工业工程实验室创建分析

1国内工业工程实验室建设现状

1.1IE专业人才培养现状

1993年国家教育部门批准西安交通大学、天津大学、重庆大学等试办IE本科专业,从而开始了我国高等工程教育IE学科建设。1999年12所重点大学招收IE硕士、博士研究生,形成了多层次、多种形式、大范围的办学格局。截至2009年底,根据教育部高考专业目录的检索,2010年开设工业工程专业的院校为159所,“211”工程建设高校44所,其中“985”21所。目前我国高校IE人才办学模式主要概括为4种[3]:1)管理类4年制本科,以天津大学工业工程专业为代表。2)管理类5年制本科,以西安交通大学工业工程专业为代表。这种模式前3年时间在工程类专业学习,后2年在管理学院学习。3)机械类4年本科的工业工程专业,以清华大学、重庆大学、上海交通大学为主要代表。这种办学模式专业工程技术学习较为扎实,基础较好。4)冶金、能源、化工及其它产业类型的工业工程专业4年本科,以北京航空航天大学、东北大学、中国矿业大学等为代表。这些院校的IE专业模式既体现了很强的专业工程基础,又体现了专业特色。前2种设置在管理学院(系),约占全国的40%,管理特色浓厚;第3类设置在机械工程学院(系)、机电类背景较强,约占全国的50%;第4类工程特色明显,约占10%。

1.2工业工程实验室建设现状

通过对公开发表的文献资料[4-15]的查阅分析,目前国内高校工业工程实验室依据其建设内容的完备和先进程度,大致可以分成4类:示范型工业工程实验室、综合型工业工程实验室、验证型基础工业工程实验室和规划设计阶段工业工程实验室。

1)示范型工业工程实验室。示范型工业工程实验室是指工业工程实验室建设内容或实验体系先进,得到工业工程专业院校的好评,成为实验室建设学习的对象。目前,国内示范型工业工程实验室有清华大学工业工程实践教学中心、山东大学IE大型综合实验中心和天津大学工业工程实验室。

(1)清华大学工业工程实践教学中心。清华大学工业工程实践教学中心是在国家“211”和“985”专项经费支持下建成。通过实地对美国排名前4位的工业工程系和德国阿亨工业大学实验室、香港4所大学和台湾新竹清华大学实验室情况调研的基础上,根据学生培养需求与学科发展方向以及在多位国际知名工业工程专家的讨论下,制定了实验室建设方案[4]:充分利用信息技术的优势,建设一个体验与演示中心,取代购买大量昂贵的机械电子设备,同时利用信息技术共享外部设备。清华大学工业工程系建立的工业工程系实践教学中心包括3个分实验室和1个体验中心,即先进制造与数字化企业实验室、人因工程实验室、物流工程实验室,以及支持上述3个实验室的体验与演示中心。

(2)山东大学面向IE专业的大型综合实验体系。山东大学管理学院于1996年提出了建立工业工程教学实验体系的设想,经过进行1999年“面向IE专业的大型综合实验体系”、2002年“管理学科综合实验教学平台”等项目的建设和探索,建立了特色鲜明的工业工程实验教学体系。其具体的做法是[5]:选择一个较典型的工业产品为主要实验对象,各门专业课根据工业工程总体培养要求结合该课程本身的知识点、围绕这个统一的实验对象来开发实验,使整个工业工程实验体系能够模拟企业从设施规划与布局、物流系统设计、生产计划与控制、质量管理、流程改进、人因工程等包括物流、人流和信息流的全部或大部分IE活动。在实验室建设过程中,形成了一批独具特色的实验室建设成果,开发了一些实验软件,出版了《工业工程专业实验与实习教程》指导书。

(3)天津大学工业工程标准实验室。天津大学工业工程实验室成立于1986年,是在全国现有150多个工业工程专业的院校中首个建立的专业实验室[6],侧重于工效学或人机工程实验、动作与时间研究和生产过程组织实验等。形成了比较完善的实验教学体系,具有明确的实验室定位和发展规划。

2)综合型工业工程实验室。综合型工业工程实验室以教学服务为主,其综合性体现在实验室的构成、实验课程的开设、实验的组织形式、实验设施的组成等方面。根据工业工程主干专业课程,有针对性地建立了专门的IE实验室,满足如基础IE、生产管理、质量管理、设施规划与物流、人因工程、管理信息系统、系统工程等课程的教学实验需要,支撑工业工程本科教学。建立了综合型工业工程实验室的高校,以上海交通大学[2]、东北大学[7]、重庆大学、合肥工业大学[8]、中国矿业大学等为代表。部分综合型实验室建设情况如表1所示。

3)验证型基础工业工程实验室。设置工业工程专业的院校基本建立了基础工业工程实验室。基础工业工程实验大多以验证型为主,侧重对所开设的基础工业工程和人因工程专业知识的验证测试[9-10]。

