工业工程实验室设立策略
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1.前言
工业工程(IndustrialEngineering，简称IE)是一门工程技术、经济管理和人文科学相结合的交叉学科，也是一门实践性很强的应用性学科，兼具工程技术和管理技术的双重属性，要求工业工程学生不但要具有扎实的理论基础，而且应有较强的实践能力、沟通能力、创新能力、管理能力。实验或实践环节是高校工业工程专业实现培养目标的必修环节。在我国近200所开设工业工程专业的高校中，各个学校的办学历史、优势学科、行业背景等各不相同，工业工程专业培养模式多样化，专业实验室建设模式也各不相同。就目前而言，大部分高校的实践环境并不理想，教学实践环节落后于课堂理论教学，使得IE教学实践难成体系。如何建设一个能够满足教学实践要求，实现培养目标的工业工程专业实验室已经成为开设本专业的学校不断研究和探索的课题。
2.工业工程专业的培养模式
工业工程专业设立的归属不同，人才培养的模式也不同，实验室建设的方向和模式也就不同。
2.1国内高校本专业的培养模式
目前国内高校工业工程的培养模式主要可分为：（1）设立于机械学院，授予工学学士学位：以机械工程技术为背景增加管理知识，强调制造工程相关技术和理论在工业领域内的应用。（2）设立于管理学院，授予管理学学士学位：以管理科学为背景增加机电基础知识，突出经济管理与工程技术相结合的系统方法和理论的应用。
2.2我校工业工程专业的定位和培养模式
三峡大学工业工程专业开设在机械与材料学院，2004年开始筹备，2005年获准开设，2006年正式招生，2010年培养出第一届毕业生，同时开展工业工程专业学位硕士培养。机械与材料学院是三峡大学最早开办的学院之一，开设有：机械设计制造及其自动化专业、输电线路工程专业、金属材料专业、材料成型专业，机械设计制造及其自动化专业是湖北省品牌专业、国家特色专业，具有一定的学科优势，与周边地区的机械制造企业建立了长期的科研合作关系，教学科研力量雄厚。三峡大学在2004年筹备工业工程专业时就充分考虑了工业工程学科特点及校企互补、产学研相结合培养人才的目标，将专业设置在机械与材料学院，专业定位于近机类专业，明确了毕业生授予工学学士学位，培养方向定位为主要为机械制造企业培养复合型高级工程技术人才。工业工程依托机械优势学科开展专业建设，因此专业建设强调制造工程相关技术和理论在工业领域内的应用，应体现以机械制造技术为基础，以生产系统管理基本理论为核心，以计算机信息技术为手段，强化实践性教学环节的思路。我校机械学院在工业工程专业的规划与建设中，基于机械大类教学平台，注重依托本学院的湖北省重点学科、国家特色专业－机械设计制造及其自动化以及湖北省重点实验室－水电机械设备设计与维护实验室，充分利用该学科较强的师资力量及制造实验室大环境，使工业工程专业成为学院现代制造系统大平台下的一个重要组成部分，共享教学实验资源。我校工业工程专业的培养目标主要是面向生产制造业，培养的学生毕业后能从事工厂规划设计和改善、产品制造工艺设计、生产制造过程管理等方面的技术和管理工作，具备经典工业工程的应用能力和现代工业工程的创新能力。
3.工业工程专业实验室建设的基本思路
3.1工业工程专业实验室建设思路
当前工业工程实验室建设呈现两大方向：基础IE实验室和现代IE实验室。基础IE是工业工程发展的起点，也是现代IE的基础和组成部分，在工业工程应用中最为普遍，加强基础IE课程及其实验教学是非常重要的。目前，已开办IE专业的高校基本上都建立了以工作研究与人因工程为研究重点的基础IE实验平台。现代IE是传统工业工程由工业技术及相关学科的发展不断注入新内容而演变的结果。现代IE涉及范围广泛，内容不断充实和深化，兼收并蓄了越来越多的学科知识和高新技术，其中包括信息科学、自动化技术、计算机技术、优化理论和仿真技术等。目前，部分已开办IE专业的高校正分步骤、分阶段地进行现代IE实验室建设。因为现代IE实验涵盖知识较广、内容较多，同时受到投资经费的限制，各个高校现代IE实验建设侧重点不一、层次也不齐。
3.2我校工业工程专业实验室建设思路
工业工程教学实验室建设的指导思想是:加强学生IE基础理论知识,基本技术手段和基本意识的培养；加强学生现代IE系统分析，规划，设计，优化，控制，评价能力的培养；突出现代IE中信息化和集成化的特点。基于上述指导思想,工业工程实验室建设的总体要求是建设一个综合的、集成的现代工业系统模拟环境，给学生提供一个现代制造系统背景下的工业工程教学实验环境，在满足专业实验教学的同时,还能成为学生自主创新设计开发的平台。工业工程学科是一门综合运用工程技术、管理技术，采用系统化、专业化和科学化的方法，综合多种学科的知识和技术，对由人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行设计、规划、评价、创新和决策的系统工程学科，在规划和设计IE实验室和设计实验内容时，必须强调现代IE的系统工程特点，必须注意知识的系统性、连贯性以及综合运用所学知识和技能来解决复杂问题的能力的培养。