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一、工業(yè)工程專業(yè)課程與實(shí)驗(yàn)體系歷史沿革
現(xiàn)代意義下的生產(chǎn)和制造是關(guān)于產(chǎn)品、加工和材料的技術(shù)密集的過程。工業(yè)工程必須能夠解決隨技術(shù)進(jìn)步而產(chǎn)生的方法、實(shí)踐和顧客需求方面的問題。位于俄克拉荷馬州DoverResources有限公司的總裁兼首席執(zhí)行官RudyHermann先生認(rèn)為,世界級的優(yōu)秀運(yùn)作必須包括供應(yīng)鏈和信息技術(shù),而常規(guī)運(yùn)作中通常不包括這些因素[2]。
1.我國工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室及研究現(xiàn)狀
截至2010年我國已遴選近500個(gè)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,以實(shí)訓(xùn)命名的實(shí)驗(yàn)室一般以硬件建設(shè)為主。西安交通大學(xué)、山東大學(xué)等院校已建立了多個(gè)工業(yè)工程專業(yè)的校企教學(xué)實(shí)踐基地,增加了學(xué)生實(shí)習(xí)的經(jīng)費(fèi),愈來愈注重生產(chǎn)實(shí)踐及其效果。國內(nèi)最大的ERP軟件供應(yīng)商北京用友軟件股份有限公司與浙江工業(yè)大學(xué)聯(lián)合成立“浙江工業(yè)大學(xué)用友ERP實(shí)驗(yàn)中心”,這是浙江省首個(gè)校企合作共建實(shí)驗(yàn)室,此類試驗(yàn)趨向于軟件模擬[3]。
2.國外教學(xué)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀
諾丁漢大學(xué)的制造工程和管理專業(yè)教學(xué)計(jì)劃包括制造設(shè)計(jì),自動(dòng)化和制造過程模塊;管理領(lǐng)域的課程包括工業(yè)關(guān)系模塊、質(zhì)量模塊及商業(yè)會計(jì)模塊。第3學(xué)年安排選修模塊,學(xué)生按照個(gè)人的興趣選擇課程。第4學(xué)年,制造工程和管理專業(yè)與企業(yè)合作,安排工程和管理方面實(shí)際項(xiàng)目,調(diào)研13周后進(jìn)行分析和答辯。斯坦福大學(xué)管理科學(xué)與工程專業(yè)將培養(yǎng)目標(biāo)定位為培養(yǎng)企業(yè)、政府和非盈利機(jī)構(gòu)所需要的人才,使學(xué)生可以從事咨詢、企業(yè)管理、財(cái)務(wù)分析、政府政策分析、工業(yè)研究、產(chǎn)品研發(fā)、項(xiàng)目管理、戰(zhàn)略規(guī)劃等工作。設(shè)計(jì)了6個(gè)專業(yè)方向:一是工業(yè)工程(致力于設(shè)計(jì)和分析制造、生產(chǎn)和服務(wù)系統(tǒng)),學(xué)生具有通過注冊工業(yè)工程師認(rèn)證的能力,我國高校工業(yè)工程培養(yǎng)并不注重認(rèn)證問題;二是運(yùn)作管理;三是財(cái)務(wù)和決策工程(致力于設(shè)計(jì)和分析財(cái)務(wù)和戰(zhàn)略計(jì)劃);四是運(yùn)籌學(xué);五是技術(shù)和組織(掌握個(gè)體和組織行為理論并獲得廣泛的技術(shù)背景);六是技術(shù)和政策(掌握技術(shù)與政策分析能力)。密西根大學(xué)1956年始建工業(yè)工程專業(yè),后更名為工業(yè)與運(yùn)作工程。必修課包括工業(yè)和運(yùn)作管理、運(yùn)籌模擬、工程概率統(tǒng)計(jì)學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、系統(tǒng)優(yōu)化等。選修課包括5組:一是生產(chǎn)和庫存控制、設(shè)施規(guī)劃、物流系統(tǒng);二是排隊(duì)系統(tǒng)、決策分析、統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制;三是仿真;四是工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)方法、安全管理、工作測量及預(yù)測;五是工作組織、制造戰(zhàn)略、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)。
二、實(shí)驗(yàn)體系研究
1.工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)體系要求
2004年由教育部高等教育司編寫的《全國普通高等教育學(xué)校管理科學(xué)與工程類學(xué)科核心課程及專業(yè)主要課程教學(xué)基本要求》中,基本實(shí)驗(yàn)包括人因工程、工業(yè)工程基礎(chǔ)、生產(chǎn)與運(yùn)作管理。提高實(shí)驗(yàn)包括人因工程、工業(yè)工程基礎(chǔ)、物流工程、生產(chǎn)與運(yùn)作管理[4]。
