基于布藝生產的工業工程綜合型創新實驗教學

嚴京濱， 林 亨

(清華大學工業工程系，北京100084)

0 引言

工業工程是將工程技術與管理科學相結合，以系統效率和效益為目標的的工程學科。工業工程領域的學科知識主要來源于工業生產實踐，因此，在工業工程專業的教育活動中，必須有相應的實踐環節，使學生結合實際，以應用為先導，解決問題為目的，引發學習興趣，培養和提升學生對生產及服務系統進行分析、規劃、設計、管理和運作的綜合專業能力。通過教學實踐環節，以期培養出具有原創精神和開拓性實踐能力的工業工程專門人才，這也符合國家對應用型、復合型人才培養的需求［1-7］。布藝產品生產不同于以往的機械制造，多以手工生產為主，是典型的勞動密集型生產方式。通過開設布藝生產實驗，使學生可以親身了解和體會布藝生產系統的設計和運行管理特點，從系統的角度了解產品設計開發的流程，以及生產系統設計和運行環節中的諸多要素，其中涉及采購、銷售、設計、制造、管理等諸多環節，力圖使學生得到多方面的能力提高。

1 教學實驗設計

工業工程理論知識涉及廣泛，比如:先進制造技術、人因工程、質量工程、供應鏈管理、管理學等，以往的實驗教學往往只局限于單門課程或單一內容的教學實踐，無法培養學生多方面、多角度、系統的、綜合性地應用理論知識解決問題的能力。考慮到布藝生產，生產類型典型，易于實施，同時考慮產品的消化渠道、成本、運行效率等問題，以及實驗學時的限制，我們最終以布藝生產為實驗背景，讓學生分析市場需求，擬定經營戰略，進行產品開發，確定生產工藝及生產布局，根據實際訂單，指定生產計劃，采購原材料組織生產，進行生產組織與管理，銷售產品，整體實驗環節涉及了多門專業課程及知識領域，見圖1所示。

該實驗教學以布藝產品生產為實踐載體，以布藝產品生命周期上的4個環節構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate)進行實踐教學，培養學生動手操作能力，引導創新，讓學生既會“想”，也會“做”，在做中學，也在學中做。這種實踐模式與創新性教育CDIO理念不謀而合［8-11］。

圖1 實驗環節及能力培養

學生在布藝生產實驗過程中不僅是產品的設計者，也是產品的制造者。布藝生產的設備，即縫紉機或繡花機，也在實際工業生產環節中所使用，生產的氛圍與環境貼近實際工業生產。學生可以進行產品設計的創新，但不能脫離實際，要以最終能夠實行生產的產品設計為目標。可以是全新產品的設計，也可是現有產品的衍生或現有產品的改進創新，選定的產品可以進行產品體系設計和面向制造設計。比如生產手機袋，可以對尺寸、款式和布料作變異，也可以獲得卡袋、儲物袋、相機袋、移動硬盤袋等衍生產品，學生生產的布藝作品見圖2所示。圍繞布藝產品的生產，學生可以實踐企業的研發、采購、制造、質量控制和銷售過程，以及流程改進、財務與成本控制等包括物流、信息流、資金流和人員流的管理與控制。

圖2 學生布藝作品

2 實驗的組織與實施

布藝生產教學實驗采用開放模式，從產品的設計、生產工藝、生產規劃、車間布局、到產品的生產與營銷，以及原材料的采購、人員的管理與調動基本上都是以組為單位自行決定。指導教師需要進行設備的培訓工作、控制各組每個階段的進度工作、記錄每個學生的投入狀況及實驗表現。

整個實驗以組為單位，每個組15人左右，角色有經理、產品研發人員、車間主任、采購和銷售員、操作工、質檢員等。整個實驗分為布藝產品設計開發、布藝生產系統運行方案確定、生產實施和銷售3個階段。歷時3周，每一周的周末為一個階段的結點。

(1)第一階段:布藝產品設計開發，需要提交產品設計方案。此階段學生需要進行市場調研，根據客戶需求確定本組的生產產品，進行布藝產品的設計，包括產品類型、材質和加工工藝的確定。進行樣品試制。征詢客戶意見，進行設計改進。最終明確產品的選材、工藝及生產標準。采集用戶數據，進行產品號型或類別的劃分。進行成本核算，確定產品的銷售價格。

