鄭玉巧，楊 萍

(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(yàn)室，蘭州 730050)

工業(yè)工程是一門工程技術(shù)與管理技術(shù)相結(jié)合的綜合性工程領(lǐng)域。它以降低成本，提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率為導(dǎo)向，采用專業(yè)化和科學(xué)化的方法，綜合運(yùn)用多種學(xué)科的知識(shí)，對(duì)人員物料設(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、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(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)及相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)必不可少，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和運(yùn)用綜合知識(shí)進(jìn)行科學(xué)研究的技能，具有特別重要的作用［3－4］。對(duì)于工業(yè)工程“懂技術(shù)，會(huì)管理”的專業(yè)特性，如何設(shè)置物流系列課程的教學(xué)內(nèi)容形成具有工程背景專業(yè)的物流知識(shí)教學(xué)體系，如何在教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新方面培養(yǎng)應(yīng)用型的工業(yè)工程人才具有切合實(shí)際的物流知識(shí)體系，真正做到人才適應(yīng)社會(huì)，是工業(yè)工程專業(yè)課程教學(xué)改革面臨問(wèn)題［5］。因此，探索應(yīng)用型的工業(yè)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法對(duì)高質(zhì)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(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

無(wú)論是是基礎(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(yàn)大多是對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)某個(gè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單模擬，真正的企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)要復(fù)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(shí)驗(yàn)手段一般比較單一，課程實(shí)驗(yàn)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)偏少，內(nèi)容單一，主要目的為加深對(duì)于理論理解和方式方法的簡(jiǎn)單認(rèn)知;缺乏實(shí)踐運(yùn)用過(guò)程;課程設(shè)計(jì)方面，各課程設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立，大多圍繞具體的課程服務(wù)，無(wú)法同時(shí)針對(duì)各個(gè)學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行綜合型的實(shí)踐，設(shè)計(jì)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(shí)踐平臺(tái)，學(xué)生的綜合應(yīng)用水平較低，創(chuàng)新能力有限。結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況擬定一個(gè)適合應(yīng)用型工業(yè)工程人才培養(yǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式，具有重要意義［6－7］。

2 工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)置

IE(工業(yè)工程)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括:物流綜合實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)代制造中心實(shí)驗(yàn)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)，供、產(chǎn)、銷一體化企業(yè)中人、財(cái)、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(cái)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模擬。為了保證以上實(shí)驗(yàn)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(yàn)系統(tǒng)，蘭州理工大學(xué)建設(shè)了物流工程實(shí)驗(yàn)室和人因工程實(shí)驗(yàn)室，學(xué)校規(guī)劃新建了工作研究實(shí)驗(yàn)室、建模仿真實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。

2.1 物流系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室

實(shí)物系統(tǒng)由固高公司研發(fā)，主要有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、MES 制造系統(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(tái);入貨臺(tái);條形碼識(shí)別及使用SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫(kù)于MES(WMS)進(jìn)行接口。Profibus DP，Profibus Master 軟件等構(gòu)成。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)如圖1 所示，主要承擔(dān)物流設(shè)施與規(guī)劃課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)及課程設(shè)計(jì)。物流系列課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際操作技能大鍛煉分析解決實(shí)際問(wèn)題能力，通過(guò)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)及周邊傳輸線模擬企物流分析規(guī)劃及物流管理過(guò)程，開(kāi)展物流相關(guān)的綜合型實(shí)驗(yàn)。