(1)基础工业工程的实验:作业时间测定和动作测定实验,即流程程序分析、机操作分析、联合作业分析、双手操作分析、时间研究实验、工作抽样、模特法应用实验等。

(2)人因工程的实验:心理感知实验、条件反射动觉实验、听觉反应和记忆实验、生产环境计测实验等。具体有注意广度实验、反应时间测定实验、学习曲线实验、劳动强度与疲劳测定、环境照明噪声粉尘测定等。

4)规划设计阶段工业工程实验室。在159所工业工程院校中,还有一部分院校没有建立工业工程实验室,尤其是近3年新设置工业工程专业的十几所院校,专业相关实验主要依靠外单位实验室。这些院校的工业工程专业实验室建设尚处在规划设计阶段,基本不具备工业工程相关实验的条件。

2工业工程实验室建设构成

2.1工业工程实验室建设的依据

1)工业工程学科特征。工业工程学科的体系内容及其特点是工业工程实验室建设的基础,从工业工程学科本身出发,建设工业工程实验室,因此,工业工程实验室建设的基本要求是体现工业工程学科特点。工业工程学科具有以下特征[16]。

(1)IE是一门技术与管理相结合的交叉学科。

(2)IE的研究对象是由人员、物料、设备、能源、信息组成的各种生产及经营管理系统以及服务系统。

(3)IE的研究方法是数学、物理学以及社会科学中的专门知识和工程学中的分析、规划、设计等理论,特别与系统工程的理论、方法和计算机系统技术关系密切。

(4)IE的任务是如何将人员、物料、设备、能源和信息等要素设计和建立成—个集成系统,并不断改善,从而实现更有效的运行。

(5)IE的目标是提高生产率和效率、降低成本、保证质量和安全,获取多方面的综合效益。

(6)IE的功能是对生产系统进行规划、设计、评价和创新。

2)工业工程人才培养目标及要求。工业工程师工作核心是降低成本;工作目标是生产率和质量[17];工业工程研究的实质是创新———持续不断的创新。

(1)工业工程专业的人才培养目标:具备现代工业工程和系统管理等方面知识、素质和能力,富有开拓精神和创新能力,能在企业从事生产、经营、服务等管理系统的规划、设计、评价和创新工作的复合型、应用型人才。

(2)培养要求:学习工业工程的基本理论和基本知识,接受工业工程理论、方法及应用方面的基本训练,具有从事规划、设计、评价和创新等工作的素质。

2.2工业工程实验内容构成

工业工程内容体系十分广泛,根据美国国家标准ANSI-Z94(1982年修订版),从学科角度可把工业工程知识领域分为17个分支[17]。这些知识领域涉及工业工程的基础理论和工业工程专业技术。工业工程的基础理论比较广泛,其专业技术体系也在不断地发展和扩大,但其中人因与效率工程、生产及其制造系统工程、现代经营工程和工业系统分析方法与技术等4个方面内容是最基本的。工业工程从基础工业工程时展到现代工业工程的时代。基础工业工程以经验分析为主,研究生产过程的局部或小系统的改善。而现代工业工程以计算机技术、信息技术、系统工程技术等多学科技术、方法进行定量分析,研究复杂大系统的规划、设计、优化和评价。IE实验室的构成既要体现基础工业工程的特点,更要反映现代工业工程的特点。因此,IE实验室规划应包含基础IE实验室和现代IE实验室两大块。

2.3工业工程实验模式

根据国内工业工程实验室建设现状的综合分析、工业工程实验室建设的依据以及工业工程实验内容的基本组成,建立工业工程实验模式构成体系,分为教学型、综合型和平台型3个层次的实验模式,该模式体系由实验模式、实验类型和实验体系组成。

1)实验体系。现代IE实验室和基础IE实验是工业工程实验室建设的两大基本模块,是工业工程实验室的核心和关键。

2)实验模式。

(1)教学型工业工程实验室立足工业工程专业本科教学实验需求,搭建教学实验平台,以服务本科教学实验,培养创新型、应用型人才为主。

(2)综合型工业工程实验室立足实验条件,在满足工业工程本科教学实验的基础上,充分利用实验室资源,结合工业工程问题,创造科研条件,培育科研方向,具有从事相关工业工程科研的能力。

(3)平台型工业工程实验室构建工业工程学科体系平台,具有从事工业工程基础理论、方法及重大项目实践研究的条件,是科技创新的载体和基础,具备科学研究、人才培养和学术交流三大主要职能。

3)实验类型。根据学科发展的层次建立的实验模式,实验类型分为教学型以认知为主、综合型以验证测试综合应用为主、平台型以开发设计为主。

3结论

1)通过对国内工业工程专业实验室建设现状分析,将国内工业工程实验室分成4种类型,即示范型实验室、综合型实验室、验证型基础实验室和规划设计阶段工业工程实验室。2)从工业工程学科特征、人才培养目标及要求出发,确定了工业工程实验内容构成为基础IE实验和现代IE实验。在此基础上,结合国内工程工程实验室建设现状分析,建立了工业工程实验模式,即教学型、综合型和平台型3个层次的实验室类型。