工业工程专业实验教学体系.pdf

1、 工业工程专业实验教学体系 山东大学管理学科实验中心 工业工程研究所 1工业工程专业实验教学体系 工业工程专业的培养目标 建立工业工程专业实验教学体系的背景 建立工业工程专业教学实验体系的指导思想 工业工程专业实验教学体系的基本结构 工业工程专业实验教学体系的实验模块 几个典型实验模块介绍 null 基础工业工程实验模块 null 物流工程实验模块 null 生产计划与控制实验模块 null 人因工程实验模块 实验项目的类型与实验方式 工业工程专业实验教学体系实现的基本功能 实施工业工程专业实验教学体系取得的成果 今后的设想 2 工业工程专业的培养目标 工业工程专业培养适应社会主义现代化建设需

2、要的、具有现代工业工程和系统管理方面的知识、素质和能力，懂技术、懂经济、懂管理、能应用计算机、会外语的、宽基础、高素质、具有创新精神和实践能力的高级复合型人才。 工业工程是工程技术和管理的有机结合，其职能是进行各种管理系统的规划、设计、评价和创新。见图1工业工程的职能。 实验教学在工业工程专业教学中起着举足轻重的作用。 工业工程的职能设计 评价 创新规划图 1 工业工程的职能 建立工业工程专业实验教学体系的背景 工业工程实验室始建于 1983 年，是国内最早以工业工程命名的实验室之一。 最初，仿照日本早稻田大学的实验室建设体系开展实验室建设。当时采用传统的按课程来开设实验的实验模式，每门课程单

3、独设立实验项目。实验项目大多是为了验证某个理论或训练某个知识点而设计的。由于没有建立统一的专业教学实验体系，各实验项目之间基本是相互独立的，缺乏必要的联系，各门课之间的实验内容就更谈不上相互联系了。这样，所有实验做下来，同学们头脑中仍然无法建立起一个专业的总体概念。通过实践，我们发现这种传统的实验教学模式难以达到工业工程专业培养目标的要求。从 1988 年开始，山东大学工业工程实验室启动了“面向 IE 专业的大型综合实验研究”工作，提出了建立工业工程专业教学实验体系的概念。 建立工业工程专业实验教学体系的指导思想 根据现代工业工程专业的性质和特点，我们认为，建立其专业实验教学体系的基本指导思想

4、应该是：在实现工业工程专业基本技能训练的基础上，突出综合性、3系统性和创新性训练的特点；通过一个共同的实验载体，将各项实验联系起来，形成一个有机的整体，以体现实验教学与理论教学的有机融合。 实现这种指导思想的具体方法是：选择一个或少数几个比较典型的工业产品为实验对象，各门专业课根据工业工程专业的总体培养要求、结合该课程本身的知识点，围绕统一的实验对象来开发实验，使整个实验教学体系能够模拟企业的工程经济分析、设施规划与布局、物流系统设计、人机系统设计、产品数据管理、标准工作方法与劳动定额制定、生产计划与控制、质量管理、流程改进、财务与成本控制等包括物流、信息流、资金流和人员流的全部或大部分工业工

5、程活动。见图2工业工程专业实验教学体系的指导思想。 工业工程专业实验教学体系指导思想综合性 系统性 创新性工程经济分析 设施规划与布局 物流系统设计 人机系统设计 产品数据管理 标准工作方法 劳动定额制定 生产计划与控制 质量管理 流程改进 财务与成本控制物流 信息流 人员流资金流图 2 工业工程专业实验教学体系的指导思想 工业工程专业实验教学体系的基本结构 根据建立工业工程专业实验教学体系的基本指导思想和功能要求，山东大学以柴油机喷油泵 为基本实验对象设计了其工业工程专业实验教学体系，见图 3 工业工程专业实验教学体系 图。 该体系图是工业工程专业实验教学体系的总体功能流程图，是一个概念模型

