面向工程素质的工业工程实验教学体系的构建

薛冬娟，慕光宇，潘 颖，潘澜澜

(大连海洋大学机械工程学院，辽宁 大连 116023)

目前，国内大部分高校工业工程专业实验室建设滞后于理论教学环节的教学环境，本文提出了构建面向工程素质的工业工程实验教学体系。该体系突出以制造工程为背景，以系统全面地培养复合型人才为目的，包容基础工业工程和现代工业工程的主要特点，结合IT技术营造数字化制造与数字化管理网络环境，使工业工程专业的实验教学更具开放性和工程性。

1 面向工程素质培养的工业工程教学实验体系构建需求

目前，国内高校IE专业实验教学的各个环节都服务于相应的课程或课程群，但在对这些实验教学环节的内容、形式、要求、时间安排等方面的设计上，较少从整体的角度来考虑其相互之间的关系与联系。总体来看，目前本专业实验教学存在的主要问题，表现在以下方面：

（1）各实验教学环节独立，没有形成体系。

（2）实验教学体系缺乏先进性、实用性、创新性和有效性，主要是因为实验、实习条件限制，很多实验教学内容脱离科技发展和企业的实际需要[1]。

（3）教学模式单一，缺乏综合实验教学环节，使得学生主动性和创造性难以发挥。

（4）实验多以演示性、验证性为主，缺少系列化的综合性、创新型、设计性、开放式的专业课程实验，不利于学生的动手能力和创造力的培养。

另外，根据对制造业人才需求情况的调研和需求分析发现，目前该专业绝大部分毕业生的就业，仍停留在制造业产业链的末端，基本上都是从事基础工业工程、品质管理、库存管理和生产计划等方面的工作，培养出的学生就业后还不能较快地适应岗位，与企业用人要求的期望值，存在相当差距。

因此，构建面向工程素质培养的工业工程教学实验体系，其规划建设思路是:以实验硬件设施为基础，以计算机软硬件技术为手段，以自动化和网络通信技术为支撑，提供相关辅助设备和资料，建设一个面向工程应用的柔性开放式的现代IE工程实验体系。建设目标是：将工业工程学科理论与实验有机结合，验证学生所学专业理论知识，训练学生专业技能，培养其综合设计和系统分析的能力；满足本科生和研究生教学和企业IE人员的培训需要，同时能为教师、研究生等科研人员提供试验环境。

2 面向工程素质培养的工业工程柔性开放式教学实验体系

2.1 实验体系架构

面向工程素质培养的工业工程教学实验和创新体系在总体上考虑面向现代制造、全过程，充分体现集成制造背景和现代工业工程特点。该教学实验体系的基本结构如图1所示，整个体系由工作研究与工效学实验模块、生产制造系统实验模块、设施规划与虚拟运作实验模块、现代经营工程系统实验模块4部分组成，而连接各实验模块的纽带是数字化制造与数字化管理环境，其体现了各实验之间的数据联系，保证了实验体系的系统性和完整性。

图1 工业工程柔性开放式教学实验体系基本结构

2.2各组成实验模块

（1）工作研究与工效学实验模块

工作研究与工效学是传统工业工程的主要内容，是进行现代工业工程活动研究的前提。工作研究与工效学实验模块是工业工程专业所需的基础实验环境，主要涵盖基础工业工程和人因工程两门课程实验。基础工业工程实验着重培养学生掌握方法研究和作业测定的基本方法，训练学生不断置疑和不断创新的工业工程意识；人因工程实验目的是使学生了解人与工作环境之间的关系以及环境等因素对效率的影响，掌握改善环境提高效率的基本方法，设计适宜的工作环境。

（2）生产制造系统实验模块

现代工业工程的主要特征和重要内容是在计算机系统技术的基础上发展集成生产和相应的现代制造技术[5]。该实验模块主要包括现代制造系统实验、生产计划与控制实验以及品质管理与可靠性实验。现代制造系统实验目的是使学生了解先进制造技术，掌握现代生产制造系统的设计方法；生产计划与控制实验目的是使学生了解产品开发、研制及设计流程，掌握生产过程规划与设计方法及生产过程控制技术，学会主生产计划、物料需求计划和不同生产类型下的生产作业计划；品质管理与可靠性系列实验开设目的是使学生了解统计品质控制、全面品质管理等科学的品质管理方法，掌握品质数据的统计分析方法，学会进行品质设计、品质控制、品质评价与诊断。

（3）设施规划与虚拟运作实验模块

现代工业工程追求的最终目标是使企业优化有限资源配置，正确调度和使用各项资源，降低企业运作成本，提高企业产品品质，确保企业整体经济效益稳定可持续发展。该实验模块包括设施规划与物流分析实验、系统建模与模拟仿真实验两部分内容。

设施规划与物流分析实验目的是使学生了解设施规划与设计的重要性，掌握设施设计及布局的基本方法，学会使用相关物流设备和技术设计合理的物流系统。实验内容可结合某种典型产品的生产流程，应用物流仿真软件（如Flexism、Witness）对工厂生产系统进行物流分析，通过对工厂的合理布局，设备的有效布置，仓储系统的合理设计，使学生掌握系统布置设计方法(SLP)的规范设计程序，并可以通过系统仿真软件优化和验证所设计的对象，以此提高其开发设计的创新能力。

系统建模与模拟仿真实验目的是使学生了解企业生产运作与管理流程，掌握工业企业生产系统（包括物流系统）建模方法，学会使用建模仿真软件（如Flexism、Witness）等进行仿真验证实验，学会使用ERP系统（如用友、SAP）熟悉企业各项业务流程，综合运用专业知识模拟局域网络下工业企业生产运营系统的设计与运行。

（4）现代经营工程系统实验模块

工业工程的重要目标之一是在信息技术的基础上实现现代企业经营工程系统低成本、高效益、高效率运行。该实验模块包括工程经济学实验、供应链管理（SCM）模块和客户关系管理（CRM）模块。工程经济学实验目的是使学生了解资金的时间价值、工程经济活动效果，掌握风险与不确定性分析方法、工程项目可行性研究方法、效益费用分析法，学会对工程项目方案进行经济评价，应用价值工程进行工程项目方案评选；而供应链管理（SCM）模块和客户关系管理（CRM）主要让学生学习采购订单管理、采购计划的制订、供应商评价与选择方法和步骤、分销商管理、分销计划及配送网络平衡等问题。

3 结束语

构建面向工程素质的工业工程实验教学体系，不仅可为学生提供宽广自由的实验环境，使其在实验过程中得到工程专业技能与创新意识的全面提升，达到工业工程专业复合型人才培养的目的，同时考虑到国内高校IE专业实验室建设不完整的现状，提出运用IT技术营造数字化制造与数字化管理环境，以真正实现实验体系的开放性和工程性。该教学实验体系的规划设计思路和体系结构可对工业工程专业开设实验教学提供参考和指导意义。

[1]向 号，张嗣徽，李 明.《生产计划与控制》课程教学的改革与实践[J].物流工程与管理，2008，30(11):121-122.

[2]周贞云，马汉武，叶春明，等.现代工业工程专业实验室的规划趋势[J].工业工程，2008，7(2):60-63.

[3]周 蓉，蒋增强，沈维蕾，等.现代工业工程柔性开放式教学实验体系的构建[J].实验技术与管理，2007，24(5):121-123.

[4]薛冬娟，潘澜澜，潘 颖，等.应用型工业工程人才培养的实践教学研究[J].装备制造技术，2011，2:183-186.

[5]郭效中.高校管理类专业实验教学系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2010，6(3):536-538.