2025年公需課人工智能賦能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.在人工智能賦能制造業(yè)的“三鏈”模型中，最先實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)閉環(huán)的是（）。A.供應(yīng)鏈B.生產(chǎn)鏈C.服務(wù)鏈D.創(chuàng)新鏈答案：B2.下列哪一項(xiàng)不是工業(yè)視覺(jué)缺陷檢測(cè)算法常用的傳統(tǒng)特征（）。A.LBPB.HOGC.SIFTD.Word2Vec答案：D3.某汽車(chē)焊裝車(chē)間部署AI質(zhì)檢系統(tǒng)，若漏檢率從0.8%降至0.05%，則質(zhì)量提升的相對(duì)幅度約為（）。A.0.75個(gè)百分點(diǎn)B.15倍C.94%D.16倍答案：C4.在數(shù)字孿生框架中，負(fù)責(zé)將物理實(shí)體實(shí)時(shí)映射到虛擬空間的核心組件是（）。A.語(yǔ)義引擎B.時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)C.物聯(lián)中臺(tái)D.邊緣網(wǎng)關(guān)答案：C5.采用聯(lián)邦學(xué)習(xí)訓(xùn)練刀具壽命預(yù)測(cè)模型時(shí)，各參與方必須共享的是（）。A.原始振動(dòng)信號(hào)B.梯度更新量C.工藝參數(shù)明文D.刀具圖紙答案：B6.某離散制造企業(yè)引入強(qiáng)化學(xué)習(xí)排產(chǎn)，回報(bào)函數(shù)設(shè)計(jì)為：R=?(α·T+β·W)，其中T為拖期時(shí)間，W為換型次數(shù)。若α=2，β=5，某訂單拖期3小時(shí)并觸發(fā)1次換型，則該步回報(bào)為（）。A.?11B.?6C.?13D.?8答案：A7.在工業(yè)場(chǎng)景下，對(duì)10kHz采樣率的電機(jī)電流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)異常檢測(cè)，最適合的輕量化網(wǎng)絡(luò)是（）。A.ResNet152B.1DCNN+GRU混合模型C.VisionTransformerD.BERT答案：B8.下列關(guān)于AI賦能綠色制造的說(shuō)法正確的是（）。A.碳排放預(yù)測(cè)只需靜態(tài)歷史數(shù)據(jù)即可B.強(qiáng)化學(xué)習(xí)不能用于動(dòng)態(tài)能耗優(yōu)化C.圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可挖掘車(chē)間能耗耦合關(guān)系D.數(shù)字孿生無(wú)法接入EMS系統(tǒng)答案：C9.某企業(yè)基于AI開(kāi)展備件需求預(yù)測(cè)，若采用MAPE評(píng)價(jià)，當(dāng)真實(shí)需求為200件、預(yù)測(cè)180件時(shí)，MAPE為（）。A.20%B.10%C.11.1%D.18%答案：C10.在工業(yè)知識(shí)圖譜構(gòu)建中，用于抽取“設(shè)備故障現(xiàn)象”三元組的算法是（）。A.LDAB.BERT+CRFC.KmeansD.Apriori答案：B11.下列哪種協(xié)議最適合在TSN網(wǎng)絡(luò)中傳輸AI推理結(jié)果（）。A.ModbusRTUB.OPCUAPub/SubC.CANopenD.FTP答案：B12.某工廠利用AI對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制，若系統(tǒng)漏氣率從15%降至8%，則年節(jié)約電量約（）。（已知：空壓機(jī)總功率500kW，年運(yùn)行7200h，每減少1%漏氣率節(jié)電3%）A.7.2萬(wàn)kWhB.10.8萬(wàn)kWhC.12.6萬(wàn)kWhD.15.3萬(wàn)kWh答案：B13.在AI質(zhì)檢項(xiàng)目中，若采集圖像分辨率為4096×3072，單像素字節(jié)1Byte，壓縮比10:1，則單張圖像存儲(chǔ)約為（）。A.1.2MBB.3.8MBC.12MBD.38MB答案：A14.下列關(guān)于工業(yè)邊緣智能網(wǎng)關(guān)的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.支持MQTT協(xié)議B.可運(yùn)行Docker容器C.無(wú)需考慮EMC防護(hù)D.可集成TensorRT推理引擎答案：C15.某企業(yè)采用AI對(duì)熱處理爐溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)控制，若模型輸入延遲為2min，控制周期為5s，則需在推理時(shí)引入（）。A.零階保持器B.史密斯預(yù)估器C.PID積分分離D.