2.工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)存在的問題
工業(yè)工程課程某些內(nèi)容基本與系統(tǒng)集成無關(guān)。例如,線性規(guī)劃(決策論)課程的重點(diǎn)在單純形法的結(jié)構(gòu)上,課程不可能使學(xué)生成為線性規(guī)劃的精通使用者。隨之而來的是后面的生產(chǎn)課程會發(fā)現(xiàn),學(xué)生不能用公式表達(dá)并解決復(fù)雜的生產(chǎn)現(xiàn)場問題。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生,一是由于運(yùn)籌學(xué)和制造系統(tǒng)的教學(xué)人員之間缺乏溝通;二是由于線性規(guī)劃的傳統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與真實(shí)問題的闡述和分析之間缺少聯(lián)系。[5]傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)體系不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要。從傳統(tǒng)工業(yè)工程課程中接受的訓(xùn)練只適合低技術(shù)工業(yè)。例如,工作測定在勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)中非常重要,而在高自動(dòng)化制造領(lǐng)域卻不適用。類似數(shù)學(xué)規(guī)劃和庫存控制這樣的課程雖然向?qū)W生介紹了大量的理論知識,卻從來沒有向?qū)W生展示過這些理論如何解決問題,或者與高科技問題如何聯(lián)系。同時(shí),很少將這些課程與具挑戰(zhàn)性的、與Internet相關(guān)的問題進(jìn)行聯(lián)系,沒有對這些問題進(jìn)行研究、開發(fā)或傳授[6]。
三、實(shí)施目標(biāo)
經(jīng)過精心的規(guī)劃和反復(fù)論證,天津理工大學(xué)管理學(xué)院建設(shè)了工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室,包括企業(yè)運(yùn)作實(shí)驗(yàn)室、人因工程實(shí)驗(yàn)室、物流工程實(shí)驗(yàn)室。3個(gè)實(shí)驗(yàn)室的突出特點(diǎn)有4個(gè):一是著重于企業(yè)生產(chǎn)服務(wù)活動(dòng)的整體;二是立足于教學(xué),每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都考慮教學(xué)實(shí)驗(yàn)和案例的建設(shè);三是可為全院學(xué)生進(jìn)行工業(yè)工程方面知識的教學(xué)和實(shí)踐培訓(xùn);四是可為工業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展提供基本平臺[7]。
四、工業(yè)工程綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施
天津理工大學(xué)管理學(xué)院自2004年開始購買ERP和Flexsim應(yīng)用軟件、皮帶輸送機(jī)和倍速輸送機(jī)、自動(dòng)貨架、數(shù)控機(jī)床等設(shè)備,購買小型裝配模型,如減速機(jī)、四驅(qū)車和聯(lián)合模型。模擬小型工廠,開出《基礎(chǔ)工業(yè)工程》、《生產(chǎn)與運(yùn)作管理》、《人機(jī)工程》等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),在《生產(chǎn)與運(yùn)作管理》模塊中開出綜合性實(shí)驗(yàn),包括車間設(shè)施布置與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)、工藝化車間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃編制實(shí)驗(yàn)、裝配線平衡與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、大規(guī)模定制企業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。大規(guī)模定制企業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)是針對大規(guī)模定制企業(yè)的運(yùn)營與控制理論、《設(shè)施布置與規(guī)劃》課程中設(shè)施布置與改進(jìn)理論、《生產(chǎn)與運(yùn)作管理》課程中最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)、流水裝配線平衡理論、生產(chǎn)計(jì)劃編制方法等。