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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇工业工程应用论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
攀枝花学院IE专业设在机械工程学院,从05年开始招生,以机械制造为工程背景,人才培养方案已逐步完善并形成了教学体系,用人单位对毕业学生也较满意。但在人才培养过程中也出现了如下问题:1.IE专业教师基本都是从高校毕业又来到高校,缺乏工程实践的经历,导致讲授内容理论较多,而结合实践的较少。2.实验室和实习基地虽有,但面较窄。3.教材的更新不能满足社会对人才需求的需要。4.教学方法和教学手段以及现代教学资源和教学平台跟不上IT技术的飞速发展。
二、建设措施
(一)课程体系建设建立工业工程专业新型应用型创新人才培养的课程体系。改革以往IE教学中重理论教学轻实践能力培养、先理论后实践教学顺序的课程设置体系局面。IE培养方案的修订须以社会对该专业的需求为导向,通过对企业进行实地调研,充分了解企业对学生在校应学知识的要求,以及应具备的能力的要求等,把这些需求做统计分析,在培养计划的设计以及教学过程中充分考虑这些因素,且由企业与学院共同制订。针对专业培养目标,统筹理论教学与实践教学体系;建立“模块化”课程体系;使人才培养方案和课程体系与生产实际和社会需求紧密结合。在参考国内外多个高校IE课程设置的基础上,并结合学校具体情况,攀枝花学院IE课程设置包含如下几个模块:公共基础模块:政治、英语、数学、物理、计算机类、体育等课程。专业基础模块:机械专业基础课程、应用统计学、运筹学、系统工程导论、管理学、工业工程学、企业财务管理、市场营销学等课程。专业课程模块(含必修和选修):项目管理、生产计划与控制、质量管理、物流与设施规划、ERP原理与应用、工程经济学、人因工程学、先进制造技术、供应链管理、人力资源管理等课程。实践教学包括:机械设计基础课程设计、专业课程设计(管理信息系统、基础工业工程、人因、物流设施等)、各种实习等。在构建人才培养方案时,充分考虑工业工程专业的工程实践性,加大实践教学比例,以增强学生的实践动手能力;另外,增加选修课的比例和门类,让学生有选择地修习一些课程,扩大学生专业知识面、满足学生的兴趣爱好,发展他们某一方面的才能。
(二)师资队伍建设建设一支素质优良、专兼结合、梯队式的具有行业特色的双师型结构教师队伍。教师在实践能力上必须朝“双师型”方向发展,在专业跨越上朝“一专多能”方向发展。一方面,加强校企合作,教师到企业顶岗实践,与企业联合技术攻关,帮助企业解决生产实际问题,教师结合企业实际问题,编著教材或案例,使理论与实践,生产、科研与教学得到紧密结合,从而提高教师科研开发能力和实践创新能力,从而更好地指导、培养学生理论联系实际的能力;同时,聘请企业技术人员给学生授课,并指导学生实践教学,技术人员把企业应用的新技术、新生产管理理念等相关知识带到课堂,实现教师和企业技术人员人力资源共享以及双师型教师队伍的建设。另一方面,应加强“一专多能型”教师培养,积极创造条件让骨干教师分批到国内高校或出国学习培训、进修,脱产学习与业余自修相结合等措施,促进他们理论水平的提高。
(三)实验室和实践基地建设IE专业实验体系[3]包含:基础工业工程实验、工效学实验、物流规划与物流控制实验、质量控制实验、供应链与客户关系管理实验、数控加工实验、柔性制造系统实验、生产计划和控制实验等实验单元,它们相互关联,构成一个有机整体。在充分利用校内已有的实习工厂、工程和管理实验室的基础上,建立IE综合实验室,模拟现代制造的全过程,充分体现出IE特点和计算机集成制造的背景。通过大量现代IE工具和平台,以及各种工程实验增强IE专业学生的机械制造工程背景;通过开展综合性、设计性、开放性等实验项目,充分发挥学生的主动性和创新性,做到学以致用,解决生产实际问题。在加强校内实验室建设的同时,根据学生职业能力培养的要求,充分利用社会资源,加强校外实践教学基地建设。近年来,先后选择了一批生产规模适度,技术装备先进,管理科学规范的生产企业与之合作。安排学生到企业进行实习和设计,也就是毕业设计和课程设计以具体企业为研究对象,到企业和IE工程师一起解决企业实际问题,这样能培养学生对实际问题的研究能力,从而促使其毕业设计或课程设计内容的充实。
(四)教学方法和教学手段实施多元教学框架与立体教学模式。教学手段、方法逐步从“一本书,一只笔,一块黑板”原始的教学手段向多媒体教学技术、计算机辅助教学技术、虚拟技术等现代化教学手段的转变,逐步由学校独立培养教育向校企结合,学校、企业、社会同时进行教学教育培养模式转变。在教学方法上,采取“交流—互动式”、“启发—引导式”、“讨论—探究式”、“开放—发散式”等课堂教学模式,避免了传统的“灌输式”、“填鸭式”教学,如《工业工程学》课程,在教学的过程中,列举了许多日常生活中运用工业工程知识的案例;并提出一些生活中(如超市、快餐店、银行等)的案例,让学生做程序分析、作业分析、动作测定、分析等,进而达到了启发教育的目的。在教学组织上,根据教学需要,采取班级式、小组式、独立式等;课堂可以在教室、实验室、工厂及工程现场,从而使得教学具有启发性、实践性和探索性,如《物流与设施规划》课程,在讲“工厂布局设计”这部分内容时,把学生带到工厂现场,以现场出现的问题运用书本理论如何解决相结合讲解,使得学生对新知识更容易理解和接受。教学手段上,采用多媒体、网络课堂教学,一方面提高了课堂信息量,同时在课余时间学生也可上网自主学习,以此应对“科目多、课时少、任务重”的教学局面;同时采用网络课堂教学,把课件、上课视频、思考题等上传到网络课堂,提高了学生学习的主动性。另外,将学科竞赛引入课程教学,通过参加全国IE大赛、全省IE大赛把竞赛的思想和方法融入到IE课程教学中,以此推动IE专业的教学内容、教学方法的改革,促进教师教学水平的提高,并提高学生学习主动性。
