基于布艺生产的工业工程综合型创新实验教学

严京滨， 林 亨

(清华大学工业工程系，北京100084)

0 引言

工业工程是将工程技术与管理科学相结合，以系统效率和效益为目标的的工程学科。工业工程领域的学科知识主要来源于工业生产实践，因此，在工业工程专业的教育活动中，必须有相应的实践环节，使学生结合实际，以应用为先导，解决问题为目的，引发学习兴趣，培养和提升学生对生产及服务系统进行分析、规划、设计、管理和运作的综合专业能力。通过教学实践环节，以期培养出具有原创精神和开拓性实践能力的工业工程专门人才，这也符合国家对应用型、复合型人才培养的需求［1-7］。布艺产品生产不同于以往的机械制造，多以手工生产为主，是典型的劳动密集型生产方式。通过开设布艺生产实验，使学生可以亲身了解和体会布艺生产系统的设计和运行管理特点，从系统的角度了解产品设计开发的流程，以及生产系统设计和运行环节中的诸多要素，其中涉及采购、销售、设计、制造、管理等诸多环节，力图使学生得到多方面的能力提高。

1 教学实验设计

工业工程理论知识涉及广泛，比如:先进制造技术、人因工程、质量工程、供应链管理、管理学等，以往的实验教学往往只局限于单门课程或单一内容的教学实践，无法培养学生多方面、多角度、系统的、综合性地应用理论知识解决问题的能力。考虑到布艺生产，生产类型典型，易于实施，同时考虑产品的消化渠道、成本、运行效率等问题，以及实验学时的限制，我们最终以布艺生产为实验背景，让学生分析市场需求，拟定经营战略，进行产品开发，确定生产工艺及生产布局，根据实际订单，指定生产计划，采购原材料组织生产，进行生产组织与管理，销售产品，整体实验环节涉及了多门专业课程及知识领域，见图1所示。

该实验教学以布艺产品生产为实践载体，以布艺产品生命周期上的4个环节构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)进行实践教学，培养学生动手操作能力，引导创新，让学生既会“想”，也会“做”，在做中学，也在学中做。这种实践模式与创新性教育CDIO理念不谋而合［8-11］。

图1 实验环节及能力培养

学生在布艺生产实验过程中不仅是产品的设计者，也是产品的制造者。布艺生产的设备，即缝纫机或绣花机，也在实际工业生产环节中所使用，生产的氛围与环境贴近实际工业生产。学生可以进行产品设计的创新，但不能脱离实际，要以最终能够实行生产的产品设计为目标。可以是全新产品的设计，也可是现有产品的衍生或现有产品的改进创新，选定的产品可以进行产品体系设计和面向制造设计。比如生产手机袋，可以对尺寸、款式和布料作变异，也可以获得卡袋、储物袋、相机袋、移动硬盘袋等衍生产品，学生生产的布艺作品见图2所示。围绕布艺产品的生产，学生可以实践企业的研发、采购、制造、质量控制和销售过程，以及流程改进、财务与成本控制等包括物流、信息流、资金流和人员流的管理与控制。

图2 学生布艺作品

2 实验的组织与实施

布艺生产教学实验采用开放模式，从产品的设计、生产工艺、生产规划、车间布局、到产品的生产与营销，以及原材料的采购、人员的管理与调动基本上都是以组为单位自行决定。指导教师需要进行设备的培训工作、控制各组每个阶段的进度工作、记录每个学生的投入状况及实验表现。

整个实验以组为单位，每个组15人左右，角色有经理、产品研发人员、车间主任、采购和销售员、操作工、质检员等。整个实验分为布艺产品设计开发、布艺生产系统运行方案确定、生产实施和销售3个阶段。历时3周，每一周的周末为一个阶段的结点。

(1)第一阶段:布艺产品设计开发，需要提交产品设计方案。此阶段学生需要进行市场调研，根据客户需求确定本组的生产产品，进行布艺产品的设计，包括产品类型、材质和加工工艺的确定。进行样品试制。征询客户意见，进行设计改进。最终明确产品的选材、工艺及生产标准。采集用户数据，进行产品号型或类别的划分。进行成本核算，确定产品的销售价格。