6、。 工业工程专业实验教学体系几乎涵盖了企业的所有工业工程活动，并体现了这些活动之间的有机联系。 4图3 工业工程专业实验教学体系图 公司总战略产品开发战略生产发展战略市场开发战略人力资源开发战略厂址选择工厂总平面布置产品设计CAD价值工程编制工艺CAPP正交试验工序质量控制物流分析与搬运系统设计生产单元设计仓库设计车间平面布置先进制造系统辅助设施设计工程经济经济分析 项目计划控制财务评价工时定额制定方法研究人因工程学实验管理信息系统分析与设计基本技能训练系列实验计算机语言及数据库原理系列实验营销策略 销售计划 生产计划主生产计划物料需求计划能力需求计划车间作业计划与控制1. 制造标准2. 物料

7、清单3.工序4. 工作中心总帐固定资产应付帐款成本控制市场调查与预测订单 管理应收账款工资库存 控制 采购 管理5 工业工程专业实验教学体系的实验模块 根据工业工程专业的课程体系和知识结构，我们将其划分为：企业战略分析、设施规划与物流分析、工程经济分析、产品开发与产品数据管理、生产计划与控制、质量管理、基础工业工程、人因工程、信息系统分析与设计、财务与成本管理 等10个功能领域，即10个实验模块。见图4 工业工程专业实验教学体系模块图。 工业工程专业实验教学体系模块图企业战略分析设施规划与物流分析工程经济分析产品开发与产品数据管理生产计划与控制财务与成本管理信息系统分析与设计人因工程基础工业工

8、程质量管理图 4 工业工程专业实验教学体系模块图 几个典型实验模块介绍 下面对其中几个典型实验模块做简要介绍： null 基础工业工程模块 基础工业工程是工业工程的经典内容，它为工业工程其它分支提供了普遍适用的分析问题、解决问题的技术与方法，为企业的运营与管理提供基础数据、作业流程、作业方法及时间标准的研究。 开设基础工业工程实验的目的，是训练学生现场观测和采集数据的能力、整理分析资料以发现问题并提出改进方案的能力、建立作业标准和标准作业流程的能力等，以提高学生理论联系实际、运用系统的思想分析问题、解决问题的能力。基础工业工程实验项目的设计，是在本专业教学实验体系框架指导下，进一步将实验体系的

9、内容加以充实和细化。实验对象是整个实验体系共同采用的 195A 型柴油机喷油泵，从而保证了与其它实验模块的相互衔接，做到本实验的结果直接成为其它实6验的前提条件。在实验类型设置中，注意单项实验与综合实验相结合，验证试验、认知实验与学生自主实验相结合，构成了本模块的实验体系。 基础工业工程模块的实验项目分为两大部分：方法研究和作业测定。方法研究又分为三个层次：流程分析、操作分析和动作分析。 目前，基础工业工程实验模块开设了工艺程序分析、人机操作分析、双手操作分析、动作研究、工时评价、秒表测时、工作抽样、模特排时法等八个实验。见图5基础工业工程模块实验项目图。 基础工业工程模块实验项目图5 基础工

10、业工程模块实验项目 其中既有单项认知型实验，如工艺程序分析实验、人机操作分析实验、工时评价验等；有综合实验，如秒表测时实验；有学生自主实验，如工作抽样实验。 null 设施规划与物流分析实验模块 设施规划与物流分析模块，即物流工程实验模块，是工业工程专业的重要实践教学环节，培养学生熟练运用现代物流工程理论、系统规划设计方法和计算机信息技术，独立从事企业设施布局与物流系统的分析、设计和管理的能力。 设施规划与物流分析实验模块的硬件组合平台框架结构图，见图6。 7图 6 物流实验模块硬件组合平台结构框架图 设施规划与物流分析实验模块包括物流技术装备认知、仓库货位管理、输送系统规划与设计、物流系统仿