(五)建设IE专业教学资源库和教学平台搭建IE专业的知识平台,把IE专业课程建成教学资源库,该资源库主要包括网络教学平台和多媒体视频课件等资源。教学平台以教学资源库为基础,将老师成功的教学经验,教学内容进行提炼,以课程知识体系的形式进行信息动态集成,为学生和设计界同行提供了终生学习和经验交流的场地。
(六)教材建设IE专业培养的是既懂“工程”又懂“管理”的人才,但教材并不是工程类和管理类教材的简单堆砌和组合,目前市面上的教材内容之间交叉重叠较多、融入IE思想的较少。这就要求教师对教材内容进行适当的取舍、重新组织,尽可能的根据学校人才培养的实际情况编写内容具有针对性的自编教材。
三、结束语
湖北文理学院工业工程在专业建立初期,由于本地企业对工业工程专业的认知度不高,对联合人才培养缺乏兴趣。为了主动适应工业工程专业的本质要求,培养应用型的人才,本专业以年轻教师为主的生力军进行了一系列理论与实践探索。通过多次企业调研,初期免费为企业实施案例,建立了一批稳定的合作企业,每年均有毕业生到这些企业就业。制定了一些激励政策,如要求毕业设计的选题80%来源于企业实践,对实践效果较好的指导老师与学生给予一定奖励。
1.1合作企业的选择工业工程的主要应用领域是制造业,选择合适的制造企业,是校企联合毕业设计培养能否成功实施有效进行的关键。首先应对当地企业进行定位分析,找准突破口。在企业的选择中,要注意以下几点:1)优先选择和高校有长期合作关系的企业。这些企业重视校企合作,重视技术研发,重视科研成果的转化。2)要了解企业对工业工程的认知度,在企业的接触中要多宣传,推广工业工程,让更多的人,更多的企业了解工业工程,在初期可以免费为企业进行IE推广,现场改善。3)了解企业的生产状态和性质。不同类型的企业各有选择,如选择一些大批量定制生产和小批量多品种的混合生产的企业。湖北文理学院地处襄阳地区,工业企业较多,制造基础好,汽车及零部件产业集中度高。工业工程专业在近几年中,主动联系企业,寻求合作,取得了明显的成效,目前大部分课题都来源于企业实践,主要在本地企业和沿海地区企业,见图1。
1.2选题的研究课题的选择要考虑两个方面的因素。一是题目与专业联系的紧密性,二是企业的实际需求。尽量避免纯粹的理论研究类课题,特别是指导老师的理论研究课,不适合作为本科生的题目。选题时可以根据企业提出的需求进行考虑,也可根据指导教师、学生调研发现问题来命题。结合企业特点和本专业主要方向,工业工程专业近几年主要确定了以下几类毕业设计题目(详见表1):1)生产线改善、优化类题目。如“××轴承厂生产线平衡与改善研究”;2)质量管理类题目。如:“某生产线工序能力分析与改善”;3)厂区、车间物流规划类题目。如“××车灯厂××车间物流设施优化研究”;4)工厂管理类。如“某企业5S推进与实施”、“精益生产的在某企业的推广应用”。
1.3时间的安排为了缓解学生考研复试、找工作等因素与毕业设计时间冲突的矛盾。建议从第7学期中期开始就公布毕业设计企业和相关题目,由学生自由选择,并将初步任务书下发给学生,一并包含时间进度表安排表。任务安排上,重点任务尽量避开考研复试期和找工作黄金月。通常第7学期要求学生查阅与课题相关的文献,复习相关知识。一般第8学期,安排学生到企业实习一段时间,在企业期间由企业根据实际需要,安排其工作,学生定期向老师反馈。大致时间安排如图2所示。
1.4做好过程指导与监督学生在实习企业,由于时间较短,企业一般不会安排特别复杂的事情,通常企业会告诉学生他们存在的问题,或者想把某些方面提高,但不愿花费很大的人力去指导学生,尽管企业也安排了指导人员。这时需要指导教师的及时指导,否则学生极易处于知道问题但无从着手的状态。因此,对实习过程的指导与监管就显得非常重要。为了避免学生实习中的盲目与茫然,要注意以下几点:1)根据课题,制定严格的目标管理。精确到每一天,这样即使企业放松管理,学生也知道每天该干什么。根据以往经验,学生初到企业,新鲜感和好奇心都较重,很容易偏离课题方向。而一段时间之后,新鲜感下降,学生处于盲目状态,不知道干什么。有了明确的目标后学生不至于无所适从。2)要求学生主动去生产一线,多与一线工人接触。要多问,善于问。充分了解公司目前的现状,并做好记录。3)要求学生每周汇报总结一周工作进展,遇到的问题,所需要的帮助。一般学生的潜力是较大的,初次完成独立的任务,给予一定的压力,给予一定的帮助,他们通常能较好地完成。特别是深入了解课题后,他们有解决问题的动力,并且常有创新,他们出的主意想的措施一旦得公司的认可,学生会感到很有成就感。故指导教师在前期要多指导,让他们尽早真正融入课题,到后期学生的自主能力很强。
