论文部分内容阅读
摘要：
针对工业工程专业教学中学生难以理解的生产运营中的抽象问题，提出在教学过程中通过仿真软件进行辅助教学，并以Witness仿真软件为例进行说明。对传统教学方式下学生只看不做的缺陷，提出了理论教学与仿真实验交叉进行的教学模式。采用理论联系实际的教学方法，提高了学生学习兴趣，对学生分析问题、解决问题和创新能力的培养起到很好的促进作用。
关键词： 仿真技术；工业工程；实验教学
工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行设计、改善和实施的工程技术，它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技术，结合工程分析和设计原理与方法，对该系统所得到的结果进行确定、预测和评价。
计算机技术的迅速发展和广泛应用，使计算机仿真快速崛起。由于计算机仿真具有经济、安全、快速、优化等优势，使其在高校教学中得到了广泛应用。利用计算机仿真，可以使学生对生产物流系统有直观、全面的认识，对各环节的作用有直观了解，便于学生理解，能提高學习积极性。目前，工业工程专业使用的仿真软件有很多，如Witness、Flexsim、igrafix、FactoryFLOW、FactoryPLAN。
1． Witness仿真软件的应用
Witness 是由英国lanner 公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已被成功运用于国际3000多家知名企业的解决方案项目。Witness采用面向对象建模的编程方法，打破以往仿真软件面向过程的方式，因而建模灵活，使用方便。Witness的仿真钟推进方法采用的是事件调度法，即事件控制部件从事件表中始终选择具有最早发生时间的事件记录，然后将仿真钟推进到该事件发生时刻。当前，Witness代表了最新一代仿真软件的水平，常被用于解决诸如投资规划、物料输送策略、识别生产瓶颈、生产计划与调度、人力需求规划、成本估算等问题。
这里，应用Witness2008建立了一个生产系统的仿真模型，如图1所示，运行模型得到系统的仿真结果，如图2所示。从图2可以看出，应用仿真软件的统计分析功能可以获得设备空闲率、设备利用率、等待时间、设备停歇时间、完成加工个数等信息。通过这些信息，我们可以找出问题，分析该条生产线的瓶颈。
2． 仿真课程教学方式的探讨
目前许多高校都采用了仿真软件辅助教学，但往往是教师先搭建好模型，然后直接运行给学生看，虽然也可以让学生对结果有直观认识，但结果是怎么得到的，学生可能还不是很清楚。笔者结合自己授课的经验，认为在教学中采用以下方式可取得较好教学效果。
2.1 理论教学与仿真实验交叉进行
很多仿真课程的教学都是先讲授理论，然后再让学生集中进行仿真实验。在我们的课程教学中，理论与实验交叉进行，先进行理论教学，接下来就有几个学时的上机实验，这些实验与理论紧密联系，通过实例仿真，验证理论，辅助决策。在《生产物流系统的建模与仿真》课程中，先讲述生产系统中的排队、库存、流水线等典型事件，然后与这些理论对应分别进行单服务台排队系统仿真、库存系统仿真、单品种流水线生产计划设计；在物流系统的典型事件中，我们讲述供应链、配送中心规划、装卸作业，与其对应的仿真实验是配送中心系统仿真设计、供应链系统的仿真设计与改善、装卸服务中心人员调度仿真系统设计。在实验过程中，教师只讲解实验原理和答疑，学生自己动手建立仿真模型，锻炼了学生思考问题、解决问题的能力。
2.2 充分结合实践
工业工程专业是实践性很强的专业，专业主干课程基本上都需要进行实验或实践操作。通过仿真实验，可以加强工业工程专业学生将理论知识同实际系统的构建过程结合起来，提高学生对生产运营系统的调查、分析、改善能力。
另外，从训练学生专业理论综合应用能力的角度出发，可以选择学生熟悉的实际系统进行仿真，如图书馆还书流程的仿真、垃圾回收物流系统仿真等等。
2.3 预留讨论时间
每次实验课都预留10-15分钟的时间给学生复习所学内容，让学生修改模型的相关参数，观察仿真结果如何改变，让学生思考为什么会有这种改变，这些参数对系统的执行有什么影响。在这段时间内，学生门可以相互讨论，这对于让他们尽快掌握仿真软件起到极大帮助，并可以活跃气氛，充分调动学生思考问题的积极性和主动性。通过讨论，对相应知识点的掌握比较牢固，不是死记硬背的方式，而是以理解的方式掌握相关内容。
3． 结束语
系统仿真平台作为一种先进的流程改善和优化辅助决策工具，以其可视化建模方式、简易的编程语言、动态执行界面等特征，在运营系统中获得越来越广泛的应用，将其作为一种辅助教学手段引入工业工程专业教学过程，对于提高该专业学生理解和分析企业实际系统具有重要的作用，既可以提高学生对企业实际系统进行深入研究的兴趣，同时直接地将实际系统的运行场景以可视化的方式呈现在学生面前，使学生获得实际系统现场的直观认识，在实践环境有限的教学环境中，可以通过仿真实验有效的提高学生对运作系统的分析、设计和改善能力。
参考文献：
［1］ 胡海刚，张玉送，《物流系统规划与仿真实验教学研究》，实验技术与管理，2008,8(25)。
［2］ 王亚超，马汉武，《生产物流系统建模与仿真-Witness系统及应用》，科学出版社，2006。
［3］ 李哲，《深化实验教学改革，培养实践创新能力》，高教探索，2007(7)。
［4］ 宋红娜，《系统建模与仿真》教学探讨，科技信息，2009,23。
［5］ 冯云，田哩，《仿真软件Flexsim及其在物流教学中的应用》，物流科技，2009,9。
