建设仿真实验实践平台与工业工程学生综合创新能力培养

王文轲　魏芳　张伟　杨琴　孙琳　熊梓言

摘 要 实践教学对于工业工程人才培养是至关重要的。目前社会对于创新型人才的需求增大，而大多数高校对于开展实践教学环节的结果未能达到预期效果，本文基于目前对工业工程学生的人才培养现状，对培养方式现状存在的问题进行分析，建设仿真实验实践平台以促进学生对专业工作的认识以及理论与实际相结合，进一步培养学生的综合创新能力以及实践能力。

关键词 仿真实验平台 综合创新能力 实践 工业工程

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.10.015

Abstract Practical teaching is essential for the training of industrial engineering students. At present， the demand for innovative talents is increasing， and most universities have not achieved the desired results for carrying out practical teaching. Based on the present situation of cultivating talents of industrial engineering students， the existing problems of training are analyzed， the construction of simulation experiment practice platform is established to promote students understanding of professional work and the combination of theory and practice， specially， it can also develop students' comprehensive innovation ability and practical ability.

Keywords simulation experiment platform； comprehensive innovation ability； practice； Industrial Engineering

工业工程（Industrial Engineering， IE）是一门对涉及人、物料、设备、信息、能源等要素的集成系统进行规划、设计、改善、控制和创新的综合性边缘学学科。[1]鉴于IE较强的应用性和实践性，实验成为其教学活动中的重要组成部分，实验教学环节更是必不可少的过程。[2]但是，工业工程实验室的建设基本上还处于探索时期，各个高校设备资源水平相差很大，专业教学特色各不相同，专业构成和形成历史也有差异，所以并没有形成一个统一的建设模式。[3]随着现代市场日益进步和快速发展，企业生产系统逐步与网络智能化技术接轨，要使高校实验室建设跟上实际生产企业的发展，对其的规划设计和运行管理也变得越来越复杂。因此，仿真实验实践平台通过生产线的模拟，可在计算机上快速再现一个复杂生产系统的状态，模拟其动态行为，分析该生产系统配置是否合理，进而为生产系统的设计、改善及优化提供决策支持。[4]

面对国内高等教育对学生创新能力培养的要求，各高校在理论教学基础之上更要重视开展开发创新能力的实践教学。但由于IE在我国设立时间不长，在人才培养方面还缺乏经验，导致人才培养与社会需求不相适应。因此，现阶段工业工程专业的教学目标应为培养面向社会需求的同时具备工程技术与管理能力的复合创新型人才。利用FlexSim软件进行生产线的系统建模与仿真，实现足够的验证实验和一定数量的综合性实验，促使学生在实践中提高自主学习能力和实践能力，从而让学生利用IE的理论知识去发现问题并解决问题，从而获得一定的专业技能并提高综合创新能力。

1工业工程学生培养现状

近年来，我国对于工业工程人才的需求逐渐增长，但与之形成对比的却是工业工程专业在教学上的创新性有待加强，缺乏具有综合创新能力的高素质人才，最终使人才培养跟不上社会的需求，导致学生在刚进社会时很难进入岗位角色。具体主要表现在以下几点：

（1）重理论轻实践的观念仍然存在。由于工业工程在我国发展较晚，对于工业工程教学方法大部分停留在理论教学而缺少对实践的重视，导致学生对专业的认识仅停留在书本知识上。

（2）实践教学内容综合性不够。尽管实际教学工作包含理论与实践相结合，但对于基础专业课程所独立设置的实验课程之间的联系程度不高，各个课程的契合程度低。

（3）工程实践教学环节的相关资源、仪器设备不能适应实际生产的需要。由于科技的迅速发展，在实际生产车间中的机器设备更新速度加快，而对于实践教学环节中使用的仪器设备或资源跟不上实际生产的发展，导致学生在学校学习的内容无法满足工作崗位对工业工程人才的需求。