1.5考核方式的改革在企业完成的毕业论文其考核评价方式应有别于完全在学校完成的毕业论文。可采取由企业评分、指导老师评分、答辩小组评分相结合的原则。企业指导工程师依据学生在企业的考勤、工作表现,对企业的贡献率等给予评分。教师评分可根据论文与任务书的符合度、工作量大小、论文的实用价值等方面评价。答辩小组根据论文的实用性、与专业知识结合性及现场答辩情况给予评分。在评价中注重论文核心内容和应用价值,淡化论文的写作及排版等。可采取如图3所示的加权平均考核方法。
2结语
人才培养改革与实践本身是一项系统的工程,针对应用型本科的工业工程类人才,以工程的集成和创新理念贯穿于人才培养的全过程。从开始的理论知识、工程背景知识,到初步的工程认识、体验,再到基本的典型工程训练,然后到最后的实际工程实践,是一个循序渐进、由易到难、从简单到复杂的过程。以工程的集成与创新理念为背景,以先进性、综合性、开放性为特点,以培养工程素质、工程实践能力与创新精神为核心,以应用型本科为导向,通过机械、控制、环境、信息、管理、人文等多学科交叉融合,组建多层次(认识教育、基本训练、技能训练、综合创新训练)、多模块、柔性化的工程集成与创新实践教学体系,创建一个集机电工程技术训练、电工电子技术训练、工业环境模拟训练、企业及工程策划与管理训练、科技创新制作与综合工程训练、对外服务与培训等多功能于一体,教学、科研、管理和对外技术服务相结合的,工程集成与创新的应用型本科管理工程人才培养模式和实践体系。工程集成的研究体系包含:(1)应用型本科、工程的集成与创新的内涵,(2)面向应用型本科工业工程类人才的工程集成与创新的知识与课程体系构建研究;(3)工程的集成与创新工程实践体系和能力培养研究;(4)教师的工程的集成与创新的能力体系研究;(5)工程的集成与创新企业实践与训练基地建设研究;(6)以管理工程人才的工程集成与创新的人才培养模式研究与实践。研究体系如图1所示。
2.工程集成的教学体系构建
针对沈阳工程学院的行业背景,以制造业和电力行业为对象、工程技术为支撑,培养富有责任心、主动性和创造力的,适应能力、沟通能力和解决制造领域复杂问题能力强,能将现代制造工程技术、系统工程理论、管理和信息化技术相结合,初步形成基于工程集成的工业工程人才培养课程体系。在整体框架基础上,形成了以工程集成为核心的课程程体系,公共基础课有高等数学(一)和大学英语(一);专业基础课有管理学、工程经济学、管理信息系统、生产工程基础四门;专业课有工业工程基础、生产管理、人因工程、质量管理四门;工程技术有CAD制图、工程力学、生产工程基础、机床电气控制、电力工程五门;形成了管理工程、工业工程、机械工程为基础的工程集成课程体系。主要实践环节有工业工程基础实验、生产工程基础课程设计、人因工程实训、物流工程课程设计和毕业设计(论文),突出了理论和工程实践相结合。并在选修模块中形成了制造企业运营管理方向和电力企业运营管理方向两个模块,进一步促进和加深工程实践能力培养,将工程能力培养与就业相结合。
3.结束语
1.工业工程的特点及领域
1.1工业工程的特点
工业工程是一门工程技术与管理技术相结合的综合性工程学科,它以降低成本、提高质量和生产率为导向,采用系统化、专业化和科学化的方法,综合运用自然科学、数学、社会科学,特别是工程技术的理论与方法,对人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行规划、设计、评价、创新和决策等工作,使之成为更有效、更合理的综合优化系统,为实现生产制造、管理和服务系统的低成本、高效率和高效益的管理目标提供有力的技术支持。IE特点如下:(1)中国工业工程是一门与管理紧密相连的工程技术。它是以工程的方法来改善管理,以管理的概念来策化工程。(2)它的技术支持功能在于面向对象的人、物料、设备、信息、能源的集成规划、设计、改善、控制、创新。(3)它为生产制造和管理、服务系统的降低成本、提高效率和效益服务。它必须为实现目标提供系统的分析与设计,按照工业工程设计的方案,系统目标应该能够实现,并在运行中应提供管理和控制的支持。
1.2工业工程的应用领域
工业工程领域覆盖面和行业适用面较广,工业工程起源于机械制造业。工业工程强调“系统观念”和“工程意识”,重视研究对象的“统筹规划、整体优化和综合原理”。因此,工业工程领域涉及的主要学科领域有系统科学、现代管理科学、计算机科学、运筹学等。今天,工业工程的哲理和技术方法也快速从制造业向其他领域渗透,为此,美国工业工程师学会按学科和应用领域分为21个专业学会,代表着其研究与服务领域:航天与航空、计算机与信息系统、电子工业、能源管理、工程经济、人类工程、设施规划与设计、金融业务、政府管理、工业与劳务关系、管理运筹学、加工工业、生产与库存管理、质量控制与可靠性工程、零售商业、卫生系统、运输与销售、公用事业、工作研究与制造系统。
2.工业工程专业应用型人才培养模式
2.1工业工程人才需求特点
工业工程专业虽然进入我国比较晚,但是,随着中国加入WTO和经济全球化,美国、日本、韩国及台湾、香港地区跨国企业的涌入,需求大量的工业工程人才,中国国有和民营企业在提高管理水平同时也大量需求工业工程人才,根据各自企业特点要求工业工程人才具有掌握经典工业工程和现代工业工程的知识和能力,如图1所示。结合沈阳工程学院的行业背景,制定人才的培养目标:以制造业和电力行业为对象、工程技术为支撑,培养富有责任心、主动性和创造力的,适应能力、沟通能力和解决制造领域复杂问题能力强,能将现代制造工程技术、系统工程理论、管理和信息化技术相结合,运用工业工程的理论、方法科学和技术手段提高制造系统整体效率和效益的复合型高级工程技术管理和信息化人才。
