建設仿真實驗實踐平臺與工業工程學生綜合創新能力培養

王文軻　魏芳　張偉　楊琴　孫琳　熊梓言

摘 要 實踐教學對于工業工程人才培養是至關重要的。目前社會對于創新型人才的需求增大，而大多數高校對于開展實踐教學環節的結果未能達到預期效果，本文基于目前對工業工程學生的人才培養現狀，對培養方式現狀存在的問題進行分析，建設仿真實驗實踐平臺以促進學生對專業工作的認識以及理論與實際相結合，進一步培養學生的綜合創新能力以及實踐能力。

關鍵詞 仿真實驗平臺 綜合創新能力 實踐 工業工程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：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

工業工程（Industrial Engineering， IE）是一門對涉及人、物料、設備、信息、能源等要素的集成系統進行規劃、設計、改善、控制和創新的綜合性邊緣學學科。[1]鑒于IE較強的應用性和實踐性，實驗成為其教學活動中的重要組成部分，實驗教學環節更是必不可少的過程。[2]但是，工業工程實驗室的建設基本上還處于探索時期，各個高校設備資源水平相差很大，專業教學特色各不相同，專業構成和形成歷史也有差異，所以并沒有形成一個統一的建設模式。[3]隨著現代市場日益進步和快速發展，企業生產系統逐步與網絡智能化技術接軌，要使高校實驗室建設跟上實際生產企業的發展，對其的規劃設計和運行管理也變得越來越復雜。因此，仿真實驗實踐平臺通過生產線的模擬，可在計算機上快速再現一個復雜生產系統的狀態，模擬其動態行為，分析該生產系統配置是否合理，進而為生產系統的設計、改善及優化提供決策支持。[4]

面對國內高等教育對學生創新能力培養的要求，各高校在理論教學基礎之上更要重視開展開發創新能力的實踐教學。但由于IE在我國設立時間不長，在人才培養方面還缺乏經驗，導致人才培養與社會需求不相適應。因此，現階段工業工程專業的教學目標應為培養面向社會需求的同時具備工程技術與管理能力的復合創新型人才。利用FlexSim軟件進行生產線的系統建模與仿真，實現足夠的驗證實驗和一定數量的綜合性實驗，促使學生在實踐中提高自主學習能力和實踐能力，從而讓學生利用IE的理論知識去發現問題并解決問題，從而獲得一定的專業技能并提高綜合創新能力。

1工業工程學生培養現狀

近年來，我國對于工業工程人才的需求逐漸增長，但與之形成對比的卻是工業工程專業在教學上的創新性有待加強，缺乏具有綜合創新能力的高素質人才，最終使人才培養跟不上社會的需求，導致學生在剛進社會時很難進入崗位角色。具體主要表現在以下幾點：

（1）重理論輕實踐的觀念仍然存在。由于工業工程在我國發展較晚，對于工業工程教學方法大部分停留在理論教學而缺少對實踐的重視，導致學生對專業的認識僅停留在書本知識上。

（2）實踐教學內容綜合性不夠。盡管實際教學工作包含理論與實踐相結合，但對于基礎專業課程所獨立設置的實驗課程之間的聯系程度不高，各個課程的契合程度低。

（3）工程實踐教學環節的相關資源、儀器設備不能適應實際生產的需要。由于科技的迅速發展，在實際生產車間中的機器設備更新速度加快，而對于實踐教學環節中使用的儀器設備或資源跟不上實際生產的發展，導致學生在學校學習的內容無法滿足工作崗位對工業工程人才的需求。

（4）實踐教學模式單一。缺乏設計性和開放性，且實驗考核方式創新性不高，從而造成學生被動實驗，在某種程度上束縛了學生創新能力的提高。

2建設仿真實驗平臺的目的

建設實驗教學平臺是培養學生創新能力，提高教學質量的一項必不可少的措施。[5]為使學生了解和認識實際生產加工過程，親自參與到生產活動中從而提高學生實踐能力和動手能力，建設模擬汽車生產過程的仿真實驗平臺，借助平臺開展模擬實驗。利用學校實驗資源建設模擬真實生產實驗平臺對本專業學生進行實踐教學，讓學生在體驗汽車生產過程的同時，把握動作現狀，找出自身的動作存在的問題，并通過觀察分析去改進，進而避免無效動作。對于設施布置方面，按照給定人數、生產工藝流程和生產線長度等因素來規劃流動模式。因此，提高了理論知識的理解，并將所學的知識整合運用到實際問題解決中，不僅開拓了學生的視野，提高了專業認知度，同時也充實了教學內容。引入最終的實戰對抗賽進行考核，增加實驗趣味性，激發學生主動參與實驗，提高實驗開放性，促使學生為達到更好的成績不斷提出優化改進方案，有助于學生在實踐中對專業知識不斷探索，深入提高學生的自主創新能力。在對實驗前后的成績對比之后，各組同學通過對生產流程的反復改進和生產線的優化布置，最終都能夠實現生產流程的改進，從而提高生產效率。endprint

