2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程中的智能制造研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填入括號內(nèi)）1.從系統(tǒng)科學(xué)與工程的角度看，智能制造的核心特征之一是（）。A.高度自動化B.大規(guī)模定制能力C.系統(tǒng)要素的高度關(guān)聯(lián)與集成D.人工智能的廣泛應(yīng)用2.在系統(tǒng)科學(xué)與工程的框架下，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）在智能制造系統(tǒng)中主要扮演（）角色。A.決策中心B.執(zhí)行單元C.信息感知與采集的接口D.系統(tǒng)能源管理3.RAMI4.0模型從時間、空間、能力三個維度描述智能制造系統(tǒng)，其中“能力”維度主要對應(yīng)（）。A.產(chǎn)品層級B.工廠層級C.生命周期層級D.價值網(wǎng)絡(luò)層級4.數(shù)字孿生（DigitalTwin）技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用，最能體現(xiàn)系統(tǒng)科學(xué)與工程中（）思想。A.分解與集成B.建模與仿真C.動態(tài)優(yōu)化D.跨組織協(xié)同5.智能制造系統(tǒng)實(shí)施過程中，組織結(jié)構(gòu)變革和員工技能提升屬于（）層面的挑戰(zhàn)。A.技術(shù)集成B.數(shù)據(jù)管理C.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計D.人的因素6.系統(tǒng)動力學(xué)方法在智能制造研究中的應(yīng)用，主要目的是（）。A.進(jìn)行精確的數(shù)值計算B.實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備的自動控制C.理解復(fù)雜系統(tǒng)行為模式及其反饋機(jī)制D.設(shè)計最優(yōu)的控制算法7.智能制造環(huán)境下，供應(yīng)鏈的透明度和響應(yīng)速度顯著提升，這體現(xiàn)了系統(tǒng)（）特性的增強(qiáng)。A.整體性B.相關(guān)性C.目的性D.動態(tài)性8.以下哪項(xiàng)技術(shù)通常被視為實(shí)現(xiàn)智能制造“智能”的核心驅(qū)動力？（）A.高速網(wǎng)絡(luò)傳輸B.大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法C.高精度傳感器D.可編程邏輯控制器（PLC）9.智能工廠的物理層、信息層、應(yīng)用層結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了（）的設(shè)計原則。A.分層遞階B.模塊化C.開放性D.可視化10.面對智能制造實(shí)施中的各種不確定性，系統(tǒng)思維有助于（）。A.追求單一環(huán)節(jié)的最優(yōu)化B.識別關(guān)鍵變量及其相互作用C.忽略非技術(shù)因素的影響D.采用最保守的投資策略二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線上）1.智能制造是信息物理系統(tǒng)（CPS）理論在______領(lǐng)域的具體實(shí)踐與深化。2.系統(tǒng)科學(xué)與工程中的______方法論強(qiáng)調(diào)理解系統(tǒng)元素間的相互關(guān)系和反饋回路。3.智能制造系統(tǒng)通常具有高度______和復(fù)雜性的特點(diǎn)。4.將大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于生產(chǎn)過程優(yōu)化，是智能制造中______思維的體現(xiàn)。5.系統(tǒng)建模是進(jìn)行智能制造系統(tǒng)______、評估和優(yōu)化的基礎(chǔ)手段。6.智能制造的實(shí)施不僅需要技術(shù)投入，還需要組織層面的______與變革。7.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺作為智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其核心在于實(shí)現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)與______的互聯(lián)互通。8.系統(tǒng)工程的______原則要求在系統(tǒng)開發(fā)的各個階段都考慮環(huán)境和可持續(xù)性。9.人機(jī)協(xié)同是智能制造未來發(fā)展的重要方向，需要系統(tǒng)性地考慮______與智能機(jī)器人的協(xié)作模式。10.對智能制造項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期成本效益分析，體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)與工程中的______思想。三、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)動力學(xué)（SystemDynamics）2.工業(yè)4.0（Industry4.0）3.數(shù)字孿生（DigitalTwin）4.復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（ComplexAdaptiveSystem）5.智能制造系統(tǒng)（SmartManufacturingSystem）四、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述智能制造系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的主要差異。2.系統(tǒng)思維視角下，分析智能制造實(shí)施過程中可能遇到的主要非技術(shù)性障礙。