2.2沈阳工程学院IE学科与国内外IE学科的对比分析
沈阳工程学院IE专业建设过程中,根据学校自身特点、国内IE专业发展,借鉴国外教育经验,不断调整使课程设置更加合理,使学生知识结构合理,使学生在学完一门课后能融会贯通地掌握许多知识,通过调研报告、回答问题、专题讨论等作业形式,让学生主动寻找大量资料阅读并总结归纳,或者通过实践调查研究和实验方法来完成。(1)工程技术课程及学分比较,美国普渡大学和中国的香港大学、西安交通大学、天津大学的工程技术课程分别为32、30、28和15.5,沈阳工程学院为10.5学分,远远低于这四所院校。沈阳工程学院工业工程专业在管理工程系中,工程技术基础更显薄弱,这样就会出现学生毕业分配工作后管理理论丰富而实践能力差的情况。所以,应适当增加工程技术类课程所占的比重。(2)工业工程专业课及学分,美国普渡大学和中国的香港大学、西安交通大学、天津大学的工程技术课程分别为36、46.5、17和28,沈阳工程学院为22学分,远远低于这四所院校。就沈阳工程学院的工业工程专业本身而言,成立时间较短,所设工业工程类课程还不能完全满足需求,尤其对先进的现代的工业工程的有关课程和前沿专题,我们了解接受和应用的太少,特别是在电力企业应用,无法完全适应新经济的要求。
3.构建工业工程专业应用型人才培养模式
在进行国内外对比分析基础上,形成了沈阳工程学院工业工程专业培养方案的框架体系,如图2所示。在整体框架基础上,形成核心课程体系,公共基础课有高等数学(一)和大学英语(一);专业基础课有管理学、工程经济学、管理信息系统、生产工程基础四门;专业课有工业工程基础、生产管理、人因工程、质量管理四门;主要实践环节有工业工程基础实验、生产工程基础课程设计、人因工程实训、物流工程课程设计和毕业设计(论文)。形成了工业工程师方向和电力企业运营管理两个模块,并在2011级工业工程专业实施。
工业工程与其他工程学科相比,其数学模型化和定量化还比较弱,因而更注重实践、经验和技巧培养。实践教学对实现专业培养目标和培养规格,提高人才培养质量,具有十分重要的意义。而创新是一个民族的灵魂,一个国家如果没有创新,那么它便会停滞不前,持续改善是创新的基础,也是工业工程的灵魂。因此工业工程专业学生不仅要学习专业基础知识,还要有创新的头脑和意识;教师在教学时,要针对企业和国家对IE人才的需要,不断地修改调整、增加新内容,使用新方法,使教学内容不断更新。据多年对企业的观察,至少有90%的企业急需重新选择生产方式并重新设计,需要大量通过实践锻炼的本土化IE人才,且对工业工程专业人才的实践能力提出了更高的要求,工业工程理论教学与实践教学创新研究势在必行。
1传统教学中存在的问题
工业工程是实践性很强,涉及专业课很广的一门边缘学科,具有工程性、社会性和创新性等特征。根据需要,各院校的工业工程专业开设的专业主干课程有基础工业工程、人因工程、生产计划与控制、质量工程、企业资源计划、管理信息系统、工程经济学、项目管理、物流工程、供应链管理和现代制造系统等[3]。由于我国IE学科起步较晚,人们对IE的了解不透彻,导致各院校出现“重理论、轻实践”的现象,使教学实践环节经常落后于课堂理论教学,使得我国工业工程学科的试验环境处于比较落后的局面,其主要表现为:
(1)传统教学课堂讲授形式单一,教学内容枯燥乏味。
(2)传统教学以接受程式化的知识为导向。
(3)传统教学以教师为中心,教师在整个教学过程中处于主导和控制地位。
这种一味的注重理论,不注重实践的教学方式,使得大部分工业工程专业学生在工作中不能将理论与实践很好的结合,使用人单位对自己聘请来的员工失去信心,强烈的打击了应聘者的自信心。因此,制定出一套完善的、将理论与实践教学相结合的教学体系是目前最重要的工作。
2工业工程实践教学体系规划与建设
针对工业工程专业理论教学与实践教学不能有机结合这一问题,经过调研分析,将解决方法总结为以下几方面:
(1)有机融合工业工程专业课堂教学与实践教学
目前中国院校教育中“重理论、轻实践,重讲授、轻训练”的授课模式比较普遍,而实践教学是理论联系实际的重要纽带,是将知识转化为能力的媒介。实践教学对培养学生的科学作风、创新精神和动手能力等综合素质具有特别重要的作用。工业工程专业课堂理论教学与实践教学的有机融合,正是以学生实践应用为目的,不但要通过理论学习、实验室教学,更需要深入生产现场去学习和锻炼,来培养既有理论知识、又有实践经验的工业工程专业复合型人才。如图1所示为课堂教学与实践教学结合图。
(2)工业工程理论教学与体验式应用教学的有机融合
