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摘要：

本文將CDIO工程教育模式的理論框架，應(yīng)用到工業(yè)工程課堂教學(xué)實(shí)踐，通過對(duì)寧波大學(xué)餐廳收費(fèi)流程進(jìn)行優(yōu)化，將工業(yè)工程理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目中，在尋求問題解決方法的過程中探索和豐富CDIO的實(shí)踐方案。這對(duì)CDIO在其它專業(yè)的教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用也起到一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：

CDIO；工業(yè)工程；收費(fèi)流程優(yōu)化

工業(yè)工程專業(yè)整合了制造工程、管理工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用工程的理論知識(shí)，培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用工業(yè)工程方法分析和解決工程實(shí)際問題的基本能力。該專業(yè)知識(shí)具有涵蓋面廣、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。故而如何引導(dǎo)學(xué)生將其復(fù)雜寬泛的理論知識(shí)靈活地應(yīng)用于具體的項(xiàng)目實(shí)踐是教學(xué)的關(guān)鍵之處。CDIO工程教育模式有助于實(shí)現(xiàn)學(xué)生在工程項(xiàng)目學(xué)習(xí)中從被動(dòng)接受理論知識(shí)到有目的性地主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)的轉(zhuǎn)變。因此，發(fā)掘合適的工程項(xiàng)目將是在工業(yè)工程教學(xué)中引入CDIO的關(guān)鍵。本研究中選取大學(xué)餐廳付費(fèi)程序的優(yōu)化作為CDIO工程項(xiàng)目，探索將工業(yè)工程專業(yè)的各類知識(shí)應(yīng)用于項(xiàng)目實(shí)踐中，從而在解決問題的同時(shí)深化對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。

一、CDIO理念、工業(yè)工程教學(xué)與餐廳優(yōu)化項(xiàng)目的有機(jī)結(jié)合

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以項(xiàng)目研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程,從工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面全面培養(yǎng)學(xué)生。[1]基于該理念，工業(yè)工程專業(yè)開展了以“E餐廳”為主題的學(xué)校餐廳案例分析大賽，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作方式運(yùn)用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?yōu)化。項(xiàng)目由團(tuán)隊(duì)完成，從選題構(gòu)思、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、可行性分析、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行、直至最終匯報(bào)總結(jié),小組開展多次討論，集思廣益，協(xié)作分工，各方面能力均得到了鍛煉。我們選取其中一個(gè)參賽項(xiàng)目，具體分析該項(xiàng)目在其全“生命”周期的運(yùn)作過程中與工業(yè)工程專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)、改善目標(biāo)和方法手段、以及CDIO基本理念的映射對(duì)應(yīng)關(guān)系。

二、CDIO工程項(xiàng)目的全周期運(yùn)作

（一）構(gòu)思優(yōu)化項(xiàng)目?jī)?yōu)化項(xiàng)目的選擇需要定量的分析,小組以寧波大學(xué)第一餐廳二樓（以下簡(jiǎn)稱“一餐”）為優(yōu)化對(duì)象，通過實(shí)地及問卷調(diào)查，收集數(shù)據(jù)并統(tǒng)計(jì)分析，具體如下：1、問卷分析：設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，對(duì)就餐學(xué)生進(jìn)行滿意度調(diào)查。合計(jì)發(fā)放問卷50份，回收43份有效問卷。分析發(fā)現(xiàn),滿意度最低的三點(diǎn)分別為：取菜速度（40%）、結(jié)算速度（60%）及結(jié)算準(zhǔn)確度（69.9%）。2、人工結(jié)算的時(shí)間研究：利用時(shí)間研究方法，小組成員分別記錄晚餐高峰期時(shí)一餐二樓兩位收費(fèi)員分別結(jié)算10位同學(xué)的時(shí)間，得出收費(fèi)平均時(shí)間為5.53秒，方差為3.79秒，可知人工口算并手動(dòng)輸入餐費(fèi)耗時(shí)普遍偏長(zhǎng)，且速度不穩(wěn)定。明確了現(xiàn)狀后，采用6W2H分析法[2]發(fā)現(xiàn)一餐的收費(fèi)處效率低的核心問題在于收費(fèi)方式，考慮取代現(xiàn)有的人工計(jì)費(fèi)收費(fèi)的方式。條形碼技術(shù)具有可靠性強(qiáng)、效率高、成本低、易于制作等優(yōu)點(diǎn)，其掃描速度可達(dá)40字符/秒［3］，計(jì)算處理快，通過條碼收費(fèi)的效率遠(yuǎn)高于人工。因此，明確用條碼技術(shù)對(duì)餐廳收費(fèi)優(yōu)化作為改進(jìn)項(xiàng)目，完成構(gòu)思階段。