前饋補(bǔ)償答案：B16.在工業(yè)場(chǎng)景下，對(duì)不平衡故障樣本進(jìn)行過(guò)采樣，常用的方法是（）。A.SmoteNCB.PCAC.ZscoreD.Dropout答案：A17.下列關(guān)于AI模型可解釋性的說(shuō)法，正確的是（）。A.SHAP值只能用于樹(shù)模型B.GradCAM可用于1DCNNC.LIME不能解釋圖像分類(lèi)D.可解釋性與模型精度不可兼得答案：B18.某車(chē)間利用數(shù)字孿生進(jìn)行設(shè)備健康管理，若虛擬軸與物理軸的同步誤差超過(guò)（），則視為孿生失效。A.1msB.10msC.50msD.500ms答案：C19.在工業(yè)AI項(xiàng)目中，ROI計(jì)算公式為：ROI=（收益?成本）/成本×100%，若項(xiàng)目成本200萬(wàn)元，年節(jié)約人工成本80萬(wàn)元，則投資回收期約為（）。A.1.5年B.2.0年C.2.5年D.3.0年答案：B20.下列關(guān)于工業(yè)大模型的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）。A.參數(shù)規(guī)模通常超百億B.需采用混合精度訓(xùn)練C.可在PLC上直接推理D.需構(gòu)建工業(yè)指令數(shù)據(jù)集答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，請(qǐng)將所有正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)，漏選、錯(cuò)選均不得分）21.以下哪些屬于AI賦能制造業(yè)的典型應(yīng)用場(chǎng)景（）。A.刀具剩余壽命預(yù)測(cè)B.視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人抓取C.供應(yīng)鏈金融風(fēng)控D.工藝參數(shù)推薦答案：A、B、D22.在工業(yè)視覺(jué)項(xiàng)目中，影響深度學(xué)習(xí)模型泛化能力的因素有（）。A.采集光照變化B.標(biāo)注噪聲C.模型參數(shù)量D.現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)答案：A、B、D23.下列關(guān)于邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同的說(shuō)法，正確的有（）。A.邊緣側(cè)負(fù)責(zé)低延遲推理B.云端負(fù)責(zé)模型訓(xùn)練C.需采用模型壓縮技術(shù)D.無(wú)需考慮數(shù)據(jù)安全答案：A、B、C24.某企業(yè)利用AI進(jìn)行設(shè)備故障診斷，可采用的傳感器數(shù)據(jù)包括（）。A.振動(dòng)加速度B.電機(jī)電流C.紅外溫度D.車(chē)間濕度答案：A、B、C25.在工業(yè)知識(shí)圖譜中，實(shí)體對(duì)齊可采用的方法有（）。A.字符串相似度B.embedding對(duì)齊C.規(guī)則推理D.圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)答案：A、B、D26.下列關(guān)于AI模型安全的說(shuō)法，正確的有（）。A.對(duì)抗樣本可導(dǎo)致誤檢B.模型竊取攻擊可重建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)C.差分隱私可防止成員推理D.安全與性能無(wú)需權(quán)衡答案：A、B、C27.以下哪些指標(biāo)可用于評(píng)估AI質(zhì)檢系統(tǒng)性能（）。A.精確率B.召回率C.F1scoreD.MTBF答案：A、B、C28.在AI賦能綠色制造中，可優(yōu)化的對(duì)象有（）。A.空壓機(jī)能耗B.冷卻水流量C.生產(chǎn)排產(chǎn)順序D.工人出勤率答案：A、B、C29.下列關(guān)于工業(yè)數(shù)據(jù)治理的說(shuō)法，正確的有（）。A.需建立數(shù)據(jù)血緣B.需制定主數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)C.無(wú)需元數(shù)據(jù)管理D.需數(shù)據(jù)質(zhì)量稽核答案：A、B、D30.某企業(yè)采用聯(lián)邦學(xué)習(xí)訓(xùn)練模型，需考慮的問(wèn)題有（）。A.非獨(dú)立同分布數(shù)據(jù)B.通信開(kāi)銷(xiāo)C.模型聚合算法D.數(shù)據(jù)出境合規(guī)答案：A、B、C、D三、填空題（每空1分，共20分）31.在工業(yè)視覺(jué)檢測(cè)中，若采用YOLOv5網(wǎng)絡(luò)，輸入圖像分辨率為640×640，錨框數(shù)量9，則輸出特征圖尺寸為_(kāi)_______×________。