融入綠色制造的工業(yè)工程教學(xué)實踐體系研究

江志剛，張 華，周 敏，蔣國璋 (武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院工業(yè)工程系，湖北 武漢 430081)

融入綠色制造的工業(yè)工程教學(xué)實踐體系研究

江志剛，張 華，周 敏，蔣國璋 (武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院工業(yè)工程系，湖北 武漢 430081)

工業(yè)工程的應(yīng)用推動了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，但沒有解決現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展中產(chǎn)業(yè)的大量自然資源消耗和環(huán)境影響問題。綠色制造是一種綜合考慮資源消耗和環(huán)境影響的現(xiàn)代制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式。闡述了將綠色制造理論與工業(yè)工程教學(xué)相融合的實施原則，構(gòu)建了融合綠色制造的工業(yè)工程教學(xué)實踐體系，旨在為培養(yǎng)符合可持續(xù)發(fā)展需要的工業(yè)工程人才提供創(chuàng)新平臺。

工業(yè)工程；綠色制造；教學(xué)實踐體系

工業(yè)工程形成和發(fā)展的演變過程，實際上就是各種用于提高效率、降低成本的知識、原理和方法產(chǎn)生和應(yīng)用的歷史[1]。工業(yè)工程以提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)，極大地促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展的同時也消耗了大量有限的資源和能源，產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境影響。為了實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，只考慮生產(chǎn)率、成本和質(zhì)量這3個目標(biāo)顯然是不夠的，應(yīng)該把環(huán)境影響和資源消耗作為重要因素加以考慮。

綠色制造是一種解決工業(yè)生產(chǎn)資源消耗和環(huán)境污染問題，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境惡化源頭控制的根本方法和關(guān)鍵途徑之一[2]。綠色制造與傳統(tǒng)的大量投入、大量生產(chǎn)、大量廢棄的線性經(jīng)濟模式不同，是實現(xiàn)資源利用最大化、廢棄物排放最小化的循環(huán)經(jīng)濟模式。它涉及新的系統(tǒng)觀、新的經(jīng)濟觀、新的價值觀、新的生產(chǎn)觀、新的消費觀一系列新理念。綠色制造理論融入到工業(yè)工程的發(fā)展中，將有效彌補現(xiàn)有工業(yè)工程理論和方法的不足，推動工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

融入綠色制造的工業(yè)工程已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)工程理論研究的重要內(nèi)容之一，并引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。歐美一些發(fā)達(dá)國家高校、企業(yè)已將綠色制造理論與方法納入到工業(yè)工程人才培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容中，并以不同方式付諸于生產(chǎn)實踐，取得了明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。如美國普渡大學(xué)、伯克利加州大學(xué)等已為工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生準(zhǔn)備了一整套融入綠色制造理論與方法的教學(xué)課程體系；西門子、飛利浦公司等已經(jīng)形成了比較完整的融合綠色制造的工程師培訓(xùn)教學(xué)體系。在國內(nèi)，綠色制造理論與技術(shù)引起了國家、企業(yè)的高度重視?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)》將“綠色制造”列為制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展3大思路之一。很多企業(yè)，如重慶機床集團、海爾等在綠色設(shè)計與制造領(lǐng)域開展了廣泛的應(yīng)用研究。但是，國內(nèi)綠色制造無論是在應(yīng)用上還是在理論方法的教學(xué)上都要落后于歐美一些發(fā)達(dá)國家，只有部分高校開設(shè)了涉及綠色制造的課程，且未將綠色制造的理論與方法和專業(yè)教學(xué)有效融合。鑒于綠色制造是一種先進的制造模式，在促進工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化方面與工業(yè)工程有著共同的學(xué)科基礎(chǔ)，因此，有必要在工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)體系融入綠色制造的教學(xué)實踐進行研究和探討，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施培養(yǎng)具有創(chuàng)新性思維的工業(yè)工程人才*武漢科技大學(xué)教學(xué)研究項目(2009090)。。

1 融入綠色制造的工業(yè)工程教學(xué)實踐原則

1) 教學(xué)內(nèi)容柔性化原則 教學(xué)內(nèi)容柔性化原則是指針對工業(yè)工程專業(yè)不同的課程選擇不同的綠色制造融入點。這一原則在實際教學(xué)實踐中非常重要，因為綠色制造是一個比較龐大又復(fù)雜的理論方法體系，而不是單一的學(xué)科內(nèi)容，因此，在選擇教學(xué)內(nèi)容時，一定要根據(jù)不同的課程有所偏重。比如針對系統(tǒng)工程的教學(xué)，就可以融入綠色制造中全生命周期的思想和分析方法；在物流管理教學(xué)方面，就應(yīng)該傳授更多的綠色供應(yīng)鏈管理和逆向物流管理方面的知識；在制造工藝規(guī)劃方面，可以講授綠色制造中的多目標(biāo)決策技術(shù)，將資源消耗和環(huán)境影響目標(biāo)與加工時間、加工成本和加工質(zhì)量等目標(biāo)相結(jié)合。

