1、1工业工程专业生产运作管理实验体系设计与实践摘要：生产系统一直是工业工程的重要研究领域， 生产运作管理已经成为工业工程各类人才培养的学科主干课程。针对课程理论性和实践性均很强的课程特性，以及目前实验教学相对薄弱且不成体系的状况，通过昆明理工大学研究生百门核心课程建设项目，以工业工程学科为重点研究构建了一个三维立体架构的生产运作管理实验体系，为生产运作管理的实践教学提供了良好支撑。 Abstract： Production system is an important research field of Industrial Engineering （IE）. Production and Op
2、erations Management has become the main course of the for all kinds students training of IE. Aimed at the theoretical and practical features of Production and Operations Management， and the weak experimental teaching， through the project about “construction of one hundred graduate core courses“ in K
3、unming University of Science and Technology， a three-dimensional structure of experimental system of Production and Operations Management is constructed to solve this problem， and a good support is provided for practice teaching of Production and Operations Management. 关键词： 实验体系设计；生产运作管理；工业工程 2Key w
4、ords： experimental system design；production and operations management；Industrial Engineering 中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）01-0242-03 0 引言 工业工程（Industrial Engineering，简称 IE）是对由人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行规划、设计、改进和实施的一门学科，其目标是提高生产率和效率、降低成本、保证质量和安全1。在它的发源地美国，工业工程已有上百年的历史，是工程界十大支柱学科之一，为美国经济的发展起到了举
5、足轻重的作用。我国 20 世纪 80 年代引入工业工程，1992 年在高校开设工业工程专业。我国工业工程学科发展迄今只有 20 多年的历史，尚属新兴的发展学科。随着我国社会经济的快速发展，对工业工程专业人才需求的日益增大，使得工业工程的教育有了飞速的发展，现形成了多层次（专科、本科、双学位、硕士、博士） 、多种形式（电大、自考、高校、全日制、在职学习） 、大范围（涉及全国 25 个省市）的格局2。工业工程教育正为我国社会经济建设发挥着越来越重要的作用。 生产系统一直是工业工程的重要研究领域，国家自然科学基金委已连续多年将生产管理、生产计划与控制等列为工业工程（IE）专题。作为一门研究如何将人力
6、、物料、设备、资金、信息和技术等生产要素变换为有形产品和无形服务，为社会创造财富，为企业创造价值的学科，生产运作管理（Production and Operations Management）也已成为工3业工程各类人才培养的核心课程之一，图 1 为我国工业工程学科各层次人才培养中生产管理类的课程设置概况。生产运作管理是对生产运作活动的计划、组织和控制，其内容包括生产运作系统的设计、运行、维护和改进3。通过该课程的教学，不仅使学生对生产运作系统有一个较深刻的认识，系统掌握生产运作管理的理论与方法，更重要的是培养学生能够运用这些理论与方法解决实际问题的能力。 由于生产运作管理是一门理论与实践联系十
7、分紧密的课程，如何加强实践教学，使学生通过实践过程熟悉生产运作系统的生产运作过程，增强学生对生产运作管理理论的理解和掌握，提高学生运用相关理论分析和解决生产运作管理实际问题的能力，一直是生产运作管理课程的教学难点问题。 1 我国高校生产运作管理实践教学研究与应用状况 十多年来，国内很多高校在生产运作管理的实践教学方面开展了一些积极深入的探讨，在案例分析、录像播放、专家专题讲座、信息化模拟、企业参观、课程设计和实验教学等方面起得了很好成效，为生产运作管理实践教学体系的完善奠定了一定的基础。具有代表性的有：东北财经大学陈福军教授从生产管理的实践性出发，对经营模拟手段在生产管理计划教学中的应用进行了