圖1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

2.2 人因工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

建設(shè)人因工程實(shí)驗(yàn)室的目的在于充分綜合運(yùn)用人因工程方面的設(shè)備和技術(shù)，教學(xué)上支持人因工程、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、協(xié)同設(shè)計(jì)與制造等方面的工業(yè)工程和制造工程課程實(shí)驗(yàn)，提供學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本環(huán)境和設(shè)備技術(shù)實(shí)施手段，同時(shí)支持在虛擬設(shè)計(jì)制造、產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)、勞動(dòng)作業(yè)安全、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的科研和交流［8－9］。目前人因工程實(shí)驗(yàn)室主要設(shè)備有人體測(cè)量?jī)x、秒表、卷尺、濕度計(jì)、跑步機(jī)、人體稱，照度計(jì)、反應(yīng)時(shí)測(cè)定儀，多道心理測(cè)試儀、主要針對(duì)本科生基礎(chǔ)人因工程課程教學(xué)內(nèi)容，滿足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。內(nèi)容包括:人體測(cè)量、動(dòng)作穩(wěn)定性分析、空間直覺(jué)測(cè)試、人機(jī)界面設(shè)計(jì)，旨在讓學(xué)生掌握基本的人因?qū)W測(cè)量方法，強(qiáng)化人因工程的概念，并且能在今后的實(shí)際工作中自覺(jué)地考慮人、機(jī)、環(huán)境影響因素，提高工程設(shè)計(jì)的人性化水平。與此同時(shí)，也將新增創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不斷更新和豐富教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析、解決問(wèn)題的能力。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革，為工業(yè)工程人才的培養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用，如果單一的教學(xué)方法，教學(xué)效果與該課程應(yīng)達(dá)到的教學(xué)目的和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)會(huì)有一定的差距，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及對(duì)知識(shí)整體的掌握，應(yīng)采用多種具有創(chuàng)新性的教學(xué)方法。目前，多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)教學(xué)內(nèi)容豐富、形式靈活等特點(diǎn)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(xué)與交流信息平臺(tái)，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)奠定基礎(chǔ)。對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問(wèn)題，在本科導(dǎo)師的指導(dǎo)下，積極參加學(xué)院和學(xué)校組織的各項(xiàng)科技創(chuàng)新活動(dòng)。為了培養(yǎng)應(yīng)用型工業(yè)工程人才，充分利用工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室資源，開(kāi)發(fā)出適合本科教學(xué)特點(diǎn)的流水線組裝實(shí)驗(yàn)［10］。應(yīng)用基礎(chǔ)工業(yè)工程的作業(yè)分析和動(dòng)作分析方法，結(jié)合動(dòng)作分析軟件，找出有效動(dòng)素、輔助動(dòng)素和無(wú)效動(dòng)素調(diào)整工位及作業(yè)內(nèi)容，得到標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)方案，應(yīng)用基礎(chǔ)工業(yè)工程的作業(yè)分析和動(dòng)作分析方法，結(jié)合動(dòng)作分析軟件，找出有效動(dòng)素、輔助動(dòng)素和無(wú)效動(dòng)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(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。結(jié)合工業(yè)工程流水線設(shè)備如圖2 所示，開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

具體內(nèi)容:圍繞油嘴、油泵產(chǎn)品，進(jìn)行裝配及時(shí)間測(cè)定;產(chǎn)品裝配工藝規(guī)劃;裝配工藝計(jì)算機(jī)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(guò)程、實(shí)驗(yàn)室制造系統(tǒng)設(shè)施與環(huán)境，組建模擬制造企業(yè)。然后，進(jìn)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(guò)程，測(cè)定裝配標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，編制產(chǎn)品流程程序分析、動(dòng)作分析及裝配工藝;產(chǎn)品裝配工藝過(guò)程仿真與優(yōu)化。最后，進(jìn)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(shè)計(jì)規(guī)劃;制造系統(tǒng)分析仿真;制造系統(tǒng)支撐軟件開(kāi)發(fā);制造系統(tǒng)優(yōu)化與方案確定。通過(guò)產(chǎn)品生產(chǎn)組織與實(shí)施，產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程及制造系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)，產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程及制造系統(tǒng)改善。鍛煉了學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力。更好地滿足了社會(huì)對(duì)工業(yè)工程應(yīng)用型人才的需求，促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)工程是一個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)，利用現(xiàn)有的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能力為目的，開(kāi)設(shè)綜合型、設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐動(dòng)手能力、協(xié)同合作能力、分析和解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力等全面素質(zhì)的培養(yǎng)，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。

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