在专业培养目标和培养模式的指引下，我校在参考著名高校工业工程实验室的基础上，确立了：基础IE实验室+现代IE实验室的工业工程专业综合实验室建设大方向，将基础IE实验平台与现代IE实验平台有机地融合在一套实验平台中。我校工业工程实验室建设思路：营造一个类似真实的自动化制造系统生产运作环境，为学生提供一个全面的、创新的、密切联系工业实际的实验教学平台，能满足主要专业课程教学实验需要，保证实验内容的系统性、完整性、连续性，以达到锻炼和提高学生对制造系统的认知和操作能力以及生产运作与管理水平、系统分析和设计能力的目的。作为实验体系的核心部分，综合实验室中教学实验课程的设置，不应是相互独立的单项实验，而应根据IE专业的课程与知识体系，运用系统原理，设计一套相对独立又相互联系，覆盖多门专业课程与知识领域的实验形式多样的教学实验体系，它能够提供验证理论知识和综合应用相关技术的环境，模拟真实生产系统的场所和开发应用工业工程知识的条件。
4.工业工程专业实验室建设的规划与实践
在模拟真实的自动化制造系统生产运作环境的建设思想下，我校工业工程综合实验室建设的总体目标是：在实验室里建立一个微型工厂（Mini-factory），营造一个类似真实的生产环境，主要从事制造系统规划设计研究、设施规划及物流分析研究、时间分析与作业研究、人因工程实验研究、生产计划与控制的实验与研究等，以加强学生对基础工业工程的知识和技能、现代工业工程的技术和方法的掌握，同时支持机械工程学科的相关课程实验。要求：实验体系模块化，可扩展性、可重构；不仅可以满足教学要求，而且应当为科研和培训提供服务。我校工业工程综合实验室的微型工厂基本配置规划为一套功能设备较为完备的模块化的自动化制造系统FMS，包括:环形可扩展生产流水线，微型化、教学型的生产设备（至少一台立式，一台卧式数控加工中心），一台教学型工业机器人，一套RGV系统，堆垛机及微型化立体仓库、相关控制系统等。在此基础上，根据实验教学需要，适当添加工业摄像机、电子看板及其他数据采集及分析处理设备。微型工厂化配置是我校实验室建设的定位，也是相当一部分高校工业工程实验室规划的一种趋势。这是一个大的系统工程，需要总体规划，分步实施。在进行实验室规划过程中，我院充分考虑到院、系现有的以及待建的实验资源共享问题，以避免重复性建设。为此，学院一方面利用机械工程学科现有实验资源，另一方面投入大量人力物力，购置设备，建立和完善专业实验室。工业工程综合实验室主要功能模块包括：基础工业工程实验模块、自动化制造系统实验模块、人因工程实验模块、设施规划与物流分析实验模块、生产计划与控制实验模块等。主要进行以下实验：
(1)基础工业工程模块：进行流程分析、操作分析(包括双手操作分析和人机操作分析)、动作分析、时间研究(秒表法)、MOD法研究的实验以及这些实验的综合实验和生产节拍及效率的测定等。这些实验主要是完成《基础工业工程》的实验教学要求，让学生掌握工业工程的经典方法和技术手段,培养学生工业工程的基本意识。
(2)人因工程模块：可以进行噪声实验、照明实验、人的认知实验、人的操作反应实验等。这些实验主要是完成《人因工程》的实验教学要求，让学生了解掌握人、机、环境的相互作用关系。
(3)设施规划与物流分析模块：可以进行物流系统的分析，控制，优化与设计及设施布置规划等实验,主要是完成《生产系统设施规划与物流分析》的实验教学要求，使学生了解掌握现代制造企业物流系统的结构、原理、控制方法及设施布置规划方法。
(4)自动化制造系统模块：可以进行自动化制造系统的分析、总体设计、各分系统的设计规划（包括仓储、物流部分）等实验，主要是完成《生产自动化与制造系统》、《工业机器人》等的实验教学要求，是学生了解自动化制造系统的组成、总体结构及设计方法、各分系统的规划设计方法。
(5)生产计划与控制模块：可以进行生产库存管理的模拟实验，主要是完成《生产计划与控制》的实验教学要求，使学生了解掌握现代制造企业生产库存控制的基本方法。
目前已经建设好并投入实验教学的是基础工业工程实验模块、自动化制造系统中的仓储与物流分析实验模块、人因工程实验模块。该实验室主要针对工业工程专业相关课程实验教学需要，同时与机械工程学科资源共享，提供机械设计制造及其自动化专业的先进制造技术、机械制造装备、机电传动控制、机电系统设计、企业生产管理、工业机器人等课程的教学实验。下一阶段，计划在2011~2015年间，进行专业实验室其他设备的购买、安装、调试，基本完成工业工程专业综合实验室的建设。
5.结语
我校在工业工程专业实验室建设中，围绕加强学生IE基础知识、基本方法和基本意识的培养；加强学生现代IE系统分析、规划、设计、优化、控制、评价能力的培养；突出现代IE特点的建设指导思想，探索了一条基于机械大类教学实验平台，整合现有资源，逐步建立模块化、系统性、可重构的工业工程专业实验室的道路，对于培养实践能力强、富有创新意识的工业工程专业人才具有重要的作用。