精益生產(chǎn)綜合實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)研究

曹陽華 陳彥海 王曉燕

摘 ?要 通過構(gòu)建貼近企業(yè)真實(shí)情境的離散制造精益生產(chǎn)綜合實(shí)訓(xùn)體系，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)應(yīng)用工業(yè)工程知識實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)綜合實(shí)訓(xùn)的目的。設(shè)計(jì)設(shè)施規(guī)劃模塊、生產(chǎn)計(jì)劃模塊、基礎(chǔ)工業(yè)工程模塊等共九大模塊，并通過總成本最小化將這些模塊有機(jī)結(jié)合起來。通過綜合實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用工業(yè)工程知識系統(tǒng)解決問題的能力。

關(guān)鍵詞 工業(yè)工程;綜合實(shí)訓(xùn);精益生產(chǎn);實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）18-0130-03

Research on Construction of Integrated Training System for Lean Production//CAO Yanghua， CHEN Yanhai， WANG Xiaoyan

Abstract An integrated training system of lean production for dis-

crete manufacturing is constructed which is close to the real situa-

tion of enterprises. The purpose of lean production training can be

achieved by applying industrial engineering knowledge systemati-cally in this system. Nine modules including layout planning module，

production planning module， basic industrial engineering module etc.

are designed， and these modules are organically combined by mini-

mizing the total cost. Students ability to solve problems systemati-cally with industrial engineering knowledge can be trained by app-lying this system.

Key words industrial engineering; integrated training; lean produc-tion; lab

1 引言

新中國成立以來，尤其是改革開放以來，我國制造業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，但與世界先進(jìn)水平相比，仍然大而不強(qiáng)。精益生產(chǎn)是從管理上提高制造企業(yè)競爭力的一個(gè)有效途徑。然而，隨著精益生產(chǎn)這種生產(chǎn)方式的逐漸推行，我國越發(fā)缺乏精益生產(chǎn)方面的人才，尤其是東北老工業(yè)基地更缺乏相關(guān)人才[1]。

工業(yè)工程強(qiáng)調(diào)改善，精益思想是工業(yè)工程的核心思想。因此，為幫助企業(yè)培養(yǎng)開展精益生產(chǎn)所需的人才，為使學(xué)生能夠更有效地將理論與實(shí)際結(jié)合起來，走向工作崗位后能夠靈活自如地運(yùn)用所學(xué)知識為企業(yè)精益生產(chǎn)服務(wù)，有必要建立更加貼合工廠實(shí)際、能夠幫助學(xué)生有效掌握精益生產(chǎn)的核心理念與方法的一套實(shí)訓(xùn)體系。

2 精益生產(chǎn)綜合實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)現(xiàn)狀分析

通過對國內(nèi)工業(yè)工程專業(yè)排名靠前的高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)很多大學(xué)的工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室依然是傳統(tǒng)的分課程單獨(dú)建立實(shí)驗(yàn)室，比如人因?qū)嶒?yàn)室、物流實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)工程實(shí)驗(yàn)室、仿真實(shí)驗(yàn)室等[2]。也有一些學(xué)校基于系統(tǒng)優(yōu)化思想對工業(yè)工程學(xué)生的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)，如清華大學(xué)與麥肯錫公司合作建立了模范工廠實(shí)驗(yàn)室（中國卓越運(yùn)營學(xué)院），該實(shí)驗(yàn)室包括工業(yè)4.0狀態(tài)下的各種生產(chǎn)模式，涉及工業(yè)工程專業(yè)多課程知識的綜合應(yīng)用。然而該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對于一般學(xué)校來講投入太高，不僅涉及多種設(shè)備投入，還涉及昂貴的知識產(chǎn)權(quán)投入。吉林大學(xué)在學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中，組織學(xué)生基于工業(yè)工程思想進(jìn)行改善研究，這也是綜合應(yīng)用工業(yè)工程知識的過程;但其只局限于改善研究，并且受限于固定的場景。國內(nèi)還有一些咨詢公司在做類似于清華大學(xué)模范工廠的精益培訓(xùn)項(xiàng)目，比如愛博瑞、英杰四達(dá)等，但其更多是面向企業(yè)的培訓(xùn)。