针对工业工程专业教学中学生难以理解的生产运营中的抽象问题，提出在教学过程中通过仿真软件进行辅助教学，并以Witness仿真软件为例进行说明。对传统教学方式下学生只看不做的缺陷，提出了理论教学与仿真实验交叉进行的教学模式。采用理论联系实际的教学方法，提高了学生学习兴趣，对学生分析问题、解决问题和创新能力的培养起到很好的促进作用。
关键词： 仿真技术；工业工程；实验教学
工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行设计、改善和实施的工程技术，它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技术，结合工程分析和设计原理与方法，对该系统所得到的结果进行确定、预测和评价。
计算机技术的迅速发展和广泛应用，使计算机仿真快速崛起。由于计算机仿真具有经济、安全、快速、优化等优势，使其在高校教学中得到了广泛应用。利用计算机仿真，可以使学生对生产物流系统有直观、全面的认识，对各环节的作用有直观了解，便于学生理解，能提高學习积极性。目前，工业工程专业使用的仿真软件有很多，如Witness、Flexsim、igrafix、FactoryFLOW、FactoryPLAN。
1． Witness仿真软件的应用
Witness 是由英国lanner 公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已被成功运用于国际3000多家知名企业的解决方案项目。Witness采用面向对象建模的编程方法，打破以往仿真软件面向过程的方式，因而建模灵活，使用方便。Witness的仿真钟推进方法采用的是事件调度法，即事件控制部件从事件表中始终选择具有最早发生时间的事件记录，然后将仿真钟推进到该事件发生时刻。当前，Witness代表了最新一代仿真软件的水平，常被用于解决诸如投资规划、物料输送策略、识别生产瓶颈、生产计划与调度、人力需求规划、成本估算等问题。
这里，应用Witness2008建立了一个生产系统的仿真模型，如图1所示，运行模型得到系统的仿真结果，如图2所示。从图2可以看出，应用仿真软件的统计分析功能可以获得设备空闲率、设备利用率、等待时间、设备停歇时间、完成加工个数等信息。通过这些信息，我们可以找出问题，分析该条生产线的瓶颈。
2． 仿真课程教学方式的探讨
目前许多高校都采用了仿真软件辅助教学，但往往是教师先搭建好模型，然后直接运行给学生看，虽然也可以让学生对结果有直观认识，但结果是怎么得到的，学生可能还不是很清楚。笔者结合自己授课的经验，认为在教学中采用以下方式可取得较好教学效果。
2.1 理论教学与仿真实验交叉进行
很多仿真课程的教学都是先讲授理论，然后再让学生集中进行仿真实验。在我们的课程教学中，理论与实验交叉进行，先进行理论教学，接下来就有几个学时的上机实验，这些实验与理论紧密联系，通过实例仿真，验证理论，辅助决策。在《生产物流系统的建模与仿真》课程中，先讲述生产系统中的排队、库存、流水线等典型事件，然后与这些理论对应分别进行单服务台排队系统仿真、库存系统仿真、单品种流水线生产计划设计；在物流系统的典型事件中，我们讲述供应链、配送中心规划、装卸作业，与其对应的仿真实验是配送中心系统仿真设计、供应链系统的仿真设计与改善、装卸服务中心人员调度仿真系统设计。在实验过程中，教师只讲解实验原理和答疑，学生自己动手建立仿真模型，锻炼了学生思考问题、解决问题的能力。
2.2 充分结合实践
工业工程专业是实践性很强的专业，专业主干课程基本上都需要进行实验或实践操作。通过仿真实验，可以加强工业工程专业学生将理论知识同实际系统的构建过程结合起来，提高学生对生产运营系统的调查、分析、改善能力。
另外，从训练学生专业理论综合应用能力的角度出发，可以选择学生熟悉的实际系统进行仿真，如图书馆还书流程的仿真、垃圾回收物流系统仿真等等。
2.3 预留讨论时间
每次实验课都预留10-15分钟的时间给学生复习所学内容，让学生修改模型的相关参数，观察仿真结果如何改变，让学生思考为什么会有这种改变，这些参数对系统的执行有什么影响。在这段时间内，学生门可以相互讨论，这对于让他们尽快掌握仿真软件起到极大帮助，并可以活跃气氛，充分调动学生思考问题的积极性和主动性。通过讨论，对相应知识点的掌握比较牢固，不是死记硬背的方式，而是以理解的方式掌握相关内容。
3． 结束语
系统仿真平台作为一种先进的流程改善和优化辅助决策工具，以其可视化建模方式、简易的编程语言、动态执行界面等特征，在运营系统中获得越来越广泛的应用，将其作为一种辅助教学手段引入工业工程专业教学过程，对于提高该专业学生理解和分析企业实际系统具有重要的作用，既可以提高学生对企业实际系统进行深入研究的兴趣，同时直接地将实际系统的运行场景以可视化的方式呈现在学生面前，使学生获得实际系统现场的直观认识，在实践环境有限的教学环境中，可以通过仿真实验有效的提高学生对运作系统的分析、设计和改善能力。
参考文献：
［1］ 胡海刚，张玉送，《物流系统规划与仿真实验教学研究》，实验技术与管理，2008,8(25)。
［2］ 王亚超，马汉武，《生产物流系统建模与仿真-Witness系统及应用》，科学出版社，2006。
［3］ 李哲，《深化实验教学改革，培养实践创新能力》，高教探索，2007(7)。
［4］ 宋红娜，《系统建模与仿真》教学探讨，科技信息，2009,23。
［5］ 冯云，田哩，《仿真软件Flexsim及其在物流教学中的应用》，物流科技，2009,9。