王雅君 金海華 時(shí)君麗 樊雙蛟 程金石 王德權(quán)

摘要：針對(duì)高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)工業(yè)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的特點(diǎn)，研究如何在虛擬工廠環(huán)境下，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行管理的實(shí)踐能力，滿足相關(guān)的教學(xué)需求。建立了基于虛擬化工廠環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的工業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)體系，包括物流系統(tǒng)仿真實(shí)踐體系，基礎(chǔ)工業(yè)工程實(shí)習(xí)體系，模擬企業(yè)組織實(shí)踐體系，質(zhì)量與成本管理實(shí)驗(yàn)體系，最后總結(jié)了虛擬化工廠環(huán)境實(shí)驗(yàn)室布局規(guī)劃和工業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)體系改革實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：虛擬工廠；培養(yǎng)目標(biāo)；工業(yè)工程；實(shí)踐教學(xué)體系

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）37-0247-02

我國(guó)對(duì)高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)提出明確目標(biāo)和要求，即“要注重增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力”，而實(shí)踐教學(xué)正是大學(xué)階段培養(yǎng)這些能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文通過(guò)對(duì)虛擬化工廠環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的研究，希望探索出一條適合高校工業(yè)工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)新模式。

一、工業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)體系改革需求

虛擬化工廠環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，類似一個(gè)微型智能化工廠，模擬企業(yè)內(nèi)部物流，兼具商業(yè)物流，具有綜合性、現(xiàn)代性和開放性的特點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)室的作用在于在虛擬工廠環(huán)境下，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)工藝程序分析、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、質(zhì)量分析與控制、設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)、過(guò)程優(yōu)化以及流程管理的實(shí)際能力，滿足相關(guān)的教學(xué)和科研的需求。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、系統(tǒng)仿真技術(shù)、信息管理與決策技術(shù)等多種技術(shù)手段，使實(shí)驗(yàn)室能充分體現(xiàn)和展示現(xiàn)代工業(yè)工程技術(shù)。本文將充分調(diào)研社會(huì)和企業(yè)對(duì)工業(yè)工程人才培養(yǎng)的需求，進(jìn)而確定工業(yè)工程人才需必備的能力，在以能力為本位的基礎(chǔ)上，在虛擬工廠環(huán)境下進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法的調(diào)整，通過(guò)綜合實(shí)踐訓(xùn)練，真正提高工業(yè)工程專業(yè)畢業(yè)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，滿足企業(yè)需求，促進(jìn)工業(yè)工程專業(yè)整體教學(xué)水平的提高，為社會(huì)發(fā)展輸送更多優(yōu)秀的人才。

二、基于虛擬化工廠環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的工業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)體系改革

1.改革現(xiàn)代工業(yè)工程綜合實(shí)踐教學(xué)體系。結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室虛擬現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)，立足本學(xué)科特點(diǎn)、面向管理工程實(shí)際，注重對(duì)學(xué)生操作能力、綜合素質(zhì)的提升，培養(yǎng)創(chuàng)造力，結(jié)合工業(yè)工程專業(yè)特點(diǎn)，建立如圖1所示的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系框架，在此基礎(chǔ)上建立和完善各項(xiàng)與本專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。對(duì)引導(dǎo)型的工業(yè)工程學(xué)科前沿實(shí)驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步修訂和完善課程設(shè)置、教學(xué)大綱等。進(jìn)一步凝練實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與科研、工程實(shí)踐的結(jié)合和銜接，進(jìn)一步突出對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

