現(xiàn)代制造系統(tǒng)工程模擬考試題

1、 李一. 假期旅游有三個景點可供選擇，分別為C1，C2，C3。選擇景點的參考標(biāo)準(zhǔn)有景色（B1），費(fèi)用（B2）和居住條件（B3）三點，指標(biāo)層與基準(zhǔn)層的判斷矩陣如下所示，請用層次分析法確定出最優(yōu)景點。解答：對各個判斷矩陣采用方根法求解特征向量，經(jīng)過歸一化處理后得：層次總排序得：可以得出結(jié)論選擇景點二最優(yōu)。二某工廠每天制度工作時間工作8小時，時間利用率的80%，要求產(chǎn)出不低于950件，生產(chǎn)節(jié)拍為7.8min，如何設(shè)置批量？答：rF(NQ), F=FoKr: 節(jié)拍，F(xiàn): 計劃期有效工作時間，N: 計劃期產(chǎn)品產(chǎn)量，F(xiàn)0 :制度工作時間 ，K: 時間利用率,Q:批量。Q(N* r)/( Fo*K) (95

2、0*7.8)/(8*60*0.8) 19.296因此批量設(shè)定為20較為合適.三試論述實際生產(chǎn)過程中cell模式和line模式適用的生產(chǎn)類型，兩種模式的選用與生產(chǎn)批量之間存在何種關(guān)系？答：cell生產(chǎn)模式適用于多品種小批量的生產(chǎn)類型；Line生產(chǎn)模式適用于少品種大批量的生產(chǎn)類型。關(guān)系：當(dāng)實際生產(chǎn)批量大于經(jīng)濟(jì)批量Qs時，選用Line生產(chǎn)模式較為合理；當(dāng)實際生產(chǎn)批量小于經(jīng)濟(jì)批量Qs時，選用Cell生產(chǎn)模式較為合理；實際生產(chǎn)批量等于經(jīng)濟(jì)批量Qs時，兩種生產(chǎn)模式均可。劉一：計算題 4.改變加權(quán)系數(shù)取u1=0.7,u2=0.3計算S1，S2分別為44.6和55.4。根據(jù)綜合性能準(zhǔn)則值進(jìn)行調(diào)度決策：因J1最

3、小，所以選S1送入W1進(jìn)行加工。二、簡答題：問：什么是簡單優(yōu)先規(guī)則？它所包含的幾個典型規(guī)則與含義分別是什么？答：簡單優(yōu)先規(guī)則 直接根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)確定下一步操作的調(diào)度規(guī)則。采用簡單優(yōu)先規(guī)則可保證系統(tǒng)某一或某幾個性能參數(shù)達(dá)到一個較好的效果。 （1）先進(jìn)先出（FIFO）規(guī)則：根據(jù)零件到達(dá)工作站的先后順序來執(zhí)行加工作業(yè)，先來的先進(jìn)行加工。 （2）最短加工時間（SPT）規(guī)則：優(yōu)先選擇具有最短加工時間的零件進(jìn)行處理。它可以獲得最少的在制品、最短的平均工作完成時間和最短的平均工作延遲時間。（3）最早到期日（EDD）規(guī)則：根據(jù)訂單交貨期的先后順序安排加工，即優(yōu)先選擇具有最早交付期的零件進(jìn)行處理。這種方法在

4、作業(yè)時間相同時往往效果較好。 （4）最少作業(yè)數(shù)（FO）規(guī)則：根據(jù)剩余作業(yè)數(shù)來安排加工順序，剩余作業(yè)數(shù)越少的零件越先加工。這是考慮到較少的作業(yè)意味著有較少的等待時間。因此使用該規(guī)則可使平均在制品少、制造提前期和平均延遲時間較少。 （5）下一隊列工作量（WINQ）規(guī)則：優(yōu)先選擇下一隊列工作量最少的零件進(jìn)行處理。所謂下一隊列工作量是指零件下一工序加工處的縱工作量（加工和排隊零件工作量之和）。 （6）剩余松弛時間規(guī)則STR：剩余松弛時間越小越有可能拖期，故STR越短越先加工。剩余松弛時間是將在交貨期前所剩余的時間減去剩余的總加工時間所得差值。 王1.為了描述現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，一種重要的視圖方式是

