基于應用型的工業(yè)工程實驗教學方法研究

鄭玉巧，楊 萍

(蘭州理工大學 數(shù)字制造技術與應用省部共建教育部重點實驗室，蘭州 730050)

工業(yè)工程是一門工程技術與管理技術相結合的綜合性工程領域。它以降低成本，提高質量和生產(chǎn)效率為導向，采用專業(yè)化和科學化的方法，綜合運用多種學科的知識，對人員物料設備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進行規(guī)劃、設計、評價、創(chuàng)新和決策等，使之成為更有效更合理的綜合化系統(tǒng)［1－2］。因此在工業(yè)工程專業(yè)的教學過程中，實驗及相關實踐環(huán)節(jié)必不可少，對學生的實踐能力和運用綜合知識進行科學研究的技能，具有特別重要的作用［3－4］。對于工業(yè)工程“懂技術，會管理”的專業(yè)特性，如何設置物流系列課程的教學內(nèi)容形成具有工程背景專業(yè)的物流知識教學體系，如何在教學方法的改革與創(chuàng)新方面培養(yǎng)應用型的工業(yè)工程人才具有切合實際的物流知識體系，真正做到人才適應社會，是工業(yè)工程專業(yè)課程教學改革面臨問題［5］。因此，探索應用型的工業(yè)工程專業(yè)實驗教學方法對高質量的工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)是非常必要的。

1 工業(yè)工程實踐教學現(xiàn)狀

無論是是基礎工業(yè)工程、先進制造還是設施規(guī)劃和物流分析等課程的實驗大多是對生產(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)場遠遠要復雜很多并且發(fā)生著日新月異的變化。傳統(tǒng)的工業(yè)工程實驗手段一般比較單一，課程實驗主要以驗證性實驗為主，實驗學時偏少，內(nèi)容單一，主要目的為加深對于理論理解和方式方法的簡單認知;缺乏實踐運用過程;課程設計方面，各課程設計相對獨立，大多圍繞具體的課程服務，無法同時針對各個學科的知識進行綜合型的實踐，設計內(nèi)容與理論內(nèi)容缺少聯(lián)系，缺少大型的綜合性的創(chuàng)新實踐平臺，學生的綜合應用水平較低，創(chuàng)新能力有限。結合學校實際情況擬定一個適合應用型工業(yè)工程人才培養(yǎng)專業(yè)實踐教學模式，具有重要意義［6－7］。

2 工業(yè)工程實驗室設置

IE(工業(yè)工程)實驗項目主要包括:物流綜合實驗室，現(xiàn)代制造中心實驗，自動化立體倉庫實驗，供、產(chǎn)、銷一體化企業(yè)中人、財、物、設備、方法、信息等資源的運行狀況，充分挖掘企業(yè)人財物的利用潛力，進行整體分解并實現(xiàn)充分優(yōu)化組合，并對整個系統(tǒng)進行模擬。為了保證以上實驗的順利進行，充分利用現(xiàn)代技術和教學理念，建設一種現(xiàn)代工業(yè)工程專業(yè)教學實驗系統(tǒng)，蘭州理工大學建設了物流工程實驗室和人因工程實驗室，學校規(guī)劃新建了工作研究實驗室、建模仿真實驗室兩個專業(yè)實驗室。

2.1 物流系統(tǒng)實驗室

實物系統(tǒng)由固高公司研發(fā)，主要有自動化立體倉庫、MES 制造系統(tǒng)、貨架、堆垛機、地軌和天軌;控制柜;電氣系統(tǒng);輥筒線;皮帶線;倍速鏈;轉角機;出貨臺;入貨臺;條形碼識別及使用SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫于MES(WMS)進行接口。Profibus DP，Profibus Master 軟件等構成。自動化立體倉庫如圖1 所示，主要承擔物流設施與規(guī)劃課程實驗教學及課程設計。物流系列課程的實踐教學環(huán)節(jié)，是對學生進行生產(chǎn)實際操作技能大鍛煉分析解決實際問題能力，通過自動化立體倉庫及周邊傳輸線模擬企物流分析規(guī)劃及物流管理過程，開展物流相關的綜合型實驗。

