工業(yè)工程在物流管理中的應(yīng)用范文

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隨著工業(yè)工程的不斷發(fā)展，其所涵蓋的領(lǐng)域和適用范圍越來(lái)越廣泛，兼收并蓄了許多的學(xué)科知識(shí)和高新技術(shù)，這就要求當(dāng)今的工業(yè)工程學(xué)科建設(shè)要順應(yīng)時(shí)展要求。經(jīng)過(guò)近20年的努力探索，我國(guó)工業(yè)工程學(xué)科有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，開(kāi)設(shè)IE專業(yè)(即工業(yè)工程專業(yè)，以下簡(jiǎn)稱IE)的院校基本上建立了以工作研究和人因工程為研究重點(diǎn)的基礎(chǔ)IE實(shí)驗(yàn)室。而如何突破傳統(tǒng)、設(shè)計(jì)一個(gè)符合現(xiàn)代工業(yè)工程發(fā)展的實(shí)驗(yàn)體系?如何構(gòu)建一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生工程研究和實(shí)踐創(chuàng)新能力的工業(yè)工程物流綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，這是一個(gè)亟待探討和解決的問(wèn)題，直接關(guān)系到我國(guó)工業(yè)工程領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和未來(lái)發(fā)展。

1實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路

實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路是將“工業(yè)工程專業(yè)”同“物流工程與管理專業(yè)”進(jìn)行有效融合，又不失各自特色，更好地體現(xiàn)工業(yè)工程的系統(tǒng)性和現(xiàn)代工業(yè)信息化的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)室模擬生產(chǎn)制造企業(yè)布局，以工廠物流設(shè)施及裝配流水線為平臺(tái)模擬典型的生產(chǎn)運(yùn)行流程，結(jié)合先進(jìn)的物流理念，進(jìn)行“模擬、綜合、設(shè)計(jì)”多層次的實(shí)驗(yàn)研究工作。

1．1以“基礎(chǔ)IE理論為依托，IE理論體系為架構(gòu)”的工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)設(shè)置思路

“基礎(chǔ)工業(yè)工程”、“生產(chǎn)計(jì)劃與控制”、“質(zhì)量管理”、“精益生產(chǎn)”等各門專業(yè)課根據(jù)工業(yè)工程專業(yè)總體培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合該課程本身知識(shí)點(diǎn)，圍繞統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)對(duì)象開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)課程間的聯(lián)系，從而突出IE的系統(tǒng)性，建立有效貫穿理論課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系［1］。系統(tǒng)規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)設(shè)置要充分考慮IE的系統(tǒng)工程的特點(diǎn)，不僅對(duì)學(xué)生的基本技能進(jìn)行訓(xùn)練，更要注重訓(xùn)練學(xué)生采用系統(tǒng)論的方法，綜合所掌握的工程理論知識(shí)來(lái)解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際問(wèn)題;能夠合理調(diào)度工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種資源，使效益實(shí)現(xiàn)最大化。這就要求實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不但能夠使學(xué)生對(duì)相應(yīng)專業(yè)課程得到認(rèn)知和訓(xùn)練;更要求實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠綜合貫穿IE理論體系，通過(guò)一個(gè)共同的實(shí)驗(yàn)載體，將各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，形成有機(jī)整體，讓學(xué)生以面向現(xiàn)代工業(yè)制造、體現(xiàn)供應(yīng)鏈流程的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為平臺(tái)，進(jìn)行綜合性、系統(tǒng)性的工程實(shí)踐與管理作業(yè)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置可劃分為以下三個(gè)層面:

(1)工程基礎(chǔ)認(rèn)知層面

以工程實(shí)際為背景，提供工業(yè)化設(shè)備，并且保證設(shè)備中基本涵蓋工業(yè)領(lǐng)域正在得到廣泛應(yīng)用的各種先進(jìn)控制技術(shù)和正處于物流前沿領(lǐng)域的物流裝備，得以讓學(xué)生接觸實(shí)際的工業(yè)設(shè)備，且營(yíng)造一個(gè)模擬離散型生產(chǎn)制造企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境［2］，增加學(xué)生對(duì)工程實(shí)際的感性認(rèn)識(shí)。

(2)基礎(chǔ)工業(yè)工程理論層面

讓學(xué)生選擇感興趣的模型親自進(jìn)行生產(chǎn)并分析，延續(xù)經(jīng)典工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)如工作研究、時(shí)間測(cè)定、動(dòng)作分析等，旨在掌握基礎(chǔ)IE的知識(shí)和技能，樹(shù)立工業(yè)工程意識(shí)，為日后應(yīng)用IE技術(shù)和方法解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。