11、真、喷油泵装配流水线组织设计及装配车间平面布置设计等 5个实验。见图 7设施规划与物流分析实验模块图。 设施规划与物流分析实验模块物流技术装备认知实验 仓库货位管理实验 输送系统规划与设计实验 物流系统仿真实验喷油泵装配流水线组织设计及装配车间平面布置设计图 7 设施规划与物流分析实验模块实验项目 8null 生产计划与控制实验模块 生产计划与控制是工业工程专业的主干课程之一。主要研究企业生产计划与控制系统的构成模式和运作机理以及运作过程。 现代企业的生产计划与控制系统主要是通过ERP 系统来体现的，因此，本实验模块的训练要点是围绕着ERP 系统的构建与运行来展开的。ERP 是一个庞大的企业资

12、源计划系统，包含了企业整个生产经营的全部内容。本实验模块只针对其中的生产计划与控制部分开展实验。 由于ERP 是一个非常复杂的高度集成化的软件系统，仅有ERP软件，只能在课堂上演示一下其系统的基本功能，很难真正开展实验教学。只有经过详细的实验设计，进行有目的的实验模块分解和功能重组，形成具体的实验项目和实验方案，才能使学生掌握ERP系统的基本功能和运行机理。 本实验模块根据工业工程专业的培养要求，突出对ERP系统基本参数的设置和生产计划与控制部分的运行训练。内容主要包括以下三个方面：ERP基本参数的设置；ERP系统运行；生产工程仿真。 该实验模块目前开设了产品结构 BOM 设计、工艺路线定义与

13、 BOM 转换、物料编码和物料属性设计、熟悉用友 ERP-U8 软件、基础数据录入、 “库存管理、销售管理、采购管理”、主生产计划与粗能力需求计划、物料需求计划与能力需求计划、生产系统仿真等 9 个实验。见图 8生产计划与控制模块实验项目图。 9生产计划与控制实验模块产品结构BOM设计实验工艺路线定义与BOM转换实验物料编码和物料属性设计实验熟悉用友ERP-U8软件实验基础数据录入实验库存管理 ,销售管理 ,采购管理实验主生产计划与粗能力需求计划实验物料需求计划 ,能力需求计划实验生产过程仿真实验图8 生产计划与控制模块实验项目 该模块的实验项目之间的联系见图 9 图9 生产计划与控制模块实验

14、项目之间的联系 null 人因工程实验模块 人因工程模块主要研究人与机器和工作环境的关系，以及如何围绕人来设计工作系统以提高工作效率。 人因工程实验模块目前开设：环境照明与生产效率关系、环境噪声测定、简单10反应时测定、人体测量、心率与耗氧量相关关系测定、劳动强度测定、微气候、 “显示、控制、运动比”等 8个实验。见图 10人因工程模块实验项目图。 图 10 人因工程模块实验项目 实验项目的类型与实验方式 1. 实验项目的类型 如上所述，该实验教学体系包含10个实验模块，而每一实验模块又由若干个实验项目所组成。 实验项目分为单项认知型、综合型、开发设计型和创新型实验四种类型。见图11实验项目的

15、类型图。 实验项目的类型单项认知型综合型开发设计型创新型图 11 实验项目的类型 11单项认知型实验是指仅对某一理论进行验证或训练某一方面技能的实验。如基础工业工程实验模块中的“工艺程序分析”、“秒表测时”，人因工程学实验模块中的“简单反应时测定”、“劳动强度测量”，以及物流工程实验模块的“物流技术装备认知实验”等。 综合型实验是指综合运用多种知识和技能分析研究某个较复杂问题的实验。如“主生产计划与粗能力计划实验”、“物料需求计划实验”、“ RJ45 制作和对等网组建实验”等。 开发设计型实验是指综合运用多门课程的多种知识和技能进行系统分析与设计的实验。如 “工厂（车间）平面布置设计”、“输送

16、系统规划与设计实验”、“工程经济学综合实验暨课程设计”等。 创新型实验则是在开发设计型实验的基础上加进了更多自主创新的内容。 以上四种实验类型反映了不同的实验层次和复杂程度，它们均可独立开设，但又具有联系。一项综合型实验可能包含或运用几个单项认识型实验及其结果；开发设计型和创新型实验则可能包含或运用多个综合型和单项认知型实验及其结果。 2. 实验方式 在该实验教学体系中，具体实验方式包括：动手操作；计算机模拟； 现场观测 (或看录像 )；运行演示；案例分析（或习题作业）；和 专业课程设计。见图12实验方式图。 实验方式动手操作计算机模拟现场观测运行演示案例分析专业课程设计图12 实验方式 12