答案：80，8032.某車(chē)間利用AI對(duì)電機(jī)軸承進(jìn)行故障診斷，采用包絡(luò)譜分析，若軸承外圈故障特征頻率為107.5Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1490r/min，則其階次約為_(kāi)_______。答案：4.333.在強(qiáng)化學(xué)習(xí)排產(chǎn)中，若狀態(tài)空間維度過(guò)高，可采用________方法進(jìn)行降維。答案：深度置信網(wǎng)絡(luò)或自編碼器34.工業(yè)邊緣智能網(wǎng)關(guān)常用的工業(yè)總線協(xié)議有________、________。答案：PROFINET，EtherCAT35.某企業(yè)采用AI對(duì)熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，若目標(biāo)硬度為HRC58，允許偏差±1HRC，則采用________控制圖進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控。答案：XR36.在工業(yè)知識(shí)圖譜中，RDF三元組形式為_(kāi)_______。答案：主語(yǔ)謂語(yǔ)賓語(yǔ)37.某工廠利用AI對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行泄漏檢測(cè)，采用聲學(xué)成像技術(shù)，若陣列麥克風(fēng)間距為0.05m，則最高可識(shí)別頻率約為_(kāi)_______Hz。（聲速取340m/s）答案：340038.在工業(yè)AI項(xiàng)目中，若訓(xùn)練集、驗(yàn)證集、測(cè)試集比例為7:2:1，則驗(yàn)證集占比________%。答案：2039.某企業(yè)采用AI對(duì)刀具磨損進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若采用聲發(fā)射信號(hào)，其頻率范圍通常為_(kāi)_______kHz。答案：100100040.在工業(yè)大模型訓(xùn)練中，常用的混合精度格式為_(kāi)_______。答案：FP16+FP32四、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）41.工業(yè)視覺(jué)檢測(cè)中，數(shù)據(jù)增強(qiáng)可提高模型魯棒性。（）答案：√42.數(shù)字孿生體無(wú)需與物理實(shí)體保持實(shí)時(shí)同步。（）答案：×43.聯(lián)邦學(xué)習(xí)可完全避免數(shù)據(jù)隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。（）答案：×44.在工業(yè)場(chǎng)景下，AI模型精度越高越好，無(wú)需考慮可解釋性。（）答案：×45.工業(yè)邊緣計(jì)算可降低云端帶寬壓力。（）答案：√46.工業(yè)知識(shí)圖譜只能用于設(shè)備故障診斷。（）答案：×47.采用AI進(jìn)行能耗優(yōu)化時(shí)，需建立設(shè)備級(jí)能耗基線。（）答案：√48.在工業(yè)視覺(jué)項(xiàng)目中，標(biāo)注質(zhì)量對(duì)模型性能影響巨大。（）答案：√49.工業(yè)大模型可直接在PLC上訓(xùn)練。（）答案：×50.工業(yè)AI項(xiàng)目ROI計(jì)算需考慮隱性成本。（）答案：√五、簡(jiǎn)答題（共30分）51.（封閉型，6分）簡(jiǎn)述工業(yè)視覺(jué)缺陷檢測(cè)中數(shù)據(jù)增強(qiáng)的三種常用方法，并說(shuō)明其適用場(chǎng)景。答案：1.幾何變換：包括旋轉(zhuǎn)、平移、縮放，適用于工件位置、角度隨機(jī)變化的場(chǎng)景；2.光度變換：包括亮度、對(duì)比度、色調(diào)調(diào)整，適用于光照不穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)；3.噪聲注入：添加高斯、椒鹽噪聲，適用于相機(jī)傳感器噪聲較大的環(huán)境。52.（封閉型，6分）說(shuō)明聯(lián)邦學(xué)習(xí)在刀具壽命預(yù)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)。答案：優(yōu)勢(shì)：1.數(shù)據(jù)不出域，保護(hù)企業(yè)工藝機(jī)密；2.多方聯(lián)合提升模型泛化能力；3.符合數(shù)據(jù)合規(guī)要求。挑戰(zhàn)：1.非獨(dú)立同分布數(shù)據(jù)導(dǎo)致模型收斂慢；2.通信開(kāi)銷(xiāo)大，需壓縮梯度；3.需設(shè)計(jì)安全聚合機(jī)制，防止惡意參與方投毒。53.