(2)第二階段:布藝生產系統運行方案確定，需要提交生產運行方案。此階段需要采取多樣化的營銷方式，進行產品的介紹和推銷，爭取客戶，獲取訂單［12］。產品允許客戶根據需求進行定制生產。根據產品的設計和訂單量，進行原材料的采購。

一個典型的布藝產品的生產流程是:產品設計→紙樣設計→生產準備→裁剪工藝→縫制工藝→熨燙工藝→成品檢驗→后處理。根據生產流程，生產車間一般設有裁剪、熨燙和燙畫、縫紉、裝繩、整燙和包裝、質檢、繡花共7個工種，需要進行生產人員的培訓。

學生自行設計和組織生產的運行方式，比如流水線式或單元式生產方式等，根據實際生產時的現場環境以及自己對制造系統的理解對生產布局加以調整和設計。由于縫紉設備小，易于搬動，在學生布置生產布局的時候，也易于實施。試生產后，確定生產運行的方案［13］。

(3)第三階段:生產實施和銷售，需要提交實驗總結報告。此階段進行生產的運行與管理，根據現場狀況，進行生產系統的優化與改善。產品下線后進行出貨與送貨，最終進行資金核算。對生產運行與管理的經驗及教訓進行總結。

3 實驗教學效果及體會

布藝教學實驗教學具有周期長、人員多、涉及面廣等特點，需要實驗指導教師在學生方案實施的過程中，明確每個階段預期達到的目標，實時進行階段性地控制［14-15］。不能因為教學實驗的開放性，而徹底放手，對學生不聞不問，需要及時地組織學生分析問題、總結經驗。學生的創新性和潛力是無限的，需要引入激勵機制，鼓勵學生勤于學習，巧于動手，積極探索和創新，能夠勇敢面對問題，進行分析和解決。

基于布藝生產的工業工程綜合型創新實驗教學以制造工程為實際應用背景，達到了預期的目標:

(1)加強了學生學習和應用工業工程理論方法的能力。在實踐中加深對理論知識的理解和運用，加強對所學知識的感性認識，培養了學生的系統觀，從事系統規劃、設計、優化、控制、評價和創新能力，為今后學習的專業課程打下了很好的基礎。

(2)激發了學生自主學習、勇于創新的能力。有的時候遇到問題，在沒有學習相關專業課程的背景下，學生自主、積極地查閱資料，確定解決方法，學習熱情極高。

(3)培養了學生成本意識，能夠進行財務與成本管理與控制的能力。實驗過程中未提供給學生購置物料的費用，只是提供了生產的設備及場地，布藝生產完全是自負盈虧的，學生在實驗過程中必須考慮資金的有效利用，同時也體會到了效率與成本在實際生產中的重要地位。

(4)培養了學生管理、溝通、博弈的能力。產品的營銷客戶主要是系外或校外的人員，為了更好地銷售產品，爭取到更多的客戶，需要學生直接與客戶交流和溝通、討價還價。

(5)培養了學生團隊協作，系統組織和協調的能力。本次實驗每個小組成員都在15人左右，需要學生合理分工，相互協作，共同解決問題，才能成功地完成實驗。每個團隊都有自己的名稱和文化，比如“布局藝閣”、“布能說的秘密”等。組員能做到相互分享與鼓勵，形成相互激勵的良性循環。

(6)培養了學生責任及服務意識。由于涉及實際銷售，學生必須高質量地完成產品的加工，學生對自己的產品嚴把質量關，對售出的產品也提供了一些售后服務的保證。有些產品還附加了產品使用說明書，包裝精良。學生感慨地指出“最后的成品，不得不說這真的是個商品，而不是實驗品”。

4 結語

基于布藝生產的工業工程綜合型創新實驗教學已經實施了若干年，取得了非常好的教學效果，受到了學生和其他兄弟院校老師們的肯定與贊譽。學生通過該實驗，體驗了如何全面地考察市場，繼而合理安排生產和市場營銷策略，更加懂得了如何將專業課上學到的提高生產率和效率的方法應用于實踐。該實驗教學讓學生體驗到了小型生產企業的創業、運作、管理等諸多環節，包括設計、采購、生產、質檢、銷售各個環節，每個環節都非常重要，讓學生有了比較全面的生產體驗和感悟，為今后的專業課知識的學習與應用，打下了良好的基礎。

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