工业生产系统建模与仿真教育

1理论内容的教学

该课程的理论教学内容主要包括对各类生产系统建模并进行仿真的原理和方法,输入数据及输出数据的统计分析的理论等。这些知识的数学基础都是概率论与数理统计。一个原因是这不同于当初他们上概率论与数理统计课程,相应的理论公式的推导都很详细,而且每一讲的内容都配有相应的例题及大量的练习题。而在现在的课程学习当中,只是罗列了大量的数学公式,这样造成的后果就是一方面学生觉得学起来比较困难,另一方面也觉得比较枯燥,丧失了学习的兴趣。理论知识如何能够运用到我们所讲的建模中去,这也是学生关心的一个方面。对于这些知识的讲解我在授课的时候也充满疑虑,不知道怎样才能达到更好的效果。

2实践环节的教学

大四的学生,如果他们看不到这门课程能否在今后的实际工作中发挥作用,他们的学习热情就会大打折扣,而且过多的理论教学确实不能够带来更多的益处。如果学生毕业后选择更进一步的学习,那在研究生阶段,他必然会学习更深的理论知识。实践环节主要的目的是教会学生如何利用现有的仿真软件进行各类生产系统的建模与仿真。现在的建模软件很多:Witness、Flexsim、Promode等。我们选择的是ARENA,因为它有教学版,教学版供教学使用已经足够了。我们也曾经计划过使用Witness教学,但其价格昂贵。二是因为ARENA应用广泛,可用来进行各类离散系统的建模。我们采取的方法是理论与实践同行,将理论部分的知识讲解完后,立即开始该部分内容的建模。对于简单的系统,可采用数学的方法或让学生对系统进行建模,而后再教他们如何采用Arena软件建模与仿真。在向学生讲授了如何使ARENA建模后,在实验课上让学生一试身手。这门课程我们的实验课安排的是18学时,教学实践证明这是比较合理的。要给学生明确的实验目的及实验方法,要让学生掌握如何运用这个软件去完成系统建模,并理解如何通过仿真对系统进行设计优化及改进,这才是我们仿真的最终目的。

3教学方法的改进

(1)培养学生的兴趣。兴趣是最好的老师,培养学生的兴趣是学生学好一门课程的一个重要的因素。让学生看到学习到的理论知识和实践结合后产生的效果是激发他们兴趣的最好方法。现实的问题的解决让学生感觉到知识的力量,生动的操作界面也会激发学生的兴趣。

(2)培养学生的自学能力。学生一旦有了学习的兴趣,那么主动性上来了就可以进一步提高自身的自学能力。一种方法是给他们一些比较有挑战性的课后实验,另一种方法是鼓励他们发现自己的能力。举例来说Arena软件只有英文版的,没有中文版的。学生一开始总是抱怨连菜单都看不懂。调试模型的时候,一处现错误提示就问老师:怎么办？这种原因主要是来自他们对英语的恐惧。要一开始就告诉他们,这里面用到的英语都是简单的,基本的,词汇也肯定在四级水平以下。让他们不要有恐惧心理。建模的成功带给他们不断的成就感,问题的解决让他们感觉的了自己的能力。

(3)理论与实践相结合。狭义的结合就是指把课本中讲理论知识的部分与讲操作实践的部分结合起来。建议的做法就是讲完理论知识部分,随后就讲软件上是如何实现的。例如在讲完了排队系统建模的理论知识后,用数学的方法进行一个简单系统的建模,然后再让学生自己用Arena对同一系统进行建模,然后运行系统观察结果并将结果进行对比。广义的结合就是这门课程的学习如何与我们生产企业的需求结合起来。建议的做法是最好要能够在实习的阶段让他们有意识的去了解相关的企业,并能够搜集相应的数据,然后在做毕业设计的时候,能够针对自己发现的问题,利用本门课程的知识及其他专业知识,进行一个完整的锻炼。

(4)期待更优秀的教材出现。目前这方面的教材比较少,多是以讲解系统建模理论为主。期待能够出现理论与实践相结合的、难度深度适宜的专为本专业本科生编写的教材出现。

4结语

工业工程的专业培养目标是造就既懂得工程技术,又熟悉生产经营管理的复合型专门人才,具有明显的学科交叉特征,同时具有与制造产业对人才需求直接关联的特点。学校的办学方针应该紧扣社会对人才的要求,最终实现学科建设服务于社会的和谐发展目标。我们应该不断加强和完善该专业的课程建设及进行教学改革,积极探索该专业的人才培养模式。最终使该专业不断创新、发展,培养出符合社会需求的专业IE人才。