工業工程實驗室創建分析

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1國內工業工程實驗室建設現狀

1.1IE專業人才培養現狀

1993年國家教育部門批準西安交通大學、天津大學、重慶大學等試辦IE本科專業,從而開始了我國高等工程教育IE學科建設。1999年12所重點大學招收IE碩士、博士研究生,形成了多層次、多種形式、大范圍的辦學格局。截至2009年底,根據教育部高考專業目錄的檢索,2010年開設工業工程專業的院校為159所,“211”工程建設高校44所,其中“985”21所。目前我國高校IE人才辦學模式主要概括為4種[3]:1)管理類4年制本科,以天津大學工業工程專業為代表。2)管理類5年制本科,以西安交通大學工業工程專業為代表。這種模式前3年時間在工程類專業學習,后2年在管理學院學習。3)機械類4年本科的工業工程專業,以清華大學、重慶大學、上海交通大學為主要代表。這種辦學模式專業工程技術學習較為扎實,基礎較好。4)冶金、能源、化工及其它產業類型的工業工程專業4年本科,以北京航空航天大學、東北大學、中國礦業大學等為代表。這些院校的IE專業模式既體現了很強的專業工程基礎,又體現了專業特色。前2種設置在管理學院(系),約占全國的40%,管理特色濃厚;第3類設置在機械工程學院(系)、機電類背景較強,約占全國的50%;第4類工程特色明顯,約占10%。

1.2工業工程實驗室建設現狀

通過對公開發表的文獻資料[4-15]的查閱分析,目前國內高校工業工程實驗室依據其建設內容的完備和先進程度,大致可以分成4類:示范型工業工程實驗室、綜合型工業工程實驗室、驗證型基礎工業工程實驗室和規劃設計階段工業工程實驗室。

1)示范型工業工程實驗室。示范型工業工程實驗室是指工業工程實驗室建設內容或實驗體系先進,得到工業工程專業院校的好評,成為實驗室建設學習的對象。目前,國內示范型工業工程實驗室有清華大學工業工程實踐教學中心、山東大學IE大型綜合實驗中心和天津大學工業工程實驗室。

(1)清華大學工業工程實踐教學中心。清華大學工業工程實踐教學中心是在國家“211”和“985”專項經費支持下建成。通過實地對美國排名前4位的工業工程系和德國阿亨工業大學實驗室、香港4所大學和臺灣新竹清華大學實驗室情況調研的基礎上,根據學生培養需求與學科發展方向以及在多位國際知名工業工程專家的討論下,制定了實驗室建設方案[4]:充分利用信息技術的優勢,建設一個體驗與演示中心,取代購買大量昂貴的機械電子設備,同時利用信息技術共享外部設備。清華大學工業工程系建立的工業工程系實踐教學中心包括3個分實驗室和1個體驗中心,即先進制造與數字化企業實驗室、人因工程實驗室、物流工程實驗室,以及支持上述3個實驗室的體驗與演示中心。

(2)山東大學面向IE專業的大型綜合實驗體系。山東大學管理學院于1996年提出了建立工業工程教學實驗體系的設想,經過進行1999年“面向IE專業的大型綜合實驗體系”、2002年“管理學科綜合實驗教學平臺”等項目的建設和探索,建立了特色鮮明的工業工程實驗教學體系。其具體的做法是[5]:選擇一個較典型的工業產品為主要實驗對象,各門專業課根據工業工程總體培養要求結合該課程本身的知識點、圍繞這個統一的實驗對象來開發實驗,使整個工業工程實驗體系能夠模擬企業從設施規劃與布局、物流系統設計、生產計劃與控制、質量管理、流程改進、人因工程等包括物流、人流和信息流的全部或大部分IE活動。在實驗室建設過程中,形成了一批獨具特色的實驗室建設成果,開發了一些實驗軟件,出版了《工業工程專業實驗與實習教程》指導書。

(3)天津大學工業工程標準實驗室。天津大學工業工程實驗室成立于1986年,是在全國現有150多個工業工程專業的院校中首個建立的專業實驗室[6],側重于工效學或人機工程實驗、動作與時間研究和生產過程組織實驗等。形成了比較完善的實驗教學體系,具有明確的實驗室定位和發展規劃。

2)綜合型工業工程實驗室。綜合型工業工程實驗室以教學服務為主,其綜合性體現在實驗室的構成、實驗課程的開設、實驗的組織形式、實驗設施的組成等方面。根據工業工程主干專業課程,有針對性地建立了專門的IE實驗室,滿足如基礎IE、生產管理、質量管理、設施規劃與物流、人因工程、管理信息系統、系統工程等課程的教學實驗需要,支撐工業工程本科教學。建立了綜合型工業工程實驗室的高校,以上海交通大學[2]、東北大學[7]、重慶大學、合肥工業大學[8]、中國礦業大學等為代表。部分綜合型實驗室建設情況如表1所示。

3)驗證型基礎工業工程實驗室。設置工業工程專業的院校基本建立了基礎工業工程實驗室。基礎工業工程實驗大多以驗證型為主,側重對所開設的基礎工業工程和人因工程專業知識的驗證測試[9-10]。