8、剖析，认为生产管理计划的实践性可以通过连续、动态的经营模拟，在以生产战略为龙头的纵向计划体系和以生产计划为核心的横向职能协调中得到充分体现，并提出教师在经营模拟中应扮演好“导演、导游、导师”三重角色4。冯根尧教授提出了运用虚拟现实仿真技术（VRS）组织生产与运作管理实验教学4的基本设想，并就具体的实验项目设置进行了研究。认为运用虚拟现实仿真（VRS）进行实验教学，是增强学生学习兴趣、提高教学质量和教学效果的有效途径5。北京航空航天大学王晶教授以研究生“生产与运作管理”课程为例，提出了研究型的教师团队、与学术研究同步的教材、知识转移和学术研究一体化的教学过程、精细化全程管理的综合创新课程建设理念
9、，强调学生参与和互动性教学的重要性6。对外经济贸易大学李兵博士对研究生 ERP 实践类课程教学内容与教学方法研究开展了专题研究7。中山大学陈志祥8，9、厦门大学许志端10、华中科技大学张世超11等学者也针对工商管理硕士（MBA）分别从教学方法、企业参观和 IT 实验平台等方面开展了研究。上海电机学院通过引进沙盘、ERP 软件、模拟仿真系统，建立了生产运作管理课程教学的软硬件平台，开展了校内实验与校外实践（企业参观）相结合的生产运作管理实践教学，加大了学生实践能力的培养，使生产运作管理的教学取得了较好的教学效果，得到了学生的普遍认可12。其他许多高校在 ERP 实验、沙盘模拟、课程设计和实践基地
10、建设等方面也开展了大量的、卓有成效的教学实践，取得了良好的教学效果，鉴于篇幅所限，在此恕不一一赘述。从我国高校生产运作管理教学实践的经验来看，以上方法各具特点： 案例分析：由教师选取实际企业案例，在课堂上剖析企业的实际做法，总结成功经验和失败教训，这是目前主流的方法。这种方法的关键在于要选取到合适的案例。 播放录像：通过录像在课堂上播放介绍典型企业的生产运作管理5情况，并结合录像进行适当解析，与案例分析相比这种方法的优势在于它的“真实感” ，但目前开放的、有针对性的企业生产运作管理录像资源还非常稀缺，同时这种方式的学生参与程度低。 专家专题讲座：通过校友、联合办学单位，邀请企业中具有实践经验的
11、生产运作管理人员进入课堂开展专题讲座，介绍企业生产运作管理的实际做法。同样的问题，企业专家讲通常比任课教师自己讲效果好得多。这种方法的优点还在于沟通了学校与企业的紧密联系，但对于一些地区和学校，合适的专家资源还是少之又少。 信息化模拟：利用 ERP、仿真软件等现代计算机技术建立信息化实验平台，供学生构建企业生产经营模拟环境，进行企业生产经营过程模拟训练，其特点是从直接体验中学习，不受时空限制。这种方式其实应属于“实验教学”的范畴，如何构建满足教学需要的信息模拟环境（实验设计）是这种方法的关键。 企业参观：带领学生到一些典型的企业中去参观访问，可为学生提供非常珍贵而实用的学习经验。但这种方式在参
12、观企业的联系甄选、带队参观教师的素质要求，甚至在参观时间安排、交通安全等方面都具有一定的困难和要求。 实验教学：学生在教师的引导下，运用所学理论知识及和学校资源进行实验方案设计和实验操作验证，然后进行归纳、总结规律的一种教学模式。基本结构为：问题假设实验方案设计实验操作结论应用。这种方法具有有利于培养学生的学习兴趣、有利于突出学生的主体作用、有利于充分挖掘学生的潜力，培养其创新能力等优点，是6自然科学实践教学的主流方法。这种方法的关键在于科学合理的实验设计。 总之， 生产运作管理是我国工程类、管理类人才培养的必修课，加强生产运作管理的实践教学已经被我国越来越多的高校所重视，各个学校根据专业特点
13、和自身条件，开展了形式多样的实践教学活动，对学生生产运作管理能力的培养起到了良好的促进作用。但是，实验教学作为素质教育和创新教育的重要途径，在我国一些高校生产运作管理的教学中还存在着实验安散乱、不成体系的状况，尤其是综合性实验、学生自主设计和动手操作性实验较为匮乏，极大地制约了学生生产运作管理科学素质和综合能力的深入提高。学生自己设计设计实验的能力培养，是中国高等工程实验教育努力的方向。 2 我校工业工程专业生产运作管理实验教学体系设计与实践 2.1 背景概述 昆明理工大学工业工程专业于 1999 年开办，现已形成包括本科、工程硕士、工学硕士和工学博士等多层次的工业工程高级人才培养体系。在各层
14、次人才培养中，生产管理类的课程设置是：本科生以生产系统的运行为重点开设生产计划与控制课程（专业必修课，48 学时） ；全日制硕士研究生的教学则以生产系统的运行基础，在生产系统的设计和维护改善方面进行扩充，进行完整的生产运作管理教学（专业学位的专业必修课，32 学时） ；非全日制硕士研究生（工程硕士）可根据学员情况有选择地开展生产运作管理教学（专业必修课，32 学时） ；博士研究生的则在生产运作管理的基础上，进一步开展生产管理理论与7方法教学（专业选修课，32 学时） 。由于学生缺乏生产运作的感性认识，实验实践教学建设滞后，填鸭式的理论教学无从调动学生的学习热情和学习兴趣。所培养的学生理论知识掌
