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隨著工業工程的不斷發展，其所涵蓋的領域和適用范圍越來越廣泛，兼收并蓄了許多的學科知識和高新技術，這就要求當今的工業工程學科建設要順應時展要求。經過近20年的努力探索，我國工業工程學科有了突飛猛進的發展，開設IE專業(即工業工程專業，以下簡稱IE)的院校基本上建立了以工作研究和人因工程為研究重點的基礎IE實驗室。而如何突破傳統、設計一個符合現代工業工程發展的實驗體系?如何構建一個培養學生工程研究和實踐創新能力的工業工程物流綜合實驗平臺，這是一個亟待探討和解決的問題，直接關系到我國工業工程領域的人才培養和未來發展。

1實驗室的建設思路

實驗室的建設思路是將“工業工程專業”同“物流工程與管理專業”進行有效融合，又不失各自特色，更好地體現工業工程的系統性和現代工業信息化的發展。實驗室模擬生產制造企業布局，以工廠物流設施及裝配流水線為平臺模擬典型的生產運行流程，結合先進的物流理念，進行“模擬、綜合、設計”多層次的實驗研究工作。

1．1以“基礎IE理論為依托，IE理論體系為架構”的工業工程實驗設置思路

“基礎工業工程”、“生產計劃與控制”、“質量管理”、“精益生產”等各門專業課根據工業工程專業總體培養目標，結合該課程本身知識點，圍繞統一的實驗對象開發實驗，體現課程間的聯系，從而突出IE的系統性，建立有效貫穿理論課程的實驗教學體系［1］。系統規劃和實驗設置要充分考慮IE的系統工程的特點，不僅對學生的基本技能進行訓練，更要注重訓練學生采用系統論的方法，綜合所掌握的工程理論知識來解決工業現場的實際問題;能夠合理調度工業現場的各種資源，使效益實現最大化。這就要求實驗系統不但能夠使學生對相應專業課程得到認知和訓練;更要求實驗系統能夠綜合貫穿IE理論體系，通過一個共同的實驗載體，將各項實驗聯系起來，形成有機整體，讓學生以面向現代工業制造、體現供應鏈流程的實驗系統為平臺，進行綜合性、系統性的工程實踐與管理作業。

實驗設置可劃分為以下三個層面:

(1)工程基礎認知層面

以工程實際為背景，提供工業化設備，并且保證設備中基本涵蓋工業領域正在得到廣泛應用的各種先進控制技術和正處于物流前沿領域的物流裝備，得以讓學生接觸實際的工業設備，且營造一個模擬離散型生產制造企業的實驗室環境［2］，增加學生對工程實際的感性認識。

(2)基礎工業工程理論層面

讓學生選擇感興趣的模型親自進行生產并分析，延續經典工業工程實驗如工作研究、時間測定、動作分析等，旨在掌握基礎IE的知識和技能，樹立工業工程意識，為日后應用IE技術和方法解決生產實際問題奠定基礎。

(3)工程實際研究層面

使實驗體系能夠模擬企業的生產制造、供應，物流、質量管理、信息交換等包括物流、信息流、資金流的大部分綜合IE活動，讓學生通過實際操作和接觸IE活動來增強“應用IE手段提高生產率和保證質量”的各項技能，從而使學生加深對IE課程體系和研究方向的理解，培養學生的工程分析、規劃、設計和方案優化的能力以及創新意識。

1．2以“供應鏈管理”為核心理念的宏觀企業及第三方物流實驗設置思路

供應鏈管理的核心為反應敏捷(Agile)和能讓各方利益協調一致(Aligned)、適應性強(Adapta-ble)。對供應鏈進行綜合分析，應用供應鏈的策略、基本方法，可以幫助企業降低庫存、降低成本、提升反應速度、提升企業競爭力和創造可持續的競爭優勢。