(2)第二阶段:布艺生产系统运行方案确定，需要提交生产运行方案。此阶段需要采取多样化的营销方式，进行产品的介绍和推销，争取客户，获取订单［12］。产品允许客户根据需求进行定制生产。根据产品的设计和订单量，进行原材料的采购。

一个典型的布艺产品的生产流程是:产品设计→纸样设计→生产准备→裁剪工艺→缝制工艺→熨烫工艺→成品检验→后处理。根据生产流程，生产车间一般设有裁剪、熨烫和烫画、缝纫、装绳、整烫和包装、质检、绣花共7个工种，需要进行生产人员的培训。

学生自行设计和组织生产的运行方式，比如流水线式或单元式生产方式等，根据实际生产时的现场环境以及自己对制造系统的理解对生产布局加以调整和设计。由于缝纫设备小，易于搬动，在学生布置生产布局的时候，也易于实施。试生产后，确定生产运行的方案［13］。

(3)第三阶段:生产实施和销售，需要提交实验总结报告。此阶段进行生产的运行与管理，根据现场状况，进行生产系统的优化与改善。产品下线后进行出货与送货，最终进行资金核算。对生产运行与管理的经验及教训进行总结。

3 实验教学效果及体会

布艺教学实验教学具有周期长、人员多、涉及面广等特点，需要实验指导教师在学生方案实施的过程中，明确每个阶段预期达到的目标，实时进行阶段性地控制［14-15］。不能因为教学实验的开放性，而彻底放手，对学生不闻不问，需要及时地组织学生分析问题、总结经验。学生的创新性和潜力是无限的，需要引入激励机制，鼓励学生勤于学习，巧于动手，积极探索和创新，能够勇敢面对问题，进行分析和解决。

基于布艺生产的工业工程综合型创新实验教学以制造工程为实际应用背景，达到了预期的目标:

(1)加强了学生学习和应用工业工程理论方法的能力。在实践中加深对理论知识的理解和运用，加强对所学知识的感性认识，培养了学生的系统观，从事系统规划、设计、优化、控制、评价和创新能力，为今后学习的专业课程打下了很好的基础。

(2)激发了学生自主学习、勇于创新的能力。有的时候遇到问题，在没有学习相关专业课程的背景下，学生自主、积极地查阅资料，确定解决方法，学习热情极高。

(3)培养了学生成本意识，能够进行财务与成本管理与控制的能力。实验过程中未提供给学生购置物料的费用，只是提供了生产的设备及场地，布艺生产完全是自负盈亏的，学生在实验过程中必须考虑资金的有效利用，同时也体会到了效率与成本在实际生产中的重要地位。

(4)培养了学生管理、沟通、博弈的能力。产品的营销客户主要是系外或校外的人员，为了更好地销售产品，争取到更多的客户，需要学生直接与客户交流和沟通、讨价还价。

(5)培养了学生团队协作，系统组织和协调的能力。本次实验每个小组成员都在15人左右，需要学生合理分工，相互协作，共同解决问题，才能成功地完成实验。每个团队都有自己的名称和文化，比如“布局艺阁”、“布能说的秘密”等。组员能做到相互分享与鼓励，形成相互激励的良性循环。

(6)培养了学生责任及服务意识。由于涉及实际销售，学生必须高质量地完成产品的加工，学生对自己的产品严把质量关，对售出的产品也提供了一些售后服务的保证。有些产品还附加了产品使用说明书，包装精良。学生感慨地指出“最后的成品，不得不说这真的是个商品，而不是实验品”。

4 结语

基于布艺生产的工业工程综合型创新实验教学已经实施了若干年，取得了非常好的教学效果，受到了学生和其他兄弟院校老师们的肯定与赞誉。学生通过该实验，体验了如何全面地考察市场，继而合理安排生产和市场营销策略，更加懂得了如何将专业课上学到的提高生产率和效率的方法应用于实践。该实验教学让学生体验到了小型生产企业的创业、运作、管理等诸多环节，包括设计、采购、生产、质检、销售各个环节，每个环节都非常重要，让学生有了比较全面的生产体验和感悟，为今后的专业课知识的学习与应用，打下了良好的基础。

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