15、握不牢、实际应用能力不强的现象在所难免，生产运作管理对工业工程学科的支撑作用也难以体现。要从根本上解决这一问题， “生产运作管理实验开发”势在必行。 2.2 实验教学建设思路及架构 本着“形成几个常规实验，开展一些基础研究，建设一门精品课程，支撑一个学科方向”的思路，在昆明理工大学研究生百门核心课程建设基金项目的支持下，课题组立足于工业工程学科各层次人才培养，兼顾教师教学、科研的需要开展生产运作管理实验设计，构建了一个三维立体架构的生产运作管理实验体系，如图 2 所示。 验证型实验是学生巩固理论知识、提高实验技能的基本途径，是为了进一步加深学生对所学生产运作管理的基本概念、基本原理和常用方法的
16、理解和掌握，培养学生的实验操作能力、数据处理能力以及其它相关能力而进行的一种基础性实验。验证型也常被称为体验型实验。例如，仿真软件应用体验实验、减速器拆装及结构分析实验、ERP 系统操作实验、ERP 系统操作实验、库存控制仿真实验、用 Excel 求解生产计划实验、牛鞭效应验证实验、质量管理常用工具实验等。 综合性实验是指经过一个阶段的学习后，在学生具有一定的基本知识和基本技能的基础上，对学生实验技能和方法进行综合训练的实验。目的在于使学生能够深人理解生产系统分析的方法和技巧，熟练掌握各种工具对于实际问题的描述，以培养学生的综合分析能力、实验动手能8力、数据处理能力及查阅中外文献资料的能力。例
17、如，流水生产线仿真实验、需求预测实验、标准时间测定实验、生产线平衡分析实验、车间生产作业计划编制实验、ERP 沙盘模拟实训和质量管理分析实验等。综合型实验面向的主要对象本科课程设计、综合训练，以及全日制专业学位研究生。 设计型实验是综合培养学生运用所学理论知识，以问题为导向对所要解决的实际问题提出设计方案，并通过实验或模拟分析等方法进一步发现问题、分析问题、解决问题。设计型实验的目的在于着重培养学生运用生产运作管理的基本原理和方法独立解决实际问题的能力、创新能力、组织管理能力和科研能力。例如，设施选址与布置实验、流程设计与分析实验、多品种小批量生产系统仿真实验、混流装配线投产顺序的仿真实验、E
18、RP 应用模拟实验、ERP 集成开发实验、质量管理与控制实验、质量成本模型及其优化实验等。 3 实验开发与应用情况 近年来，昆明理工大学工业工程学科利用“德国银行贷款”和“中央资金支持地方院校发展”项目的支持下，启动了以物流与仓储实验系统、工业工程装配流水线、人因工程实验系统和 IE 模拟仿真与优化系统为主要内容的工业工程综合实验室，以及以 ERP、MES、PLM 实验研究为核心的现代工业工程实验室建设工作。为加强实验开发的“软件”建设，我们组织了工业工程本科生、研究生围绕图 2 的实验架构开展了生产运作管理实验设计，现已开发各种实验 21 个如表 1 所示。其中，包括主要面向本科生、以认知为
19、主的验证型实验 7 个，面向本科课程设计、毕业设计的综合型实验 6 个，以及面向研究生课程设计、毕业设计的设计型9实验 8 个。各个验证型实验一般可在理论教学中利用 23 学时进行安排，而综合型、设计型实验一般安排在课余，对有能力且有兴趣的本科学生和研究生开放，复杂、大型的实验可扩展完成毕业设计（论文） 。这些实验的开发与应用激发了广大学生的积极性，对生产运作管理教学质量的提高起到了非常重要的作用。 4 结语 生产运作管理是一门理论与实践联系十分紧密的课程，加强实践教学是提高生产运作管理教学质量的关键。在各种实践方式中，实验教学作为高等教育中素质教育和创新教育的重要手段，对学生综合能力的培养锻
20、炼具有非常良好的作用，在今后生产运作管理的实践教学中还有待进一步充实和完善。 参考文献： 1汪应洛主编.工业工程基础M.北京：中国科学技术出版社，2005. 2齐二石，汪应洛，卢岚.中国工业工程学科发展现状与趋势J.工业工程，1999（3）. 3陈荣秋，马士华编著.生产运作管理M.北京：机械工业出版社，2011. 4陈福军.经营模拟对生产计划教学的促进作用J.高等工程教育研究，2004（1）. 5冯根尧.基于 VRS 的“生产与运作管理“的实验教学研究J.实验技术与管理，2008（12）. 106王晶，贾国柱，黄海军，等.研究生“生产与运作管理”研究型课程设计与实施J.学位与研究生教育，2012（6）. 7李兵，秦良娟.研究生 ERP 实践类课程教学内容与教学方法研究J.中国管理信息化，2011（22）. 8陈志祥.MBA生产运作管理课程建设与教学方法研究J.教育与现代化，2006（9）. 9陈志祥.实践型管理人才培养与 3C 教学模式J.高等工程教育研究，2010（2）. 10许志端.生产与运作管理教学中企业参观的课程设计J.厦门大学学报（自然科学版） ，2003（z1）. 11张世超.面向 MBA 教学的现代企业运作实验系统设计J.实验技术与管理，2003（06）. 12马慧民，许圣良，黄忠林，叶春明.高校生产与运作管理实践教学手段探索J.考试周刊，2007（39）.
