工業(yè)工程課程體系信息化改革研究

丁嘉 俞國陽

摘要：工業(yè)4.0是提升制造業(yè)效能的必要手段，也對高校工業(yè)工程人才培養(yǎng)提出了更高要求。作者以寧波財(cái)經(jīng)學(xué)院為例，在分析工業(yè)工程人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用問卷調(diào)研對培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行分析并優(yōu)化了課程體系，大幅度增加信息化課程，并就工程學(xué)、信息化課程與傳統(tǒng)工業(yè)工程的深度融合提出了建議。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0;工業(yè)工程;課程體系;信息化改革

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）30-0138-03

1背景

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，制造業(yè)發(fā)展面臨新挑戰(zhàn)。各種資源和環(huán)境約束不斷強(qiáng)化，原有粗放發(fā)展模式難以為繼，調(diào)整結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效刻不容緩。各國為了保持本國制造業(yè)的競爭優(yōu)勢，相繼提出了多個(gè)推進(jìn)工業(yè)發(fā)展的行動(dòng)計(jì)劃，比如德國提出的“工業(yè)4.0”，我國提出的“中國制造2025”等（以下統(tǒng)稱“工業(yè)4.0”）。在工業(yè)4.0時(shí)代，制造業(yè)將呈現(xiàn)高度數(shù)字化，利用高速網(wǎng)絡(luò)搜集和傳遞各種信息，生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備間也具備一定的自主組織協(xié)同能力。從系統(tǒng)來看，通過建立具有更強(qiáng)適應(yīng)性、更高資源效率的智能工廠，能將商業(yè)流和價(jià)值流中的整合生產(chǎn)、制造、銷售等各環(huán)節(jié)，最終達(dá)到快速、高效、個(gè)性化的產(chǎn)品供應(yīng)[1]。同時(shí)在未來相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)，國內(nèi)部分中低端產(chǎn)業(yè)中還將存在相對落后的生產(chǎn)方式。這樣復(fù)雜的行業(yè)發(fā)展形勢對工業(yè)工程師培養(yǎng)提出了更高的要求，既要了解傳統(tǒng)工業(yè)工程的知識(shí)體系，還要具備一定的學(xué)習(xí)能力，對智能制造等信息技術(shù)有一定了解，能夠在高度數(shù)字化時(shí)代中進(jìn)行各種改進(jìn)與創(chuàng)新活動(dòng)。

2 人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

工業(yè)工程是對人、物料、設(shè)備、能源、和信息等所組成的集成系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善和實(shí)施的一門學(xué)科，它綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理和社會(huì)科學(xué)的專門知識(shí)和技術(shù)，結(jié)合工程分析和設(shè)計(jì)的原理與方法，對該系統(tǒng)所取得的成果進(jìn)行確認(rèn)、預(yù)測和評價(jià)。

工業(yè)工程最早起源于20世紀(jì)的美國，美國工業(yè)工程專業(yè)注重定量分析，對學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，其核心課程是《運(yùn)籌學(xué)》和《人因工程》，還包含大量工程學(xué)課程及計(jì)算機(jī)、管理學(xué)課程。日本和中國臺(tái)灣地區(qū)的工業(yè)工程面向制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，具有明顯的工學(xué)和管理學(xué)復(fù)合特征。香港地區(qū)的工業(yè)工程則以信息科學(xué)為基礎(chǔ)，針對香港本地產(chǎn)業(yè)，分設(shè)技術(shù)管理、物流工程與供應(yīng)鏈管理兩個(gè)方向。國內(nèi)高校工業(yè)工程專業(yè)通常有兩種定位，一種以工程能力為主，一種以管理學(xué)為主。寧波財(cái)經(jīng)學(xué)院的工業(yè)工程專業(yè)是以機(jī)械學(xué)科為基礎(chǔ)建立起來的，在人才培養(yǎng)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

1）人才定位模糊。原有的培養(yǎng)目標(biāo)定位于既懂工程技術(shù)知識(shí)又懂管理學(xué)理論的復(fù)合型人才，但這也導(dǎo)致了與其他兄弟院校的培養(yǎng)模式和人才定位趨同，這種人才定位勢必造成缺乏針對性的、模糊的培養(yǎng)目標(biāo)。