（二）設(shè)計(jì)優(yōu)化方案實(shí)現(xiàn)條形碼收費(fèi)必須配套一系列的收費(fèi)流程改造設(shè)計(jì)，具體包括餐盤規(guī)劃、付費(fèi)流程設(shè)計(jì)、場(chǎng)地布局設(shè)置等，從而形成了多個(gè)子項(xiàng)目。每個(gè)子項(xiàng)目分屬不同的工業(yè)工程專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)和技術(shù)。1、餐盤規(guī)劃(1)餐具顏色和數(shù)量的統(tǒng)計(jì)分析：小組成員對(duì)一餐二樓現(xiàn)有的盤子進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，晚餐消耗菜盤數(shù)約為1056件，客流量約500人。現(xiàn)有餐盤顏色及占總量的百分比分別為：綠（49%）、黃（23%）、藍(lán)（14%）、橙（8%）及粉（6%）。（2）顏色分類設(shè)計(jì)：實(shí)地調(diào)研了餐廳飯菜的種類及價(jià)格，各菜價(jià)所占比例分別為3.5元（49%）、3元（23%）、4元（14%）、5元及以上（8%）、2.5元及以下（6%）。考慮成本，在不重新購(gòu)置新餐具的前提下，將現(xiàn)有餐盤顏色與菜價(jià)對(duì)應(yīng)，可最經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)條碼技術(shù)。其中3.5元的菜價(jià)所占比例最大，可對(duì)應(yīng)數(shù)目最多的綠色菜盤，以此類推。考慮餐盤的循環(huán)使用中，餐具數(shù)量能夠滿足客流量最大值。2、人員配置設(shè)計(jì)利用條碼技術(shù)可實(shí)現(xiàn)收費(fèi)計(jì)費(fèi)的自動(dòng)化，但還需要考慮配置人員對(duì)收費(fèi)過程進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)管。已知條形碼的讀取平均每15000個(gè)字符才會(huì)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤[4]，每個(gè)條形碼含13個(gè)字符[5]，掃描器故障率p為0.26%。考慮故障發(fā)生的隨機(jī)性，利用隨機(jī)服務(wù)計(jì)算來(lái)量化最優(yōu)的人機(jī)配置。公式（1）為n臺(tái)設(shè)備中m個(gè)同時(shí)出現(xiàn)維護(hù)需求的概率P，根據(jù)該公式計(jì)算，當(dāng)收費(fèi)設(shè)備為2臺(tái)時(shí)，設(shè)備同時(shí)發(fā)生故障的概率僅為0.0007%。由此，在設(shè)置兩臺(tái)機(jī)器時(shí)，僅一人監(jiān)管即可。3、場(chǎng)地布局設(shè)計(jì)(1)流程設(shè)計(jì)：菜價(jià)與餐盤顏色對(duì)應(yīng)，在餐盤底部印刷相應(yīng)價(jià)格的條形碼。學(xué)生取菜后，將盤子放在鏤空的托盤上。至結(jié)算處，將掃描器安置在水平桌面上，推過托盤，掃描器對(duì)條碼進(jìn)行掃描，與閱讀器連接的計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算總價(jià)，學(xué)生刷卡即可。(2)布局路線設(shè)計(jì)：更改條碼收費(fèi)方式后，結(jié)算路線也需要相應(yīng)調(diào)整。一餐二樓現(xiàn)行結(jié)算路線較為不合理，現(xiàn)應(yīng)用布局規(guī)劃方法，繪制出改良后的結(jié)算路線。改良前后的布局對(duì)比如圖2所示。優(yōu)化后結(jié)算面積減小，路線縮短，就餐面積相應(yīng)擴(kuò)大。可同時(shí)解決排隊(duì)耗時(shí)長(zhǎng)，高峰時(shí)交通擁堵及座位不夠的問題。

（三）項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性實(shí)現(xiàn)改進(jìn)方案需要另外購(gòu)置一套條碼掃描器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（約12000元）、熱轉(zhuǎn)印條碼打印機(jī)及所需耗材（約2000元）。按員工每月工資2000元計(jì)算，由于本方案將原有2名結(jié)算員工縮至1名，則7個(gè)月即可回收成本。此外，從理論上計(jì)算，優(yōu)化后結(jié)算過程至少可縮短至3秒/人，其效率提高了40%。

三、總結(jié)

本文以學(xué)校餐廳的付費(fèi)流程優(yōu)化為例，以實(shí)例展示了CDIO理念在工業(yè)工程教學(xué)中的應(yīng)用。本次教學(xué)實(shí)例對(duì)如何將抽象的CDIO理念與實(shí)際的工程教育的專業(yè)知識(shí)相結(jié)合起到了借鑒意義，不僅有助于對(duì)工業(yè)工程專業(yè)的CDIO模式教學(xué)道路的探索，也有助于啟發(fā)其他專業(yè)的CDIO模式的教學(xué)實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

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作者：覃穎 徐曉倩 施韜晦 單位：寧波大學(xué) 機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院