基于體驗學習的交互式生產(chǎn)管理實踐教學平臺

白朝陽， 胡子涵

(大連理工大學 管理與經(jīng)濟學部， 遼寧 大連 116024)

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基于體驗學習的交互式生產(chǎn)管理實踐教學平臺

白朝陽， 胡子涵

(大連理工大學 管理與經(jīng)濟學部， 遼寧 大連 116024)

為了加深學生對生產(chǎn)管理實踐活動的理論原理、業(yè)務流程和角色特征的理解，以體驗學習理論為指導，將專業(yè)知識、教育學知識和業(yè)務情境融合，研發(fā)了面向交互式體驗學習的生產(chǎn)管理實踐教學平臺。該平臺通過多角色業(yè)務交互協(xié)同，將知識傳遞過程整合到業(yè)務應用過程，學生通過扮演不同角色，參與到虛擬生產(chǎn)全過程的業(yè)務協(xié)作，體驗企業(yè)經(jīng)營、生產(chǎn)、物料、工藝、質(zhì)量等管理環(huán)節(jié)的知識與業(yè)務關(guān)聯(lián)，通過個體與個體、個體與系統(tǒng)之間的交互式體驗學習，增強分析問題和解決問題的實踐能力，激發(fā)學生創(chuàng)新性思維，改進教學效果。

生產(chǎn)管理； 體驗學習理論； 交互協(xié)同； 實踐教學平臺

0 引 言

生產(chǎn)管理實踐教學涉及運營管理、企業(yè)資源計劃、采購與庫存管理、機械制造以及物流自動化等多門課程內(nèi)容，要求學生能夠應用學科基本原理和相關(guān)科學方法，解決生產(chǎn)活動過程中的實際問題，具有很強的綜合性實踐教學要求[1]。此外，生產(chǎn)管理實踐是對企業(yè)實際生產(chǎn)全過程的管理，而企業(yè)的生產(chǎn)活動需要企業(yè)內(nèi)各類人員協(xié)同完成[2-3]。因此，生產(chǎn)管理實踐教學具有技術(shù)整合型科目教學特征，將專業(yè)知識、教育學知識和業(yè)務情境融合，以標準化的生產(chǎn)管理實踐業(yè)務流程為基礎(chǔ)，體現(xiàn)生產(chǎn)管理業(yè)務過程的多角色交互協(xié)同特征[4]。在教學過程中，學生能夠以不同角色(如系統(tǒng)管理員、廠級計劃員、廠級材料員等)參與到企業(yè)生產(chǎn)實踐中，在體驗中明晰不同角色的目標、權(quán)限、生產(chǎn)活動等，模擬協(xié)同化的生產(chǎn)過程，增加學習興趣，加深知識理解和掌握的深度和廣度，增強學生分析問題和解決問題能力[5]。

基于生產(chǎn)管理實踐教學特征，本文將體驗式學習理論引入，并以此為指導構(gòu)建了基于交互式體驗學習理論的生產(chǎn)管理實踐教學平臺。該平臺兼顧生產(chǎn)管理教學實踐性和綜合性需求，“將企業(yè)搬進課堂”，通過多角色業(yè)務交互協(xié)同，將知識傳遞過程整合到業(yè)務應用過程，學生通過扮演不同角色，參與到虛擬的生產(chǎn)全過程中，體驗企業(yè)經(jīng)營、生產(chǎn)、物料、工藝、質(zhì)量等管理環(huán)節(jié)的知識與業(yè)務關(guān)聯(lián)。通過個體與個體、個體與系統(tǒng)之間的交互式體驗學習，深入理解不同產(chǎn)品生產(chǎn)特征、流程等知識，形成以生產(chǎn)實踐為主線的各類知識相集成的知識體系，并將知識與實踐活動一一對應，增強分析問題和解決問題的能力，使生產(chǎn)管理教學效果得以改進。

1 生產(chǎn)管理實踐教學平臺設(shè)計

體驗式學習理論是20世紀80年代由美國人大衛(wèi).科爾博(David A. Kolb)完整提出的。他構(gòu)建了一個體驗式學習模型即“體驗式學習圈”，提出有效的學習應從體驗開始，進而發(fā)表看法，然后進行反思，再總結(jié)形成理論，最后將理論應用于實踐當中[6]。在體驗式學習過程中，個體間交互、個體與系統(tǒng)間交互貫穿整個過程，基于情景的交互模式合理性將直接影響學習的效率和效果，情景化交互模式[7-8]。因此，在生產(chǎn)管理體驗式學習過程中，以情景化交互模式研究為核心，利用現(xiàn)代信息技術(shù)模擬標準化的生產(chǎn)管理業(yè)務過程，突出多角色業(yè)務交互特征，構(gòu)建交互式生產(chǎn)管理實踐教學平臺[9]，其構(gòu)建遵循體驗式學習理論內(nèi)涵。

