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工业工程虚拟仿真实训基地建设方案

发布时间:2023-05-06

编辑人:灵图互动

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工业工程学是集管理与工程技术于一体的综合性、实践性学科。在工业工程课程教学中涉及实验、实训、课程设计和实习环节,但是在实际教学体系中仍然存在实训教学与理论教学分离、实训教学各环节联系不紧密等问题,不利于推动学生实用技能和综合创新能力的培养。

虚拟仿真实训具备对现实的模拟性和操作性,有利于激发学生的学习兴趣、培养学生的创新精神和实践能力。以往仿真实训环节大多在实验室集中进行。由于实验室条件和资源有限,教师无法在理论授课时及时插入仿真实训内容。

针对实验室虚拟仿真实训教学方法的应用问题已有许多深入的研究。例如汽车构造原理与虚拟拆装、汽车性能虚拟仿真等实验教学平台的设计;新能源分布式发电虚拟仿真实践教学平台的构建;高度仿真的地球科学虚拟实验环境和实验对象的构建;矿山测量虚拟仿真实验教学系统的构建。许多学者在专业领域的实验方面融入了采用互联网技术的虚拟仿真研究,在实验室研究方面迈出了一大步。

随着信息技术和互联网技术的突飞猛进,互联网思维和数据化逐渐嵌入教育教学过程。现在绝大多数虚拟仿真实训是搭建在计算机信息网络技术之上,具备随时、随地开展的条件。

工业工程虚拟仿真实训基地建设方案

工业工程虚拟仿真实训基地以培养学生创新能力为出发点,整合已有的虚拟仿真实验教学资源,开展基础实验、综合实验、探索创新实验三大模块的开发与建设。通过建立虚拟仿真事件案例资源库,为分布式实训奠定基础。通过规范化、标准化工业工程专业已有的仿真实训案例,充实实训内容,构建基于人因工程、生产系统、物流系统等模块的综合实训案例。通过工业工程虚拟仿真实训基地,服务于工业工程领域的多个专业的虚拟仿真实训教学,提高学生解决实际问题的能力和创新能力,培养具有创新能力的高素质工业工程技术人才。

由于工业工程的研究方向涉及生产管理、人因工程、物流工程、服务运作、系统优化等领域。针对上述领域,有重点地设计工业工程虚拟仿真实训基地,使学生深入学习不同研究方向的工作重点及工作范式。开发基础型实验、综合型实验、探索创新型实验的分层次、模块化实训教学体系,可以帮助学生更全面地了解工业工程的各个研究领域,可以从全局统筹角度优化决策行为,培养工业工程专业学生的创新能力。

现实事件具有不可重复性、偶发性和不确定性等特征,对事件的处理需要综合运用多个领域的知识。通过理论知识和专业实训的综合培养,使学生在掌握一定理论知识后,通过实训教学更直观了解工业工程的理论方法,再结合虚拟现实、多媒体、人机互动、数据库和网络通信等信息化技术,为学生构建高度仿真的虚拟实训环境和实训对象的虚拟仿真实训,可以实现真实实训不具备的实训功能,弥补了真实实训在这方面的不足。通过工业工程虚拟仿真实训基地,使学生了解实训的工业背景,做到理论联系实际。工业工程虚拟仿真实训基地与实际情况联动,让学生使用真实数据模拟管理事件,虚拟仿真实训和实体实训相结合,强化虚实结合,更扎实地掌握理论知识。

工业工程虚拟仿真实训基地

 

工业工程虚拟仿真实训基地开拓创新分布式实训方案。工业工程虚拟仿真分布式实训方案是在对基础实验熟练操作的基础上,综合运用生产运作、物流规划、调度等多方面的专业知识,在现有虚拟仿真实训的基础上,以云平台技术和分布式思想开发的、以通用能力训练为主体的实训课程,为工业工程专业学生提供模块化的综合性虚拟仿真实训。

以汽车的生产优化实训为例,在工业工程虚拟仿真实训基地熟悉生产操作,进行角色分工。实训将分为多组,每组10-11人。学生在操作工人、质检员、物料员3种角色中熟悉产品的工艺流程,然后进行3次模拟生产。

通过工业工程虚拟仿真实训基地中记录的实训数据,对数据进行分析。学生可以在分析的过程中,更直观地了解实训中的各项工艺流程所带来的效果。综合运用“设施规划与物流分析”等相关课程的理论知识和方法,利用SLP法从物流和非物流两方面重新分析布置生产设施,主要是装配线工作台及操作人员的位置安排,目的是使传送距离及物流成本最小,避免迂回、十字交叉等现象的出现,以提高生产效率。

结合之前的生产模拟与优化,每个小组已产生较优的生产方案。在工业工程虚拟仿真实训基地中,系统会随机生成订单,根据各组的生产能力制订作业计划。由于订单是有时间限制的,且需要的产品类别是不同的,学生需要结合生产运作与管理、调度原理与算法等相关专业知识制订最优的生产工序,以实现生产效率和生产效益最大化。生产开始后,仓储系统根据小组选择的订单的交货时间要求进行交货,根据仓库是否按时交货,将交货分为按时交货、延时交货和未交货。延时交货和未交货都会受到相应的惩罚。

经过这样为期1周的实训,要求学生总结实训内容、实训过程以及实训过程中运用到的知识,并写出实训总结报告。该实训过程将被储存至业工程虚拟仿真实训基地的事件案例资源库,丰富虚拟仿真事件案例资源库的内容, 为未来课堂教学环节提供案例资源。

工业工程虚拟仿真实训基地的分布式实训方案

工业工程虚拟仿真实训基地的分布式实训方案,在现有仿真实训的基础上,基于云平台技术和分布式思想,对工业工程虚拟仿真分布式实训的方式方法进行的探索。不仅可以帮助学生了解工业工程的主要研究领域,还可以从全局统筹优化决策行为,培养学生的创新能力;不仅提高了实训的效率、拓展了实训内容,还加强了实训与课堂理论学习的联系。虚拟仿真技术在工业工程专业实训教学方面的应用前景广泛,还需要进行更深入的研究。

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