研究立足大規(guī)模定制企業(yè),設(shè)計(jì)面向大規(guī)模定制企業(yè)的通用教學(xué)模型,并以通用模型作為研究對象,進(jìn)行工廠設(shè)計(jì)并在管理學(xué)院工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)施,聯(lián)合工業(yè)工程專業(yè)與信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生編制大規(guī)模定制企業(yè)的工程網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃[8]。繪制零件圖。最具代表性的可以歸納為軸系模型、齒輪模型、縫紉機(jī)腳踏板曲軸連桿機(jī)構(gòu)模型、牛頭刨床棘輪連動(dòng)模型、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模型、機(jī)動(dòng)車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型、飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)、鉆床夾具、汽車千斤頂模型、機(jī)器人末端執(zhí)行器模型等10類。采用AUTOCAD繪圖,形成典型零件圖,因?yàn)槟P途哂卸鄻有裕瑒t需求具有定制特征,需求者需要對數(shù)量和尺寸大小進(jìn)行定制,因此安排計(jì)劃有很大的靈活性。許彥:工業(yè)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系改革對10類模型具體拆分,給各種零件逐一編號。基本零件一次性定制20套,材質(zhì)為木質(zhì)。需要按照機(jī)械工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的加工特點(diǎn),給出工藝和加工時(shí)間,形成一整套工藝過程資料和工藝規(guī)程圖。拆卸零件,在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)試驗(yàn),測定加工和裝配時(shí)間,形成標(biāo)準(zhǔn)文件。進(jìn)行工序同期化。對工藝路線進(jìn)行優(yōu)化;根據(jù)裝配工藝?yán)L制裝配路線圖;進(jìn)行工位定置化;填寫實(shí)驗(yàn)表格:標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間測定表、操作記錄表;裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)示意圖。進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃與車間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的編制與編程工作。運(yùn)用成組技術(shù)方法對零件進(jìn)行分組;應(yīng)用MRP基本原則,將年度生產(chǎn)計(jì)劃、月生產(chǎn)計(jì)劃細(xì)化為周車間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃,日生產(chǎn)計(jì)劃;采用Fmax法、約翰遜法、CDS法或關(guān)鍵路線法,將作業(yè)計(jì)劃和無延誤作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行排序[9]。應(yīng)用VB6.0編程生產(chǎn)計(jì)劃與車間作業(yè)計(jì)劃錄入、修改與維護(hù)功能,實(shí)現(xiàn)填寫、修改現(xiàn)場調(diào)度與管理控制基本表格。根據(jù)零件尺寸和需求時(shí)間循環(huán)使用程序?qū)崟r(shí)更改。
結(jié)論
綜上所述,工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)可以借鑒國內(nèi)其他單位的經(jīng)驗(yàn),通過工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)計(jì)與建設(shè),搭建一座理論與實(shí)踐的橋梁,提供各項(xiàng)理論研究與實(shí)踐探索的實(shí)驗(yàn)平臺。各高校間應(yīng)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,互通情報(bào),以求互補(bǔ),應(yīng)該大力建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化的開放型實(shí)驗(yàn)室,實(shí)施實(shí)際訓(xùn)練與網(wǎng)絡(luò)化管理相結(jié)合的管理模式。建立綜合開放型實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行素質(zhì)教育和促進(jìn)學(xué)生能力培養(yǎng)的有效途徑。分層次實(shí)驗(yàn),學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、歸納結(jié)論、分析結(jié)果,可以調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能,提高分析問題和解決問題的能力。
作者:許彥單位:天津理工大學(xué)