綜上所述，開發(fā)出一套低成本、高效率的工業(yè)工程學(xué)生多課程綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)體系是有必要的。

3 綜合實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)目的

在工業(yè)工程課程體系中增加精益生產(chǎn)綜合實(shí)訓(xùn)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出一套有效的工業(yè)工程綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，通過類工廠體驗(yàn)式（learning by doing）學(xué)習(xí)，達(dá)到以下教學(xué)目的。

1）使得學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，為系統(tǒng)化、分步驟的生產(chǎn)運(yùn)作能力的培養(yǎng)提供體驗(yàn)式學(xué)習(xí)平臺。

2）使學(xué)生能夠正確運(yùn)用所學(xué)知識，解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)而鍛煉學(xué)生對現(xiàn)場問題的改善能力，便于在畢業(yè)后的工作中迅速進(jìn)入角色，為提高企業(yè)生產(chǎn)效率、降低企業(yè)生產(chǎn)成本服務(wù)。

3）培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思考能力。生產(chǎn)運(yùn)作的各方面的改善往往并不是孤立的，而是牽一發(fā)而動全身。通過實(shí)際運(yùn)營的模擬，以總成本的優(yōu)化為目標(biāo)，學(xué)生能夠樹立系統(tǒng)觀念，深刻認(rèn)識到系統(tǒng)優(yōu)化的重要性，將各個(gè)環(huán)節(jié)作為一個(gè)有機(jī)的整體來對待，有效掌握精益運(yùn)營的核心理念與方法，培養(yǎng)利用多種工業(yè)工程知識系統(tǒng)解決實(shí)際生產(chǎn)優(yōu)化問題的能力。

4）為工業(yè)工程系列實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐類課程，為專業(yè)課程設(shè)計(jì)、學(xué)生研究訓(xùn)練項(xiàng)目和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)提供一個(gè)能實(shí)踐創(chuàng)造性思維的實(shí)驗(yàn)基地。

5）為教師的教學(xué)和科研提供一個(gè)密切聯(lián)系智能制造、精益生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)的、創(chuàng)新的理想平臺，并把教師的科研新成果不斷補(bǔ)充到實(shí)驗(yàn)中。

如果條件允許，該套系統(tǒng)也可以為培養(yǎng)制造企業(yè)精益生產(chǎn)相關(guān)人才服務(wù)，以便有效提高我國制造企業(yè)競爭力。

4 需要解決的關(guān)鍵問題

要鍛煉學(xué)生系統(tǒng)思考能力以及解決問題的能力，綜合實(shí)訓(xùn)體系就必須對實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)作進(jìn)行盡可能貼近真實(shí)的有效模擬，在模擬過程中必須體現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)作的系統(tǒng)性，同時(shí)應(yīng)該模擬出生產(chǎn)運(yùn)作中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，這兩點(diǎn)是綜合實(shí)訓(xùn)體系設(shè)計(jì)中需要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題。

各環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)以及多課程教學(xué)體系的有機(jī)結(jié)合 ?以前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要弊端就是各課程實(shí)踐環(huán)節(jié)孤立，沒有聯(lián)系到一起。如果綜合實(shí)訓(xùn)還是如此的話，則失去了這門實(shí)訓(xùn)課程存在的意義。因此，工業(yè)工程綜合實(shí)訓(xùn)必須解決各課程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的問題，而這在模擬工廠當(dāng)中是有可能實(shí)現(xiàn)的。

生產(chǎn)運(yùn)作中常見問題的設(shè)置 ?為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用各門課程的專業(yè)知識解決生產(chǎn)運(yùn)作中常見問題的能力，應(yīng)考慮在生產(chǎn)模擬過程中設(shè)置各種各樣的企業(yè)比較常見的意外隨機(jī)情況。這些情況應(yīng)符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，同時(shí)根據(jù)所給定的資源約束又能夠合理解決。這些意外情況以及處理這些意外情況往往需要進(jìn)行系統(tǒng)思考，追求整體優(yōu)化。因此，處理這些問題可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題以及系統(tǒng)思考的能力。