2) 教學(xué)手段多樣化原則 融入綠色制造的教學(xué)方式不能拘泥單一的形式，應(yīng)通過課堂教學(xué)和課外實踐相結(jié)合，使綠色制造的思想方法與具體工業(yè)工程專業(yè)知識有效結(jié)合。除了在正常的課堂教學(xué)中，有針對性的引入綠色制造理論和方法外，還可以邀請綠色制造方面的專家和企業(yè)中從事綠色制造研究的工程人員開展相關(guān)內(nèi)容的系列講座。這些教學(xué)方式不僅能提高學(xué)生對綠色制造發(fā)展趨勢的認(rèn)識水平，同時，還可以理解綠色制造的理論方法在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用過程。此外，還可以利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)來豐富教學(xué)手段，如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、社會宣傳等。

3) 教學(xué)內(nèi)容更新性原則 綠色制造的理論方法體系還在不斷地豐富和發(fā)展，所以融入綠色制造的教學(xué)內(nèi)容一定要遵循即時性原則。雖然綠色制造的基本思想不變，但所涉及到的一些具體實現(xiàn)方法會隨著相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的提高而不斷改進更新[3-4]。因此，應(yīng)在教學(xué)實踐過程中及時給學(xué)生展現(xiàn)最新的理論成果和方法，使教學(xué)內(nèi)容與綠色制造的發(fā)展步伐保持一致。

2 教學(xué)實踐體系的構(gòu)成

圖1 融入綠色制造的工業(yè)工程教學(xué)實踐體系

緊密結(jié)合工業(yè)工程系列課程與教學(xué)內(nèi)容的改革，將綠色制造作為實施工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)與課程體系改革的重要組成部分，是將綠色制造的最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實踐重要體現(xiàn)，是適應(yīng)新世紀(jì)經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展對高素質(zhì)工業(yè)工程創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需求。

近年來，武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院工業(yè)工程系緊緊圍繞國家和湖北省提出的建立和諧社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的戰(zhàn)略目標(biāo)，按照以培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力、管理能力、創(chuàng)新能力為核心，增設(shè)了融合綠色制造理論與技術(shù)的工業(yè)工程實驗教學(xué)，積極依托學(xué)科建設(shè)的研究成果，不斷更新和豐富實驗教學(xué)內(nèi)容, 建成了融入綠色制造的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、人因工程、生產(chǎn)管控系統(tǒng)、系統(tǒng)建模與仿真、先進制造系統(tǒng)等5個主題的教學(xué)實踐體系，精心設(shè)計包括基礎(chǔ)型、設(shè)計綜合型和研究創(chuàng)新型3個層次的實驗，如圖1所示。

1)綠色制造的技術(shù)體系 綠色制造的技術(shù)體系與工業(yè)工程的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、人因工程等5個主題相結(jié)合，將促使工業(yè)工程從注重生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、高質(zhì)量和低成本這3個經(jīng)濟效益目標(biāo)向經(jīng)濟效益目標(biāo)(生產(chǎn)率、質(zhì)量、成本)與社會效益目標(biāo)(資源消耗和環(huán)境影響)協(xié)調(diào)優(yōu)化的轉(zhuǎn)變；系統(tǒng)地從產(chǎn)品本身及產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用、報廢及回收處理的整個生命周期考慮產(chǎn)品的資源環(huán)境特性，形成綠色設(shè)計、綠色工藝、綠色供應(yīng)鏈等一系列以綠色化為核心的現(xiàn)代工業(yè)工程。