因此，物流實驗室的建設要以供應鏈管理為核心，以物流業務流程為基礎，以先進的物流設備如立體庫、條碼、射頻、電子標簽為實現手段，搭建一個兼具前瞻性、實用性、開放性的現代物流綜合模擬實驗室［3］。實驗設置通過物流流程讓學生體驗現代物流的核心活動:訂單、倉儲配送、運輸、庫存控制、客戶服務等，達到讓學生體驗真實物流場景的效果，培養學生對復雜的物流系統進行設施規劃、設計、過程優化以及流程管理的實際能力［4］。實驗設置可劃分為以下兩個層面:

(1)了解體驗供應鏈的流程

學生可以通過系統模擬:從貨代/報關/檢驗/檢疫等進出口貨物的管理，以及貨物到達物流中心、通過入庫線進行貨物入庫操作、到原材料出庫送至裝配流水線加工、到成品入庫等一系列的供應鏈流程;還可進行成品出庫、終端配送等第三方物流流程，及超市倉儲物流的管理和配送實驗，從而提高學生對物流綜合知識的理解，擴充感性認識，綜合培養學生庫存管理、生產物流方面的意識和理念。

(2)物流系統規劃與研究

結合理論知識和經典案例，鼓勵學生進行實際問題解決的實驗實踐活動，運用運籌學的知識進行庫存管理、資源優化配置和決策分析等，利用系統仿真軟件進行生產物流設施規劃方案的設計優化等，以加深對現代物流工程的理解，培養自身的物流規劃執行能力［5］。

1．3建立適應“教學+科研+培訓”三層需求的綜合實驗室平臺

(1)工業工程及物流工程專業本科生基礎性教學實驗平臺

以“工業工程和物流專業”本科教學大綱和實驗教材為指導，進行基礎IE的“動作研究”、“標準工時”、“操作分析”、“流程程序分析”等實驗;更可作為“現代物流設施與規劃”、“自動化物流系統的設計與研究”、“物流裝備”等課程的配套實驗平臺，將典型的物流流程設計為實驗，深化學生對理論知識的理解。

(2)供應鏈管理研究方向的科研平臺

實驗室的硬件設備靈活性強，且軟件的源代碼公開，可作為研究生進行相應課題的研究平臺［6］。如:可以通過修改“自動化物流系統終端任務執行軟件”的流程來重新規劃物流過程，以用來模擬宏觀物流系統的各個環節，包括供應商供貨、立體倉庫補貨、立體倉庫出貨、給超市終端配貨等一系列的供應鏈運作和管理流程。

(3)可作為“物流工程與管理”方向的培訓開放平臺

利用實驗室空閑時間，廣泛開展校外及社會物流人才的專業物流培訓，以達到最佳實驗室利用效率，更可以對實驗室維護資金形成有效的補充來源。

2實驗室的主要建設內容

實驗室的平面布局如圖1所示，全部硬件設備通過工業現場總線和計算機網絡互相連通。實驗系統具有良好的可重組性，基于ProfiBus－DP工業現場總線的I/O模塊的研發，使得流水線設備的任意組合得以實現，而基于開放式編程平臺的程序架構及ProfiBus－DP的專用通訊協議的定制，使得軟件修改相對容易，更易于滿足實驗系統要根據教學任務進行調整的需求。整體上可劃分為物流倉儲系統和生產工程系統。

2．1物流倉儲系統

硬件以自動化立體庫為中心，配置多種周邊輸送設備，包括輥筒式輸送線、倍速鏈輸送線、皮帶線及平移機等，還配備有AGV小車，電子標簽貨架，終端手持，自動標簽機等設備，并且模擬實際企業物流中心的布局特點和作業流程。

軟件包括倉庫信息管理系統(WMS)和輸送設備控制系統(WCS)。WMS用于實現管理自動化倉庫中心的庫存物料，管理出庫、入庫、盤點、揀選、補貨等任務的生成、執行和結束，管理有關的查詢及報表等。WCS用于處理來自WMS和自動化設備的信息，調度并控制自動化設備的動作，并提供設備運行的監控界面給操作人員。