在該體系框架下，設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)/實(shí)習(xí)/課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：①物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)：通過(guò)混流組裝生產(chǎn)線、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、電子分揀中心和自主開發(fā)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)四大模塊，將實(shí)物系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，覆蓋生產(chǎn)與物流系統(tǒng)的全部重要環(huán)節(jié)。使學(xué)生充分體驗(yàn)物流系統(tǒng)中物料流、服務(wù)流、信息流互相影響、互相制約的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要有：a.通過(guò)對(duì)各實(shí)驗(yàn)工位的動(dòng)作采集，結(jié)合作業(yè)動(dòng)作分析的基本理論與方法，實(shí)現(xiàn)作業(yè)動(dòng)作的科學(xué)制定；b.通過(guò)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)工序的動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)工序流程的分析與優(yōu)化；c.通過(guò)對(duì)各實(shí)驗(yàn)工位工時(shí)分析整理，找出實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的“瓶頸”工位，通過(guò)對(duì)“瓶頸”工位的優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線平衡與優(yōu)化；d.通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線速度的調(diào)整，使各工位的負(fù)荷保持相對(duì)穩(wěn)定，避免發(fā)生時(shí)緊時(shí)松現(xiàn)象，均衡高效地完成生產(chǎn)操作。②基礎(chǔ)工業(yè)工程實(shí)習(xí)：學(xué)生真實(shí)或模擬一種產(chǎn)品的需求調(diào)研、設(shè)計(jì)、加工、銷售等環(huán)節(jié)的運(yùn)作過(guò)程，從中了解產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)作的全過(guò)程，進(jìn)而完成基礎(chǔ)工業(yè)工程實(shí)習(xí)。實(shí)習(xí)步驟：a.組織學(xué)生實(shí)習(xí)，為期3周，組織形式為將學(xué)生分組，每組約6到8人，每組學(xué)生可自行組織；b.實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品主要以手工布藝制品為主，使實(shí)習(xí)具有可操作性；c.產(chǎn)品生產(chǎn)可以模擬簡(jiǎn)單機(jī)械制品的裝配、測(cè)量等工作。③模擬企業(yè)組織實(shí)驗(yàn)：將生產(chǎn)車間及主要生產(chǎn)設(shè)備、裝配車間及裝配線分別虛擬構(gòu)成小型化企業(yè)系統(tǒng)，以小型機(jī)電產(chǎn)品如機(jī)械傳動(dòng)件、齒輪箱等為生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行現(xiàn)代制造系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、質(zhì)量可靠性（工序能力調(diào)查、質(zhì)量控制、抽樣檢驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制（開發(fā)與試制、多品種小批量生產(chǎn)）實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)工程和ERP等實(shí)驗(yàn)。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)完成一部分產(chǎn)品管理課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。④質(zhì)量管理實(shí)驗(yàn)：學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)充分理解SPC控制和MSA過(guò)程；學(xué)生制作或裝配某種產(chǎn)品，對(duì)每道工序采用專用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集，記錄質(zhì)量數(shù)據(jù)，利用軟件畫出SPC控制圖并進(jìn)行過(guò)程能力指數(shù)CPK的計(jì)算；對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，學(xué)會(huì)使用常見(jiàn)測(cè)量?jī)x器，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行MSA分析，包括位置變差（線性、偏倚、穩(wěn)定性）、寬度變差（重復(fù)性、再現(xiàn)性）。具體實(shí)現(xiàn)：對(duì)測(cè)量對(duì)象（試件）進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，記錄在相應(yīng)表格，計(jì)數(shù)型及計(jì)量型數(shù)據(jù)分析（位置變差、寬度變差），通過(guò)此實(shí)驗(yàn)也可完成一部分產(chǎn)品管理課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。⑤成本管理實(shí)驗(yàn)：以成本核算實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)過(guò)程以現(xiàn)代生產(chǎn)物流與工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室虛擬生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品為成本計(jì)算對(duì)象，記錄各工序使用的各種原材料、輔助材料、生產(chǎn)工時(shí)、人工費(fèi)用、消耗的動(dòng)力費(fèi)用、廢品情況，按照費(fèi)用歸集分配方法，計(jì)算所生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的成本，編制相關(guān)成本報(bào)表，并能夠進(jìn)行相關(guān)分析。要求學(xué)生掌握成本核算的基本技巧，理解成本核算的基本原理，能夠熟練進(jìn)行各種費(fèi)用的歸集和分配，在此基礎(chǔ)上掌握成本計(jì)算的三種基本方法和相應(yīng)的輔助方法，并能較好地完成相關(guān)成本報(bào)表的編制和分析工作，掌握從事成本核算和成本管理工作的基本技能。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)也可完成一部分產(chǎn)品管理課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。

2.虛擬化工廠環(huán)境實(shí)驗(yàn)室布局規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)室按企業(yè)運(yùn)營(yíng)模式組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室旨在完成《基礎(chǔ)工業(yè)工業(yè)工程》、《人因工程》、《設(shè)施規(guī)劃與物流分析》、《生產(chǎn)計(jì)劃與控制》、《先進(jìn)制造系統(tǒng)》、《管理信息系統(tǒng)》和《質(zhì)量管理和可靠性分析》等專業(yè)核心課程的實(shí)踐教學(xué)。擬建實(shí)驗(yàn)室布局結(jié)構(gòu)如圖2所示，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)按照軟硬件并重的思想，研究并建立硬件環(huán)境和軟件環(huán)境配置實(shí)施方案。

工業(yè)工程學(xué)科教育的發(fā)展要結(jié)合社會(huì)實(shí)際情況和各高校的現(xiàn)有條件，通過(guò)不斷改革使其課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置更加合理，使學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力，因此本研究適應(yīng)我國(guó)社會(huì)對(duì)工業(yè)工程人才的需求，并為工業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展起到良好的推動(dòng)作用。

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