工业工程体验式应用教学是通过“实际案例虚拟实践”来深入了解生产企业运作实务,熟悉集团制造企业及生产企业IE体系,应用制造企业实际生产案例,用不同角色亲身应用经历去感知、理解、感悟和验证教学专业课程的一种教学模式。是国内工程类专业唯一创新的教学模式。体验式应用教学原理如图2所示。通过体验式应用教学的模拟应用,为传统的课堂教学提供新的教学参考模式,把教材中的知识点融合到实践中,通过体验式应用教学,工业工程专业学生可以按体验要求模拟组建企业IE部门,IE部门可以分为若干个工作小组,明确各个小组职责,实战演练制定企业的标准工时、标准工艺、标准资料库、现场改善、人机效率分析、报表制作、流程审批等相关工作,使工业工程专业的学生具备“新、深、宽”的专业基础知识,很强的工程意识,具有“设计、应用、创新”的实践能力,具备“责任、个性、群体”的综合素质。依托企业实际案例教学,为学生提供明确方向,学生毕业之前应该学习什么方面能力、如何去学习、用什么方法去学习、学习应该选择什么类型职业。通过工程实践,培养了学生查阅资料的能力、自学能力、分析问题与解决问题的能力、综合设计与调试能力、科技论文的写作能力;培养了学生理论联系实际的学风、团结协作的精神、竞争意识和创新意识,从而达到“手脑并用、知行合一”的训练效果,工程实践和创新能力得到强化。体验式应用教学平台可以训练学生现场观测与采集数据的能力,利用专业知识整理分析资料以及发现问题并提出改进方案的能力,建立标准资料库、作业标准和标准作业流程的能力,提高学生理论联系实际、运用系统的思想和方法发现问题、分析问题、解决问题的能力。
(3)融合书面成绩与实践成绩
近几年来课程组非常重视课程考核方式的改革,以往的考试只注重书面成绩,不注重平时的实践过程,长此以往下去,使同学们缺乏创新意识,也缺少了实践经验,只是单纯的为了应付考试而在考试前做突击的复习。而将学生的平时成绩、实验成绩和工厂实践成绩以一定的百分比计入课程综合成绩,可以加强对学生学习过程和应用能力的检查与评定,使课程教学质量的考核从纯理论的知识层面拓宽到对学生运用知识解决问题的能力及综合素质的培养[4]。
工程教学和实践环节是工业工程人才培养极其重要的必修环节。通过实验室建设为加强教学实验和项目训练提供基本条件,通过大量的实践训练,使工业工程专业的学生能够加深对基础理论和工程基础知识的理解提高综合运用多种工业工程手段(工程的或管理的)解决实际问题的能力,以适应培养高层次应用型、复合型人才的要求。
1.工业工程专业实验室的规划
为了建设高水平的工业工程专业教学实验室,我们进行了精心的规划和反复论证。我们对国内外多所名校的工业工程系实验室进行了调查和网上查询,此外还重点请教了多位国际知名的工业工程专家。目前,各学校工业工程系由于各自的研究侧重点不同,实验室建设侧重情况都有所不同。考虑到我系学生的培养需求以及今后的学科发展方向,以及我们现有的情况,发挥工科背景的后发优势,取其它学校之长,制定了比较符合时展要求和我校特点的建设方案。
我们决定重点建设3个专业实验室:先进制造及数字化企业实验室,人因工程实验室,物流工程实验室。此外,我们不可能将工业工程面临的各种系统都在实验室建立物理模型,因此利用信息技术和现代展示技术弥补这一不足是一个重要解决方法。因此,我们建设一个全面支持系统仿真与展示的综合体验演示中心。利用信息技术将仿真结果更加逼真地展示出来,便于学生理解复杂企业大系统的运行情况,同时可支持各类系统的远程体验和演示,演示中心与三个分实验室用内部高速网络连接起来。
这些专业实验室总面积约600m2,特点在于:一是着重于企业生产服务活动的整体;二是立足于教学,每个实验室都考虑教学实验和案例的建设;三是可为全校学生进行工业工程方面知识的教学和实践培训;四是可为工业工程系学科的发展提供基本平台,服务于长远科研基本需求。
2.工业工程专业实验室的建设情况
2.1 先进制造及数字化企业实验室
“先进制造及数字化企业实验室”在国家211和清华大学985有关经费资助下已经具备相当规模。设有先进制造实验分室和数字化企业实验分室,面积约30cm2。目的在于全面培养学生对工厂、企业车间层的有关工程知识和实践技能。为工业工程系学生开设制造、生产系统方面的专业课以及为全校学生开设制造系统方面选修课,并支持有关课题研究。
实验室目前拥有一套教学用微型CIMS系统(包括车中心、铣中心、立体仓库、自动导引小车、三坐标测量机、机器人、物料传输线)7台教学型数控机床以及40台微机。拥有CAD/CAM软件和数字化企业建模与仿真软件,如Pro/E、I-DEAS、AutoCAD、FACTO-RY、Flexsim等。全部计算机、设备联网,并与校园网相连,实现资源共享,形成协同学习的环境。
利用实验室条件,学生可以进行CAD/CAM技术、CNC技术、NC编程、物流系统控制、FMS技术、CIMS技术、仿真技术、虚拟产品开发技术等内容的学习,可以进行实际操作的训练,实现理论与实践的统一,教与学一体化。
2.2 人因工程实验室
人因工程是工业工程主要的专业方向之一。建设人因工程实验室的目的在于综合运用人因工程方面的设备和技术,教学上支持人因工程、虚拟现实应用。协同设计与制造等方面的工业工程和制造工程课程实验,提供学生创新能力培养的基本环境和设备技术实施手段,同时支持在虚拟设计制造、产品快速开发、劳动作业安全、人机系统设计与仿真等方面的研究。
人因工程实验室面积约156m2,分为4部分:人因工程基础教学实验室、人体测量与生物力学实验室、可用性评测与人机交互实验室和虚拟现实与人机界面技术实验室。
1)人因工程基础实验室建设
此实验室主要应用是人体和环境基本测量与分析,工作地设计等。
主要满足人因工程基础实验教学要求。主要实验内容包括人体基本测量(形体尺寸、生理参数、认知特性等)、环境基本测量(温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等)以及工作地基本测量(几何、物理测量等)等。目的是让学生掌握基本的人因学测量手段和测量概念,强化人因工程的概念,并且能在今后的实际工作中自觉地考虑“人-机-环境”的互动关系,提高工程设计的人性化水平。结合这些实验,本实验室建设内容主要包括人体生理计测仪器、环境计测仪器等仪器的购置以及设计基础实验。
