工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真教育

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1理論內(nèi)容的教學(xué)

該課程的理論教學(xué)內(nèi)容主要包括對(duì)各類(lèi)生產(chǎn)系統(tǒng)建模并進(jìn)行仿真的原理和方法,輸入數(shù)據(jù)及輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析的理論等。這些知識(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)都是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)。一個(gè)原因是這不同于當(dāng)初他們上概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程,相應(yīng)的理論公式的推導(dǎo)都很詳細(xì),而且每一講的內(nèi)容都配有相應(yīng)的例題及大量的練習(xí)題。而在現(xiàn)在的課程學(xué)習(xí)當(dāng)中,只是羅列了大量的數(shù)學(xué)公式,這樣造成的后果就是一方面學(xué)生覺(jué)得學(xué)起來(lái)比較困難,另一方面也覺(jué)得比較枯燥,喪失了學(xué)習(xí)的興趣。理論知識(shí)如何能夠運(yùn)用到我們所講的建模中去,這也是學(xué)生關(guān)心的一個(gè)方面。對(duì)于這些知識(shí)的講解我在授課的時(shí)候也充滿(mǎn)疑慮,不知道怎樣才能達(dá)到更好的效果。

2實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)

大四的學(xué)生,如果他們看不到這門(mén)課程能否在今后的實(shí)際工作中發(fā)揮作用,他們的學(xué)習(xí)熱情就會(huì)大打折扣,而且過(guò)多的理論教學(xué)確實(shí)不能夠帶來(lái)更多的益處。如果學(xué)生畢業(yè)后選擇更進(jìn)一步的學(xué)習(xí),那在研究生階段,他必然會(huì)學(xué)習(xí)更深的理論知識(shí)。實(shí)踐環(huán)節(jié)主要的目的是教會(huì)學(xué)生如何利用現(xiàn)有的仿真軟件進(jìn)行各類(lèi)生產(chǎn)系統(tǒng)的建模與仿真。現(xiàn)在的建模軟件很多:Witness、Flexsim、Promode等。我們選擇的是ARENA,因?yàn)樗薪虒W(xué)版,教學(xué)版供教學(xué)使用已經(jīng)足夠了。我們也曾經(jīng)計(jì)劃過(guò)使用Witness教學(xué),但其價(jià)格昂貴。二是因?yàn)锳RENA應(yīng)用廣泛,可用來(lái)進(jìn)行各類(lèi)離散系統(tǒng)的建模。我們采取的方法是理論與實(shí)踐同行,將理論部分的知識(shí)講解完后,立即開(kāi)始該部分內(nèi)容的建模。對(duì)于簡(jiǎn)單的系統(tǒng),可采用數(shù)學(xué)的方法或讓學(xué)生對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模,而后再教他們?nèi)绾尾捎肁rena軟件建模與仿真。在向?qū)W生講授了如何使ARENA建模后,在實(shí)驗(yàn)課上讓學(xué)生一試身手。這門(mén)課程我們的實(shí)驗(yàn)課安排的是18學(xué)時(shí),教學(xué)實(shí)踐證明這是比較合理的。要給學(xué)生明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)方法,要讓學(xué)生掌握如何運(yùn)用這個(gè)軟件去完成系統(tǒng)建模,并理解如何通過(guò)仿真對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化及改進(jìn),這才是我們仿真的最終目的。

3教學(xué)方法的改進(jìn)

(1)培養(yǎng)學(xué)生的興趣。興趣是最好的老師,培養(yǎng)學(xué)生的興趣是學(xué)生學(xué)好一門(mén)課程的一個(gè)重要的因素。讓學(xué)生看到學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合后產(chǎn)生的效果是激發(fā)他們興趣的最好方法。現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題的解決讓學(xué)生感覺(jué)到知識(shí)的力量,生動(dòng)的操作界面也會(huì)激發(fā)學(xué)生的興趣。

(2)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。學(xué)生一旦有了學(xué)習(xí)的興趣,那么主動(dòng)性上來(lái)了就可以進(jìn)一步提高自身的自學(xué)能力。一種方法是給他們一些比較有挑戰(zhàn)性的課后實(shí)驗(yàn),另一種方法是鼓勵(lì)他們發(fā)現(xiàn)自己的能力。舉例來(lái)說(shuō)Arena軟件只有英文版的,沒(méi)有中文版的。學(xué)生一開(kāi)始總是抱怨連菜單都看不懂。調(diào)試模型的時(shí)候,一處現(xiàn)錯(cuò)誤提示就問(wèn)老師:怎么辦？這種原因主要是來(lái)自他們對(duì)英語(yǔ)的恐懼。要一開(kāi)始就告訴他們,這里面用到的英語(yǔ)都是簡(jiǎn)單的,基本的,詞匯也肯定在四級(jí)水平以下。讓他們不要有恐懼心理。建模的成功帶給他們不斷的成就感,問(wèn)題的解決讓他們感覺(jué)的了自己的能力。

(3)理論與實(shí)踐相結(jié)合。狹義的結(jié)合就是指把課本中講理論知識(shí)的部分與講操作實(shí)踐的部分結(jié)合起來(lái)。建議的做法就是講完理論知識(shí)部分,隨后就講軟件上是如何實(shí)現(xiàn)的。例如在講完了排隊(duì)系統(tǒng)建模的理論知識(shí)后,用數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的建模,然后再讓學(xué)生自己用Arena對(duì)同一系統(tǒng)進(jìn)行建模,然后運(yùn)行系統(tǒng)觀(guān)察結(jié)果并將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。廣義的結(jié)合就是這門(mén)課程的學(xué)習(xí)如何與我們生產(chǎn)企業(yè)的需求結(jié)合起來(lái)。建議的做法是最好要能夠在實(shí)習(xí)的階段讓他們有意識(shí)的去了解相關(guān)的企業(yè),并能夠搜集相應(yīng)的數(shù)據(jù),然后在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候,能夠針對(duì)自己發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,利用本門(mén)課程的知識(shí)及其他專(zhuān)業(yè)知識(shí),進(jìn)行一個(gè)完整的鍛煉。

(4)期待更優(yōu)秀的教材出現(xiàn)。目前這方面的教材比較少,多是以講解系統(tǒng)建模理論為主。期待能夠出現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的、難度深度適宜的專(zhuān)為本專(zhuān)業(yè)本科生編寫(xiě)的教材出現(xiàn)。

4結(jié)語(yǔ)

工業(yè)工程的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是造就既懂得工程技術(shù),又熟悉生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的復(fù)合型專(zhuān)門(mén)人才,具有明顯的學(xué)科交叉特征,同時(shí)具有與制造產(chǎn)業(yè)對(duì)人才需求直接關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)。學(xué)校的辦學(xué)方針應(yīng)該緊扣社會(huì)對(duì)人才的要求,最終實(shí)現(xiàn)學(xué)科建設(shè)服務(wù)于社會(huì)的和諧發(fā)展目標(biāo)。我們應(yīng)該不斷加強(qiáng)和完善該專(zhuān)業(yè)的課程建設(shè)及進(jìn)行教學(xué)改革,積極探索該專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)模式。最終使該專(zhuān)業(yè)不斷創(chuàng)新、發(fā)展,培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的專(zhuān)業(yè)IE人才。