2．2生產工程系統

硬件以裝配流水線為中心，各工位配置一體機，攝像頭，RFID(射頻識別)讀卡器，光傳感器，電子卡尺，電子千分尺等，模擬小型企業的組裝車間;此外還配有小型數控機加單元和信息處理單元(配有12臺PC)，分別模擬企業的制造車間和信息中心。軟件包括MES(制造執行系統)，達寶易工業工程軟件，Witness生產與服務運作仿真系統，flexsim仿真系統等。基于現場總線技術的MES系統通過電子看板，RFID卡，傳感器，測量儀等設備采集實驗過程中的生產數據(如合格數，加工總數等)，學生可根據采集數據進行在線質量監控，生產計劃調整等實驗。

3工業工程實驗平臺的建設

3．1工業工程綜合實驗平臺的構建

集成生產物流設備、柔性制造系統、生產信息管理軟件、實驗信息采集與分析工具等［7］，考慮面向現代大制造、全過程［8］，構建一個融合工業工程與物流工程、兼顧基礎IE與現代IE、為學生提供體驗供應鏈流程的綜合實驗平臺。實驗平臺結構圖如圖2，該平臺配置有三個模塊。

(1)基礎知識技能模塊

該模塊是整個實驗平臺的基礎模塊，為工業工程及分支提供普遍適用的分析問題、解決問題的技術與方法。學生自主選擇實驗對象(提供兩類工藝不同的產品)，延續經典的工藝程序分析、動作研究、工時評價、秒表測時、環境照明、環境噪聲、勞動強度等實驗，培養其基本的IE知識和技能，為下一實驗模塊奠定基礎。

(2)生產運行模塊

該模塊是實驗平臺的核心模塊，既鞏固第一模塊的知識技能，又為下一模塊做必要的準備。搭建接近生產制造企業的物理環境，模擬企業從訂單、采購、生產計劃、現場加工、檢驗、直到成品入庫整個生產運行過程，盡量再現生產中各個子系統之間的相互關系，讓學生通過體驗供應鏈流程來聯系和應用所學的專業知識，增強對工業工程綜合知識的理解。該模塊開設了ERP軟件熟悉、物料需求計劃、生產線平衡、生產線混流裝配、MES應用、在線質量追蹤、倉儲與分揀、牛鞭效應等綜合性實驗。

(3)數據分析研究模塊

經過前兩個實驗模塊的鍛煉，學生增強了對生產系統實際運行的理解，也應具有一定的應用IE手段解決問題的能力。此時，學生采用上一模塊的實驗數據進行生產物流追溯、過程能力分析、流水線仿真實驗，同時配以案例實踐活動，進行精益改善降低成本沙盤模擬，優化庫存、仿真建模優化設計生產物流設施和決策分析等綜合實踐活動。

3．2實驗平臺的特色

(1)創新性

實驗平臺以培養學生應用系統論的方法綜合所學專業知識解決工程實踐問題的IE素質為目標，有效融合工業工程與物流工程，兼顧基礎IE與現代IE，涉及多學科的專業技術，不過分強調學科化而割裂工程本身［9］，具有一定的創新性。

(2)開放性

實驗平臺選用的基于PC和DSP運動器的開放性硬件平臺，硬件可拓展，軟件提供完善接口;且軟件采用模塊化及面向對象的設計方法，源代碼開放，學生可根據實際需要進行重新設計開發控制軟件。

(3)先進性

實驗平臺使用了主流的運動控制技術、交流伺服技術、現場總線等技術，與同類設備相比具有一定的先進性。

(4)實踐性

單元設備具有較好的拆裝方便性，允許學生對某些設備進行拆裝、更改，且實驗平臺強調學生參與的主動性，打破以往被動學習的局面［10］，實驗過程為學生與平臺系統的信息交換過程，突出學生的主體性與實踐性。

4結束語

自實驗室投入使用以來，實驗課和生產實習受到學生們的普遍歡迎，激發了學生們的學習熱情和求知欲，通過以實驗室為平臺的工業生產與物流的綜合性實驗實踐活動，加深了學生們對IE基礎理論和工程知識的理解，提高了綜合運用多種IE手段解決實際問題的能力。當然，今后我們要不斷完善和提高實驗技術水平，關注教學效果，加強與兄弟院校的交流合作，共同推動IE學科的發展，為培養出高層次應用型、復合型人才做出不懈努力。