论文部分内容阅读
摘要：分析了三峡大学工业工程专业的办学特色，确定了专业实践教学目标，对实践教学体系进行了规划和建设。探索了一条依托机械大类教学实验平台，整合现有资源，建立体现基础IE和现代IE的工业工程专业实验室，积极与地方企业合作，建立校企合作教学科研实践基地的模式。
關键词：工业工程；实践体系；实验室建设；实践基地
作者简介：李浩平（1971-），女，广东台山人，三峡大学机械与材料学院，副教授；方子帆（1963-），男，湖北黄冈人，三峡大学机械与材料学院，教授。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系三峡大学“生产系统工程”优质课程建设项目的研究成果。
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）10-0119-02
工业工程（Industrial Engineering，简称IE）专业是国际上高等工程教育的主要专业之一。它是一门以工程技术、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型学科，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。实践教学环节是高校工业工程专业实现培养目标的必修环节。
在近200所开设工业工程专业的高校中，各校办学历史、优势学科、行业背景等各不相同，工业工程专业培养模式呈现多样化，实践教学体系建设也各有特点。就目前而言，大部分高校的实践环境并不理想，实践教学环节落后于课堂理论教学，使得IE实践教学难成体系。
一、工业工程专业定位与特色
三峡大学（以下简称“我校”）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的学位硕士培养。
我校在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。
二、工业工程专业实践教学体系规划
1.实践教学目标
基于工业工程专业的培养目标，我校确立本专业实践教学规划的目标和指导思想为：培养学生的实际动手能力，验证所学专业理论知识，加强IE基础理论方法和基本意识的训练；突出现代IE 中信息化和集成化的特点，强化IE的制造工程背景，强化学科交叉和综合性，培养学生综合运用专业知识进行制造系统分析、设计、优化、控制、评价和创新的能力；满足本科生、研究生教学，教师科研活动的需要。
2.实践教学体系
针对工业工程专业培养目标设计的本专业实践教学体系主要涵盖了实验教学、认识实习、金工实习、生产实习、专业课程设计、专业综合课程设计及毕业设计等相互联系、有机统一的实践环节。
（1）认识实习。认识实习是学生取得对企业一定的感性认识，培养IE人才的实践性教学环节，时间在一周左右，安排在基础理论课之后，专业基础课之前。认识实习应广泛涉及企业产、供、销、质管、技术等多方面，并选择典型工业企业作为实习对象，使学生通过考察，增强认识，提高专业学习兴趣，为专业教学打好基础。
（2）金工实习。金工实习是学生真正通过上岗操作了解机床、了解产品生产过程的实践性教学环节，并且能够为后续的生产实习做直接的准备，采用集中的方式在校内实习工厂完成。涉及车、铣、刨、磨、铸、钳、数控加工等工种，目的是让学生将机械工程知识综合运用到生产实践中去，以培养学生动手能力和工程能力。
（3）实验教学。实验教学是IE专业实践教学的重要组成部分，目的是让学生验证所学专业理论知识，加深对理论知识的理解，以及模拟工业企业生产制造经营系统的设计与运行，培养、提高学生的动手能力和工程分析与设计的技能。实验教学可以通过模拟企业的工作环境、实际业务，如模拟沙盘、仿真等，让学生了解和参与企业运作的整个过程。
（4）生产实习。生产实习是学生实践能力培养和创造性发挥的重要平台，要求学生通过参加以顶岗为主的生产实践，学习、掌握和深入了解制造企业实际情况，应用所学的IE 理论与方法对企业的生产运作系统中的规划、设计、评价及创新等问题进行了解、分析并力所能及地提出一些符合实际的解决方案。基于实习效果及学生兴趣等方面考虑，生产实习宜采取集中与分散相结合的方式。我校主要采取集中方式，由教师加强过程控制。
（5）课程设计及专业综合课程设计。课程设计是学生在掌握了所学课程的基本理论、基础知识的前提下，综合运用知识完成设计要求，目的是通过设计，培养学生综合运用IE知识解决问题的能力和素养。我校IE专业课程设计通常采用集中的方式，由指导教师指定一组课题，内容主要有设施规划与物流分析课程设计、基础工业工程课程设计、管理信息系统课程设计、专业综合课程设计等，分别针对工业工程专业主干课程进行实训活动。