1.1 生產(chǎn)管理實踐教學平臺設(shè)計原則

為滿足體驗式學習需求，本平臺研究和設(shè)計遵循和實現(xiàn)如下原則[10]：

(1) 多角色交互協(xié)作化的生產(chǎn)管理體驗學習。生產(chǎn)管理過程是面向目標的多個生產(chǎn)活動主體間的協(xié)作過程。基于體驗式學習理論，本文認為生產(chǎn)管理的體驗學習就是面向生產(chǎn)全過程的多角色參與的體驗過程。通過梳理生產(chǎn)實踐過程中的參與角色，明晰不同角色的目標、權(quán)限、生產(chǎn)活動等，學生通過扮演不同角色，參與到虛擬生產(chǎn)全過程中，實現(xiàn)個體與個體、個體與系統(tǒng)之間的交互式體驗學習，進而加深理論知識理解和知識掌握的深度和廣度，增強學生分析問題和解決問題能力。

(2) 面向生產(chǎn)活動全過程的體驗學習。生產(chǎn)管理教學內(nèi)容具有較強的關(guān)聯(lián)性，要求學生必須要對整個生產(chǎn)管理活動有宏觀的、完整的認識，在這種完整的感知條件下，有助于幫助學生理順思路、加深對實際的理解[11]。

(3) 理論與實踐之間映射關(guān)系的體驗學習。在掌握理論知識點的基礎(chǔ)上，要求學生形成知識流與知識網(wǎng)，并且將知識與實踐活動一一對應。生產(chǎn)管理實踐教學應對照教材中的理論內(nèi)容進行功能設(shè)計，實現(xiàn)“教、學、用”的緊密銜接。

(4) 不同類型生產(chǎn)業(yè)務的體驗學習。不同類型的生產(chǎn)業(yè)務之間有很大差異，對生產(chǎn)活動的完整的體驗，也表現(xiàn)在對不同的業(yè)務類型的體驗。生產(chǎn)管理實踐教學應提供不同的生產(chǎn)類型的體驗，使學生深入理解不同產(chǎn)品生產(chǎn)特征、流程等知識。

(5) 多課程知識集成的綜合性體驗學習。生產(chǎn)管理涉及多課程知識，要求學生以生產(chǎn)實踐為主線，將各類知識集成，形成知識體系，有效分析和解決生產(chǎn)實踐問題，從而實現(xiàn)知識創(chuàng)造。

1.2 生產(chǎn)管理實踐教學平臺的軟件架構(gòu)

對于一個好的分布式系統(tǒng)平臺來講，設(shè)計時應當考慮到異構(gòu)性、開放性、安全性、可擴展性、故障處理、并發(fā)性以及透明性等問題[8]。“生產(chǎn)管理實踐教學平臺”采用“模型驅(qū)動、平臺支撐”的思想[9]，構(gòu)建可配置、可重構(gòu)、可集成的技術(shù)服務體系和系統(tǒng)架構(gòu)[12-13]；圍繞生產(chǎn)管理教學的多層次實踐需求，構(gòu)建了基于行業(yè)知識的標準化生產(chǎn)管理實踐平臺，具體平臺軟件架構(gòu)如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)管理實踐教學平臺軟件架構(gòu)圖

該平臺基于SaaS(Software as a Service)理念，采用WCF技術(shù)，實現(xiàn)SOA模式，并支持多種數(shù)據(jù)庫, 覆蓋了生產(chǎn)管理全過程，技術(shù)特色主要體現(xiàn)在:

(1) 多角色交互系統(tǒng)。學生通過平臺虛擬生產(chǎn)環(huán)境，扮演企業(yè)內(nèi)部不同業(yè)務角色，體驗參與各部門協(xié)同工作，按照工作流程，處理各類日常業(yè)務。

(2) 業(yè)務流程可配置。系統(tǒng)能夠根據(jù)不同行業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫要求，實現(xiàn)業(yè)務流程可配置，從而體現(xiàn)不同類型生產(chǎn)管理的差異和特征。

(3) 操作程的可監(jiān)控及評價。作為面向教學的實踐系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)W生的操作過程進行記錄，用來檢測學生是否真正參與到系統(tǒng)實踐中去，并對學生的實踐成果進行評價。