5 綜合實(shí)訓(xùn)體系模塊及可以開出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本項(xiàng)目高度還原了真實(shí)的航空裝備制造生產(chǎn)環(huán)境，相當(dāng)于一個(gè)微型工廠。在模型工廠中精心選擇和設(shè)計(jì)離散產(chǎn)線，體現(xiàn)出航空企業(yè)生產(chǎn)工藝特色。為體現(xiàn)出綜合實(shí)訓(xùn)體系的綜合性和系統(tǒng)性，本文設(shè)計(jì)了如下模塊。

訂單需求模塊 ?滿足訂單需求是學(xué)生應(yīng)用綜合實(shí)訓(xùn)體系設(shè)計(jì)并組織生產(chǎn)的目標(biāo)。訂單需求設(shè)置成壓力大、中、小三種形式，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各種工業(yè)工程知識來組織生產(chǎn)，滿足訂單需求?？梢蚤_出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為生產(chǎn)計(jì)劃與控制課程中的訂單排程實(shí)驗(yàn)。

設(shè)施規(guī)劃模塊 ?根據(jù)給定訂單需求，應(yīng)用設(shè)施規(guī)劃知識，初步進(jìn)行能力平衡，確定各設(shè)施數(shù)量，明確搬運(yùn)方法并進(jìn)行初步布置。可以開出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程中的生產(chǎn)線平衡以及車間布置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

生產(chǎn)計(jì)劃模塊 ?配備人員，給出詳細(xì)的生產(chǎn)計(jì)劃，組織生產(chǎn)?？梢蚤_出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為生產(chǎn)計(jì)劃與控制課程中的離散制造車間生產(chǎn)計(jì)劃編制實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)工業(yè)工程模塊 ?應(yīng)用流程分析、作業(yè)分析等工具設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程以及作業(yè)順序?？梢蚤_出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括基礎(chǔ)工業(yè)工程課程中的動作分析、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)測定以及流程程序分析實(shí)驗(yàn)。

試生產(chǎn)模塊 ?根據(jù)以上設(shè)計(jì)內(nèi)容，安排試生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，讓學(xué)生進(jìn)行改善方案的設(shè)計(jì)，會涉及設(shè)施規(guī)劃、生產(chǎn)運(yùn)作、基礎(chǔ)工業(yè)工程、人因工程、質(zhì)量控制等各方面的知識。

質(zhì)量控制模塊 ?讓學(xué)生找出關(guān)鍵工序，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)過程控制方法進(jìn)行關(guān)鍵工序質(zhì)量控制?？梢蚤_出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為質(zhì)量管理與可靠性課程中的離散制造中的工序質(zhì)量控制以及過程能力分析實(shí)驗(yàn)。

庫存模塊 ?主要考查基于物流供貨速度以及生產(chǎn)需求確定最優(yōu)庫存的能力，以及生產(chǎn)現(xiàn)場在制品數(shù)量確定的能力?？梢蚤_出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程中的庫存系統(tǒng)建模與仿真實(shí)驗(yàn)。

生產(chǎn)調(diào)度模塊 ?生產(chǎn)調(diào)度模塊主要考查學(xué)生對各種意外情況的處理能力，主要包括對質(zhì)量問題、人員缺勤以及臨時(shí)訂單生產(chǎn)的組織。