2)人体测量与生物力学实验室建设
此实验室主要应用是三维人体测量、建模、应用与分析等。
主要针对现代三维无接触人体测量技术及应用,满足人因工程高等专题实验教学项目要求。建设内容主要包括三维无接触人体测量设备的购置、配套硬件建设和数据处理及应用软件的研究与开发等。目的是让学生掌握先进的人体测量手段,了解三维人体数据的应用,结合专题设计实验或项目充分领会人因工程在工程设计中的重要性。
3)可用性评测与人机交互实验室建设
此实验室主要应用是用户研究、心理测试、计算机人机交互评测等。
主要针对以下3个方面的内容,产品的可用性(易用性)、用户需求分析及用户研究以及计算机人机交互测评等实验内容。重点针对现代信息产品的可用性测评;如何运用工程手段把握用户的特征和需求(显性需求和隐性需求)以保证产品开发的成功率;针对软件的界面设计以及移动商务、移动设备进行实验研究。通过这3个方面的实验,希望能培养学生运用技术手段把握客户需求,特别是针对当前流行的电子商务、软件和移动设备进行人性化设计的综合能力。建设内容包括:用户测试室和研究观察室的监控设备集成、人机交互设备、移动电子产品评测样本以及相应的记录和分析软硬件。
4)虚拟现实与人机界面技术实验室建设
此实验室主要应用是多通道复杂人机交互系统仿真与分析、虚拟体验教学实验、操作行为测评与分析、人体运动跟踪与仿真等。
主要针对以虚拟现实技术为基础的复杂“人-机-环境”交互系统进行模拟、仿真、测评和研究,立足于构建各种人机界面进行近似真实场景的测评,并运用多通道人机界面技术开展部分虚拟体验教学研究,通过“视觉、听觉、触觉”的集成体验来加深理论知识的学习并“感知”复杂的系统或理论。本实验将作为高等人因工程专题实验和一系列研究类专题实验的重要部分,培养学生运用新技术解决复杂问题的思路和基本能力,特别是自己动手进行研究类实验的设计、运行、总结、提高的能力。同时本实验室还作为工业工程系其他专业方向教学和研究用实验平台,开展体验类教学实验和成果展示。主要建设内容包括三通道虚拟现实立体投影系统、触觉人机交互装置研制、虚拟现实软件平台购置、驾驶行为仿真测试系统研究以及专题实验设计。
2.3 物流工程实验室
物流(广义包括企业内部物资流动和企业外部供应链管理)在现代企业生产和服务活动中占据日益重要的地位,并已经引起政府和工业界的高度重视。物流实验室建设的目的在于培养学生对复杂的物流系统进行设施规划、设计、过程优化以及流程管理的实际能力。满足相关的教学和科研的需求。利用计算机网络技术,虚拟现实技术、仿真技术、信息管理与决策技术等多种技术手段,使实验室充分体现和展示现代物流技术。物流实验室面积约9cm2,硬件设备主要是二个方面:混流装配生产线(企业内部物流)物流实验室商业物流。
1)混流装配生产线(企业内部物流)
该生产线是装配生产线,有8个工位,传送带可以连续移动或节拍移动。在生产实验过程中教师可以生产指令、监控生产状态、控制装配线的运转,让学生直观地看到企业实际加工的装配生产线,让学生了解和熟悉企业内物流。同时可以进行产品的功能结构分析与装配流程规划、装配线配置与布局、装配线平衡、装配作业动作分析时间研究、在线库存管理与生产现场物流、MRP与JIT生产模式对比、JIT方式下停线实验、装配质量控制、基于MES实时计划调度等实验。
2)物流实验室商业物流部分
物流实验室商业物流部分主要由40个货位的自动仓库、货柜、电子标签系统、电动传输带、条形码系统组成。学生根据老师提出的物流系统的需求,自行设计、分析、建立一个配送中心(仓储、分拣、搬运、进出库等)规划物流系统。提高其运用理论解决实际问题能力,同时,对于现代物流配送有基本认识,了解和熟悉库存管理。对于可以进行实验室实验、设计、实施的配送中心部分,在实验室进行,对于不便进行实验室分析、实施的送货线路部分,采用规划及仿真软件进行。
3.工业工程专业实验室的建设成果
目前,先进制造及数字化企业实验室中的先进制造实验分室在原有的基础上继续完善,开发实验网络教学课件,増加新的实验内容,扩大效益。学生可在实验室里进行数控编程及加工,CAD/CAPP/CAM、FMS、机器人、CIMS、生产调度及仿真优化等反映先进制造技术的单元或系统的学习和实践训练。除为我校学生提供教学实践服务外,每年都有其他院校(北京农业大学、北京林业大学、北方交通大学等)来我系实验室做实验和实习。数字化企业实验分室已经实现从零件设计、工艺分析、工厂设计、企业管理到企业运作仿真的系统集成。学生可以在实验室学习数字化时代与企业生产经营有关的几乎所有软件系统,进行企业知识的全方位训练。
已经建成的人因工程实验室,是国内高校中建设比较完备的一个人因工程教学实验室,而且建设内容突出反映了国际上人因工程专业方向的发展趋势,融入了较多的新技术和新思路,如信息产品的可用性及用户研究、虚拟现实技术在复杂人机界面方面的应用、虚拟现实体验与展示等。实验室建设规划内容被许多国内兄弟院校的工业工程系索取和参考,为国内工业工程系人因工程方向的教学改革提供了先例。