2)實驗設(shè)計 ①基礎(chǔ)型實驗。基礎(chǔ)型實驗主要是在程序分析、操作分析、動作分析和作業(yè)測定等工業(yè)工程基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，增設(shè)噪聲測試、微氣候測試實驗，增加材料利用率和資源消耗率的分析實驗，引導(dǎo)認(rèn)識融入綠色制造思想的重要性，加深對融入綠色制造的工業(yè)工程基礎(chǔ)理論和方法的理解。②設(shè)計綜合型實驗。設(shè)計綜合型實驗以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用綠色制造理論和工業(yè)工程方法進行生產(chǎn)系統(tǒng)綠色化設(shè)計的能力。這種綜合是多種綠色制造技術(shù)在工業(yè)工程同一門課程或多門課之間的結(jié)合，如將綠色制造中環(huán)境友好性材料選擇技術(shù)、綠色設(shè)計技術(shù)與工業(yè)工程中產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)設(shè)計方法結(jié)合，進行綠色產(chǎn)品開發(fā)。該類型實驗具體包括工作地布置分析實驗、綠色生產(chǎn)系統(tǒng)仿真實驗、生產(chǎn)線平衡實驗、車間環(huán)境測試與分析實驗等, 旨在增強學(xué)生綜合運用綠色制造與工業(yè)工程技術(shù)分析和解決生產(chǎn)系統(tǒng)中的工程問題的能力。③研究創(chuàng)新型實驗。研究創(chuàng)新型實驗將充分體現(xiàn)綠色制造的最新研究理論和成果，采用先進的工業(yè)工程實驗設(shè)備，進行生產(chǎn)系統(tǒng)中產(chǎn)品綠色設(shè)計與加工、綠色ERP系統(tǒng)設(shè)計、制造過程綠色規(guī)劃等實驗。如運用綠色制造工藝技術(shù)、系統(tǒng)工程和信息技術(shù)對先進制造系統(tǒng)主題中的少無冷卻液集成加工裝置進行設(shè)計研究。該類型實驗主要是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性運用綠色制造與工業(yè)工程技術(shù)解決工業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵技術(shù)問題的能力。

3 融入綠色制造的工業(yè)工程教學(xué)實踐的保障措施

1) 以科研成果促教學(xué)改革 融入綠色制造的工業(yè)工程教學(xué)實踐體系有利于大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，但需要以改革教學(xué)管理作為前提條件。現(xiàn)有工業(yè)工程的教學(xué)注重生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和成本方法，尚未涉及綠色制造的理念，因此，需要對現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容進行適當(dāng)?shù)母母?，將綠色制造最新科研成果引入到課程學(xué)習(xí)中。如現(xiàn)有生產(chǎn)過程管理中對加工設(shè)備、加工工藝、刀具選用等的選擇，主要考慮加工時間、加工成本和加工質(zhì)量，沒有考慮加工過程的綠色化。在進行這部分內(nèi)容教學(xué)時，可以引入綠色制造的最新研究成果，如面向綠色制造的生產(chǎn)過程多目標(biāo)決策[5]、面向綠色制造的刀具選擇[6]和面向綠色制造的切削液選擇[7]等內(nèi)容。因此，綠色制造方面科研成果的引入可以使教學(xué)內(nèi)容與時代發(fā)展要求一致，且有利于學(xué)生從本質(zhì)上掌握綠色制造與工業(yè)工程的融合點。

2)加強教師隊伍建設(shè) 為了適應(yīng)新的教學(xué)實踐體系，加強工業(yè)工程教師隊伍的建設(shè)，是實現(xiàn)綠色制造和工業(yè)工程教學(xué)實踐相融合的基本條件。綠色制造研究涉及面廣，包括綠色設(shè)計、綠色制造工藝、綠色管理等一系列關(guān)鍵技術(shù)。這也對工業(yè)工程專業(yè)教師提出了新的要求，工業(yè)工程教師應(yīng)該了解和掌握綠色制造的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，學(xué)習(xí)綠色制造方面的理論和技術(shù)，不斷提高自身科研和教學(xué)水平，實現(xiàn)自我提高；此外，工業(yè)工程教師還要加強與實施綠色制造的企業(yè)的聯(lián)系，通過邀請企業(yè)專家授課或去企業(yè)實習(xí)等方式提高教學(xué)水平。

3)積極參加節(jié)能減排競賽等創(chuàng)新實踐活動 創(chuàng)新實踐活動是一種增強大學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識、培養(yǎng)科技創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作精神、提高大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力以及工程實踐能力的重要形式。通過參加創(chuàng)新實踐活動，學(xué)生可以更深層次地將融入綠色制造的工業(yè)工程知識體系進行創(chuàng)新性的應(yīng)用。如我系學(xué)生在第四屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽“哈電杯”中的獲獎作品“少無冷卻液切削集成應(yīng)用系統(tǒng)的研究”就是工業(yè)工程學(xué)生綜合應(yīng)用綠色制造工藝技術(shù)、系統(tǒng)工程和信息技術(shù)進行創(chuàng)新研究的成果。學(xué)生在這樣的實踐活動中，熟悉并掌握了產(chǎn)品的材料選擇、工藝設(shè)計和加工等一系列流程，對綠色制造技術(shù)融入到工業(yè)工程知識中進行了深入實踐，取得了良好的效果?？梢?，創(chuàng)新實踐活動是一個應(yīng)用融入綠色制造的工業(yè)工程理論與方法的有效途徑，應(yīng)該引導(dǎo)和鼓勵工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生積極參加這類創(chuàng)新實踐活動。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.02.050

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A

1673-1409(2012)02-N145-03

2011-10-17

江志剛(1978-)，男，2001年大學(xué)畢業(yè)，博士，副教授，現(xiàn)主要從事綠色制造與再制造方面的教學(xué)與研究工作。