正式生產(chǎn)方案評價(jià)模塊 ?以總成本最低為目標(biāo)，評價(jià)學(xué)生設(shè)計(jì)方案質(zhì)量?？偝杀局饕ㄈ肆Τ杀?、庫存成本、訂單超期成本、質(zhì)量損失成本等?？梢蚤_出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是系統(tǒng)工程課程中的系統(tǒng)評價(jià)實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，本實(shí)訓(xùn)體系不僅可以進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)，還可以至少開出覆蓋工業(yè)工程專業(yè)主干課程的10項(xiàng)以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過以上模塊設(shè)計(jì)，在滿足訂單需求總目標(biāo)的引導(dǎo)下，還可以將各模塊的內(nèi)容有效串聯(lián)起來，鍛煉學(xué)生系統(tǒng)思考能力以及解決問題的能力。整個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)體系所涉及的專業(yè)課程串聯(lián)情況為生產(chǎn)運(yùn)作管理、設(shè)施規(guī)劃與物流分析、質(zhì)量控制與可靠性、基礎(chǔ)工業(yè)工程、人因工程學(xué)，覆蓋了工業(yè)工程專業(yè)的常見專業(yè)課程;此外，還涉及運(yùn)籌學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、系統(tǒng)工程等專業(yè)基礎(chǔ)課程。

6 綜合實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)實(shí)施方案

綜合實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)的實(shí)施如果預(yù)算充足，可以采取一步到位的實(shí)施方案，主要需要采購的設(shè)備或產(chǎn)品有：機(jī)床，用于模擬生產(chǎn)瓶頸以及實(shí)現(xiàn)加工過程的質(zhì)量控制，只需要能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的加工，如車外圓、車端面等，加工操作也不應(yīng)太復(fù)雜;工作臺及流水線，用于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的裝配過程;電子看板系統(tǒng)，用于拉式生產(chǎn)模擬以及生產(chǎn)信息的實(shí)施監(jiān)控及反饋;物流設(shè)施，主要包括貨架及物流車，確保在需要時(shí)

間、需要地點(diǎn)得到需要的物料;所生產(chǎn)的產(chǎn)品及零部件，學(xué)生通過加工及組裝來模擬滿足需求的過程，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)產(chǎn)品應(yīng)該是不易損壞、易組裝、易維護(hù)的，且應(yīng)具有多道裝配工序，不同零組件的組合應(yīng)該能夠形成多種產(chǎn)品，這樣更符合當(dāng)前多品種柔性生產(chǎn)的生產(chǎn)趨勢;在線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工的在線檢測、在線監(jiān)控。

如果預(yù)算不是十分充足，可以采取分步實(shí)施、穩(wěn)步推進(jìn)的建設(shè)方案。

1）初步的采購方案只需包括工作臺、貨架、物流車以及組裝的產(chǎn)品，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)綜合實(shí)訓(xùn)體系的絕大部分功能;而生產(chǎn)過程的控制可以采用紙質(zhì)看板進(jìn)行，質(zhì)量控制的模擬可以通過手工測量進(jìn)行。

2）在實(shí)施第一步的基礎(chǔ)上可以采購機(jī)床以及在線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，滿足在線質(zhì)量控制功能的需求。

3）在實(shí)施第二步的基礎(chǔ)上可以采購電子看板模塊，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代工具進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制。

7 結(jié)語

綜上所述，綜合實(shí)訓(xùn)體系硬件設(shè)施的購置可以相對比較容易地實(shí)施，關(guān)鍵是實(shí)訓(xùn)體系的設(shè)計(jì)。通過本文設(shè)置的培訓(xùn)模塊的有效設(shè)計(jì)，能夠培養(yǎng)學(xué)生利用多種工業(yè)工程知識系統(tǒng)解決實(shí)際生產(chǎn)優(yōu)化問題的能力，使得學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，便于在畢業(yè)后的工作中迅速進(jìn)入角色，為提高企業(yè)生產(chǎn)效率、降低企業(yè)生產(chǎn)成本服務(wù)，為提高我國制造業(yè)資源利用效率以及質(zhì)量效益方面的競爭力做出貢獻(xiàn)。

此外，該項(xiàng)目不僅可以供工業(yè)工程專業(yè)、物流管理專業(yè)、信息管理專業(yè)實(shí)訓(xùn)使用，還可以供機(jī)械制造專業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制和安全工程專業(yè)工人作業(yè)安全實(shí)驗(yàn)或相關(guān)實(shí)訓(xùn)使用，能夠?qū)⒕嫠枷霐U(kuò)展到多個(gè)學(xué)科專業(yè)，因此具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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