现代工业工程综合实验室建设规划

一、总论

大连工业大学机械工程与自动化学院，始建于1971年，现设有机械工程与自动化、机械电子工程、工业工程、材料成型及控制工程等4个系；我校机械工程与自动化学院于20##年申请设立工业工程专业，20##年开始招生，招生规模为一个班，20##年开始招收二个班。目前在校班级7个，共有学生210人。

自工业工程系成立以来，就开始有计划地进行师资队伍、实验室、课程体系等各项专业建设工作。但是由于起步时间比较晚，截至目前为止，只有一个专业实验室，即人因工程实验室，设备总额不超过0.5万元，随着时代的发展，社会越来越需求更加专业、更具实践能力的高素质工业工程人才，而由于我校工业工程实验设备极其简陋，根本无法给工业工程专业的本科生和研究生提供良好的实验平台，极大影响了我校对工业工程人才的培养，为了满足社会需求，加强我校工业工程人才的培养，提高工业工程毕业生在社会的实践工作能力，迫切希望组建现代工业工程综合实验室。

近年来越来越多的企业开始追求精益生产(JIT及时生产)，而信息技术的发展为精益生产带来了可能，企业开始逐步进入后时代现场管理。于此同时，工业工程专业也面临着挑战，其培养出的学生需要适应企业现代化工业工程人才的需求，掌握现代化管理的理念以及信息化管理技术。现代工业工程综合实验室是一个以精益生产为核心理念的硬件与软件相结合的综合实验室，该实验室主要由人因工程实验室、基础工业工程实验室和现代工业工程综合实验室组成。

人因工程实验室开设人因工程系列实验的目的在于培养学生能够以人的生理、心理特性为依据来分析人一机一环境三者之间的相互关系，加深对人因工程学的相关理论知识的理解，建立人因工程分析和设计理念，为将来在工作实际中优化人一机一环境系统组合——提高生产率、安全性、舒服性和有效性。

基础工业工程是工业工程专业最核心、最经典的一门专业必修课，其中讲授的时间研究和动作研究(亦即“工作研究”)是工业工程专业最经典的理论和知识，也是最传统的工业工程研究内容，是整个工业工程理论大厦的基石所在，所以基础工业工程实验室不可或缺。基础工业工程实验室的构建有侧重于经典工业工程理论和内容，包括时间研究和动作研究，可称作“经典基础工业工程实验室”。增购的仪器可供进行如下实验：手指灵活性测试实验、镜画实验、追踪实验、动作稳定实验、双手调节实验、动作判断实验、动觉方位辨别实验、反应时运动时测试实验、自行车功率与速度测试实验等。

现代工业工程综合实验室模拟现代工业企业环境，类似一个微型工厂，兼有商业物流，具有综合性、现代性和开放性的特点。有助于培育学生综合知识技能、现代IE技术和系统工程意识。此实验室由ERP企业资源管理系统、MES信息管理系统、安东(ANDON)电子看板系统、SPC质量控制分析系统和基于MES的柔性生产装配线教学系统四部分组成。其中ERP企业资源管理系统实现了现代化企业资源优化配置，促进整个企业的供应链的有效管理，其中包括了主生产计划、物料需求计划、能力计划、采购计划、销售执行计划、利润计划、财务预算和人力资源计划等，这些计划功能与价值控制功能已完全集成到整个供应链系统中。MES信息管理系统实现了现代化订单式生产的需求，实时显示装配指南，验证装配物料，监控质量数据，显示机床状态，设备报警，全部生产过程在 MES 信息系统管理下高效协调运行，生产过程数据通过信息系统分析软件进行全员追溯。安东(ANDON)电子看板系统实现了现代化生产看板管理，系统收集生产线上设备运行、产品质量和物料需求等生产信息，加以处理后，控制分布于车间各处的显示看板及声音、灯光报警系统，实时监控生产过程的产品质量、设备运行和物料需求状况，确保产品质量和物料的适时供应。SPC质量控制分析系统实现了现代化生产质量管理，通过对采集的质量数据系统的分析，从而达到产品质量的控制，保证产品质量，提高生产效率。基于MES的柔性生产装配线教学系统实现了现代化柔性化共线生产的先进生产方式，该柔性生产线能够进行多品种混合生产，在一定的时间内，能够生产出多种不同型号的产品(同一产品族)，产品的品种可以随顾客需求的变化而变化。该实验室将具备现代化管理的追踪功能，监督功能，控制功能以及管理功能，进而可实现柔性化共线生产、精益制造技术的先进生产方式。