（6）毕业设计。毕业设计是IE实践教学体系最后一个环节，一般安排在最后一学期所有课程完成后，采取学生自选课题、教师推荐课题及学生到企业生产第一线寻找课题三种形式，主要目的是培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，进一步提高学生独立分析问题和解决问题的能力；培养学生根据课题收集、整理、综合分析、应用科学技术资料的能力及查阅和翻译外文资料的能力；培养学生科学研究能力和创新能力。
三、工业工程专业实验室建设规划与实践
工业工程是一个应用性很强的交叉性学科，要求理论联系实践，特别强调实践环节对学生的训练。本专业在人才培养方案制订时就把实验和实践放到了一个很重要的位置，在实践环节的设置、课时的分配等问题上都做了明确的规定，实践教学环节占总学分比例达到20%。
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方向，将基础IE实验平台与现代IE实验平台有机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。
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的规划是：在实验室里建立一个微型工厂（Mini-factory），营造一个类似真實的生产环境，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。要求：实验体系模块化、可扩展性、可重构。
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，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，学院充分考虑到院、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。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的“基础工业工程”、“生产计划与控制”、“生产自动化与制造系统”、“人因工程”、“设施规划与物流分析”、“工业机器人”等多门课程。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。
四、建立校企合作教学科研实践基地
IE是实践性极强的专业，在IE专业的教学过程中，课外实践环节是必不可少的，对于培养学生的实践能力和综合运用知识进行科学研究与工程设计的技能，具有特别重要的作用。高校与企业共建实习基地是提高学生综合素质和实践能力的有效途径。这种课外实践教育环节是课内实验教育环节的延伸，也是对课内实验教育环节的弥补。换言之，建立校企教学实习基地是建设校内实验室在物理空间上的拓展，并在技术时间上的跟踪。另一方面，建立校企教学实习基地可以发挥各自优势，实现优势互补，共同发展。
工业工程专业人才以培养学生创新精神和实践能力为重点，实践教学内容是否先进、有效、体现企业的实际需求直接影响着学生实践应用能力，通过与地方企业建立生产实践基地，实现实践教学与企业、社会的紧密联系，顺应了时代对大学教育的要求。以生产实践问题为主导的实践教学活动，也极大地调动了学生的学习积极性，强化了学生的实践应用意识。
对接地方企业生产实践，首先满足了学生课外实习实践的要求，其次，典型企业的典型生产实例也成为理论课程案例、实验、课程设计的实践素材及教师科研活动的对象。
因此，学院与本地企业和地方政府积极沟通与合作，先后与多家知名制造企业如葛洲坝集团船舶工程公司、力帝机床工业公司、中船重工中南装备有限责任公司等达成实践教学基地合作协议，依托企业开展相关课程实践教学，使教学结合企业生产和科研活动进行，以增强学生的实践能力。
五、结语
我校在工业工程专业实践体系规划建设中，围绕培养目标，探索了一条依托机械设计制造及其自动化优势学科，基于机械大类教学实验平台，整合现有资源，分阶段逐步建立完善的工业工程专业实验室，积极与地方企业合作，建立校企合作教学科研实践基地的道路。实践表明，工业工程专业是随着时代的发展而不断进步和发展的，实践体系的建设只有满足社会需要，符合时代发展的趋势，才有助于培养适应我国现代化建设所需的工业工程人才。
参考文献：
[1]陈杰.工业工程本科教学实验体系研究[J].实验室研究与探索,2004,(5).
[2]周贞云,等.现代工业工程专业实验室的规划趋势[J].工业工程,2004,(2).
[3]高天一,等.工业工程专业实践教学体系规划与建设[J].装备制造技术,2007,(5).
[4]刘源.应用型工业工程专业人才培养实践教学体系研究[J].新乡教育学院学报,2009,(4).
