本文作者：鄭玉巧、楊萍、趙家黎、趙榮珍 單位：蘭州理工大學數字制造技術與應用省部共建教育部重點實驗室

0引言

工業工程(IE)是研究工業系統的效率與發展的一門工程學科，具有利用自然科學和其他技術對研究對象進行觀察、實驗、分析、設計等功能和屬性，是實踐性極強的專業。IE的許多重要的技術和理論方法來源于生產(工作)實際，IE的效益和風采更是直接地展現和落實在生產(工作)實際之中［1-5］。因此在工業工程專業的教學過程中，實驗及其他實踐環節是必不可少的，對于培養學生的實踐能力和綜合運用知識進行科學研究與工程設計的技能，具有特別重要的作用［6-8］。由于工業工程專業在我國剛剛設立不久，其課程體系和各教學環節的設置尚不十分完善，特別是教學實驗環節更是落后于對課堂理論教學的探索和發展。因此，目前研究工業工程專業如何構建教學實驗模式及如何開設實驗，是一個急待解決的迫切問題［9-10］。

1工業工程專業實驗教學存在的問題

傳統的工業工程實驗手段一般比較單一，無論是基礎工業工程、先進制造還是設施規劃和物流分析等課程的實驗大多是對生產現場某個系統的簡單模擬，真正的企業生產現場遠遠要復雜很多并且發生著日新月異的變化。因此，大多數實驗只能滿足驗證課堂教學理論的要求，很難和企業生產現場接軌［11］。而工業工程專業的學生畢業之后一般到企業生產現場從事規劃、設計、管理等工作，需要對企業的生產現場有比較清晰的了解。工業工程實踐教學環節問題尤為突出，主要表現在:理論教學與實踐脫節，實驗課時偏少;實驗項目零散，內容和形式單一;實驗經費缺乏，儀器設備短缺;實驗與現代信息技術的結合欠缺，為了擺脫這種局面，根據實際情況擬定一個科學的、系統的本科教學且同時兼顧科研要求的實踐教學模式，是一個當務之急的問題［12］。

2實踐教學建設思路

2．1實踐教學目標

培養學生的實際動手能力，驗證所學專業理論知識，加強IE基礎理論方法和基本意識的訓練。突出現代IE中信息化和集成化的特點，強化工業工程的程背景，強化學科交叉和綜合性，培養學生綜合運用專知識，進行系統分析、設計、優化、控制、評價和創新的力。［13］適合本科生、研究生教學和企業工業工程人員培訓等不層次的需要，并能為教師科研提供實驗手段。

2．2專業實踐教學的建設思路

(1)理論教學做準備。提倡案例教學、研究型教學，增加課堂交互、提高學生學習興趣。(2)傳統工業工程實驗與現代工業工程實驗結合進行。必須樹立以傳統工業工程實驗為基礎，現代工業工程實驗為發展的思路［13］。(3)課程設計鞏固理論教學。課程設計是工科教學中很重要的學習手段，可以將理論教學中涉及的重要方法通過學生設計或制作產品的形式加以鞏固。(4)通過實習提高感性認識。實習是讓學生到工作現場或深入實際的制造企業親眼體會企業是怎么樣運行的，實習的內容既要包括工科技術方面的操作，也要涵蓋工業工程技術在企業的應用。