3 建設仿真實驗平臺對工業工程學生綜合創新能力的培養

工業工程作為一門實踐性較強的工程學科，實踐教學環節的改善對于人才的培養具有十分重要的意義。因此，建設仿真實驗平臺對于工業工程學生的綜合創新能力的培養顯得尤為重要。該仿真實驗平臺將學生分為多個小組，每個小組分配同學在不同的工作崗位上工作，經過最初的生產仿真，根據生產同時錄制的視頻材料，對操作者動作進行分析，并利用軟件按照相應參數建立模型并仿真，觀察存在瓶頸，對生產線進行改進并重新模擬生產實驗，同時錄制好相關影像材料，反復優化直至達到最優，最后進行小組間的實戰對抗賽，得出實戰成績，結合提交的實驗報告形成最終的實踐成績。首先，通過模擬汽車生產使學生接觸真實生產流程，可以提高對專業的認識度，同時加深對知識的理解，將課堂中所學的專業知識用于解決生產過程中出現的問題，理解所學課程的價值，實現各門專業課程的綜合理解與應用。對于提前接觸專業仿真實驗，能有效提高學生對專業的掌握程度。其次，通過給定的最初生產規則和流程，學生利用相關軟件（Double-E，FlexSim等），通過影像記錄作業的實施過程，找出操作者的動作和物流的瓶頸之處，結合對生產線的建模與仿真，通過輸入相應參數，觀察生產線的運行狀況，觀察最終的瓶頸環節，從而找出問題工序。鼓勵學生主動思考與交流并提出改進方案，根據方案的實施效果提出自己的意見或建議，按照修改意見重新對生產過程進行調整，從而達到生產效率提高的目標。這一過程對于工業工程學生的實施能力和整體控制能力的提升有較大幫助，在反復改進實施的循環中能對新出現的問題有更進一步的控制措施。最后，通過引入比賽機制對實驗成果進行考核，提高學生的實驗興趣，充分調動了學生參與的積極性，這不僅能使學生在遇到問題時能主動查閱資料文獻，可以學習課本之外的解決方法，也能在解決問題后獲得較大成就感，鍛煉了學生的思考探索能力和分析并解決問題的能力，對于創新思維的提高起到了顯著作用。

4 結束語

綜上所述，對于應用性較高的工業工程專業來說，學生實踐能力的提升是十分必要的。仿真實驗平臺是培養學生基礎實踐技能與綜合創新能力的實驗教學基礎平臺。仿真實驗平臺的建立，引導學生參與到真實生產實驗中，使學生自主完成實驗，總結在實驗過程中的經驗，提高了學生的動手操作能力，鍛煉了學生解決問題的能力并使創新性思維得到了鍛煉，提高了綜合創新能力，同時達到了深化專業意識、培養學生工程實踐能力、豐富實踐經驗的實驗效果。

€L芑鶼钅浚核拇ㄊΨ洞笱？016年度“質量工程”校級實踐教學改革項目資助；四川師范大學2016年實驗技術項目資助；四川省省級大學生創新創業訓練計劃項目（201610636051，201510636087）；國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201610636051）

參考文獻

[1] 李成松，李玉林，陳永成等.工業工程實驗教學體系的研究[J].陜西教育€Y尭囈？2016.7（8）：117，110.

[2] 馬岑睿，嚴聰，張成濤.火箭發動機工作過程仿真實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2011（30）9：148-151.

[3] 杜戰其，曹守啟，上官春霞.工業工程實驗室建設現狀與管理模式分析[J].價值工程，2012（9）：28.

[4] 查靚，杜軒，趙美云.“生產系統建模與仿真”課程教學改革探索[J].科教文匯，2015（313）：77-78.

[5] 居來提·買提肉孜，李艷娜，尼加提·外力，田偉.建設實驗平臺與研究生創新實踐能力[J].高教學刊，2017（6）：140-14.endprint