谷良田+顏世周+賓凱+曾江黎

隨著應(yīng)用型技術(shù)大學(xué)建設(shè)的潮流到來，不少高校進行了轉(zhuǎn)型或?qū)ε囵B(yǎng)方案進行了調(diào)整，為了普及學(xué)生的工程素養(yǎng)，學(xué)校將工程訓(xùn)練課程向全校學(xué)生推開。盡管可以通過“輪班制”的安排來達(dá)到增加人機比的目的，但是，學(xué)生與實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量比例失調(diào)的問題接踵而至。然而“輪班制”在工程訓(xùn)練教學(xué)過程中的實施有很大的盲目性，缺乏該項制度對教學(xué)效果和實訓(xùn)設(shè)備利用優(yōu)化的科學(xué)論證與探究，無法得到最優(yōu)化的輪班安排。因此，研究“輪班制”對實訓(xùn)教學(xué)效果與實訓(xùn)設(shè)備利用優(yōu)化有著重要的現(xiàn)實意義。

一、工程實訓(xùn)教學(xué)的“輪班制”實施方案

每個高校的工程實訓(xùn)內(nèi)容根據(jù)每個學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)不同而略有差異，但大致基本包含了機械制造和電子電工技術(shù)兩個大類，由車工、焊工、鉗工、銑工、特種加工、電工工藝、電子工藝等組成。傳統(tǒng)的理論課程的授課方式一般是按照教學(xué)大綱順序逐一開展，每周每個課程只能進行40人次/40學(xué)時，這難以適應(yīng)工程實訓(xùn)教學(xué)任務(wù)（每個年級若有3000人，則每周通常要完成500人次/40學(xué)時），因此采取“輪班制”如下。

1.多個工種同時進行

不同于其他理論課的前后章節(jié)內(nèi)容聯(lián)系緊密的特點，工程實訓(xùn)課程里包含的工種所培訓(xùn)的技能的關(guān)聯(lián)度不大，因此可以同時安排多個教學(xué)班進行不同的工種訓(xùn)練，然后通過輪換的方式，保證每個人都保質(zhì)保量訓(xùn)練到每一個工種。通過此方式輪換，能將該課程每周的學(xué)生容量和設(shè)備利用率成倍提升，但設(shè)備負(fù)荷損失成本提高。

2.每天分成早、晚兩班

為了進一步擴大工程訓(xùn)練每周的學(xué)生容量，除了使多個工種同時進行輪班的形式，還可以將兩個作息班形式的教學(xué)結(jié)合起來。工程實訓(xùn)是以技能訓(xùn)練為主的課程，練習(xí)的時間最好相對連續(xù)，有利于學(xué)生技能的獲得。將早上8：00～14：00作為早班，14：30～20：30作為晚班，每個班折算成8學(xué)時，因此又在原來的基礎(chǔ)上將學(xué)生容量擴大一倍。

這兩種制度結(jié)合就構(gòu)成本文所討論的“輪班制”，這種制度保證了學(xué)校能用少數(shù)的設(shè)備開展大量的實訓(xùn)課程，大大提升了設(shè)備利用率，但是，這樣長時間使設(shè)備處于工作狀態(tài)，會使設(shè)備故障率也大大提升，縮短了設(shè)備壽命。

二、典型工程訓(xùn)練設(shè)備的故障率與使用時長分析

為了研究設(shè)備故障率與工作時間關(guān)系，便于找到設(shè)備的最佳工作時間以指導(dǎo)輪班制教學(xué)，筆者通過對幾個典型工種的設(shè)備進行隨機抽樣，進行多次實驗，加以統(tǒng)計分析，得出下圖所示結(jié)果。

圖中橫軸表示每天連續(xù)工作的時間，縱軸表示實驗半年后統(tǒng)計出設(shè)備的故障率，反映不同設(shè)備分別進行不同的連續(xù)工作實驗測試，得到的故障率各有不同。每天連續(xù)工作5～8小時設(shè)備的故障率普遍較低，超過8小時后，每種設(shè)備的故障率上升的趨勢明顯增大，還可以知道涉及精密電子元件的設(shè)備的故障率要比車床設(shè)備高，但故障維修成本較車床低，恢復(fù)速度也較快。

三、設(shè)備利用優(yōu)化措施

“輪班制”下設(shè)備的故障率與設(shè)備利用率是相互制約的關(guān)系，每天的使用時間越長，使用率越高，故障率也會越高。根據(jù)圖中所示結(jié)果可以知道幾種典型工種的設(shè)備在“輪班制”教學(xué)中設(shè)備較優(yōu)工作時長。在實驗中，還發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障率與使用者的操作和保養(yǎng)水平也有很大關(guān)系：初學(xué)者使用普通車床和普通銑床產(chǎn)生故障的概率要比熟練操作工使用所產(chǎn)生的故障率高出很多，車床上潤滑油是否及時和是否進行必要的清掃也影響機器的故障率；電子電工設(shè)備故障率與實驗的項目內(nèi)容存在一定的關(guān)聯(lián)，復(fù)雜、操作難度大、大電流、大電壓的實驗項目中使用的設(shè)備的故障率要比一般的實驗項目高出許多，3D打印設(shè)備故障率與設(shè)備所處的工作環(huán)境的溫濕度、空氣清潔度關(guān)聯(lián)較大。

因此，在“輪班制”的工程訓(xùn)練教學(xué)模式下，優(yōu)化設(shè)備的利用率，可以根據(jù)不同設(shè)備的維修成本和恢復(fù)速度著手，分配“輪班制”的設(shè)備工作時間，以成本代價為導(dǎo)向，制訂合理的作息時間。同時，應(yīng)注重對使用者的使用技能培訓(xùn)，強調(diào)安全細(xì)節(jié)，注重保養(yǎng)，共同作用使設(shè)備利用率和故障率達(dá)到較優(yōu)化的比值。經(jīng)過長時間的經(jīng)驗總結(jié)，得到幾種常見的實訓(xùn)設(shè)備的維修成本、恢復(fù)時間以及故障率的關(guān)系，如上表所示。

表中顯示普通車床和普通銑床故障率每升高0.1%，則對應(yīng)維修成本需要增加3000元，維修時間增加36小時；電工實訓(xùn)臺和ABS型打印機故障率每增加1.0%，則對應(yīng)維修成本增加600元，恢復(fù)時間增加5小時。根據(jù)工程訓(xùn)練課程幾種工種并行進行輪班的特點，需要找出一個都比較合適的工作時長。以此數(shù)據(jù)為例，綜合分析可知，在8～10小時工作時長區(qū)間內(nèi)，電工實訓(xùn)臺和ABS型打印機的維修成本以及恢復(fù)時間與普通車床與普通銑床基本持平，可選此時間區(qū)域為設(shè)備的工作時間，保證“輪班制”開展的時長最大，故障維護成本和利用率比值較小。若工程訓(xùn)練課程有其他工種或不同的組合，應(yīng)該根據(jù)實際情況進行分析統(tǒng)計，按照此法需要合理的設(shè)備連續(xù)工作時間區(qū)域。

本文分析了“輪班制”的模式帶來的設(shè)備工作時間比普通教學(xué)時間過長所導(dǎo)致設(shè)備故障率上升的問題，并通過實驗得到產(chǎn)生問題的各因素之間的簡單曲線，以其結(jié)果指導(dǎo)工程訓(xùn)練教學(xué)輪班制的時長制訂，以及分析其他制約故障率的相關(guān)因素，綜合處理以得到優(yōu)化的使用率。

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