基于體驗學習的交互式生產管理實踐教學平臺

白朝陽， 胡子涵

(大連理工大學 管理與經濟學部， 遼寧 大連 116024)

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基于體驗學習的交互式生產管理實踐教學平臺

白朝陽， 胡子涵

(大連理工大學 管理與經濟學部， 遼寧 大連 116024)

為了加深學生對生產管理實踐活動的理論原理、業務流程和角色特征的理解，以體驗學習理論為指導，將專業知識、教育學知識和業務情境融合，研發了面向交互式體驗學習的生產管理實踐教學平臺。該平臺通過多角色業務交互協同，將知識傳遞過程整合到業務應用過程，學生通過扮演不同角色，參與到虛擬生產全過程的業務協作，體驗企業經營、生產、物料、工藝、質量等管理環節的知識與業務關聯，通過個體與個體、個體與系統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，激發學生創新性思維，改進教學效果。

生產管理； 體驗學習理論； 交互協同； 實踐教學平臺

0 引 言

生產管理實踐教學涉及運營管理、企業資源計劃、采購與庫存管理、機械制造以及物流自動化等多門課程內容，要求學生能夠應用學科基本原理和相關科學方法，解決生產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，生產管理實踐是對企業實際生產全過程的管理，而企業的生產活動需要企業內各類人員協同完成[2-3]。因此，生產管理實踐教學具有技術整合型科目教學特征，將專業知識、教育學知識和業務情境融合，以標準化的生產管理實踐業務流程為基礎，體現生產管理業務過程的多角色交互協同特征[4]。在教學過程中，學生能夠以不同角色(如系統管理員、廠級計劃員、廠級材料員等)參與到企業生產實踐中，在體驗中明晰不同角色的目標、權限、生產活動等，模擬協同化的生產過程，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，并以此為指導構建了基于交互式體驗學習理論的生產管理實踐教學平臺。該平臺兼顧生產管理教學實踐性和綜合性需求，“將企業搬進課堂”，通過多角色業務交互協同，將知識傳遞過程整合到業務應用過程，學生通過扮演不同角色，參與到虛擬的生產全過程中，體驗企業經營、生產、物料、工藝、質量等管理環節的知識與業務關聯。通過個體與個體、個體與系統之間的交互式體驗學習，深入理解不同產品生產特征、流程等知識，形成以生產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，使生產管理教學效果得以改進。

1 生產管理實踐教學平臺設計

體驗式學習理論是20世紀80年代由美國人大衛.科爾博(David A. Kolb)完整提出的。他構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，進而發表看法，然后進行反思，再總結形成理論，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，利用現代信息技術模擬標準化的生產管理業務過程，突出多角色業務交互特征，構建交互式生產管理實踐教學平臺[9]，其構建遵循體驗式學習理論內涵。

1.1 生產管理實踐教學平臺設計原則

為滿足體驗式學習需求，本平臺研究和設計遵循和實現如下原則[10]：

(1) 多角色交互協作化的生產管理體驗學習。生產管理過程是面向目標的多個生產活動主體間的協作過程?；隗w驗式學習理論，本文認為生產管理的體驗學習就是面向生產全過程的多角色參與的體驗過程。通過梳理生產實踐過程中的參與角色，明晰不同角色的目標、權限、生產活動等，學生通過扮演不同角色，參與到虛擬生產全過程中，實現個體與個體、個體與系統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) 面向生產活動全過程的體驗學習。生產管理教學內容具有較強的關聯性，要求學生必須要對整個生產管理活動有宏觀的、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系的體驗學習。在掌握理論知識點的基礎上，要求學生形成知識流與知識網，并且將知識與實踐活動一一對應。生產管理實踐教學應對照教材中的理論內容進行功能設計，實現“教、學、用”的緊密銜接。

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

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

1.2 生產管理實踐教學平臺的軟件架構

對于一個好的分布式系統平臺來講，設計時應當考慮到異構性、開放性、安全性、可擴展性、故障處理、并發性以及透明性等問題[8]?！吧a管理實踐教學平臺”采用“模型驅動、平臺支撐”的思想[9]，構建可配置、可重構、可集成的技術服務體系和系統架構[12-13]；圍繞生產管理教學的多層次實踐需求，構建了基于行業知識的標準化生產管理實踐平臺，具體平臺軟件架構如圖1所示。

圖1 生產管理實踐教學平臺軟件架構圖

該平臺基于SaaS(Software as a Service)理念，采用WCF技術，實現SOA模式，并支持多種數據庫, 覆蓋了生產管理全過程，技術特色主要體現在:

(1) 多角色交互系統。學生通過平臺虛擬生產環境，扮演企業內部不同業務角色，體驗參與各部門協同工作，按照工作流程，處理各類日常業務。

(2) 業務流程可配置。系統能夠根據不同行業生產數據庫要求，實現業務流程可配置，從而體現不同類型生產管理的差異和特征。

(3) 操作程的可監控及評價。作為面向教學的實踐系統，系統能夠對學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實踐中去，并對學生的實踐成果進行評價。