5、制造系統(tǒng)的組織視圖，請介紹幾種典型的制造系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，并說明各個結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。答案：四種常用的組織結(jié)構(gòu)是遞階結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)和動態(tài)聯(lián)盟組織結(jié)構(gòu)。（1）遞階結(jié)構(gòu)優(yōu)點是容易集中管理、統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，缺點是信息流通效率低，資源利用率較低，各個部門間信息交換較少，不能快速響應(yīng)市場需求。（2）分布式結(jié)構(gòu)優(yōu)點是可以充分發(fā)揮各種計算機(jī)輔助技術(shù)的作用，減少在制品，縮短生產(chǎn)周期，確保交付期，同時打破了原有部門間的界線，橫向部門間信息交換較多，便于實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率和高柔性。缺點是技術(shù)要求較高，管理較復(fù)雜，工人技能素質(zhì)要求較高。（3）網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)點是能較快響應(yīng)市場需求，適合于按訂單生產(chǎn)的大型復(fù)雜產(chǎn)品的制

6、造。缺點是生產(chǎn)任務(wù)是臨時的，員工的協(xié)調(diào)和管理比較麻煩。（4）動態(tài)聯(lián)盟組織機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是能充分發(fā)揮公司的優(yōu)勢資源，快速響應(yīng)市場需求，獲得最大利潤。缺點是風(fēng)險較大，有較高的不確定性。2. 單元級制造系統(tǒng)是最基層的制造系統(tǒng)，其功能實現(xiàn)了從原材料到產(chǎn)品的物理轉(zhuǎn)換，為了實現(xiàn)這些功能需要依靠制造單元，請列舉制造單元組織結(jié)構(gòu)的兩種常見模式，并分析它們的差異。答：制造單元的組織結(jié)構(gòu)有兩種常見模式：物理單元模式和邏輯單元模式。兩者之間的差異：物理單元模式有自己固定的設(shè)備和資源；邏輯單元沒有自己固定的設(shè)備和資源，是動態(tài)存在的。物理單元模式是要求作業(yè)任務(wù)適應(yīng)單元；邏輯單元模式是單元適應(yīng)任務(wù)。所以后者的適應(yīng)性和柔性更強(qiáng)

7、，但技術(shù)實現(xiàn)較復(fù)雜。3. 車間級和工廠級制造系統(tǒng)都是以單元級制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，功能更加完善，請分析這三種制造系統(tǒng)組織功能的差異。答：（1）單元級制造系統(tǒng)基本功能就是按照上級下達(dá)的生產(chǎn)指令，對單元級制造系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)活動進(jìn)行有效控制，完成原材料到成品的物理轉(zhuǎn)化，并將系統(tǒng)的運(yùn)行狀況向上級管理系統(tǒng)反饋。（2） 單元級制造系統(tǒng)的信息直接反饋到車間級制造系統(tǒng)，車間級制造系統(tǒng)是在單元級制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了圍繞生產(chǎn)過程所進(jìn)行的管理、調(diào)度和控制活動，以及與其他分系統(tǒng)進(jìn)行的雙向信息交換活動，最終最優(yōu)完成上級下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)。（3） 工廠級制造系統(tǒng)是一個完善的制造系統(tǒng)，它包含了將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎卯a(chǎn)品

8、并保證其正常使用的全過程。它由各個車間以及一系列輔助部門組成，涵蓋了車間制造系統(tǒng)的功能，同時還具有從原材料和外購件采購，產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，成品的裝配，產(chǎn)品的銷售以及售后服務(wù)等功能，它是一個完善的制造系統(tǒng)。 趙 1、 問題中要求達(dá)到的目標(biāo)的生產(chǎn)實際意義是什么？答：減少機(jī)器空閑時間，平衡機(jī)器負(fù)載。2、 問題中要求達(dá)到的目標(biāo)的生產(chǎn)實際意義是什么？答：減少在制品數(shù)量。3、例舉3個以上在調(diào)度理論中應(yīng)用的萬用啟發(fā)式演算法答：1、粒子群優(yōu)化算法2、遺傳算法3、模擬退火法4、蟻群算法5、人工免疫系統(tǒng)優(yōu)化算法6、禁忌搜尋法 趙1. 計算題0層產(chǎn)品需求為：100件產(chǎn)品1，200件產(chǎn)品2，求0層直接相關(guān)需求dd（0）

9、解：由已知條件，0層需求向量為d（0）=100 200 0 0 0 0 0 0 0根據(jù)公式可求出0層的最直接相關(guān)需求dd（0）=d（0）B=100 200 0 0 0 0 0 0 0B=0 0 200 200 200 100 600 0 0 A D B C r2. 談?wù)勎锪闲枨笥媱澋膬?yōu)缺點。答：物料需求計劃的優(yōu)點：1）物料需求計劃將企業(yè)的各職能部門有機(jī)的結(jié)合在一起，有利于實現(xiàn)企業(yè)運(yùn)行的整體優(yōu)化；2）物料需求計劃系統(tǒng)使各職能部門的信息達(dá)到最大限度的集成，從而有效提高了信息處理的效率和可靠性；3）物料需求計劃系統(tǒng)為企業(yè)高層管理人員進(jìn)行決策提供了有效的手段和依據(jù)；物料需求計劃的不足：1）物料需求計劃