2）工業(yè)工程涉及領(lǐng)域較多，課程體系不夠系統(tǒng)。課程之間跨度較大，基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程銜接配合不夠理想;實(shí)踐體系與理論課程配套不佳;大部分課程側(cè)重于工具課程而非工程課程。而在工業(yè)4.0背景下，信息技術(shù)、智能技術(shù)課程如何與傳統(tǒng)工業(yè)工程課程進(jìn)行交叉融合形成完整的課程體系有待探討。

3）傳統(tǒng)工業(yè)工程的部分課程設(shè)置較陳舊。傳統(tǒng)工業(yè)工程課程更適合低技術(shù)水平條件下的制造業(yè)體系，比如作業(yè)時(shí)間測定在勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)中非常適用，但在高度自動(dòng)化的現(xiàn)代制造領(lǐng)域卻不適用。同時(shí)隨著現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)改進(jìn)，大量信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化新設(shè)備新技術(shù)開始在工業(yè)體系中開始普及，控制管理的理念與方式發(fā)生了較大變化，因此有必要對原有課程進(jìn)行審查與改造[2]。

3明確培養(yǎng)目標(biāo)

面對以上問題，我們期望在問卷調(diào)研和分析研判的基礎(chǔ)上，結(jié)合本地區(qū)企業(yè)崗位需求，明確專業(yè)定位，將信息化課程融入現(xiàn)有課程體系，努力實(shí)現(xiàn)其主干課程之間的有效銜接，改善培養(yǎng)質(zhì)量，適應(yīng)未來制造信息化時(shí)代的工業(yè)工程人才需求。

在實(shí)施過程中，我們采用問卷調(diào)研、統(tǒng)計(jì)分析和個(gè)案分析手法，首先對浙江省以及寧波市的制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，選取當(dāng)?shù)貎?yōu)勢產(chǎn)業(yè)——機(jī)電產(chǎn)品制造業(yè)——作為專業(yè)依托行業(yè);其次利用問卷調(diào)查和SWOT分析法從地區(qū)行業(yè)發(fā)展及人才需求、學(xué)校辦學(xué)條件、學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)心理等角度對專業(yè)方向進(jìn)行分析篩選，確定專業(yè)人才定位和方向。

我們共調(diào)研了35家用人單位，遍及蘇浙滬皖等省市，調(diào)研單位均有我校畢業(yè)生在從事工業(yè)工程相關(guān)工作，根據(jù)用人單位反饋信息確定“精益智能制造”和“質(zhì)量與信息化工程”作為辦學(xué)方向。調(diào)查顯示，在精益智能制造領(lǐng)域最大聚焦能力為生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)度與安排、精益生產(chǎn)實(shí)施;在質(zhì)量與信息化工程方向，最大聚焦能力為質(zhì)量問題的分析與處理、質(zhì)量體系的管理、持續(xù)改進(jìn)的推進(jìn)、產(chǎn)品的質(zhì)量檢測與管理、供應(yīng)鏈的質(zhì)量管理。所有的聚焦能力認(rèn)可度均在80%以上（如圖1、圖2所示）。

4 課程體系設(shè)計(jì)

根據(jù)前述調(diào)研結(jié)果和我校對應(yīng)用型人才的定位，我們將工業(yè)工程主干課程劃分成五大模塊。

1）通識(shí)課程模塊。主要包含國家和學(xué)校規(guī)定的通用基礎(chǔ)課程如英語、體育、思修、毛概、高等數(shù)學(xué)等，還包括本專業(yè)特定需求的課程如大學(xué)物理、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、管理學(xué)原理、系統(tǒng)工程、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)等。其目的在于完成國家規(guī)定的大學(xué)通識(shí)教育，同時(shí)為后續(xù)專業(yè)課程開展奠定良好的數(shù)學(xué)、管理學(xué)基礎(chǔ)。