[5]杜春沈.工业工程实验教学系统的设计与实施[J].实验室研究与探索,2006,(5).
（责任编辑：苏宇嵬）
關键词：工业工程；实践体系；实验室建设；实践基地
作者简介：李浩平（1971-），女，广东台山人，三峡大学机械与材料学院，副教授；方子帆（1963-），男，湖北黄冈人，三峡大学机械与材料学院，教授。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系三峡大学“生产系统工程”优质课程建设项目的研究成果。
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）10-0119-02
工业工程（Industrial Engineering，简称IE）专业是国际上高等工程教育的主要专业之一。它是一门以工程技术、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型学科，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。实践教学环节是高校工业工程专业实现培养目标的必修环节。
在近200所开设工业工程专业的高校中，各校办学历史、优势学科、行业背景等各不相同，工业工程专业培养模式呈现多样化，实践教学体系建设也各有特点。就目前而言，大部分高校的实践环境并不理想，实践教学环节落后于课堂理论教学，使得IE实践教学难成体系。
一、工业工程专业定位与特色
三峡大学（以下简称“我校”）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的学位硕士培养。
我校在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。
二、工业工程专业实践教学体系规划
1.实践教学目标
基于工业工程专业的培养目标，我校确立本专业实践教学规划的目标和指导思想为：培养学生的实际动手能力，验证所学专业理论知识，加强IE基础理论方法和基本意识的训练；突出现代IE 中信息化和集成化的特点，强化IE的制造工程背景，强化学科交叉和综合性，培养学生综合运用专业知识进行制造系统分析、设计、优化、控制、评价和创新的能力；满足本科生、研究生教学，教师科研活动的需要。
2.实践教学体系
针对工业工程专业培养目标设计的本专业实践教学体系主要涵盖了实验教学、认识实习、金工实习、生产实习、专业课程设计、专业综合课程设计及毕业设计等相互联系、有机统一的实践环节。
（1）认识实习。认识实习是学生取得对企业一定的感性认识，培养IE人才的实践性教学环节，时间在一周左右，安排在基础理论课之后，专业基础课之前。认识实习应广泛涉及企业产、供、销、质管、技术等多方面，并选择典型工业企业作为实习对象，使学生通过考察，增强认识，提高专业学习兴趣，为专业教学打好基础。
（2）金工实习。金工实习是学生真正通过上岗操作了解机床、了解产品生产过程的实践性教学环节，并且能够为后续的生产实习做直接的准备，采用集中的方式在校内实习工厂完成。涉及车、铣、刨、磨、铸、钳、数控加工等工种，目的是让学生将机械工程知识综合运用到生产实践中去，以培养学生动手能力和工程能力。
（3）实验教学。实验教学是IE专业实践教学的重要组成部分，目的是让学生验证所学专业理论知识，加深对理论知识的理解，以及模拟工业企业生产制造经营系统的设计与运行，培养、提高学生的动手能力和工程分析与设计的技能。实验教学可以通过模拟企业的工作环境、实际业务，如模拟沙盘、仿真等，让学生了解和参与企业运作的整个过程。
（4）生产实习。生产实习是学生实践能力培养和创造性发挥的重要平台，要求学生通过参加以顶岗为主的生产实践，学习、掌握和深入了解制造企业实际情况，应用所学的IE 理论与方法对企业的生产运作系统中的规划、设计、评价及创新等问题进行了解、分析并力所能及地提出一些符合实际的解决方案。基于实习效果及学生兴趣等方面考虑，生产实习宜采取集中与分散相结合的方式。我校主要采取集中方式，由教师加强过程控制。
（5）课程设计及专业综合课程设计。课程设计是学生在掌握了所学课程的基本理论、基础知识的前提下，综合运用知识完成设计要求，目的是通过设计，培养学生综合运用IE知识解决问题的能力和素养。我校IE专业课程设计通常采用集中的方式，由指导教师指定一组课题，内容主要有设施规划与物流分析课程设计、基础工业工程课程设计、管理信息系统课程设计、专业综合课程设计等，分别针对工业工程专业主干课程进行实训活动。