圖1 自動化立體倉庫

2.2 人因工程實驗室建設

建設人因工程實驗室的目的在于充分綜合運用人因工程方面的設備和技術，教學上支持人因工程、虛擬現(xiàn)實應用、協(xié)同設計與制造等方面的工業(yè)工程和制造工程課程實驗，提供學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本環(huán)境和設備技術實施手段，同時支持在虛擬設計制造、產(chǎn)品快速開發(fā)、勞動作業(yè)安全、人機系統(tǒng)設計等方面的科研和交流［8－9］。目前人因工程實驗室主要設備有人體測量儀、秒表、卷尺、濕度計、跑步機、人體稱，照度計、反應時測定儀，多道心理測試儀、主要針對本科生基礎人因工程課程教學內(nèi)容，滿足基礎實驗教學要求。內(nèi)容包括:人體測量、動作穩(wěn)定性分析、空間直覺測試、人機界面設計，旨在讓學生掌握基本的人因學測量方法，強化人因工程的概念，并且能在今后的實際工作中自覺地考慮人、機、環(huán)境影響因素，提高工程設計的人性化水平。與此同時，也將新增創(chuàng)新實驗，不斷更新和豐富教學實驗內(nèi)容。使實驗教學在加強學生對理論知識的理解和應用的同時，培養(yǎng)學生的動手能力和分析、解決問題的能力。

3 實驗教學方法改革

實驗教學內(nèi)容的改革，為工業(yè)工程人才的培養(yǎng)起到了關鍵作用，如果單一的教學方法，教學效果與該課程應達到的教學目的和專業(yè)人才培養(yǎng)目標會有一定的差距，為了提高學生的學習興趣及對知識整體的掌握，應采用多種具有創(chuàng)新性的教學方法。目前，多媒體教學、網(wǎng)絡教學教學內(nèi)容豐富、形式靈活等特點吸引了師生的注意力，主要專業(yè)課全部采用多媒體上課，效果良好。建立工業(yè)工程網(wǎng)上教學與交流信息平臺，為進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡教學奠定基礎。對于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問題，在本科導師的指導下，積極參加學院和學校組織的各項科技創(chuàng)新活動。為了培養(yǎng)應用型工業(yè)工程人才，充分利用工業(yè)工程實驗室資源，開發(fā)出適合本科教學特點的流水線組裝實驗［10］。應用基礎工業(yè)工程的作業(yè)分析和動作分析方法，結合動作分析軟件，找出有效動素、輔助動素和無效動素調整工位及作業(yè)內(nèi)容，得到標準作業(yè)方案，應用基礎工業(yè)工程的作業(yè)分析和動作分析方法，結合動作分析軟件，找出有效動素、輔助動素和無效動素調整工位及作業(yè)內(nèi)容，得到標準作業(yè)方案，進一步完善了工業(yè)工程實驗系統(tǒng)的開發(fā)。結合工業(yè)工程流水線設備如圖2 所示，開設創(chuàng)新實驗。

具體內(nèi)容:圍繞油嘴、油泵產(chǎn)品，進行裝配及時間測定;產(chǎn)品裝配工藝規(guī)劃;裝配工藝計算機建模、仿真和優(yōu)化;生產(chǎn)線及物料配送規(guī)劃。

圖2 工業(yè)工程流水線

首先，熟悉油嘴、油泵產(chǎn)品的組成和產(chǎn)品裝配過程、實驗室制造系統(tǒng)設施與環(huán)境，組建模擬制造企業(yè)。然后，進行產(chǎn)品裝配工藝分析規(guī)劃、仿真與優(yōu)化。包括:分析記錄裝配過程，測定裝配標準時間，編制產(chǎn)品流程程序分析、動作分析及裝配工藝;產(chǎn)品裝配工藝過程仿真與優(yōu)化。最后，進行制造系統(tǒng)方案規(guī)劃、分析、仿真與優(yōu)化。包括:制造系統(tǒng)設計規(guī)劃;制造系統(tǒng)分析仿真;制造系統(tǒng)支撐軟件開發(fā);制造系統(tǒng)優(yōu)化與方案確定。通過產(chǎn)品生產(chǎn)組織與實施，產(chǎn)品生產(chǎn)過程及制造系統(tǒng)分析評價，產(chǎn)品生產(chǎn)過程及制造系統(tǒng)改善。鍛煉了學生綜合應用專業(yè)知識的能力。更好地滿足了社會對工業(yè)工程應用型人才的需求，促進了實踐教學的改進。

4 結束語

工業(yè)工程是一個實踐性非常強的專業(yè)，利用現(xiàn)有的專業(yè)實驗室，以培養(yǎng)學生的實際能力為目的，開設綜合型、設計性及創(chuàng)新實驗，對學生進行實踐動手能力、協(xié)同合作能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力等全面素質的培養(yǎng)，真正做到學生在實踐教學環(huán)節(jié)獲得真正的感受和效益。

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