(4) 系統(tǒng)功能的模塊化設(shè)計。系統(tǒng)分析實際生產(chǎn)管理活動，按不同管理功能進行模塊化設(shè)計并實現(xiàn)模塊間的有效協(xié)同。

1.3 生產(chǎn)管理實踐教學平臺的硬件架構(gòu)

基于該技術(shù)架構(gòu)，構(gòu)建了如圖2所示的硬件拓撲結(jié)構(gòu)圖，包括讀卡器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、現(xiàn)場觸摸屏終端、客戶端計算機、應用服務器、現(xiàn)場無線AP、網(wǎng)絡(luò)交換機、現(xiàn)場看板等設(shè)備。整個系統(tǒng)應用射頻條碼技術(shù)采集信息，包括用戶身份信息、物料流轉(zhuǎn)信息、作業(yè)狀態(tài)信息、質(zhì)量信息，并以此為基礎(chǔ)，實時反饋生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工況異常狀態(tài)。各角色用戶持有各自的身份卡片，刷卡登錄到系統(tǒng)中，系統(tǒng)根據(jù)用戶角色信息，動態(tài)形成業(yè)務界面，支撐各自相應業(yè)務，通過多角色用戶的業(yè)務協(xié)作，完成整個業(yè)務[14]。

圖2 生產(chǎn)管理實踐教學平臺系統(tǒng)硬件拓撲結(jié)構(gòu)圖

1.4 生產(chǎn)管理實踐教學平臺的功能架構(gòu)

生產(chǎn)管理實踐教學平臺覆蓋生產(chǎn)管理全過程，通過完整的企業(yè)調(diào)研，將該教學平臺分為八大系統(tǒng)：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)配置、計劃、現(xiàn)場作業(yè)、庫存、車間質(zhì)量、設(shè)備、輔助決策等管理[15]。

各系統(tǒng)間的層次關(guān)系和主要組成如圖3所示。基于統(tǒng)一平臺，信息能夠可控、可跟蹤，保證角色間良好的協(xié)同性，實現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務流程的價值增益。

圖3 生產(chǎn)管理實踐教學平臺系統(tǒng)功能架構(gòu)

1.5 生產(chǎn)管理實踐多角色業(yè)務協(xié)作流程

生產(chǎn)管理實踐教學平臺覆蓋生產(chǎn)管理全過程。涉及的所有參與角色包括系統(tǒng)管理員、廠級計劃員、廠級材料員、車間計劃員、現(xiàn)場調(diào)度員、車間材料員、車間工藝員、質(zhì)檢員、班組長、工人。各角色用戶的功能和業(yè)務協(xié)作流程如圖4所示。系統(tǒng)管理員負責系統(tǒng)組織機構(gòu)、人員管理，權(quán)限分配及其它維護工作；廠級計劃員下達廠計劃；廠級材料員接收車間物料配送申請，負責廠級物料配送；車間計劃員接收廠級計劃，制定車間主生產(chǎn)計劃；現(xiàn)場調(diào)度員接收車間日生產(chǎn)計劃，制定班組作業(yè)任務；車間材料員根據(jù)日計劃、定額進行物料發(fā)放；車間工藝員負責基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護、更新；質(zhì)檢員負責現(xiàn)場質(zhì)量檢查、記錄，不合格品判定；班組長負責作業(yè)任務接收、工作分配；工人負責作業(yè)任務開完工信息、互檢數(shù)據(jù)錄入。

2 多角色交互生產(chǎn)管理實踐教學平臺應用實例

本文以生產(chǎn)管理實踐教學中的難點問題生產(chǎn)計劃-調(diào)度-執(zhí)行過程實驗為例，闡釋多角色交互的生產(chǎn)實踐業(yè)務協(xié)同，增強學生對生產(chǎn)實踐過程中主生產(chǎn)計劃、零件計劃、工序計劃、物料計劃、現(xiàn)場調(diào)度與任務反饋的概念、流程、參與角色、以及各業(yè)務相互間關(guān)系的深入理解。參與該過程的角色包括廠級計劃員、車間計劃員、車間調(diào)度員、班組長、車間物料員，生產(chǎn)線工人、質(zhì)檢員，整個過程可大致分為生產(chǎn)計劃調(diào)度協(xié)同和生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)協(xié)同兩個階段。生產(chǎn)計劃調(diào)度協(xié)同階段，為減少后續(xù)生產(chǎn)計劃的變動，車間計劃員進行人、

