基于生產運作仿真系統(tǒng)的工業(yè)工程課程設置探討

李 明，袁逸萍，李曉娟

（新疆大學機械工程學院，新疆 烏魯木齊830046）

工業(yè)工程（Industrial Engineering，IE）以培養(yǎng)既掌握現(xiàn)代工程管理基本理論、方法和手段，又具備堅實的工程技術基礎的復合型的高級工程管理人才為目標，具有很強的實踐性和應用要求。目前在我國已經有220多所高校開設了工業(yè)工程專業(yè)。新疆大學于2004年開始在機械工程學院設置工業(yè)工程專業(yè)并于當年開始招收本科學生，其專業(yè)培養(yǎng)方案多年來歷經幾次大的修改，但專業(yè)核心課程一直與國內大部分高校設置相同，以“設施規(guī)劃與物流分析”、“生產計劃與控制”“管理信息系統(tǒng)”、“生產系統(tǒng)建模與仿真”、“基礎工業(yè)工程”、“人因工程”為主。這些專業(yè)課程的設置對學生所學的專業(yè)理論知識的學習和應用起到了非常好的作用。但隨著近年工業(yè)工程學科本身的發(fā)展，以及新興專業(yè)和新學科熱點的不斷出現(xiàn)，也對工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)的模式提出了極大的挑戰(zhàn)[1]。

1 工業(yè)工程課程體系及存在的問題

（1）工業(yè)工程專業(yè)跨越了管理學專業(yè)和工程專業(yè)兩個學科，兩個學科都有其特有的培養(yǎng)體系和知識體系，與此同時各大高校都開始努力增加實踐環(huán)節(jié)教學，減少課堂教學時間，就使本專業(yè)如何能夠在有限的課堂時間內融合匯聚兩大專業(yè)成為巨大的挑戰(zhàn)。

（2）由于工業(yè)工程專業(yè)融合了兩大學科，使該專業(yè)課程的設置缺乏系統(tǒng)性，課程群之間的聯(lián)系不夠緊密，相關課程之間缺少垂直集成設計，甚至出現(xiàn)部分知識點在多門課程中出現(xiàn)，核心課程之間的橫向聯(lián)系缺乏。

（3）在新疆大學，由于工業(yè)工程專業(yè)是設立在機械工程學院，學生在學習中必須學習大量的機械工程基礎和專業(yè)課程。如何把這些課程與工業(yè)工程的專業(yè)核心課程聯(lián)系起來，也是近幾年專業(yè)課程探討的重點。

（4）在課程教學中，教師也發(fā)現(xiàn)在課堂教學和隨后的實踐和實驗教學有脫節(jié)的現(xiàn)象，如何能夠在理論教學中加入更加直觀的教學手段，能使學生更加容易的把課堂理論和現(xiàn)實情景融合起來，是新疆大學機械工程學院工業(yè)工程系近幾年的教學革新重點[2]。

2 工業(yè)工程課程設置的建議

（1）工業(yè)工程課程體系優(yōu)化首先就應該是結構體系的優(yōu)化。課程體系優(yōu)化就是對課程體系中課程選擇、整合、重構、集成，使課程體系中的課程之間的銜接和配置更加合理。而課程體系優(yōu)化的重點就是核心課程的選擇和結構優(yōu)化，因為核心課程是由整個課程體系中最重要的課程構成，核心課程的選擇和設置直接影響整個課程體系的結構和功能，會對教學目標和人才培養(yǎng)目標的達成產生重要影響。

（2）通過對工業(yè)工程的核心課程分析，同時參考國外高校工業(yè)工程、工商管理、MBA等管理專業(yè)相關課程體系的設置，我們發(fā)現(xiàn)“設施規(guī)劃與物流分析”“生產計劃與控制”“管理信息系統(tǒng)”“生產系統(tǒng)建模與仿真”等課程都可以歸為生產運營（運作）知識體系，“基礎工業(yè)工程”“人因工程”等課程都可以歸為基礎工業(yè)工程知識體系。由此出發(fā)，把工業(yè)工程核心課程分為兩大課程體系群。

（3）以生產運作的過程為主線，把“設施規(guī)劃與物流分析”“生產計劃與控制”“管理信息系統(tǒng)”“生產系統(tǒng)建模與仿真”等課程串起來的好處，首先可以避免某些知識點的重復教學。比如庫存管理這個知識點，以前就在“設施規(guī)劃與物流分析”“生產計劃與控制”課程中都有講授，造成了重復；同樣的現(xiàn)象還有物料編碼的知識點在“生產計劃與控制”“管理信息系統(tǒng)”的重復講授，精益生產模式在“設施規(guī)劃與物流分析”“生產計劃與控制”“管理信息系統(tǒng)”等課程中都有提及，無疑造成極大的浪費。將這些課程串起來，還可以打破這些課程相互之間缺乏聯(lián)系，造成學生在實際應用課堂知識解決實際問題的時候很難打破課程之間的隔膜，綜合應用各科知識解決問題，使學生了解各課程在整個生產管理系統(tǒng)中的地位和關系，學會在什么情況下應用什么樣的知識點來解決問題。