物流工程实验室各个部分设备已基本建成。物流实验室的软件建设正在进行,软件建设主要以科研成果为基础进行开发,形成与实验设备配套的软件,如仓储管理系统、运输管理系统、供应链管理系统等。这些软件补充物流实验室的教学功能,通过该系统的应用不仅能够使学生了解先进的物流管理信息技术,而且通过模拟操作,能够培养学生的实际操作能力。同时把实验内容同企业的实际需要相结合,能够大大提高学生参与实验的积极性。
通过实验室建设,培养和锻炼了一批研究生和有关实验技术人员。实验技术人员结合实践教学基地建设,包括软硬件建设和教学实验建设,熟悉了工业工程新的学科方向,主动参与了所有实验教学内容的准备。研究生通过参与开发教学实验,特别是研制实验系统,不仅为学校节省了巨额的资金,而且也培养了独立从事科学研究的能力。同时,实验室的建设也推动了国际交流与合作,目前承担了六项大型国际合作项目,总经费约300多万元。
4.工业工程专业实验室的运行和管理
目前,年轻教师和实验技术人员共同参与管理专业实验室,以教学与研究互动的原则运行和发展实验室。在教学实验的设计阶段是教师、研究生和实验技术人员共同策划开发,一旦成熟就完全交给实验技术人员负责运行。
利用现有的专业实验室,以教学计划为依据,对学生进行实践动手能力、协同合作能力、分析和解决问题的能力、创新能力等全面素质的培养。针对不同的实验对象,我们精心设计实验内容,包括基础实验和提高实验,单元实验和系统实验,以及研究类专题实验和新技术含量的专题实验。采用多种实验教学方式,比如看录相、现场操作演示、学生动手实践、计算机仿真等。与此同时,也将新研究成果引入教学,不断更新和丰富教学实验内容,使实验教学始终能够紧跟学科的发展,具有一定的先进性和代表性。针对19门课程,我们已新开设实验40多个,年接纳学生人数1000多人次。
配合专业课程和教学实验,实验室还开发制作了丰富的多媒体课件和网络课件,供学生自学。同时实验室接纳本科生的生产认识实习,毕业设计(综合论文训练)SRT项目和研究专业技术的研究生论文工作。此外,还对工厂企业工程技术人员、大学、大中专教师进行工业工程专业相关技术的继续教育培训。
工业工程专业以培养既懂工程技术又熟悉生产管理的复合型人才为目标,所以我国工业工程专业人才培养主要有以下几种模式[3]:第1种是以强化学生工程能力的人才培养模式,强调对学生工程能力,包括工程设计能力和工程应用能力的培养。由于工业工程最早应用于制造业,所以这里所说的工程能力主要是机械工程。该培养模式下,主要将专业设置在机械院系,机械工程方面的课程在整个课程设置中占有较大比例,授予工学学士学位。其典型代表是上海交通大学和重庆大学。第2种是以天津大学为代表的管理类四年制本科,其主要是依托在管理学院,学生在系统地学习和掌握管理知识与原理的基础上,掌握工程专业的基础,了解一门工程学科(主要是机械工程为主)的知识内容,授予管理学学士学位。工业工程首先在制造业中产生和应用开始,至今一个多世纪已经过去了,其应用领域逐步扩大到制造业以外的其他领域[4],所以我国工业工程人才培养又形成了第3种以专业工程为基础的人才培养模式。如以西安电子科技大学、北京航空航天大学、东北大学等以电子、冶金、化工及其它产业类型的工业工程四年本科,这些院校的专业模式即体现了很强的专业工程基础,又体现了专业特色。经调研,目前全国170多所开设工业工程专业的高校,其专业分别设置在机械与自动化学院、电子机械系、机电与动力学院、工程技术学院、航空港工程系、海洋学院、采矿工程系、车辆工程学院、生物与环境工程学院、食品科学与工程系、资源与材料工程系、机械汽车工程学院、安全工程系等。涉及机械、电气、冶金、采矿、制药、汽车、食品加工等行业。各个学校的办学历史、优势学科、行业背景等各不相同,其专业培养模式呈现多样化,所以如何结合学校自身的办学条件,合理确定学科定位,探索一条与市场需求相适应的专业培养模式是至关重要的。
工业工程应用型创新人才培养模式
哈尔滨德强商务学院是一所地方性民办普通高校,以培养适应地方社会发展和经济建设需要的应用型人才为主,强调学生的应用能力和创新能力。所以,在专业人才培养过程中要明确专业定位和服务面向定位,充分体现“因材施教”,尊重学生的个性发展的理念和“精化基础理论、优化专业知识、强化实践能力、深化素质教育、突出专业特色”的原则,使学生知识、能力、素质协调发展。
1专业定位
专业定位的合理与否对专业的发展至关重要,只有专业定位合理、特色突出、培养的人才社会需求量大,才能不断扩大招生规模,促进专业发展建设,形成“出口畅、进口旺”的良性循环。为建设好工业工程专业和科学定位,专业进行了广泛而深入的调研。在深入研究国家专业指导目录的基础上,调查社会对工业工程专业人才的需求,参考省内外多所高校工业工程专业人才培养模式,结合学校的办学条件、特色和优势,进行专业定位。国家专业目录对本专业的要求是培养具备现代工业工程和系统管理等方面的知识、素质和能力,能在工商企业从事生产、经营、服务等管理系统的规划、设计、评价和创新工作的高级专门人才[5]。主干学科是管理学和一门工程技术学科,如机械工程或电子科学与技术等。由前面的调研可知,虽然开设本专业的各高校对于工程学科的选择不尽相同,但机械工程所占比例最大,而以电气工程为工程学科的高校并不多。目前我国电子行业发展快速,像富士康等电子制造企业对于具有电气工程背景的工业工程人才需求量越来越大。哈尔滨德强商务学院是一所以商科为特色的地方高校,管理、金融和会计等各学科专业优势明显,可以对专业主干学科中的管理学科进行强有力的支撑;同时专业设在计算机与信息工程系,其中电子信息工程、应用电子技术和计算机科学与技术等专业已开设多年,实验资源齐备,师资力量雄厚,可以对电气工程学科进行很好的支撑。综合上述分析情况,学院把专业定位在研究电子电气产品生产制造流程,研究应用电子电气技术进行产品流程改善上,把电气工程作为工程学科。由于专业定位准确,社会需求量大,专业招生人数逐年增长。