目前，建设现代工业工程综合实验室已经具备实现现代化企业精益生产的理论技术水平以及创新团队，其创新团队已在国内外多家有名的汽车发动机以及变速器制造企业成功实现了后现代生产现场管理模式(精益生产)，为企业带来了巨大的利益。但是由于资金缺乏和现有实验条件的限制，我校工业工程团队所具备的管理技术、经验以及开发软件的技术无法实施，无法为工业工程专业人才的培养提供一个实用、有效的实训平台，极大的影响了我校对现代化工业工程管理人才的培养。因此，本着培养现代化工业工程管理人才，满足学生学习新知识，新技术的需要，满足现代化企业对人才的需求，同时为现代化工厂提供高水平、高质量的服务，急需政府的大力支持，实现我校工业工程专业实验条件的根本改善，实现现代化工厂应用型人才的培养目标，培养更多合格人才和优秀人才，为大连工厂智能化发展和东北老工业基地的振兴服务。

为了建设高水平的工业工程专业教学实验室,我们进行了精心的规划和反复论证。我们对国内外多所名校的工业工程系实验室进行了调查和网上查询,此外还重点请教了多位国际知名的工业工程专家。目前,各学校工业工程系由于各自的研究侧重点不同,实验室建设侧重情况都有所不同。考虑到我系学生的培养需求以及今后的学科发展方向,以及我们现有的情况,发挥工科背景的后发优势,取其它学校之长,制定了比较符合时代发展要求和我校特点的建设方案。

二、指导思想

以需求为导向的工业工程专业创新型人才培养模式，要求建立工程技术与管理科学比例协调、理论与实践紧密联系的技术管理结合、素质能力协调的现代工业工程综合实验室，其实践教学的指导思想如下：，

1.作为工业工程专业实践教育的主要平台之一

使学生能够体验工业生产的基本特性，深化学生对工业工程理论的理解，提高综合运用多种IE技术、手段解决实际问题的能力，为企业培养知识面宽、创新能力强的高素质应用型工业工程人才。

2.成为生产工程领域创造性思维的实验基地

开展本科与研究生课程系列实验，实践课程，专题课程设计，学生研究训练（Student Research & Training, SRT）和综合论文训练等, 同时柔性、可组合、可重构的实验系统与装置，激发学生们的主观能动性，鼓励原创设想，大胆实践，探索新一代的先进生产模式。旨在为学生提供的实训平台，同时本着资源共享，提高效益的原则，将现代工业工程综合实验室对外开发，吸收更多的学生前来实践学习，为学校带来利益的同时，也为企业培养更多的应用型人才。

三、建设的意义和必要性

1.满足工业工程专业发展的需要

工业工程是企业转变内部经营机制，挖掘内部潜力，提高生产率与经营效益的实用管理工程技术，是一种内涵式提高企业素质，促进企业与国际接轨，增强企业整体竞争力的有效方法。国家“十五”863计划指出：“现代集成制造系统将现代信息技术、现代管理技术与制造技术相结合，在全球化制造环境下集成企业内外部相关的活动和资源，实现优化运行，提高企业创新能力与综合竞争力。”工业工程理论与技术就是其中的现代管理技术的重要研究内容。

2.实现以需求为导向的工业工程专业创新人才培养模式

随着高校的扩招，大学生就业形势日益严峻，一方面大学生找不到工作，另一方面企业感叹招聘不到合适的人才。出现这种局面的根本原因是我们培养的学生同企业的要求有差距，需要我们进行教学改革，培养适合企业需求的人才，为地方经济建设服务。辽宁省教育厅在“教育为振兴辽宁老工业基地服务行动计划”文件中指出，振兴辽宁老工业基地，不仅需要科技开发的研究型、设计型人才，更需要大批在生产、建设和服务第一线既懂专业知识又懂科学管理的应用型人才。建立现代工业工程综合实验室，符合我校以需求为导向的工业工程专业创新人才培养模式。