（4）在生產運作課程教授期間也很容易的把機械學科的課程作為生產運作的案例基礎，把機械學科教學和工業(yè)工程核心課程教學聯(lián)系起來，即加深了學生對工業(yè)工程核心課程的理解，也進一步加深了學生對學習機械工程基礎學科的必要性的理解。例如目前把學生在“機械制造基礎課程設計”中的設計作為學生“生產計劃與控制”課程的課程實驗的實驗對象，就在教學實踐中取得了良好的效果。

（5）工業(yè)工程核心課程體系的改革也給授課方式的改革，提供了有利的條件，可以在授課的過程中，以生產運作為主線，打破一門課程一個老師的傳統(tǒng)教學模式，可以嘗試一個專家一個知識點，以知識點為授課單元的模式，使教學活動更加的具有說服力和活力[3]。

3 自主開發(fā)生產運作仿真教學平臺，全面用于教學和實踐環(huán)節(jié)

經過幾年的摸索，新疆大學機械工程學院工業(yè)工程系自主開發(fā)了具有知識產權的“生產運作管理仿真平臺”。平臺界面如圖1所示。

圖1 生產運作仿真教學平臺

生產運作仿真教學平臺涵蓋企業(yè)資源計劃（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）及支撐 ERP與MES運行的基礎數據中心。此軟件是以Microsoft Visual Studio為基礎平臺開發(fā)，使用面向對象語言編程，界面簡約，用戶根據所要學習的功能模塊進入不同的界面，按照界面的命令提示輸入相應的信息即可使平臺運行。

其中ERP模塊主要涵蓋采購管理、銷售管理、庫存管理和計劃管理，其中計劃管理是ERP中的核心內容，包括綜合生產計劃、主生產計劃、物料需求計劃、最終裝配計劃和車間作業(yè)計劃，整個平臺的功能也是圍繞計劃管理的模塊層層展開。MES模塊涵蓋車間物資管理、計劃進度控制、計劃調度和質量管理。MES模塊是從ERP中延伸而來，核心主要是對生產計劃進度和生產質量的實時監(jiān)控、調度和排程優(yōu)化等?；A數據中心涵蓋BOM管理、制造資源管理、生產文檔管理和報表統(tǒng)計?；A數據是ERP和MES運行的數據支撐，是平臺必不可少的模塊，總體架構如圖2所示。

圖2 生產運作仿真教學平臺總體架構

生產運作仿真教學平臺軟件的安裝、卸載方便，可以獨立運行。開發(fā)系統(tǒng)過程采用C/S系統(tǒng)結構，發(fā)揮其界面良好、數據操縱和事務處理能力強、傳輸速度高和數據完整性、安全性的優(yōu)點。平臺主要是面向工業(yè)工程相關專業(yè)的在校生，通過建立生產運作仿真教學平臺，輔助學生對生產運作相關理論知識的學習，提高學生對ERP、MES、生產計劃與控制、數據庫等課程的認知能力。

通過本系統(tǒng)平臺，教師可以在授課過程中，實時調用現(xiàn)場仿真實況，采用情景教學，從而加深學生對理論知識的理解和掌握。本系統(tǒng)涵蓋了生產運作管理的全部流程，工業(yè)工程的核心課程都可以使用本軟件為教學輔助手段，對教學中的知識點進行模擬仿真，實例操作的同時，用本系統(tǒng)把工業(yè)工程的核心課程“設施規(guī)劃與物流分析”、“生產計劃與控制”、“管理信息系統(tǒng)”、“生產系統(tǒng)建模與仿真”融為一體。

4 課程教學改革取得的效果

采用同一個仿真系統(tǒng)在不同課程的應用，既可以使學生在學習中自覺的把各門課程在工業(yè)工程知識體系中串聯(lián)起來，形成系統(tǒng)的知識體系，同時也通過仿真演示使學生對工業(yè)運營的現(xiàn)實情景有了深入的了解，十分有利于學生把課堂知識與生產實踐聯(lián)系起來。以生產運營為主線把工業(yè)工程部分核心課程串起來，聘請專家學者講授專門知識點，把課堂變?yōu)檠葜v臺，極大地激發(fā)了學生的學習熱情和對本專業(yè)的忠誠度。

在仿真中，大量使用了機械專業(yè)的專業(yè)知識，重現(xiàn)了機械生產企業(yè)的生產場景和企業(yè)運營實際，有機結合了工業(yè)工程專業(yè)和機械工程專業(yè)的專業(yè)特點，使整個工業(yè)工程專業(yè)課程更加體現(xiàn)系統(tǒng)性[4]。

5 結束語

在生產運作仿真教學平臺軟件的支持下，完成了工業(yè)工程專業(yè)核心課程的體系集成，同時完成了工業(yè)工程專業(yè)的實景教學模式的構建，解決了工業(yè)工程核心課程建設缺乏聯(lián)系不成系統(tǒng)的弊端，同時有效的將管理類課程和機械類課程有機融合。同時，這種以一個仿真系統(tǒng)為紐帶，貫穿核心課程的方式也是一種大膽的課程體系改革的嘗試，它將對改善實踐教學條件、深化教學改革、強化能力培養(yǎng)和優(yōu)化教學隊伍等方面起到積極的推動作用。