2人才培养目标
人才培养目标是指高等院校培养什么样知识素质的人才,它是人才培养模式研究的首要问题,专业的知识体系、能力结构、教学单元以及课程体系都是围绕培养目标展开的。本专业培养具备现代工业工程和系统管理等方面的知识、素质和能力,具有基础理论够用,专业知识适用,实践能力强、综合素质高,具有创新意识和创业精神,适应地方经济建设和社会发展需要的高级应用型人才。学生毕业后能在工商企业、事业及行政管理等部门从事工业管理、技术开发及教学等实际工作。
3人才培养规格
根据科学的质量观和人才培养多样化的思想,本专业毕业生应获得以下几方面的知识和能力:具有较扎实的自然科学基础、较好的人文社会科学基础及语言和文字表达能力,较熟练地掌握一门外语;掌握工业工程学科的基础理论、基本知识和实用技术,培养工业生产管理系统开发与设计的基本能力,具备工业工程管理的初步能力;掌握系统管理的分析方法和管理技术,受到应用工业工程理论与方法进行分析和解决实际问题的基本训练,具有较强的动手能力;具有本专业必需的设计、计算、制图、实验、规划等基本技能;熟悉经济建设和企业管理的有关方针、政策和法规;了解现代工业工程理论的前沿、应用前景和发展动态;掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有科学研究和实际工作的初步能力;具有较强的自学能力、创新意识和创业精神。
实现工业工程应用型创新人才培养模式的对策
1“3+1”人才培养方式
为着重培养学生的应用能力和创新能力,专业经过几年的教学实践和探索,提出了"3+1"人才培养方式。前3年主要是夯实学生基础,开设通识的必修课、学科基础课、专业主干课程及部分专业方向课,同时开设公共选修课。后1年开设若干个专业选修课模块,学生完成一定的学分,并到校企合作单位进行专业实习及完成毕业论文等,培养学生的专业技能、实践能力和创新意识,增强学生的就业能力。
2构建优化的课程体系
课程是学生知识、能力和素质培养的重要载体,是实现人才培养目标的核心单元,根据培养目标、业务规格的要求,构建优化的课程体系,打破学科课程间的壁垒,尤其要处理好管理课程和工程技术课程之间的关系。整合课程门类,淘汰内容陈旧的课程,避免课程内容交叉重复,扩大知识容量,最大限度提高教学效率。在确保学科基础课程基础上,对部分专业课进行优化整合,体现文理渗透、学科交融,专业方向课要突出适应社会需求,增强学生就业的适应性。把握基础理论“必需、够用”,专业知识“实用、适用”的尺度,基础教育力求宽而牢,专业教育力求精而实,进一步加强政治理论、文化修养、外语和计算机类应用课程。为适应工业工程应用型创新人才的培养目标和培养模式,课程体系结构设计成相应的4个教育平台包含10个课程模块,课程体系结构如表1所示。
3加强教材建设,优化教学内容
工业工程在我国的发展历史还不长,是一门新专业,专业教材还不够丰富,在现有的专业教材中也多数是以机械工程为背景,而以电气工程为研究对象的专业教材则少之又少;另一方面融入IE基本思想的工程技术专业基础教材也不多见[6],这就导致在教学内容上工程技术类课程与管理类课程相互孤立,对学生来说只是2类课程知识的简单叠加,而不能融合2方面的知识,达不到人才培养的目标。因些,专业教师在多年教学实践的基础上,正着手编写一套符合专业定位、实用性强、有助于培养学生创新能力、适合应用型本科院校学生学习的专业教材。
4加强实践教学环节
实践教学是培养学生应用能力和创新能力的重要环节,对于应用型本科院校尤其要加强实践教学环节。首先,确保实践教学学时,实践教学四年不断线,在专业人才培养方案中实践教学为72学分,与理论教学学分比例达到4:6。其次,开展形式多样的实践教学,包括课内实验、课程设计、专业实训、社会实践、毕业实习和毕业设计等环节,并把学生的第二课堂作为能力培养的重要补充,组织学生参加各种竞赛和职业资格证书考试,通过设立创新学分,激发学生的科学探索精神和创新意识。最后,深化实践教学内容改革,使实践内容从验证性逐渐向设计性和综合性过渡,加强校企合作,开发以企业生产实际为背景的教学案例、实验和实训内容,形成产业对接的实践教学体系;加大校外实习基地的建设,使学生有机会走进企业、把生产车间作为学校的第二课堂,在实习中学习,在训练中提高。
5加强师资队伍建设
人才培养,师资是关键。但由于工业工程专业在我国高校开设时间较短,相应的教师资源也比较短缺,现有高校的专业教师多数是机械、电子或管理等相关专业出身,即使是专业出身的教师也多是从高校毕业后即从事专业的教学工作,缺乏相应专业实践,及对行业领域的了解。因此,应结合专业建设与发展实际,加强在职教师的实践能力和教学能力培训工作。为建设一支职称、学历、年龄和学缘结构合理的专业师资队伍,主要采取了以下2方面的措施:一方面,在职教师走出去,选派教师特别是青年教师,到知名的高校进修,提高任课教师学历结构;安排专业教师到企业顶岗实践,积累实际工作经验,提高实践教学能力。另一方面,积极引进具有高学历并有企业实际工作经验的优秀人才,聘请名校名师来校任教,增加具有企业工作经历的教师比例。