(4) 系統功能的模塊化設計。系統分析實際生產管理活動，按不同管理功能進行模塊化設計并實現模塊間的有效協同。

1.3 生產管理實踐教學平臺的硬件架構

基于該技術架構，構建了如圖2所示的硬件拓撲結構圖，包括讀卡器、數據采集設備、現場觸摸屏終端、客戶端計算機、應用服務器、現場無線AP、網絡交換機、現場看板等設備。整個系統應用射頻條碼技術采集信息，包括用戶身份信息、物料流轉信息、作業狀態信息、質量信息，并以此為基礎，實時反饋生產數據和生產工況異常狀態。各角色用戶持有各自的身份卡片，刷卡登錄到系統中，系統根據用戶角色信息，動態形成業務界面，支撐各自相應業務，通過多角色用戶的業務協作，完成整個業務[14]。

圖2 生產管理實踐教學平臺系統硬件拓撲結構圖

1.4 生產管理實踐教學平臺的功能架構

生產管理實踐教學平臺覆蓋生產管理全過程，通過完整的企業調研，將該教學平臺分為八大系統：基礎數據、系統配置、計劃、現場作業、庫存、車間質量、設備、輔助決策等管理[15]。

各系統間的層次關系和主要組成如圖3所示。基于統一平臺，信息能夠可控、可跟蹤，保證角色間良好的協同性，實現生產業務流程的價值增益。

圖3 生產管理實踐教學平臺系統功能架構

1.5 生產管理實踐多角色業務協作流程

生產管理實踐教學平臺覆蓋生產管理全過程。涉及的所有參與角色包括系統管理員、廠級計劃員、廠級材料員、車間計劃員、現場調度員、車間材料員、車間工藝員、質檢員、班組長、工人。各角色用戶的功能和業務協作流程如圖4所示。系統管理員負責系統組織機構、人員管理，權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，制定車間主生產計劃；現場調度員接收車間日生產計劃，制定班組作業任務；車間材料員根據日計劃、定額進行物料發放；車間工藝員負責基礎數據維護、更新；質檢員負責現場質量檢查、記錄，不合格品判定；班組長負責作業任務接收、工作分配；工人負責作業任務開完工信息、互檢數據錄入。

2 多角色交互生產管理實踐教學平臺應用實例

本文以生產管理實踐教學中的難點問題生產計劃-調度-執行過程實驗為例，闡釋多角色交互的生產實踐業務協同，增強學生對生產實踐過程中主生產計劃、零件計劃、工序計劃、物料計劃、現場調度與任務反饋的概念、流程、參與角色、以及各業務相互間關系的深入理解。參與該過程的角色包括廠級計劃員、車間計劃員、車間調度員、班組長、車間物料員，生產線工人、質檢員，整個過程可大致分為生產計劃調度協同和生產現場作業協同兩個階段。生產計劃調度協同階段，為減少后續生產計劃的變動，車間計劃員進行人、

圖4 生產管理實踐教學平臺多角色業務協作流程圖

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布主生產計劃、零件計劃、工序計劃、物料計劃；車間計劃調度員根據工序計劃進行作業調度，并反饋給車間計劃管理人員。班組長根據工序計劃進行派工，車間物料員根據配料計劃進行物料齊套檢查。生產現場作業協同階段，生產線工人、質檢員、物料員依據生產調度信息，協同實現工序計劃。

2.1 生產計劃調度業務協同

本生產管理實踐教學平臺，以物聯網條碼和RFID技術為支撐，實現業務活動與業務信息自動映射，生產計劃調度業務協同管理具體過程如圖5所示。該過程最終形成面向生產任務的工藝流轉卡，其包括產品名稱、物料名稱、批次號、生產任務信息、工序信息、生產班組信息、生產設備信息，它是后續指導現場生產的依據，班組長根據工藝流轉卡提供信息進行派工，車間物料員根據配料計劃進行物料齊套檢查。

圖5 生產計劃與調度業務流程

2.2 生產現場作業協同

基于交互式體驗學習理論的生產管理實踐教學平臺支持模擬仿真生產現場作業過程。對應工藝流轉卡的工序和工藝信息，學生分別扮演生產線工人、質檢員、物料員的角色，模擬生產現場全過程，具體如圖6，圖7所示?，F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，通過機臺觸屏現場任務反饋，質檢員根據工藝質量項點信息進行檢查，質檢信息由無線條碼PDA發送至服務器，質檢通過后繼續進行生產模擬加工，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，實現零件入庫，并支持日后的批次信息追溯。

圖6 機加現場作業管理

圖7 觸屏現場作業任務反饋

3 結 語

本文構建了面向交互式體驗學習的生產管理實踐教學平臺，拓寬了學生實踐實習渠道，探索了生產管理類專業工程實踐教學。學生通過角色扮演參與制造企業生產全過程，通過標準化制造過程協同體驗，能夠深刻理解和掌握生產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