（開(kāi)放型，8分）某離散制造企業(yè)計(jì)劃引入AI進(jìn)行動(dòng)態(tài)排產(chǎn)，請(qǐng)給出技術(shù)路線并說(shuō)明關(guān)鍵難點(diǎn)。答案：技術(shù)路線：1.數(shù)據(jù)層：采集訂單、設(shè)備狀態(tài)、工藝約束、物料齊套數(shù)據(jù)；2.模型層：構(gòu)建基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的排產(chǎn)模型，狀態(tài)空間包括訂單優(yōu)先級(jí)、設(shè)備負(fù)荷、換型時(shí)間，動(dòng)作空間為工單分派，回報(bào)函數(shù)為拖期+換型+能耗加權(quán)；3.系統(tǒng)層：與MES、APS對(duì)接，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)排產(chǎn)；4.驗(yàn)證層：采用數(shù)字孿生進(jìn)行虛實(shí)協(xié)同驗(yàn)證。關(guān)鍵難點(diǎn)：1.狀態(tài)空間高維，需降維與特征選擇；2.獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)權(quán)重難以量化；3.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)延遲與異常；4.工人經(jīng)驗(yàn)與AI沖突，需人機(jī)協(xié)同機(jī)制。54.（封閉型，5分）計(jì)算題：某企業(yè)部署AI質(zhì)檢系統(tǒng)，單臺(tái)相機(jī)每秒采集30張圖像，分辨率為2048×1536，單像素1Byte，壓縮比8:1，求單臺(tái)相機(jī)每日存儲(chǔ)量（GB），保留兩位小數(shù)。答案：?jiǎn)螐垐D像字節(jié)：2048×1536×1/8=0.38MB每秒：0.38×30=11.4MB每日：11.4×3600×24=985.6GB≈0.99TB55.（開(kāi)放型，5分）結(jié)合實(shí)例說(shuō)明工業(yè)知識(shí)圖譜如何賦能設(shè)備故障根因分析。答案：以某汽車(chē)焊裝車(chē)間為例，構(gòu)建“設(shè)備故障現(xiàn)象原因措施”五元組知識(shí)圖譜。當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)“焊點(diǎn)飛濺”現(xiàn)象時(shí)，圖譜推理引擎基于歷史案例、FMEA文檔，定位可能原因：電極頭磨損、電流過(guò)高、板材間隙超差，并推薦對(duì)應(yīng)措施：更換電極、調(diào)整焊接參數(shù)、檢查夾具定位。通過(guò)圖譜可視化，維修人員可在3分鐘內(nèi)完成根因定位，平均維修時(shí)間由45分鐘降至18分鐘。六、應(yīng)用題（共50分）56.（綜合分析題，20分）某家電企業(yè)計(jì)劃對(duì)冰箱壓縮機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行AI賦能改造，現(xiàn)狀如下：1.日產(chǎn)能8000臺(tái)，人工質(zhì)檢環(huán)節(jié)共需80人，三班倒；2.質(zhì)檢漏檢率0.6%，市場(chǎng)投訴率0.05%，單臺(tái)投訴賠償300元；3.計(jì)劃引入AI視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，單套成本120萬(wàn)元，可替代60人，漏檢率降至0.05%；4.系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)每年12萬(wàn)元，電費(fèi)每年2萬(wàn)元；5.工人年均綜合成本8萬(wàn)元/人。要求：（1）計(jì)算項(xiàng)目投資回收期（靜態(tài)）；（2）計(jì)算三年累計(jì)ROI；（3）從質(zhì)量、成本、交付、風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)維度給出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與緩解措施。答案：（1）年節(jié)約人工成本：60×8=480萬(wàn)元年減少賠償：8000×(0.6%0.05%)×300=1.32萬(wàn)元年總收益：481.32萬(wàn)元年總成本：12+2=14萬(wàn)元凈收益：481.32?14=467.32萬(wàn)元投資回收期：120/467.32≈0.26年≈3.1個(gè)月（2）三年累計(jì)凈收益：467.32×3=1401.96萬(wàn)元累計(jì)ROI：(1401.96?120)/120×100%=1068%（3）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與緩解：質(zhì)量：AI模型過(guò)擬合導(dǎo)致誤檢，需持續(xù)收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)迭代，建立閉環(huán)反饋；成本：維護(hù)費(fèi)上漲，簽訂五年固定價(jià)合同；交付：系統(tǒng)宕機(jī)影響產(chǎn)能，部署雙機(jī)熱備，SLA≥99.9%；風(fēng)險(xiǎn)：工人轉(zhuǎn)崗阻力，提前半年開(kāi)展技能培訓(xùn)，設(shè)內(nèi)部調(diào)崗機(jī)制。