(3)工程實(shí)際研究層面

使實(shí)驗(yàn)體系能夠模擬企業(yè)的生產(chǎn)制造、供應(yīng)，物流、質(zhì)量管理、信息交換等包括物流、信息流、資金流的大部分綜合IE活動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作和接觸IE活動(dòng)來(lái)增強(qiáng)“應(yīng)用IE手段提高生產(chǎn)率和保證質(zhì)量”的各項(xiàng)技能，從而使學(xué)生加深對(duì)IE課程體系和研究方向的理解，培養(yǎng)學(xué)生的工程分析、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和方案優(yōu)化的能力以及創(chuàng)新意識(shí)。

1．2以“供應(yīng)鏈管理”為核心理念的宏觀企業(yè)及第三方物流實(shí)驗(yàn)設(shè)置思路

供應(yīng)鏈管理的核心為反應(yīng)敏捷(Agile)和能讓各方利益協(xié)調(diào)一致(Aligned)、適應(yīng)性強(qiáng)(Adapta-ble)。對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行綜合分析，應(yīng)用供應(yīng)鏈的策略、基本方法，可以幫助企業(yè)降低庫(kù)存、降低成本、提升反應(yīng)速度、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)造可持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

因此，物流實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)要以供應(yīng)鏈管理為核心，以物流業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的物流設(shè)備如立體庫(kù)、條碼、射頻、電子標(biāo)簽為實(shí)現(xiàn)手段，搭建一個(gè)兼具前瞻性、實(shí)用性、開(kāi)放性的現(xiàn)代物流綜合模擬實(shí)驗(yàn)室［3］。實(shí)驗(yàn)設(shè)置通過(guò)物流流程讓學(xué)生體驗(yàn)現(xiàn)代物流的核心活動(dòng):訂單、倉(cāng)儲(chǔ)配送、運(yùn)輸、庫(kù)存控制、客戶服務(wù)等，達(dá)到讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)物流場(chǎng)景的效果，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜的物流系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)、過(guò)程優(yōu)化以及流程管理的實(shí)際能力［4］。實(shí)驗(yàn)設(shè)置可劃分為以下兩個(gè)層面:

(1)了解體驗(yàn)供應(yīng)鏈的流程

學(xué)生可以通過(guò)系統(tǒng)模擬:從貨代/報(bào)關(guān)/檢驗(yàn)/檢疫等進(jìn)出口貨物的管理，以及貨物到達(dá)物流中心、通過(guò)入庫(kù)線進(jìn)行貨物入庫(kù)操作、到原材料出庫(kù)送至裝配流水線加工、到成品入庫(kù)等一系列的供應(yīng)鏈流程;還可進(jìn)行成品出庫(kù)、終端配送等第三方物流流程，及超市倉(cāng)儲(chǔ)物流的管理和配送實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生對(duì)物流綜合知識(shí)的理解，擴(kuò)充感性認(rèn)識(shí)，綜合培養(yǎng)學(xué)生庫(kù)存管理、生產(chǎn)物流方面的意識(shí)和理念。

(2)物流系統(tǒng)規(guī)劃與研究

結(jié)合理論知識(shí)和經(jīng)典案例，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際問(wèn)題解決的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)，運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的知識(shí)進(jìn)行庫(kù)存管理、資源優(yōu)化配置和決策分析等，利用系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)行生產(chǎn)物流設(shè)施規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化等，以加深對(duì)現(xiàn)代物流工程的理解，培養(yǎng)自身的物流規(guī)劃執(zhí)行能力［5］。

1．3建立適應(yīng)“教學(xué)+科研+培訓(xùn)”三層需求的綜合實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)

(1)工業(yè)工程及物流工程專業(yè)本科生基礎(chǔ)性教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

以“工業(yè)工程和物流專業(yè)”本科教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教材為指導(dǎo)，進(jìn)行基礎(chǔ)IE的“動(dòng)作研究”、“標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)”、“操作分析”、“流程程序分析”等實(shí)驗(yàn);更可作為“現(xiàn)代物流設(shè)施與規(guī)劃”、“自動(dòng)化物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究”、“物流裝備”等課程的配套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將典型的物流流程設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)，深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。

(2)供應(yīng)鏈管理研究方向的科研平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備靈活性強(qiáng)，且軟件的源代碼公開(kāi)，可作為研究生進(jìn)行相應(yīng)課題的研究平臺(tái)［6］。如:可以通過(guò)修改“自動(dòng)化物流系統(tǒng)終端任務(wù)執(zhí)行軟件”的流程來(lái)重新規(guī)劃物流過(guò)程，以用來(lái)模擬宏觀物流系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括供應(yīng)商供貨、立體倉(cāng)庫(kù)補(bǔ)貨、立體倉(cāng)庫(kù)出貨、給超市終端配貨等一系列的供應(yīng)鏈運(yùn)作和管理流程。

(3)可作為“物流工程與管理”方向的培訓(xùn)開(kāi)放平臺(tái)