（6）毕业设计。毕业设计是IE实践教学体系最后一个环节，一般安排在最后一学期所有课程完成后，采取学生自选课题、教师推荐课题及学生到企业生产第一线寻找课题三种形式，主要目的是培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，进一步提高学生独立分析问题和解决问题的能力；培养学生根据课题收集、整理、综合分析、应用科学技术资料的能力及查阅和翻译外文资料的能力；培养学生科学研究能力和创新能力。
三、工业工程专业实验室建设规划与实践
工业工程是一个应用性很强的交叉性学科，要求理论联系实践，特别强调实践环节对学生的训练。本专业在人才培养方案制订时就把实验和实践放到了一个很重要的位置，在实践环节的设置、课时的分配等问题上都做了明确的规定，实践教学环节占总学分比例达到20%。
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方向，将基础IE实验平台与现代IE实验平台有机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。
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的规划是：在实验室里建立一个微型工厂（Mini-factory），营造一个类似真實的生产环境，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。要求：实验体系模块化、可扩展性、可重构。
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，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，学院充分考虑到院、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。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的“基础工业工程”、“生产计划与控制”、“生产自动化与制造系统”、“人因工程”、“设施规划与物流分析”、“工业机器人”等多门课程。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。
四、建立校企合作教学科研实践基地
IE是实践性极强的专业，在IE专业的教学过程中，课外实践环节是必不可少的，对于培养学生的实践能力和综合运用知识进行科学研究与工程设计的技能，具有特别重要的作用。高校与企业共建实习基地是提高学生综合素质和实践能力的有效途径。这种课外实践教育环节是课内实验教育环节的延伸，也是对课内实验教育环节的弥补。换言之，建立校企教学实习基地是建设校内实验室在物理空间上的拓展，并在技术时间上的跟踪。另一方面，建立校企教学实习基地可以发挥各自优势，实现优势互补，共同发展。
工业工程专业人才以培养学生创新精神和实践能力为重点，实践教学内容是否先进、有效、体现企业的实际需求直接影响着学生实践应用能力，通过与地方企业建立生产实践基地，实现实践教学与企业、社会的紧密联系，顺应了时代对大学教育的要求。以生产实践问题为主导的实践教学活动，也极大地调动了学生的学习积极性，强化了学生的实践应用意识。
对接地方企业生产实践，首先满足了学生课外实习实践的要求，其次，典型企业的典型生产实例也成为理论课程案例、实验、课程设计的实践素材及教师科研活动的对象。
因此，学院与本地企业和地方政府积极沟通与合作，先后与多家知名制造企业如葛洲坝集团船舶工程公司、力帝机床工业公司、中船重工中南装备有限责任公司等达成实践教学基地合作协议，依托企业开展相关课程实践教学，使教学结合企业生产和科研活动进行，以增强学生的实践能力。
五、结语
我校在工业工程专业实践体系规划建设中，围绕培养目标，探索了一条依托机械设计制造及其自动化优势学科，基于机械大类教学实验平台，整合现有资源，分阶段逐步建立完善的工业工程专业实验室，积极与地方企业合作，建立校企合作教学科研实践基地的道路。实践表明，工业工程专业是随着时代的发展而不断进步和发展的，实践体系的建设只有满足社会需要，符合时代发展的趋势，才有助于培养适应我国现代化建设所需的工业工程人才。
参考文献：
[1]陈杰.工业工程本科教学实验体系研究[J].实验室研究与探索,2004,(5).
[2]周贞云,等.现代工业工程专业实验室的规划趋势[J].工业工程,2004,(2).
[3]高天一,等.工业工程专业实践教学体系规划与建设[J].装备制造技术,2007,(5).
[4]刘源.应用型工业工程专业人才培养实践教学体系研究[J].新乡教育学院学报,2009,(4).
[5]杜春沈.工业工程实验教学系统的设计与实施[J].实验室研究与探索,2006,(5).
（责任编辑：苏宇嵬）