(1)基礎工業工程的實驗:作業時間測定和動作測定實驗,即流程程序分析、機操作分析、聯合作業分析、雙手操作分析、時間研究實驗、工作抽樣、模特法應用實驗等。

(2)人因工程的實驗:心理感知實驗、條件反射動覺實驗、聽覺反應和記憶實驗、生產環境計測實驗等。具體有注意廣度實驗、反應時間測定實驗、學習曲線實驗、勞動強度與疲勞測定、環境照明噪聲粉塵測定等。

4)規劃設計階段工業工程實驗室。在159所工業工程院校中,還有一部分院校沒有建立工業工程實驗室,尤其是近3年新設置工業工程專業的十幾所院校,專業相關實驗主要依靠外單位實驗室。這些院校的工業工程專業實驗室建設尚處在規劃設計階段,基本不具備工業工程相關實驗的條件。

2工業工程實驗室建設構成

2.1工業工程實驗室建設的依據

1)工業工程學科特征。工業工程學科的體系內容及其特點是工業工程實驗室建設的基礎,從工業工程學科本身出發,建設工業工程實驗室,因此,工業工程實驗室建設的基本要求是體現工業工程學科特點。工業工程學科具有以下特征[16]。

(1)IE是一門技術與管理相結合的交叉學科。

(2)IE的研究對象是由人員、物料、設備、能源、信息組成的各種生產及經營管理系統以及服務系統。

(3)IE的研究方法是數學、物理學以及社會科學中的專門知識和工程學中的分析、規劃、設計等理論,特別與系統工程的理論、方法和計算機系統技術關系密切。

(4)IE的任務是如何將人員、物料、設備、能源和信息等要素設計和建立成—個集成系統,并不斷改善,從而實現更有效的運行。

(5)IE的目標是提高生產率和效率、降低成本、保證質量和安全,獲取多方面的綜合效益。

(6)IE的功能是對生產系統進行規劃、設計、評價和創新。

2)工業工程人才培養目標及要求。工業工程師工作核心是降低成本;工作目標是生產率和質量[17];工業工程研究的實質是創新———持續不斷的創新。

(1)工業工程專業的人才培養目標:具備現代工業工程和系統管理等方面知識、素質和能力,富有開拓精神和創新能力,能在企業從事生產、經營、服務等管理系統的規劃、設計、評價和創新工作的復合型、應用型人才。

(2)培養要求:學習工業工程的基本理論和基本知識,接受工業工程理論、方法及應用方面的基本訓練,具有從事規劃、設計、評價和創新等工作的素質。

2.2工業工程實驗內容構成

工業工程內容體系十分廣泛,根據美國國家標準ANSI-Z94(1982年修訂版),從學科角度可把工業工程知識領域分為17個分支[17]。這些知識領域涉及工業工程的基礎理論和工業工程專業技術。工業工程的基礎理論比較廣泛,其專業技術體系也在不斷地發展和擴大,但其中人因與效率工程、生產及其制造系統工程、現代經營工程和工業系統分析方法與技術等4個方面內容是最基本的。工業工程從基礎工業工程時展到現代工業工程的時代。基礎工業工程以經驗分析為主,研究生產過程的局部或小系統的改善。而現代工業工程以計算機技術、信息技術、系統工程技術等多學科技術、方法進行定量分析,研究復雜大系統的規劃、設計、優化和評價。IE實驗室的構成既要體現基礎工業工程的特點,更要反映現代工業工程的特點。因此,IE實驗室規劃應包含基礎IE實驗室和現代IE實驗室兩大塊。

2.3工業工程實驗模式

根據國內工業工程實驗室建設現狀的綜合分析、工業工程實驗室建設的依據以及工業工程實驗內容的基本組成,建立工業工程實驗模式構成體系,分為教學型、綜合型和平臺型3個層次的實驗模式,該模式體系由實驗模式、實驗類型和實驗體系組成。

1)實驗體系。現代IE實驗室和基礎IE實驗是工業工程實驗室建設的兩大基本模塊,是工業工程實驗室的核心和關鍵。

2)實驗模式。

(1)教學型工業工程實驗室立足工業工程專業本科教學實驗需求,搭建教學實驗平臺,以服務本科教學實驗,培養創新型、應用型人才為主。

(2)綜合型工業工程實驗室立足實驗條件,在滿足工業工程本科教學實驗的基礎上,充分利用實驗室資源,結合工業工程問題,創造科研條件,培育科研方向,具有從事相關工業工程科研的能力。

(3)平臺型工業工程實驗室構建工業工程學科體系平臺,具有從事工業工程基礎理論、方法及重大項目實踐研究的條件,是科技創新的載體和基礎,具備科學研究、人才培養和學術交流三大主要職能。

3)實驗類型。根據學科發展的層次建立的實驗模式,實驗類型分為教學型以認知為主、綜合型以驗證測試綜合應用為主、平臺型以開發設計為主。

3結論

1)通過對國內工業工程專業實驗室建設現狀分析,將國內工業工程實驗室分成4種類型,即示范型實驗室、綜合型實驗室、驗證型基礎實驗室和規劃設計階段工業工程實驗室。2)從工業工程學科特征、人才培養目標及要求出發,確定了工業工程實驗內容構成為基礎IE實驗和現代IE實驗。在此基礎上,結合國內工程工程實驗室建設現狀分析,建立了工業工程實驗模式,即教學型、綜合型和平臺型3個層次的實驗室類型。