3.资源的综合利用与共享

按照专业组群建设实验平台，避免了重复建设，达到资源共享，提高实验设备利用率，同时扩大其他专业学生的知识面。将有限的资源，通过整合优化，依托构建的实验室平台，使专业建设水平和工业工程方面的科研水平和技术创新能力稳步提高。

四、建设目标和主要建设内容

1、建设目标

工程教学和实践环节是工业工程人才培养极其重要的必修环节。通过现代工业工程综合实验室建设为加强教学实验和项目训练提供基本条件,通过大量的实践训练,使工业工程专业的学生能够加深对基础理论和工程基础知识的理解,提高综合运用多种工业工程手段(工程的或管理的) 解决实际问题的素质和能力，掌握成为工业工程师的基本知识、技能, 使学生懂技术、懂经济、懂管理、能应用计算机，宽基础、高素质，具有创新精神和实践能力，以适应培养现代高层次应用型、复合型人才的要求。现代工业工程综合实验室建设目标如下：

（1）加强实验室教学体系建设，使实验室所承担的实验能够满足课程教学需要，与工业工程具体课程相结合，用最实际的东西指导学生更好的学习课本的理论知识，做到即学即用的效果；。

（2）参观、展示、实习的功能，通过仿真的柔性生产线同时配备工位工控机、ANDON大屏幕电子看板系统等硬件设备，使学生在学校就能实现去工厂实习的效果，通过培训，学生还可以自己模拟整个工厂的运营模式，掌握最实际的现代企业业务流程和工业工程管理思想；

（3）课程设计、课程实验的功能，通过拆分出难易程度不同的模块，让学生在课程设计中完成的是国内行业中最先进的技术范本，为相关专业学生掌握专业技术提供坚实技术基础；

（4）工业工程创新团队将针对该实验室的各个模块结合经典工业工程教材以及多年的实践经验和技术，自主编制教材和讲义，帮助学生更好的掌握最实用的技术，也为未来进行新的开发提供有力的技术支持

（5）本着“资源共享，对外开放”的原则，实验室将向所有的校内外相关学科、专业及企业开放，实现资源共享，提升培养工业工程领域高级管理人才的水平，加强现代化企业管理技术的研究，为企业提供有力的技术支持，服务于地方经济建设。

2、建设任务及主要内容

立足学科特点、面向管理工程实际、注重操作能力、提高综合素质、培养创造力。结合本校工业工程专业特点,建设现代工业工程综合实验教学体系（图1）。

图1. 现代工业工程实验教学体系

以完成上述实验体系为目标，开展如下7点建设方向。

2.1 增加基础训练型实验

（1）人因工程实验室

  现有人因工程实验室建成于20##年，共投资不足5千元。投资少，实验仪器较少，完全不能满足实验教学需要。通过规划需增加的新设备主要有：功率自行车、心率发射机、电子秒表、大气压力计、人工光源及控制器、数码摄像头、数字声级计、肺功能测定仪、人体称、身高坐高计、照度计、计算器、反应时测定仪和跑台等。开设人因工程系列实验的目的在于培养学生能够以人的生理、心理特性为依据来分析人一机一环境三者之间的相互关系，加深对人因工程学的相关理论知识的理解，建立人因工程分析和设计理念，为将来在工作实际中优化人一机一环境系统组合——提高生产率、安全性、舒服性和有效性。此实验室主要承担的是与《人因工程学》理论教学相应的实验教学任务，包括：

人的形体尺寸的测量实验、人体血压测量实验；

视觉反应时测试实验；

闪光融合频率实验；

光亮度辨别实验、光的照度测量实验；

声级的测定实验；

注意分配实验；

注意力集中能力测定实验；

空间位置记忆广度测试实验；

记忆广度测试实验；

空间知觉测试实验；

深度知觉测试实验；

定时记时计数实验。

另外，还需采购几套人因软件，包括CATIA V5的Ergonomics Design & Analysis（人因工程设计和分析）和IEEAS人因工程软等，主要用于课程教学和科研需要。

