工業(yè)工程實(shí)踐教育建設(shè)思路

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本文作者：鄭玉巧、楊萍、趙家黎、趙榮珍 單位：蘭州理工大學(xué)數(shù)字制造技術(shù)與應(yīng)用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

0引言

工業(yè)工程(IE)是研究工業(yè)系統(tǒng)的效率與發(fā)展的一門工程學(xué)科，具有利用自然科學(xué)和其他技術(shù)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、設(shè)計(jì)等功能和屬性，是實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)。IE的許多重要的技術(shù)和理論方法來(lái)源于生產(chǎn)(工作)實(shí)際，IE的效益和風(fēng)采更是直接地展現(xiàn)和落實(shí)在生產(chǎn)(工作)實(shí)際之中［1-5］。因此在工業(yè)工程專業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)及其他實(shí)踐環(huán)節(jié)是必不可少的，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)的技能，具有特別重要的作用［6-8］。由于工業(yè)工程專業(yè)在我國(guó)剛剛設(shè)立不久，其課程體系和各教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置尚不十分完善，特別是教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)更是落后于對(duì)課堂理論教學(xué)的探索和發(fā)展。因此，目前研究工業(yè)工程專業(yè)如何構(gòu)建教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊叭绾伍_(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)急待解決的迫切問(wèn)題［9-10］。

1工業(yè)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)手段一般比較單一，無(wú)論是基礎(chǔ)工業(yè)工程、先進(jìn)制造還是設(shè)施規(guī)劃和物流分析等課程的實(shí)驗(yàn)大多是對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)某個(gè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單模擬，真正的企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)要復(fù)雜很多并且發(fā)生著日新月異的變化。因此，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)只能滿足驗(yàn)證課堂教學(xué)理論的要求，很難和企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)接軌［11］。而工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)之后一般到企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理等工作，需要對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有比較清晰的了解。工業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)問(wèn)題尤為突出，主要表現(xiàn)在:理論教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少;實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目零散，內(nèi)容和形式單一;實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)缺乏，儀器設(shè)備短缺;實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合欠缺，為了擺脫這種局面，根據(jù)實(shí)際情況擬定一個(gè)科學(xué)的、系統(tǒng)的本科教學(xué)且同時(shí)兼顧科研要求的實(shí)踐教學(xué)模式，是一個(gè)當(dāng)務(wù)之急的問(wèn)題［12］。

2實(shí)踐教學(xué)建設(shè)思路

2．1實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，驗(yàn)證所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)，加強(qiáng)IE基礎(chǔ)理論方法和基本意識(shí)的訓(xùn)練。突出現(xiàn)代IE中信息化和集成化的特點(diǎn)，強(qiáng)化工業(yè)工程的程背景，強(qiáng)化學(xué)科交叉和綜合性，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、優(yōu)化、控制、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新的力。［13］適合本科生、研究生教學(xué)和企業(yè)工業(yè)工程人員培訓(xùn)等不層次的需要，并能為教師科研提供實(shí)驗(yàn)手段。

2．2專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)思路

(1)理論教學(xué)做準(zhǔn)備。提倡案例教學(xué)、研究型教學(xué)，增加課堂交互、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。(2)傳統(tǒng)工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行。必須樹(shù)立以傳統(tǒng)工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)為發(fā)展的思路［13］。(3)課程設(shè)計(jì)鞏固理論教學(xué)。課程設(shè)計(jì)是工科教學(xué)中很重要的學(xué)習(xí)手段，可以將理論教學(xué)中涉及的重要方法通過(guò)學(xué)生設(shè)計(jì)或制作產(chǎn)品的形式加以鞏固。(4)通過(guò)實(shí)習(xí)提高感性認(rèn)識(shí)。實(shí)習(xí)是讓學(xué)生到工作現(xiàn)場(chǎng)或深入實(shí)際的制造企業(yè)親眼體會(huì)企業(yè)是怎么樣運(yùn)行的，實(shí)習(xí)的內(nèi)容既要包括工科技術(shù)方面的操作，也要涵蓋工業(yè)工程技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用。

3現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室布置

現(xiàn)代IE實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括物流綜合實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代制造中心實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)、ERP仿真實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)代IE實(shí)驗(yàn)主要是利用現(xiàn)代高科技手段與計(jì)算機(jī)技術(shù)，采集、分析并優(yōu)化供—產(chǎn)—銷一體化企業(yè)中人、財(cái)、物、設(shè)備、方法、信息等資源的運(yùn)行狀況，充分挖掘企業(yè)人財(cái)物的利用潛力，進(jìn)行整體分解并實(shí)現(xiàn)充分優(yōu)化組合，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，為了保證以上實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，充分利用現(xiàn)代技術(shù)和教學(xué)理念，建設(shè)一種現(xiàn)代工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，我校建設(shè)了工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室和ERP及人機(jī)對(duì)抗仿真實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。(1)工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室。工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室是由生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)、貨架、堆垛機(jī)、地軌和天軌;控制柜;電氣系統(tǒng);輥筒線;皮帶線;倍速鏈;轉(zhuǎn)角機(jī);出貨臺(tái);入貨臺(tái);工業(yè)工程流水線及仿真軟件等構(gòu)成。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)布局圖如圖1所示，工業(yè)工程流水線如圖2所示。(2)人因工程實(shí)驗(yàn)室。人因工程實(shí)驗(yàn)室主要設(shè)備有多道心理測(cè)試儀、跑步機(jī)、人體測(cè)量?jī)x、秒表、卷尺、濕度計(jì)、人體稱，照度計(jì)、反應(yīng)時(shí)測(cè)定儀。該實(shí)驗(yàn)室主要為完成“基礎(chǔ)工業(yè)工程”和“人因工程學(xué)”核心課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)而規(guī)劃建設(shè)的，旨在掌握主要的基礎(chǔ)工業(yè)工程技術(shù)和方法，樹(shù)立工業(yè)工程意識(shí)，為后繼課程的學(xué)習(xí)奠定實(shí)踐基礎(chǔ)，并為日后應(yīng)用工業(yè)工程技術(shù)和方法解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題打下基礎(chǔ)。(3)ERP及人機(jī)對(duì)抗仿真實(shí)驗(yàn)室。ERP及人機(jī)對(duì)抗仿真實(shí)驗(yàn)室主要設(shè)備包括聯(lián)想計(jì)算機(jī)60臺(tái)、金蝶ERP軟件及人機(jī)對(duì)抗設(shè)計(jì)仿真軟件。本系統(tǒng)適用范圍很廣，除滿本科教學(xué)以外，還能用于教師科研和教改研究，以提高學(xué)質(zhì)量和科研水平。它能使理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、案例教學(xué)、研究開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，也能培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用能力和開(kāi)發(fā)能力。