（4）实践教学模式单一。缺乏设计性和开放性，且实验考核方式创新性不高，从而造成学生被动实验，在某种程度上束缚了学生创新能力的提高。

2建设仿真实验平台的目的

建设实验教学平台是培养学生创新能力，提高教学质量的一项必不可少的措施。[5]为使学生了解和认识实际生产加工过程，亲自参与到生产活动中从而提高学生实践能力和动手能力，建设模拟汽车生产过程的仿真实验平台，借助平台开展模拟实验。利用学校实验资源建设模拟真实生产实验平台对本专业学生进行实践教学，让学生在体验汽车生产过程的同时，把握动作现状，找出自身的动作存在的问题，并通过观察分析去改进，进而避免无效动作。对于设施布置方面，按照给定人数、生产工艺流程和生产线长度等因素来规划流动模式。因此，提高了理论知识的理解，并将所学的知识整合运用到实际问题解决中，不仅开拓了学生的视野，提高了专业认知度，同时也充实了教学内容。引入最终的实战对抗赛进行考核，增加实验趣味性，激发学生主动参与实验，提高实验开放性，促使学生为达到更好的成绩不断提出优化改进方案，有助于学生在实践中对专业知识不断探索，深入提高学生的自主创新能力。在对实验前后的成绩对比之后，各组同学通过对生产流程的反复改进和生产线的优化布置，最终都能够实现生产流程的改进，从而提高生产效率。endprint

3 建设仿真实验平台对工业工程学生综合创新能力的培养

工业工程作为一门实践性较强的工程学科，实践教学环节的改善对于人才的培养具有十分重要的意义。因此，建设仿真实验平台对于工业工程学生的综合创新能力的培养显得尤为重要。该仿真实验平台将学生分为多个小组，每个小组分配同学在不同的工作岗位上工作，经过最初的生产仿真，根据生产同时录制的视频材料，对操作者动作进行分析，并利用软件按照相应参数建立模型并仿真，观察存在瓶颈，对生产线进行改进并重新模拟生产实验，同时录制好相关影像材料，反复优化直至达到最优，最后进行小组间的实战对抗赛，得出实战成绩，结合提交的实验报告形成最终的实践成绩。首先，通过模拟汽车生产使学生接触真实生产流程，可以提高对专业的认识度，同时加深对知识的理解，将课堂中所学的专业知识用于解决生产过程中出现的问题，理解所学课程的价值，实现各门专业课程的综合理解与应用。对于提前接触专业仿真实验，能有效提高学生对专业的掌握程度。其次，通过给定的最初生产规则和流程，学生利用相关软件（Double-E，FlexSim等），通过影像记录作业的实施过程，找出操作者的动作和物流的瓶颈之处，结合对生产线的建模与仿真，通过输入相应参数，观察生产线的运行状况，观察最终的瓶颈环节，从而找出问题工序。鼓励学生主动思考与交流并提出改进方案，根据方案的实施效果提出自己的意见或建议，按照修改意见重新对生产过程进行调整，从而达到生产效率提高的目标。这一过程对于工业工程学生的实施能力和整体控制能力的提升有较大帮助，在反复改进实施的循环中能对新出现的问题有更进一步的控制措施。最后，通过引入比赛机制对实验成果进行考核，提高学生的实验兴趣，充分调动了学生参与的积极性，这不仅能使学生在遇到问题时能主动查阅资料文献，可以学习课本之外的解决方法，也能在解决问题后获得较大成就感，锻炼了学生的思考探索能力和分析并解决问题的能力，对于创新思维的提高起到了显著作用。

4 结束语

综上所述，对于应用性较高的工业工程专业来说，学生实践能力的提升是十分必要的。仿真实验平台是培养学生基础实践技能与综合创新能力的实验教学基础平台。仿真实验平台的建立，引导学生参与到真实生产实验中，使学生自主完成实验，总结在实验过程中的经验，提高了學生的动手操作能力，锻炼了学生解决问题的能力并使创新性思维得到了锻炼，提高了综合创新能力，同时达到了深化专业意识、培养学生工程实践能力、丰富实践经验的实验效果。

€L芑鹣钅浚核拇ㄊΨ洞笱？016年度“质量工程”校级实践教学改革项目资助；四川师范大学2016年实验技术项目资助；四川省省级大学生创新创业训练计划项目（201610636051，201510636087）；国家级大学生创新创业训练计划项目（201610636051）

参考文献

[1] 李成松，李玉林，陈永成等.工业工程实验教学体系的研究[J].陕西教育€Y尭呓？2016.7（8）：117，110.

[2] 马岑睿，严聪，张成涛.火箭发动机工作过程仿真实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2011（30）9：148-151.

[3] 杜战其，曹守启，上官春霞.工业工程实验室建设现状与管理模式分析[J].价值工程，2012（9）：28.

[4] 查靓，杜轩，赵美云.“生产系统建模与仿真”课程教学改革探索[J].科教文汇，2015（313）：77-78.

[5] 居来提·买提肉孜，李艳娜，尼加提·外力，田伟.建设实验平台与研究生创新实践能力[J].高教学刊，2017（6）：140-14.endprint