（2）基础工业工程实验室

基础工业工程模块利用计算机进行分析，该实验室计划购建增加中高档及低档数码摄像机和计算机，为满足正常的实验教学，计算机的配置必须具有较强的图形处理功能。

该实验室主要为完成《基础工业工程》专业核心课程的实验教学环节而规划建设的。结合新建设的现代工业工程综合实验室，让学生通过观察生产现场或摄像进行分析，旨在掌握主要的基础工业工程技术和方法，树立工业工程意识，为后继课程的学习奠定实践基础，并为日后应用IE技术和方法解决生产实际问题打下基础。

开设的10个基础工业工程实验，必做实验5个：流程程序分析、人机操作分析、模特法应用实验、工时评价实验、学习曲线实验等；其中选做实验：联合操作分析、双手操作分析、时间研究实验、工作抽样实验、标准资料法实验等。

同时需配备IEMS动作分析软件、LEANGLE IE指定标准时间软件完成相关实验的分析和科学研究。

（3）现代工业工程综合实验室

搭建全新的可用于多门课程实验的柔性生产装配线（图2）。

图2. 现代工业工程综合实验室柔性生产装配线

a．硬件配置

该装配线设备包括变速器柔性装配线中的输送线及输送设备、转位设备、停止器及托盘、工艺吊挂架，线体主要采用机动摩擦棍道的非同步输送线组成和带式传动。共30个工位（包括自动工位，半自动工位，手动工位），每个工位配备工控机实现工位电子看板，利用PLC采集各个工位的数据和控制机床设备，配备ANDON电子大屏幕看板，实现生产过程、故障处理的实时显示，配备音响发出现场音乐和报警，在管理后台通过二台电脑分别实现生产监控系统和对Andon系统的操作，放置二台服务器，分别用于IIS服务器和数据库服务器。

b．软件配置

针对所搭建的柔性生产装配线，配置相应的功能软件：

ERP信息系统（MRP管理信息系统，采购管理信息系统，车间生产管理信息系统，工艺管理信息系统，人力资源管理信息系统，设备管理信息系统，外协管理信息系统等）；

MES执行制造系统（MES信息系统，Andon信息系统，柔性装配线信息系统，生产计划信息系统，质量分析信息系统，生产线监控信息系统等）；

CAD机械设计系统等。

c．柔性生产装配线实现机制

依靠现代化企业的管理方式以及硬件设备结合信息化技术，实现智能化工厂。实验室上层实现了精益生产与ERP的集成，学生通过运行该系统了解现代化企业如何利用信息化手段规划企业资源，同时利用信息化技术实施企业资源管理。

实验室下层实现了精益生产与MES的集成以及与Andon的集成，从ERP企业资源管理系统下达生产订单，利用MES系统进行排产，柔性生产装配线进行多品种混合生产，同时通过PLC采集生产线各个工位的情报数据，同时显示到各个工位的工控机电子看板指导生产，利用扫描枪验证物料，电子看板上还显示装配指南，通过Moby实时追踪装配产品，及时掌握具体位置以及情况，各个工位配备一定数量的物料呼叫以及求助开关，利用Andon大屏幕实时显示工位呼叫，求助以及生产情报，让运输人员和管理者及时看到现场信息，并且利用音响设备发出音乐或者警告，交予Andon看板管理软件处理事务，于此同时，在现场管理层面，配备二台电脑分别用于监控现场、操作Andon软件或运行动作分析软件。

通过WEB方式进入SPC管理系统实现生产质量管理，及时对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的从而达到产品质量的控制。

现代IE实验室旨在完成《设施规划与物流分析》、《生产计划与控制》、《先进制造系统》、《管理信息系统》和《质量管理和可靠性分析》等专业核心课程的实验教学,实验过程中教师可以发布生产指令、监控生产状态、控制装配线的运转,让学生直观地看到企业实际加工的装配生产线,让学生了解和熟悉企业内物流。同时可以进行产品的功能结构分析与装配流程规划、装配线配置与布局、装配线平衡、装配作业动作分析P时间研究、在线库存管理与生产现场物流、MRP 与J IT 生产模式对比、J IT方式下停线实验、装配质量控制、基于MES 实时计划调度等实验。

五、资金来源和年度资金安排

建设现代工业工程综合实验室累计资金总需为156万元人民币，学校自筹配套资金30万元，还需政府资助130万元人民币。费用主要用于购置实验设备、改善实验条件、购置相关软件、师资队伍建设等（费用使用情况见参见附表）。