2）工程學(xué)課程模塊。該模塊以機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)制造為依托行業(yè)，主要包含機(jī)械和電子電氣兩部分教學(xué)內(nèi)容，機(jī)械部分包括機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、三維建模及相關(guān)課程設(shè)計(jì);電子電氣部分包含電工電子技術(shù)、電氣工程與PLC、傳感器與檢測技術(shù)等課程;在高年級還設(shè)置了綜合型課程比如智能制造技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用。與傳統(tǒng)工程學(xué)課程不同的是，這些課程大都圍繞計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行有針對性教學(xué);部分工程學(xué)課程是作為方向課程存在與工業(yè)工程的課程緊密銜接;還有一部分課程比如PLC在教學(xué)時(shí)也會(huì)將部分工業(yè)工程實(shí)踐問題轉(zhuǎn)化為教學(xué)案例加以講解，這些措施為學(xué)生學(xué)習(xí)營造了一個(gè)應(yīng)用環(huán)境，使工程學(xué)課程信息化程度大幅度上升，與工業(yè)工程專業(yè)課程的結(jié)合更加緊密。

3）信息化課程模塊。該模塊包含計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（Office）、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（C語言）、管理信息系統(tǒng)，并在拓展課中設(shè)置了Python程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用，大數(shù)據(jù)分析等。需要注意的是工業(yè)工程中的信息化課程注重生產(chǎn)過程控制與生產(chǎn)管理，與普通計(jì)算機(jī)專業(yè)的同類課程相比帶有更鮮明的工業(yè)工程屬性。比如在《質(zhì)量管理》《應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)》等課程中提及的計(jì)算方法不僅僅停留在理論計(jì)算上，還要求學(xué)生嘗試以編程手法，改寫成計(jì)算機(jī)語言，用程序來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和測算，這樣既鍛煉了學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，也鞏固了相關(guān)理論知識(shí)，也給學(xué)生較強(qiáng)烈的啟發(fā)，即作為應(yīng)用型學(xué)校，知識(shí)不能僅停留在理論和公式中，也要想方設(shè)法用計(jì)算機(jī)等信息化工具來實(shí)現(xiàn)。這一課程模塊也是未來重點(diǎn)建設(shè)的內(nèi)容，我們期望未來的工業(yè)工程師能插上信息化翅膀，借助工業(yè)工程的基礎(chǔ)知識(shí)，從自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化角度來審視未來的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，能進(jìn)行必要分析并提出比較可行的信息化改造方案。

4）工業(yè)工程專業(yè)方向課程模塊。該模塊包含專業(yè)導(dǎo)論、基礎(chǔ)工業(yè)工程、人因工程、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真、質(zhì)量管理等必修課程，同時(shí)為精益智能制造方向設(shè)置了精益生產(chǎn)、企業(yè)資源計(jì)劃、設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程;為質(zhì)量與信息化工程設(shè)置了質(zhì)量管理體系與認(rèn)證、供應(yīng)鏈管理等課程。

5）專業(yè)拓展模塊。該模塊主要包含項(xiàng)目管理、財(cái)務(wù)、法律、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、新材料等課程，作為專業(yè)課程的補(bǔ)充。

以上模塊中的主干課程對專業(yè)核心能力的支撐度如表1所示。

5實(shí)施建議

在完成課程體系優(yōu)化后，還需要從以下方面入手，采取一系列措施，以保證人才培養(yǎng)的目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)。具體措施包括：

1）優(yōu)化課程內(nèi)容，強(qiáng)化課程之間聯(lián)系。在專業(yè)內(nèi)部對各課程的知識(shí)能力結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，整合優(yōu)化課程內(nèi)容，避免內(nèi)容重復(fù)或遺漏。根據(jù)生源現(xiàn)狀和歷史經(jīng)驗(yàn)，對課程內(nèi)容的難度也要適當(dāng)把握。借鑒項(xiàng)目推進(jìn)教學(xué)法，以課程模塊為基礎(chǔ)，校企合作企業(yè)為依托，選取若干個(gè)具有代表性的機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)作為課程實(shí)例，將生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)按照知識(shí)歸屬分散到相關(guān)課程中講解，這樣有助于學(xué)生建立較為完整的工業(yè)工程知識(shí)架構(gòu)。在課程教學(xué)過程中，盡可能多地采用案例教學(xué)法，通過完整案例分析，幫助學(xué)生了解生產(chǎn)過程中部分常見的問題、處理流程和處理手法，積累經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)還要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注智能制造、人工智能算法、物聯(lián)網(wǎng)等新型信息化技術(shù)，在課程中大量利用計(jì)算機(jī)軟件等信息化工具來建立模型和分析數(shù)據(jù)。