10、的前提條件是資源是無限的。在實際中，企業(yè)的生產(chǎn)資源是有限的，因此，MRP作出的物料需求計劃不一定與企業(yè)生產(chǎn)能力相匹配沒有考慮能力的約束；2）MRP的另一個前提條件是提前期已定。而實際上，提前期是很難準(zhǔn)確確定的。因此，物料需求計劃的準(zhǔn)確性很大程度上也依賴于提前期的準(zhǔn)確性。3）物料需求計劃沒有考慮資金的運(yùn)作，易使采購計劃由于資金的短缺而無法按時完成，最終影響整個生產(chǎn)計劃地執(zhí)行。4）MRP系統(tǒng)僅管理了企業(yè)的部分信息，沒有覆蓋企業(yè)的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，具有一定的局限性。5）MRP系統(tǒng)只是一個開環(huán)系統(tǒng)，缺乏實際狀態(tài)的反饋信息。3. 某企業(yè)產(chǎn)品信息如表所示，求解主生產(chǎn)計劃，只建模，不求解。解：首先建立最優(yōu)化

11、數(shù)學(xué)模型。目標(biāo)函數(shù): 約束條件： （1）不允許拖欠： （2）需求約束： （3）保證下一周期從t=T時開始生產(chǎn) 排隊網(wǎng)絡(luò)習(xí)題 吳1. 工件按泊松流到達(dá)機(jī)床，平均每小時6件，機(jī)床加工時間符合負(fù)指數(shù)分布，平均每小時處理10件。求：設(shè)備利用率、平均在制品數(shù)量、平均隊列長度、平均通過時間、平均等待時間等性能指標(biāo)。解：將該系統(tǒng)看作為單機(jī)單隊列系統(tǒng)，假設(shè)毛坯存儲裝置的容量沒有限制，可用M/M/1系統(tǒng)進(jìn)行描述。 由已知條件可知：系統(tǒng)各項性能指標(biāo)如下:（1） 設(shè)備利用率 ：（2） 平均在制品數(shù)量：（3） 平均隊列長度：（4） 平均通過時間：（5） 平均等待時間：2. 某自動化制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型如圖：條件：已

12、知立式加工中心M1、臥式加工中心M2和M3的平均工作速率分別為W1=32件/日、W2=20件/日、W3=18件/日，運(yùn)輸小車AGV的平均輸送速率為W4=95件/日，AGV的利用率U4=0.8，有關(guān)工位的訪問頻數(shù)為q1=0.25，q2=0.25，q3=0.2，q4=0.3。求：各加工中心的利用率U1,U2,U3，系統(tǒng)生產(chǎn)率Ps和極限生產(chǎn)率Pm，并指出該系統(tǒng)的瓶頸加工工位。（1） 機(jī)床利用率（2） 系統(tǒng)生產(chǎn)率（3） 極限生產(chǎn)率為求系統(tǒng)的極限生產(chǎn)率，需首先根據(jù)ri/Si值的大小確定瓶頸加工工位。因本系統(tǒng)各工位均為單服務(wù)臺，所以ri最大的工位即為瓶頸工位。因相對利用率ri=Ui/UM，而UM為定值，所

13、以Ui最大的工位就是瓶頸加工工位。由上可知M2的利用率為最大，據(jù)此可確定該工位為瓶頸工位，即b=2。瓶頸工位M2的相對利用率為在此基礎(chǔ)上即可求出極限生產(chǎn)率： 劉活動循環(huán)圖具有哪些特點：1， 按照實體類型的行為模式建立，與實體類中的實體數(shù)量無關(guān)。因此，同一活動循環(huán)圖既可以描述大系統(tǒng)也可描述小系統(tǒng)。2， 活動循環(huán)圖與實體類型和執(zhí)行活動所要求的周期無關(guān)。3， 從圖上能立刻辨認(rèn)出活動的類型，活動所要求的實體類型和數(shù)量，以及每類實體所要參加的活動。這為系統(tǒng)的邏輯過程討論提供了直觀，有效的基礎(chǔ)。4， 基于活動循環(huán)圖的仿真算法簡單，便于實施。5， 可對制造系統(tǒng)底層的細(xì)微行為進(jìn)行描述，并可引入外界控制信息對有