3現代實驗室布置

現代IE實驗項目主要包括物流綜合實驗、現代制造中心實驗、自動化立體倉庫實驗、ERP仿真實驗。現代IE實驗主要是利用現代高科技手段與計算機技術，采集、分析并優化供—產—銷一體化企業中人、財、物、設備、方法、信息等資源的運行狀況，充分挖掘企業人財物的利用潛力，進行整體分解并實現充分優化組合，并對整個系統進行模擬，為了保證以上實驗的順利進行，充分利用現代技術和教學理念，建設一種現代工業工程專業教學實驗系統，我校建設了工業工程實驗室和ERP及人機對抗仿真實驗室兩個專業實驗室。(1)工業工程實驗室。工業工程實驗室是由生產線監控系統、貨架、堆垛機、地軌和天軌;控制柜;電氣系統;輥筒線;皮帶線;倍速鏈;轉角機;出貨臺;入貨臺;工業工程流水線及仿真軟件等構成。自動化立體倉庫布局圖如圖1所示，工業工程流水線如圖2所示。(2)人因工程實驗室。人因工程實驗室主要設備有多道心理測試儀、跑步機、人體測量儀、秒表、卷尺、濕度計、人體稱，照度計、反應時測定儀。該實驗室主要為完成“基礎工業工程”和“人因工程學”核心課程的實驗教學環節而規劃建設的，旨在掌握主要的基礎工業工程技術和方法，樹立工業工程意識，為后繼課程的學習奠定實踐基礎，并為日后應用工業工程技術和方法解決生產實際問題打下基礎。(3)ERP及人機對抗仿真實驗室。ERP及人機對抗仿真實驗室主要設備包括聯想計算機60臺、金蝶ERP軟件及人機對抗設計仿真軟件。本系統適用范圍很廣，除滿本科教學以外，還能用于教師科研和教改研究，以提高學質量和科研水平。它能使理論教學、實驗教學、案例教學、研究開發和實際應用相結合，也能培養學生的計算機綜合應用能力和開發能力。

4工業工程專業實踐教學新模式構建

通過對工業工程專業的培養目標、學科特點和課程知識體系的分析，研究設計了適合我校工業工程專業實踐教學模式。為突出實踐教學環節的系統性，配合課堂理論教學，使學生對工業企業的生產經營過程和工業工程活動有一個全面系統的認識，我們以機電類產品制造業為背景，選擇較典型的工業產品為主要實驗對象，在該背景下各項實驗都盡可能采用該產品的數據資料，達到數據共享，整個實驗體系力求能夠模擬生產經營該產品的企業的全部或大部分工業工程活動［14］。

4．1實驗類型

(l)驗證性實驗。指僅對某一理論進行驗證或訓練的實驗。如“自動立體倉庫訂貨發貨運行模式實驗”、“人體測量”、“運動穩定性測試”，“空間知覺測試”“企業資源計劃(ERP)”軟件熟悉等實驗。(2)設計性實驗。指綜合運用多門課程的知識進行分析與設計的實驗。如“倉儲系統規劃與設計”、“倉儲貨位管理”、“業務流程模擬”等。(3)綜合性實驗。指綜合運用多種知識和技能分析研究一個較復雜問題的實驗。如“裝配生產線平衡”、“動作分析”等實驗。以上3種實驗類型反映了不同的實驗層次和復雜程度，它們均可獨立開設，又相互聯系。一項設計型或綜合型實驗可能包含或運用幾個單項實驗及其結果，以基礎IE為例，它的過程是:利用程序分析、操作分析和動作研究獲得最佳作業程序和方法，然后制定出作業標準時間。因此在實驗內容安排上，選定實驗研究對象，按照上述過程依次安排“工藝程序分析”(或“流程程序分析”)、“人-機聯合分析”(或“聯合操作分析”)、“動作研究”、“時間研究”等一系列單項實驗，最后形成綜合型實驗或設計開發型實驗，完成作業過程的整體優化，形成完整的知識鏈，達到綜合訓練的目的。

4．2根據課程教學大綱新增實驗

為了充分利用工業工程實驗室資源，依據課程教學大綱新增相關實驗例如:人因工程課程新增環境照明實驗;環境噪聲實驗等，質量管理課程新增過程能力分析實驗，控制圖實驗。機電一體化系統設計課程新增自動化立體倉庫機械結構及控制系統剖析實驗等。通過將本科生的科技創新項目與流水線實驗的開發相結合，一方面提高了學生的實驗操作能力和實驗創新能力;另一方面充分利用實驗室各方面的條件，開發出了適合本科教學特點的流水線組裝實驗［15］。應用基礎工業工程的作業分析和動作分析方法，結合動作分析軟件，找出有效動素、輔助動素和無效動素調整工位及作業內容，得到標準作業方案，進一步完善了工業工程實驗系統的開發。

5結語

工業工程是一個實踐性非常強的專業，專業培養目標與辦學特色上要重視實踐教學。利用現有的專業實驗室，對學生進行實踐動手能力、協同合作能力、分析和解決問題的能力、創新能力等全面素質的培養，對于正處于發展期的新型的中國工業工程專業人才培養是至關重要的。應進一步加強對其理論與應用的認識，加強高校的實驗設備及設施建設，真正做到學生在實踐教學環節獲得真正的感受和效益。