流在系統(tǒng)中的順暢；推行標準化作業(yè)，建立穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)基礎；重視全員參與和持續(xù)改進（Kaizen），使系統(tǒng)不斷優(yōu)化。4.運用故障樹分析方法進行石化生產風險評估的基本思路是：首先確定系統(tǒng)可能發(fā)生的頂層不期望事件（頂事件），然后分析導致該頂事件發(fā)生的直接原因（中間事件），再進一步追溯導致中間事件發(fā)生的間接原因（底層事件），直至找到基本原因事件。通過邏輯門（與門、或門等）連接各層級事件，構建故障樹模型。最后通過計算或分析故障樹，評估頂事件發(fā)生的概率、重要度（關鍵部件或基本事件對頂事件的影響程度），從而識別主要風險源并制定針對性預防措施。五、論述題（10分）（答案要點，需展開論述）運用系統(tǒng)綜合集成方法優(yōu)化石化企業(yè)安全生產管理體系，需從以下方面入手：1.系統(tǒng)邊界與要素識別：明確安全生產管理體系的范圍，涵蓋人（操作人員、管理人員、承包商）、機（設備、設施、工具）、環(huán)（生產環(huán)境、作業(yè)環(huán)境）、管（規(guī)章制度、操作規(guī)程、安全文化）等核心要素，以及它們之間的相互作用關系。2.目標體系構建：確立安全生產管理的總體目標（如事故率降低、損失減少）和分層目標（如各裝置區(qū)安全指標、特定風險控制目標），形成目標導向的體系結構。3.模型構建與集成：建立描述安全生產管理系統(tǒng)的模型，可包括：事故致因鏈模型（分析從隱患到事故的路徑）、安全績效評價指標體系模型、安全投入產出效益模型、安全文化評價指標模型等。將這些模型通過數(shù)據(jù)接口和邏輯關系進行集成，形成綜合性的安全管理體系模型。4.信息集成與共享：建立統(tǒng)一的安全信息平臺，集成來自生產運行、設備管理、環(huán)境監(jiān)測、人員培訓、事故報告、隱患排查、應急演練等各方面的數(shù)據(jù)和信息，打破信息孤島，實現(xiàn)信息共享和有效利用。5.策略綜合與優(yōu)化：基于集成模型和信息平臺，綜合運用多種方法（如風險評估、危險與可操作性分析、系統(tǒng)動力學模擬、優(yōu)化算法），制定和評估不同的安全管理策略（如技術改進、管理強化、培訓教育、應急提升），選擇能夠系統(tǒng)性地提升整體安全水平的最佳策略組合。6.協(xié)同管理與動態(tài)調控：推動跨部門、跨層級的協(xié)同安全管理，建立基于集成系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控和預警機制，根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)和安全績效反饋，及時調整管理策略和資源配置，實現(xiàn)管理體系的持續(xù)優(yōu)化和自適應。六、計算分析題（20分）（答案要點，需展開論述）1.系統(tǒng)簡化與模型假設：假設精煉過程可簡化為一階慣性系統(tǒng)或二階系統(tǒng)，其輸出（產品質量指標）受輸入（原料流量、溫度、催化劑用量等）和內部狀態(tài)（如反應器內物料濃度）影響。存在物料損失，損失率f可表示為f=f(T,K,x)，其中T為溫度，K為催化劑用量，x為反應器內物料濃度。2.系統(tǒng)模型建立（示例：一階系統(tǒng)）：假設輸出質量y隨時間t的變化率與輸入偏差（期望質量y_ref與實際質量y之差）成正比，即dy/dt=-a(y-y_ref)+b*q_in，其中a為系統(tǒng)阻尼系數(shù)，b為輸入增益系數(shù)，q_in為原料A的輸入流量（100噸/小時）。此模型需考慮物料損失，可修改為dy/dt=-a(y-y_ref)+b*q_in*(1-f(T,K,x))。3.反饋控制策略設計（設定值控制）：引入控制器Kp，其輸出u（如調節(jié)閥門開度、改變加熱功率）用于調整影響系統(tǒng)狀態(tài)的因素（如T、K）?？刂坡蔀閡=Kp*(y_ref-y)。該控制器作用于系統(tǒng)，形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。4.系統(tǒng)穩(wěn)定性分析：分析閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程，確保系統(tǒng)在給定參數(shù)下是穩(wěn)定的（即特征根具有負實部），以保證輸出質量y能夠收斂到期望值y_ref。5.擾動分析：分析當溫度T或催化劑用量K發(fā)生變化時，系統(tǒng)輸出y如何響應。理想情況下，反饋控制應能抑制擾動的影響，使輸出y保持穩(wěn)定或快速回到y(tǒng)_ref附近。6.關鍵設計因素：*系統(tǒng)辨識：準