57.（系統(tǒng)設(shè)計(jì)題，15分）某鋼鐵企業(yè)擬構(gòu)建基于AI的連鑄坯表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，給出系統(tǒng)架構(gòu)圖并說(shuō)明各模塊功能、關(guān)鍵技術(shù)選型、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑。答案：系統(tǒng)架構(gòu)：1.采集層：8K線陣相機(jī)+LED頻閃光源+除塵風(fēng)刀，觸發(fā)編碼器同步；2.邊緣層：NVIDIAJetsonAGXXavier，運(yùn)行TensorRT加速YOLOv5，推理時(shí)間30ms；3.傳輸層：千兆以太網(wǎng)+OPCUA上傳結(jié)果、NG圖像至云端；4.云端層：GPU集群進(jìn)行模型再訓(xùn)練，采用ActiveLearning篩選高價(jià)值樣本；5.應(yīng)用層：Web可視化、短信報(bào)警、與MES對(duì)接實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯；6.數(shù)據(jù)流：相機(jī)→邊緣推理→OPCUA→Kafka→AI中臺(tái)→MongoDB→BI報(bào)表；關(guān)鍵技術(shù)：在線難例挖掘、遷移學(xué)習(xí)、混合精度訓(xùn)練、小目標(biāo)檢測(cè)、對(duì)抗樣本防護(hù)。58.（計(jì)算與優(yōu)化題，15分）某企業(yè)利用AI對(duì)空壓站進(jìn)行節(jié)能控制，已知：1.共4臺(tái)250kW離心機(jī)，額定流量40m3/min，負(fù)載功率曲線：P=250×(0.4+0.6×(Q/40)^3)；2.現(xiàn)場(chǎng)需求波動(dòng)：高峰70m3/min，低谷30m3/min；3.采用AI預(yù)測(cè)未來(lái)15min需求，誤差≤5%；4.可通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)葉+啟停組合優(yōu)化。求：（1）寫(xiě)出單臺(tái)離心機(jī)功率關(guān)于流量Q的函數(shù)；（2）在AI預(yù)測(cè)需求為50m3/min時(shí)，給出最優(yōu)機(jī)組組合及總功率；（3）若年運(yùn)行時(shí)間6000h，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率95%，求年節(jié)能量。（提示：對(duì)比AI優(yōu)化前后平均功耗）答案：（1）P(Q)=250×(0.4+0.6×(Q/40)^3)（2）需求50m3/min，最優(yōu)：運(yùn)行2臺(tái)，每臺(tái)25m3/min單臺(tái)功率：250×(0.4+0.6×(25/40)^3)=250×0.4+250×0.6×0.244≈100+36.6=136.6kW總功率：2×136.6=273.2kW（3）無(wú)AI優(yōu)化：平均需求50m3/min，常運(yùn)行2臺(tái)，每臺(tái)25m3/min，同上273.2kWAI優(yōu)化：預(yù)測(cè)誤差5%，保守策略仍運(yùn)行2臺(tái)，但可提前降載，導(dǎo)葉調(diào)節(jié)效率提升3%，則實(shí)際功率273.2×0.97=265kW年節(jié)能量：(273.2?265)×6000=49.2MWh七、綜合論述題（共30分）59.請(qǐng)結(jié)合“人工智能+制造業(yè)”融合背景，圍繞“數(shù)據(jù)、算法、算力、場(chǎng)景、人才、安全”六大要素，撰寫(xiě)一篇800字以上論述，闡明如何系統(tǒng)推進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，要求觀點(diǎn)明確、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、案例真實(shí)。答案：數(shù)據(jù)是AI賦能制造業(yè)的原油。以三一重工為例，其挖掘機(jī)指數(shù)匯聚40萬(wàn)臺(tái)設(shè)備實(shí)時(shí)工況，每日新增數(shù)據(jù)超過(guò)20TB，通過(guò)數(shù)據(jù)清洗、標(biāo)注、血緣管理，形成高價(jià)值數(shù)據(jù)資產(chǎn)，支撐設(shè)備故