2）加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)。工業(yè)工程的實(shí)踐教學(xué)體系包含校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程的設(shè)置和實(shí)施，校外實(shí)踐基地建設(shè)，課外創(chuàng)新活動(dòng)組織與參與，實(shí)踐設(shè)施和實(shí)踐師資隊(duì)伍建設(shè)等幾個(gè)方面。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)方面還是以計(jì)算機(jī)仿真模擬為主，同時(shí)將騰訊視頻、抖音、Bilibili等短視頻平臺(tái)引入教學(xué)中，開展工業(yè)工程相關(guān)視頻教學(xué)，通過視頻幫助學(xué)生了解某些產(chǎn)品生產(chǎn)制造的過程。加大校外實(shí)踐基地建設(shè)力度，依托本地優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)適當(dāng)安排企業(yè)參觀實(shí)習(xí)、校外專家講座交流等教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)注重師資隊(duì)伍建設(shè)，定期選派教師到企業(yè)學(xué)習(xí)，邀請企業(yè)工業(yè)工程師來校參與教學(xué)研討交流，提升教師對機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)過程的認(rèn)識(shí)，掌握一些常見問題的發(fā)現(xiàn)和分析方法，了解相應(yīng)處理對策等。在課外創(chuàng)新實(shí)踐領(lǐng)域，我們將創(chuàng)新能力培養(yǎng)劃分成創(chuàng)新認(rèn)知、創(chuàng)新體驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐等三個(gè)環(huán)節(jié)，創(chuàng)新認(rèn)知主要是在專業(yè)導(dǎo)論等基礎(chǔ)課程中，利用ERP沙盤模擬實(shí)驗(yàn)、參觀實(shí)習(xí)等幫助學(xué)生了解什么是工業(yè)工程？工業(yè)工程在企業(yè)中的基本運(yùn)用等問題。創(chuàng)新體驗(yàn)主要依托專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，利用實(shí)物模擬或者計(jì)算機(jī)仿真形式，幫助學(xué)生掌握工業(yè)工程基本原理、基本方法和基本流程。創(chuàng)新實(shí)踐主要安排學(xué)生參與各種社團(tuán)、學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)以及企業(yè)崗位實(shí)習(xí)，在這些活動(dòng)中學(xué)生有充分機(jī)會(huì)將理論知識(shí)與各種信息化工具加以運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問題。

3）完善課程考核制度。根據(jù)課程實(shí)際需要適當(dāng)改革現(xiàn)有課程的考試方式，將單一筆試模式轉(zhuǎn)換成項(xiàng)目化考核，通過設(shè)置一些大作業(yè)，讓學(xué)生了解從數(shù)據(jù)獲取到分析研判再到總結(jié)改進(jìn)的全過程。

6結(jié)束語

隨著我國產(chǎn)業(yè)升級不斷進(jìn)行，工業(yè)4.0必將在越來越多的行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用，隨著人工智能的加入，未來的制造業(yè)從業(yè)人員將逐步減少，人均生產(chǎn)效率不斷提高，這也對從業(yè)人員提出了越來越高的要求。面對上述機(jī)遇與挑戰(zhàn)，我們在課程體系和教學(xué)組織過程中堅(jiān)持“持續(xù)改進(jìn)”的精益思想，不斷優(yōu)化課程體系，并對傳統(tǒng)課程進(jìn)行改革，對部分課程進(jìn)行信息化改造，提升信息類課程與傳統(tǒng)工業(yè)工程的結(jié)合程度，提升相關(guān)課程教學(xué)效能，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級所急需的工業(yè)工程人才。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】