圖4 生產(chǎn)管理實踐教學平臺多角色業(yè)務協(xié)作流程圖

機、料、法等能力平衡和反饋；進而按臺次對廠級計劃拆解并發(fā)布主生產(chǎn)計劃、零件計劃、工序計劃、物料計劃；車間計劃調(diào)度員根據(jù)工序計劃進行作業(yè)調(diào)度，并反饋給車間計劃管理人員。班組長根據(jù)工序計劃進行派工，車間物料員根據(jù)配料計劃進行物料齊套檢查。生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)協(xié)同階段，生產(chǎn)線工人、質(zhì)檢員、物料員依據(jù)生產(chǎn)調(diào)度信息，協(xié)同實現(xiàn)工序計劃。

2.1 生產(chǎn)計劃調(diào)度業(yè)務協(xié)同

本生產(chǎn)管理實踐教學平臺，以物聯(lián)網(wǎng)條碼和RFID技術(shù)為支撐，實現(xiàn)業(yè)務活動與業(yè)務信息自動映射，生產(chǎn)計劃調(diào)度業(yè)務協(xié)同管理具體過程如圖5所示。該過程最終形成面向生產(chǎn)任務的工藝流轉(zhuǎn)卡，其包括產(chǎn)品名稱、物料名稱、批次號、生產(chǎn)任務信息、工序信息、生產(chǎn)班組信息、生產(chǎn)設(shè)備信息，它是后續(xù)指導現(xiàn)場生產(chǎn)的依據(jù)，班組長根據(jù)工藝流轉(zhuǎn)卡提供信息進行派工，車間物料員根據(jù)配料計劃進行物料齊套檢查。

圖5 生產(chǎn)計劃與調(diào)度業(yè)務流程

2.2 生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)協(xié)同

基于交互式體驗學習理論的生產(chǎn)管理實踐教學平臺支持模擬仿真生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)過程。對應工藝流轉(zhuǎn)卡的工序和工藝信息，學生分別扮演生產(chǎn)線工人、質(zhì)檢員、物料員的角色，模擬生產(chǎn)現(xiàn)場全過程，具體如圖6，圖7所示。現(xiàn)場工人利用條碼槍掃描工藝流傳卡獲取工序加工信息，在模擬加工機臺上操作完成后，通過機臺觸屏現(xiàn)場任務反饋，質(zhì)檢員根據(jù)工藝質(zhì)量項點信息進行檢查，質(zhì)檢信息由無線條碼PDA發(fā)送至服務器，質(zhì)檢通過后繼續(xù)進行生產(chǎn)模擬加工，加工完成后，物料員利用無線條碼PDA掃描工藝流傳卡中批次號信息，實現(xiàn)零件入庫，并支持日后的批次信息追溯。

圖6 機加現(xiàn)場作業(yè)管理

圖7 觸屏現(xiàn)場作業(yè)任務反饋

3 結(jié) 語

本文構(gòu)建了面向交互式體驗學習的生產(chǎn)管理實踐教學平臺，拓寬了學生實踐實習渠道，探索了生產(chǎn)管理類專業(yè)工程實踐教學。學生通過角色扮演參與制造企業(yè)生產(chǎn)全過程，通過標準化制造過程協(xié)同體驗，能夠深刻理解和掌握生產(chǎn)管理實踐知識和流程。該平臺已在大連理工大學、大連民族大學、大連海洋大學生產(chǎn)管理實踐教學中應用，取得了良好效果。

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Study of Interactive Production Management Practice Teaching Platform based on Experiential Learning

BAIZhao-yang,HUZi-han

(Management and Economics Faculty of Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)

To deepen the understand of the principles, processes and collaborative process among multi-role interaction for students, we developed an interactive production management practice teaching platform based on experiential learning theory. The platform fuses the professional knowledge, educational knowledge and operation context, and integrates knowledge transfer process to the operating and applying process by multi-role operation synergistic interaction. By playing different roles, students involved in the operation cooperation in the process of virtual production, and experienced the relationship among business, theory, production, materials, technology, quality and other aspects of management. Through interactive learning experience between person and person, the people and the system, the students’ abilities of analyzing and solving problems were enhanced. These activities stimulated students' creative thinking, and improved teaching effectiveness.

production management; experiential learning theory; synergistic interaction; practice teaching platform

2015-05-28

教育部本科教學質(zhì)量與教學改革工程項目(教高廳201402);國家科技支撐計劃項目(2013BAF02B03);教育部人文社會科學研究項目(14YJCZH001)

白朝陽(1978-)，男，遼寧大連人，博士，講師，主要從事企業(yè)管理、制造信息化等研究。

Tel.:0411-84706207；E-mail：baizhaoyang@dlut.edu.cn

G 642.0； TP 14

A

1006-7167(2016)05-0187-05