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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)對研究對象進(jìn)行觀察、實(shí)驗、分析、設(shè)計等功能和屬性，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)過程中，實(shí)驗及其他實(shí)踐環(huán)節(jié)是必不可少的，對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合運(yùn)用知識進(jìn)行科學(xué)研究與工程設(shè)計的技能，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)驗環(huán)節(jié)更是落后于對課堂理論教學(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?zāi)Ｊ郊叭绾伍_設(shè)實(shí)驗，是一個急待解決的迫切問題［9-10］。

1工業(yè)工程專業(yè)實(shí)驗教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)的工業(yè)工程實(shí)驗手段一般比較單一，無論是基礎(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)驗大多是對生產(chǎn)現(xiàn)場某個系統(tǒng)的簡單模擬，真正的企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場遠(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)驗只能滿足驗證課堂教學(xué)理論的要求，很難和企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場接軌［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)場從事規(guī)劃、設(shè)計、管理等工作，需要對企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場有比較清晰的了解。工業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)問題尤為突出，主要表現(xiàn)在:理論教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)，實(shí)驗課時偏少;實(shí)驗項目零散，內(nèi)容和形式單一;實(shí)驗經(jīng)費(fèi)缺乏，儀器設(shè)備短缺;實(shí)驗與現(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)際情況擬定一個科學(xué)的、系統(tǒng)的本科教學(xué)且同時兼顧科研要求的實(shí)踐教學(xué)模式，是一個當(dāng)務(wù)之急的問題［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)際動手能力，驗證所學(xué)專業(yè)理論知識，加強(qiáng)IE基礎(chǔ)理論方法和基本意識的訓(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，進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計、優(yōu)化、控制、評價和創(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)驗與現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗結(jié)合進(jìn)行。必須樹立以傳統(tǒng)工業(yè)工程實(shí)驗為基礎(chǔ)，現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗為發(fā)展的思路［13］。(3)課程設(shè)計鞏固理論教學(xué)。課程設(shè)計是工科教學(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學(xué)生設(shè)計或制作產(chǎn)品的形式加以鞏固。(4)通過實(shí)習(xí)提高感性認(rèn)識。實(shí)習(xí)是讓學(xué)生到工作現(xiàn)場或深入實(shí)際的制造企業(yè)親眼體會企業(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)驗室布置

現(xiàn)代IE實(shí)驗項目主要包括物流綜合實(shí)驗、現(xiàn)代制造中心實(shí)驗、自動化立體倉庫實(shí)驗、ERP仿真實(shí)驗。現(xiàn)代IE實(shí)驗主要是利用現(xiàn)代高科技手段與計算機(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、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，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行模擬，為了保證以上實(shí)驗的順利進(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)驗系統(tǒng)，我校建設(shè)了工業(yè)工程實(shí)驗室和ERP及人機(jī)對抗仿真實(shí)驗室兩個專業(yè)實(shí)驗室。(1)工業(yè)工程實(shí)驗室。工業(yè)工程實(shí)驗室是由生產(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;入貨臺;工業(yè)工程流水線及仿真軟件等構(gòu)成。自動化立體倉庫布局圖如圖1所示，工業(yè)工程流水線如圖2所示。(2)人因工程實(shí)驗室。人因工程實(shí)驗室主要設(shè)備有多道心理測試儀、跑步機(jī)、人體測量儀、秒表、卷尺、濕度計、人體稱，照度計、反應(yīng)時測定儀。該實(shí)驗室主要為完成“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，樹立工業(yè)工程意識，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)際問題打下基礎(chǔ)。(3)ERP及人機(jī)對抗仿真實(shí)驗室。ERP及人機(jī)對抗仿真實(shí)驗室主要設(shè)備包括聯(lián)想計算機(jī)60臺、金蝶ERP軟件及人機(jī)對抗設(shè)計仿真軟件。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)驗教學(xué)、案例教學(xué)、研究開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，也能培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)綜合應(yīng)用能力和開發(fā)能力。

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

通過對工業(yè)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)科特點(diǎn)和課程知識體系的分析，研究設(shè)計了適合我校工業(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)生對工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程和工業(yè)工程活動有一個全面系統(tǒng)的認(rèn)識，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)驗對象，在該背景下各項實(shí)驗都盡可能采用該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)資料，達(dá)到數(shù)據(jù)共享，整個實(shí)驗體系力求能夠模擬生產(chǎn)經(jīng)營該產(chǎn)品的企業(yè)的全部或大部分工業(yè)工程活動［14］。

4．1實(shí)驗類型

(l)驗證性實(shí)驗。指僅對某一理論進(jìn)行驗證或訓(xùn)練的實(shí)驗。如“自動立體倉庫訂貨發(fā)貨運(yùn)行模式實(shí)驗”、“人體測量”、“運(yùn)動穩(wěn)定性測試”，“空間知覺測試”“企業(yè)資源計劃(ERP)”軟件熟悉等實(shí)驗。(2)設(shè)計性實(shí)驗。指綜合運(yùn)用多門課程的知識進(jìn)行分析與設(shè)計的實(shí)驗。如“倉儲系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計”、“倉儲貨位管理”、“業(yè)務(wù)流程模擬”等。(3)綜合性實(shí)驗。指綜合運(yùn)用多種知識和技能分析研究一個較復(fù)雜問題的實(shí)驗。如“裝配生產(chǎn)線平衡”、“動作分析”等實(shí)驗。以上3種實(shí)驗類型反映了不同的實(shí)驗層次和復(fù)雜程度，它們均可獨(dú)立開設(shè)，又相互聯(lián)系。一項設(shè)計型或綜合型實(shí)驗可能包含或運(yùn)用幾個單項實(shí)驗及其結(jié)果，以基礎(chǔ)IE為例，它的過程是:利用程序分析、操作分析和動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)時間。因此在實(shí)驗內(nèi)容安排上，選定實(shí)驗研究對象，按照上述過程依次安排“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”)、“動作研究”、“時間研究”等一系列單項實(shí)驗，最后形成綜合型實(shí)驗或設(shè)計開發(fā)型實(shí)驗，完成作業(yè)過程的整體優(yōu)化，形成完整的知識鏈，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

為了充分利用工業(yè)工程實(shí)驗室資源，依據(jù)課程教學(xué)大綱新增相關(guān)實(shí)驗例如:人因工程課程新增環(huán)境照明實(shí)驗;環(huán)境噪聲實(shí)驗等，質(zhì)量管理課程新增過程能力分析實(shí)驗，控制圖實(shí)驗。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程新增自動化立體倉庫機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)剖析實(shí)驗等。通過將本科生的科技創(chuàng)新項目與流水線實(shí)驗的開發(fā)相結(jié)合，一方面提高了學(xué)生的實(shí)驗操作能力和實(shí)驗創(chuàng)新能力;另一方面充分利用實(shí)驗室各方面的條件，開發(fā)出了適合本科教學(xué)特點(diǎn)的流水線組裝實(shí)驗［15］。應(yīng)用基礎(chǔ)工業(yè)工程的作業(yè)分析和動作分析方法，結(jié)合動作分析軟件，找出有效動素、輔助動素和無效動素調(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)驗系統(tǒng)的開發(fā)。

5結(jié)語

工業(yè)工程是一個實(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)驗室，對學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐動手能力、協(xié)同合作能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力等全面素質(zhì)的培養(yǎng)，對于正處于發(fā)展期的新型的中國工業(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)對其理論與應(yīng)用的認(rèn)識，加強(qiáng)高校的實(shí)驗設(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。