3.解釋大數(shù)據(jù)分析在智能制造系統(tǒng)中的作用及其對系統(tǒng)決策能力的影響。4.簡述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）在構(gòu)建智能制造系統(tǒng)感知層中的關(guān)鍵作用。五、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合系統(tǒng)科學(xué)與工程的理論與方法，深入闡述下列問題）1.運(yùn)用系統(tǒng)建模的思想，論述如何評估智能制造項(xiàng)目在實(shí)施初期可能面臨的集成風(fēng)險。2.從系統(tǒng)整體性與相關(guān)性的角度，分析推動企業(yè)內(nèi)部及產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)進(jìn)行智能制造協(xié)同的關(guān)鍵因素。3.結(jié)合系統(tǒng)工程的優(yōu)化思想，探討如何在智能制造系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.D6.C7.D8.B9.A10.B二、填空題1.制造業(yè)2.系統(tǒng)動力學(xué)3.復(fù)雜性4.數(shù)據(jù)驅(qū)動5.分析與設(shè)計6.文化7.人8.全生命周期9.人機(jī)交互10.整體優(yōu)化三、名詞解釋1.系統(tǒng)動力學(xué)：一種研究復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)行為的方法論，通過建立反饋回路和存量流量模型，模擬系統(tǒng)隨時間演變的過程，理解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為模式。2.工業(yè)4.0：德國提出的概念，旨在通過信息物理系統(tǒng)（CPS）的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，涵蓋智能工廠、智能生產(chǎn)、智能物流、智能服務(wù)等方面。3.數(shù)字孿生：指物理實(shí)體或系統(tǒng)的動態(tài)虛擬表示，通過傳感器采集實(shí)時數(shù)據(jù)，與物理實(shí)體實(shí)時同步，用于監(jiān)控、分析、預(yù)測和優(yōu)化物理系統(tǒng)的性能。4.復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)：指由大量相互作用的單元組成，具有涌現(xiàn)性、自組織性、適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力的系統(tǒng)，其行為難以通過簡單疊加各組成部分的行為來預(yù)測。5.智能制造系統(tǒng)：基于信息物理系統(tǒng)（CPS），集成先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能等，能夠?qū)崿F(xiàn)感知、分析、決策、執(zhí)行自主優(yōu)化，并具有高度柔性、效率和智能化水平的制造系統(tǒng)。四、簡答題1.智能制造系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加網(wǎng)絡(luò)化、分布式和開放化。傳統(tǒng)制造系統(tǒng)通常層級結(jié)構(gòu)明顯，信息流和物質(zhì)流相對封閉。而智能制造系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)橫向集成和縱向集成，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備、車間、工廠乃至供應(yīng)鏈的互聯(lián)互通，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且系統(tǒng)邊界更加模糊，能夠與外部環(huán)境進(jìn)行動態(tài)交互。2.系統(tǒng)思維視角下，智能制造實(shí)施的非技術(shù)性障礙主要包括：組織障礙，如部門壁壘、決策流程僵化、缺乏變革意愿等；文化障礙，如員工對新技術(shù)的抵觸、擔(dān)心失業(yè)、缺乏協(xié)作精神等；人才障礙，如缺乏既懂制造又懂信息技術(shù)的復(fù)合型人才、現(xiàn)有員工技能更新滯后等；管理障礙，如缺乏有效的項(xiàng)目管理機(jī)制、績效評價體系不適應(yīng)智能制造需求等。這些因素相互交織，共同構(gòu)成了系統(tǒng)性的實(shí)施挑戰(zhàn)。3.大數(shù)據(jù)分析在智能制造系統(tǒng)中通過采集、處理和分析海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)（如設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)、質(zhì)量信息、能耗數(shù)據(jù)等），挖掘數(shù)據(jù)中隱藏的模式、關(guān)聯(lián)和趨勢，為系統(tǒng)提供決策支持。具體作用包括：預(yù)測性維護(hù)（通過分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測故障）、工藝參數(shù)優(yōu)化（通過分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)找到最佳參數(shù)組合以提高效率或質(zhì)量）、質(zhì)量缺陷根因分析（通過分析質(zhì)量數(shù)據(jù)找出問題源頭）、供應(yīng)鏈風(fēng)險預(yù)警（通過分析供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)預(yù)測潛在風(fēng)險）等。這極大地提升了智能制造系統(tǒng)的感知、分析和決策能力，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自主優(yōu)化和自適應(yīng)調(diào)整。