17、 工业工程专业实验教学体系实现的基本功能 工业工程专业实验教学体系实现了以下功能： null 能对学生进行单项认知型、综合型、开发设计型和创新型等不同类型实验的训练； null 能实现动手操作、计算机模拟、现场观测 、 运行演示、案例分析、专业课程设计等多种实验方式的组合应用； null 适用于本科生、研究生、自考生、短期培训学员以及非工业工程专业学生等多种类型的实验者； null 能模拟多种管理系统的设计与运行，提高学生系统分析与设计的能力； null 能够实现实验教学与课堂理论教学的有机融合； null 能为教师和研究生提供实验、研究平台，并用其研究成果不断更新和丰富教学实验体系的内容。

18、实施工业工程专业实验教学体系取得的成果 自 1988年启动工业工程专业实验教学体系研究以来，培养了工业工程专业本科生近 800人，研究生 200余人，各类培训班学员超过 3000人。 1995 年，在国际工业工程及制造工程会议上发表论文工业工程专业教学实验体系的研究与策划，同年获山东省高等学校实验室管理研究会实验教学与研究论文优秀奖。 1999 年，作为山东省教育厅的重点实验建设项目，山东大学全面实施了工业工程专业大型综合实验体系的建设，成为国内高校工业工程专业实验室建设的成功范例。 2002 年，荣获山东省实验技术优秀成果二等奖； 2002 年，在全国工业工程会议上介绍开展工业工程实验教学体

19、系研究和实施工作的经验。 2003 年， 在第十届工业工程与工程管理国际会议上发表论文“ Research and Implementation on the Network-Based Experiment Teaching System for IE Education”。 2004 年，启动山东大学“工业工程专业实验教材建设”项目。 2004 年，基于网络环境下的 IE 专业实验教学体系的研究与实施获山东大学“实验教学改革及实验技术创新优秀论文”二等奖。 13近年来，陆续开发了“简单反应时” 、 “工作抽样” 、 “人机操作分析” 、 “联合操作分析”等多个实验教学软件； 建立了支持工业

20、工程实验教学体系的柔性化“微型工厂”； 2006 年，出版了国内第一本工业工程专业实验教材工业工程专业实验与实习教程（21 世纪工业工程专业规划教材）。 2006 年 7 月在教育部高等学校管理科学与工程类学科教指委主办的 “高等学校工业工程专业教师培训班”上为全国工业工程专业教师开展“工业工程实验与实习”讲座。 自 2002年以来，先后在全国和国际工业工程会议上开展工业工程实验讲座 6次，发表与工业工程实验相关的教学研究论文十余篇。在全国高校工业工程领域引起了比较大的反响，已有来自北京、上海、天津、浙江、江苏、湖南、四川、河南、河北、内蒙古等地的五十余所兄弟院校前来参观交流。 通过整个工业工

21、程实验体系的训练，使学生对企业的设施规划与布局、作业标准制定、业务流程设计与改进、生产计划与控制、质量管理、信息系统分析与设计、劳动组织设计与管理等大部分工业工程活动有了系统的体验，在实现基本技能训练的基础上，突出了综合性、系统性和创新性的特点，使实验教学与理论教学得到了有机融合，实现了工业工程专业宽基础、高素质、具有创新精神和实践能力的高级复合型人才的培养目标。 山东大学工业工程专业的毕业生普遍受到用人单位的好评。 今后的设想 气有浩然、学无止境。 下一步，我们将进一步完善工业工程专业实验教学体系，不断探索新的实验教学方式，开发新的实验教学软件，增加创新性实验和网络实验，将整个工业工程专业实验教学体系与企业信息化工程融为一体，为学生进行现代企业系统的规划、设计、评价和创新提供集成化的实验教学平台，以进一步提高学生的实践能力和创新能力。