1．规划总资金预算及年度预算：该项目计划投入资金总数为156万元，项目计划二年内完成。

2．中央专项资金及主要用途：中央专项资金计划投入？？万元，用于购置仪器设备。

3．地方财政配套资金及主要用途：地方财政配套资金为？?万元，用于仪器设备、软件购置。

4．学校自筹资金来源及主要用途：学校自筹资金??万元，主要来源于政府性基金收入，用于设备购置和环境条件改造、师资队伍建设等

(参见附表   共计156万元)。

六、资金建设项目实施组织及进度安排

在学校统一领导下，依托机械学院，建立项目组织和专人负责制度。项目负责人由专业教授担任，在设备购入、安装和调试等方面严格把关，保证自上而下的监督和责任制。

进度安排：

2013.01～2013.03   完成项目规划和申报

2013.04～2013.10   设备购置和环境条件改造，人因工程实验室、基础工业工程实验室验收、开放

2013.11～2013.12   设备、软件安装调试

2014.01～2014.05   软件编写、配置、调试

2014.06～         项目验收、现代工业工程实验室开放

七、预期效益分析（**没改完呢）

围绕工业工程专业实验课程教学质量的提高，突出学生企业实践能力和创新能力培养，加强实验教学体系建设、新实验开发和创新设计实践建设，并取得突破性的成果。同时，将大幅度提高我省承担重大科研项目和企业的技术攻关能力，为振兴辽宁工业基地起到积极的促进作用。

1、提升工业工程急需人才的培养质量

经过130万元的资金投入，使现代工业工程综合实验室的仪器设备在东北地区处于一流水平，在全国处于先进水平，可以大大提升该学科的人才培养质量，使本科层次的培养质量和数量在全国同类高校中处于先进水平，同时为培养制造业更高层次的研究生人才服务，使之真正成为辽宁省及东北地区高级技术人才的培养中心。

2、毕业生就业呈现明显优势

通过实验室建设，培养以需求为导向的工业工程专业创新型人才，提高我校工业工程专业毕业生的就业率。

3、支持学科研究水平的提高

由于工业工程专业实验室条件的限制，使我院相关学科的科研水平受到影响，国家级重大项目的数量还很少，获奖的项目也不多，该资金项目实施之后，可以大大提高我校工业工程及相关学科的科研水平和技术创新能力。

4、提高为大连及东北地区生产制造业服务的水平

由于我院工业工程专业实验水平和条件的限制，其服务的领域还不够宽，水平也不够高，该资金项目实施之后，将使我院完全可以在实验、产品检测、技术咨询、人员培训等方面为东北制造业的振兴做出自己更大的贡献。

5、高水平人才的吸引和稳定

高水平的科学研究与技术开发基地，才能吸引高水平的技术人才，并可以稳定现有的技术人才队伍，提高学科的建设水平和办学特色，对我院工业工程专业实验争创国内一流的研究中心目标起到积极的推进作用。

八、保障措施（**没改呢）

现代工业工程综合实验室归属于机械工程与自动化学院，实行学术委员会指导下的主任负责制。学术委员会是实验室的学术指导机构，负责审议实验室的建设目标、任务和研究方向；审议重大学术活动、年度总结，审批开放性课题。

实验室将严格执行教育部和学校实验室管理条理。并针对本实验特点，建立和完善自己的安全管理规章制度。实验室仪器设备采用集中统一管理的方针，加强对数据、资料、软件等保护工作，确保设备的完好。

学校和机械学院将确保新增项目所需的用房和环境，积极和组织好设备的购入、安装和调试。实验室项目自筹资金将保证全部到位。

实验室将支持学生开展高水平实验教学活动，并对外开放，实现资源共享，同时进一步完善师资队伍建设。在完成教学的专业实验外，还将积极开展国内外学术交流与科研合作，促进学科交叉，适时保持学科与技术研究发展的前沿。

九、子项目论证报告

 

十、设备购置清单(见附表)

附件1

项目：现代工业工程综合实验室拟购置设备表（单位：万元）

说明：设备购置费用中含“备件、辅助材料、运输安装、调试”等费用。