4.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）在構(gòu)建智能制造系統(tǒng)感知層中的關(guān)鍵作用在于實(shí)現(xiàn)物理世界的全面連接和信息的實(shí)時獲取。通過部署各種類型的傳感器（溫度、壓力、位置、視覺等）和執(zhí)行器，IIoT能夠?qū)崟r監(jiān)測生產(chǎn)線、設(shè)備、物料的狀態(tài)和位置信息，將物理世界的運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，傳輸?shù)叫畔舆M(jìn)行處理。它是智能制造系統(tǒng)獲取原始數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)、構(gòu)建數(shù)字鏡像的基礎(chǔ)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析、智能決策和控制執(zhí)行提供了必要的信息輸入。五、論述題1.運(yùn)用系統(tǒng)建模思想評估智能制造項(xiàng)目初期集成風(fēng)險，可以構(gòu)建一個包含關(guān)鍵子系統(tǒng)（如MES、ERP、PLM、設(shè)備控制系統(tǒng)等）、接口、數(shù)據(jù)流以及相關(guān)約束和依賴關(guān)系的系統(tǒng)模型（如流程圖、架構(gòu)圖或初步的存量流量圖）。模型應(yīng)明確各子系統(tǒng)的主要功能、數(shù)據(jù)交換需求、接口標(biāo)準(zhǔn)以及它們之間的邏輯關(guān)系。通過模型分析，可以識別出潛在的接口不兼容、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換問題、數(shù)據(jù)孤島、流程斷點(diǎn)、資源沖突（如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)帶寬）、依賴關(guān)系斷裂等風(fēng)險點(diǎn)。例如，通過模擬數(shù)據(jù)流，可以檢查關(guān)鍵信息是否能在預(yù)期時間內(nèi)準(zhǔn)確傳遞到目標(biāo)系統(tǒng)；通過分析依賴關(guān)系，可以評估某個子系統(tǒng)的延遲或故障對整個集成項(xiàng)目的影響程度。模型還可以用于模擬不同集成策略的效果，評估不同風(fēng)險發(fā)生的可能性和潛在影響（即風(fēng)險發(fā)生的概率和后果），從而為制定風(fēng)險緩解措施提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對集成風(fēng)險的系統(tǒng)性評估和前瞻性管理。2.推動企業(yè)內(nèi)部及產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)進(jìn)行智能制造協(xié)同的關(guān)鍵因素，從系統(tǒng)整體性與相關(guān)性的角度分析，主要包括：一是統(tǒng)一的頂層設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)體系，需要建立基于系統(tǒng)思維的全局視野，制定統(tǒng)一的智能制造愿景、目標(biāo)和評價體系，并推動采用通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議和接口規(guī)范，以打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層面的互聯(lián)互通與協(xié)同運(yùn)作；二是強(qiáng)大的信息物理系統(tǒng)（CPS）基礎(chǔ)設(shè)施，包括高速可靠的網(wǎng)絡(luò)、智能傳感器和執(zhí)行器、云計算平臺等，為跨企業(yè)、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享、協(xié)同決策和聯(lián)合行動提供技術(shù)支撐；三是基于信任的合作機(jī)制與利益共享模式，需要建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，通過契約精神和利益共享機(jī)制（如供應(yīng)鏈金融、收益分配模型等）來激勵各方積極參與協(xié)同；四是開放透明的數(shù)據(jù)共享平臺，構(gòu)建安全可信的數(shù)據(jù)共享環(huán)境，使得企業(yè)能夠在保障自身利益的前提下，與合作伙伴共享有價值的數(shù)據(jù)，支持協(xié)同優(yōu)化和預(yù)測性分析；五是跨組織的協(xié)同創(chuàng)新文化與能力，需要培養(yǎng)員工跨越組織邊界的協(xié)作意識，提升跨組織溝通、協(xié)調(diào)和解決問題的能力。3.在智能制造系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，需要運(yùn)用系統(tǒng)工程的優(yōu)化思想，從系統(tǒng)整體最優(yōu)的角度進(jìn)行權(quán)衡和決策。首先，需要進(jìn)行全面的系統(tǒng)需求分析，明確不同利益相關(guān)者（企業(yè)、員工、客戶、社會、環(huán)境）的核心訴求，并將經(jīng)濟(jì)效益（如生產(chǎn)率提升、成本降低、產(chǎn)品質(zhì)量提高）、社會效益（如就業(yè)穩(wěn)定、技能提升、安全保障）和環(huán)境效益（如資源節(jié)約、能耗降低、排放減少）作為系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化方向。其次，通過系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)，分析不同技術(shù)路線、工藝方案和管理策略對這三個目標(biāo)的影響，識別潛在的沖突與權(quán)衡點(diǎn)（如追求短期經(jīng)濟(jì)效益可能犧牲環(huán)境效益）。例如，采用更節(jié)能的設(shè)備可能初期投