4工業(yè)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)新模式構(gòu)建

通過(guò)對(duì)工業(yè)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)科特點(diǎn)和課程知識(shí)體系的分析，研究設(shè)計(jì)了適合我校工業(yè)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式。為突出實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性，配合課堂理論教學(xué)，使學(xué)生對(duì)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程和工業(yè)工程活動(dòng)有一個(gè)全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，我們以機(jī)電類產(chǎn)品制造業(yè)為背景，選擇較典型的工業(yè)產(chǎn)品為主要實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在該背景下各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都盡可能采用該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)資料，達(dá)到數(shù)據(jù)共享，整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系力求能夠模擬生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)該產(chǎn)品的企業(yè)的全部或大部分工業(yè)工程活動(dòng)［14］。

4．1實(shí)驗(yàn)類型

(l)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。指僅對(duì)某一理論進(jìn)行驗(yàn)證或訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)。如“自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)訂貨發(fā)貨運(yùn)行模式實(shí)驗(yàn)”、“人體測(cè)量”、“運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性測(cè)試”，“空間知覺(jué)測(cè)試”“企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)”軟件熟悉等實(shí)驗(yàn)。(2)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。指綜合運(yùn)用多門課程的知識(shí)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。如“倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)”、“倉(cāng)儲(chǔ)貨位管理”、“業(yè)務(wù)流程模擬”等。(3)綜合性實(shí)驗(yàn)。指綜合運(yùn)用多種知識(shí)和技能分析研究一個(gè)較復(fù)雜問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)。如“裝配生產(chǎn)線平衡”、“動(dòng)作分析”等實(shí)驗(yàn)。以上3種實(shí)驗(yàn)類型反映了不同的實(shí)驗(yàn)層次和復(fù)雜程度，它們均可獨(dú)立開(kāi)設(shè)，又相互聯(lián)系。一項(xiàng)設(shè)計(jì)型或綜合型實(shí)驗(yàn)可能包含或運(yùn)用幾個(gè)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果，以基礎(chǔ)IE為例，它的過(guò)程是:利用程序分析、操作分析和動(dòng)作研究獲得最佳作業(yè)程序和方法，然后制定出作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。因此在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排上，選定實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，按照上述過(guò)程依次安排“工藝程序分析”(或“流程程序分析”)、“人-機(jī)聯(lián)合分析”(或“聯(lián)合操作分析”)、“動(dòng)作研究”、“時(shí)間研究”等一系列單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，最后形成綜合型實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)型實(shí)驗(yàn)，完成作業(yè)過(guò)程的整體優(yōu)化，形成完整的知識(shí)鏈，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的。

4．2根據(jù)課程教學(xué)大綱新增實(shí)驗(yàn)

為了充分利用工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室資源，依據(jù)課程教學(xué)大綱新增相關(guān)實(shí)驗(yàn)例如:人因工程課程新增環(huán)境照明實(shí)驗(yàn);環(huán)境噪聲實(shí)驗(yàn)等，質(zhì)量管理課程新增過(guò)程能力分析實(shí)驗(yàn)，控制圖實(shí)驗(yàn)。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程新增自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)剖析實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)將本科生的科技創(chuàng)新項(xiàng)目與流水線實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)相結(jié)合，一方面提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力;另一方面充分利用實(shí)驗(yàn)室各方面的條件，開(kāi)發(fā)出了適合本科教學(xué)特點(diǎn)的流水線組裝實(shí)驗(yàn)［15］。應(yīng)用基礎(chǔ)工業(yè)工程的作業(yè)分析和動(dòng)作分析方法，結(jié)合動(dòng)作分析軟件，找出有效動(dòng)素、輔助動(dòng)素和無(wú)效動(dòng)素調(diào)整工位及作業(yè)內(nèi)容，得到標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)方案，進(jìn)一步完善了工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

5結(jié)語(yǔ)

工業(yè)工程是一個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與辦學(xué)特色上要重視實(shí)踐教學(xué)。利用現(xiàn)有的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐動(dòng)手能力、協(xié)同合作能力、分析和解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力等全面素質(zhì)的培養(yǎng)，對(duì)于正處于發(fā)展期的新型的中國(guó)工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)是至關(guān)重要的。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其理論與應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)高校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及設(shè)施建設(shè)，真正做到學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)獲得真正的感受和效益。