14、關(guān)活動和列隊進(jìn)行控制，因此可建立用于制造系統(tǒng)控制的模型。簡述采用最小時鐘原則三階段離散事件仿真算法的主要過程A階段（時鐘推進(jìn)）：檢查每一活動的活動時間剩余值，選擇最小值作為時鐘推進(jìn)量，進(jìn)行時鐘推進(jìn)。同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和動態(tài)圖形顯示。若仿真時間未到終值，轉(zhuǎn)入B階段，否則結(jié)束。B階段（狀態(tài)更新）：檢查每一活動，終止那些活動時間剩余值等于零的活動，有關(guān)變量置終止?fàn)顟B(tài)（實體轉(zhuǎn)入列隊等），轉(zhuǎn)入C階段。C階段（活動掃描）：檢查每一活動，看其開始條件是否滿足，如滿足，則計算該活動的活動時間，有關(guān)實體進(jìn)入活動狀態(tài)，轉(zhuǎn)入A階段。對某制造系統(tǒng)進(jìn)行仿真，獨(dú)立運(yùn)行30次，所得系統(tǒng)生產(chǎn)率P和平均通過時間T的仿真結(jié)果如表仿

15、真運(yùn)行結(jié)果i123456789101112131415Pi51.3953.8647.2555.4148.1849.1247.1652.1148.2649.1147.2554.7648.1854.9547.16Ti81.0486.9784.1183.2285.1176.0375.0786.2576.4383.1184.1274.2376.1285.9283.22i161718192021222324252627282930Pi52.1154.6553.2253.1649.6748.2346.2349.5655.3456.2754.2653.2151.2247.9853.89Ti81.0482.2

16、386.9777.4279.5686.2577.4976.4374.1376.0379.0387.0983.2485.9274.13根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求出系統(tǒng)的生產(chǎn)率P和平均通過時間T的均值和方差 并求出P和T的置信區(qū)間答： 對仿真結(jié)果的可信度進(jìn)行評估，取置信度=0.9，即=0.1，根據(jù) （Z）= 查正態(tài)分布數(shù)值表得Z=1.65 由此計算出P和T對應(yīng)的D為 最后求出P的置信區(qū)間為 T的置信區(qū)間為 上訴結(jié)果表明，通過仿真分析得到的系統(tǒng)生產(chǎn)率P以90%的置信度位于區(qū)間上，平均通過時間T以90%的置信度位于區(qū)間。 曾1 下圖閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的工作過程？調(diào)度控制器制造過程輸入R控制U輸出C擾動D狀態(tài)反饋

17、X答：調(diào)度控制器根據(jù)輸入信息R（上層生產(chǎn)作業(yè)計劃、設(shè)計要求和工業(yè)過程等）和反饋信息X（現(xiàn)場實際狀態(tài)）進(jìn)行實時決策，產(chǎn)生控制信息U（控制指令）。制造過程在控制指令下運(yùn)行，克服外界擾動D的影響，生產(chǎn)出滿足輸入信息要求的產(chǎn)品C。2有A、B、C、D、E五種零件，都需先后經(jīng)車床和銑床加工，其零件加工工序時間定額如下表所示：單位：（min） 零件工序ABCDE車床加工681237銑床加工118534求最優(yōu)加工順序使總的加工經(jīng)歷時間為最短？答案：D、A、B、C、E或A、B、C、E 、D1. 試論述投入產(chǎn)出模型的應(yīng)用背景、適用情況及其意義 宋答：從宏觀大體上看，制造系統(tǒng)可以大至一個大型企業(yè)、一個集團(tuán)公司，甚至

18、一個跨國公司，對于一個跨國公司的工廠來說，其輸入可能來源于其他許多部門的輸出，而一個部門的輸出不但要向社會提供最終產(chǎn)品，而且還要向系統(tǒng)內(nèi)其他部門提供中間產(chǎn)品。這種你中有我，我中有你的信息、物料、資金等多方面的聯(lián)系就造成了制造系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)間的關(guān)聯(lián)十分復(fù)雜。投入產(chǎn)出模型就在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生，且為解決這一問題提供了一條有效的途徑。投入產(chǎn)出模型和相關(guān)方法僅適用于在比較宏觀的層面上對制造系統(tǒng)的一些總體屬性和行為進(jìn)行描述，不能用于解決較底層自造系統(tǒng)的建模問題。其應(yīng)用具有以下意義：（1） 給出了制造系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)節(jié)之間以及內(nèi)部環(huán)節(jié)與外部總體需求之間，在投入闡述方面的平衡關(guān)系；（2） 可全面定量地描述制造系統(tǒng)各部門間產(chǎn)品的流動；（3） 可計算復(fù)雜制造系統(tǒng)的總投入提供了方便、有效的方法；（4） 可深刻揭示制造系統(tǒng)各部門間的復(fù)雜相互關(guān)系；（5） 有助于發(fā)現(xiàn)制造系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的不合理之處，進(jìn)而找出結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向；（6） 有助于制造系統(tǒng)的合理疾患與控制，從而實現(xiàn)均衡協(xié)調(diào)運(yùn)行，獲得