利用實(shí)驗(yàn)室空閑時(shí)間，廣泛開(kāi)展校外及社會(huì)物流人才的專業(yè)物流培訓(xùn)，以達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)室利用效率，更可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室維護(hù)資金形成有效的補(bǔ)充來(lái)源。

2實(shí)驗(yàn)室的主要建設(shè)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)室的平面布局如圖1所示，全部硬件設(shè)備通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連通。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有良好的可重組性，基于ProfiBus－DP工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的I/O模塊的研發(fā)，使得流水線設(shè)備的任意組合得以實(shí)現(xiàn)，而基于開(kāi)放式編程平臺(tái)的程序架構(gòu)及ProfiBus－DP的專用通訊協(xié)議的定制，使得軟件修改相對(duì)容易，更易于滿足實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)要根據(jù)教學(xué)任務(wù)進(jìn)行調(diào)整的需求。整體上可劃分為物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)工程系統(tǒng)。

2．1物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)

硬件以自動(dòng)化立體庫(kù)為中心，配置多種周邊輸送設(shè)備，包括輥筒式輸送線、倍速鏈輸送線、皮帶線及平移機(jī)等，還配備有AGV小車，電子標(biāo)簽貨架，終端手持，自動(dòng)標(biāo)簽機(jī)等設(shè)備，并且模擬實(shí)際企業(yè)物流中心的布局特點(diǎn)和作業(yè)流程。

軟件包括倉(cāng)庫(kù)信息管理系統(tǒng)(WMS)和輸送設(shè)備控制系統(tǒng)(WCS)。WMS用于實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中心的庫(kù)存物料，管理出庫(kù)、入庫(kù)、盤點(diǎn)、揀選、補(bǔ)貨等任務(wù)的生成、執(zhí)行和結(jié)束，管理有關(guān)的查詢及報(bào)表等。WCS用于處理來(lái)自WMS和自動(dòng)化設(shè)備的信息，調(diào)度并控制自動(dòng)化設(shè)備的動(dòng)作，并提供設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控界面給操作人員。

2．2生產(chǎn)工程系統(tǒng)

硬件以裝配流水線為中心，各工位配置一體機(jī)，攝像頭，RFID(射頻識(shí)別)讀卡器，光傳感器，電子卡尺，電子千分尺等，模擬小型企業(yè)的組裝車間;此外還配有小型數(shù)控機(jī)加單元和信息處理單元(配有12臺(tái)PC)，分別模擬企業(yè)的制造車間和信息中心。軟件包括MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))，達(dá)寶易工業(yè)工程軟件，Witness生產(chǎn)與服務(wù)運(yùn)作仿真系統(tǒng)，flexsim仿真系統(tǒng)等。基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的MES系統(tǒng)通過(guò)電子看板，RFID卡，傳感器，測(cè)量?jī)x等設(shè)備采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)(如合格數(shù)，加工總數(shù)等)，學(xué)生可根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行在線質(zhì)量監(jiān)控，生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整等實(shí)驗(yàn)。

3工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)

3．1工業(yè)工程綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建

集成生產(chǎn)物流設(shè)備、柔性制造系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理軟件、實(shí)驗(yàn)信息采集與分析工具等［7］，考慮面向現(xiàn)代大制造、全過(guò)程［8］，構(gòu)建一個(gè)融合工業(yè)工程與物流工程、兼顧基礎(chǔ)IE與現(xiàn)代IE、為學(xué)生提供體驗(yàn)供應(yīng)鏈流程的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖如圖2，該平臺(tái)配置有三個(gè)模塊。

(1)基礎(chǔ)知識(shí)技能模塊

該模塊是整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)模塊，為工業(yè)工程及分支提供普遍適用的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的技術(shù)與方法。學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)對(duì)象(提供兩類工藝不同的產(chǎn)品)，延續(xù)經(jīng)典的工藝程序分析、動(dòng)作研究、工時(shí)評(píng)價(jià)、秒表測(cè)時(shí)、環(huán)境照明、環(huán)境噪聲、勞動(dòng)強(qiáng)度等實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)其基本的IE知識(shí)和技能，為下一實(shí)驗(yàn)?zāi)K奠定基礎(chǔ)。

(2)生產(chǎn)運(yùn)行模塊

該模塊是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心模塊，既鞏固第一模塊的知識(shí)技能，又為下一模塊做必要的準(zhǔn)備。搭建接近生產(chǎn)制造企業(yè)的物理環(huán)境，模擬企業(yè)從訂單、采購(gòu)、生產(chǎn)計(jì)劃、現(xiàn)場(chǎng)加工、檢驗(yàn)、直到成品入庫(kù)整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程，盡量再現(xiàn)生產(chǎn)中各個(gè)子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)供應(yīng)鏈流程來(lái)聯(lián)系和應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，增強(qiáng)對(duì)工業(yè)工程綜合知識(shí)的理解。該模塊開(kāi)設(shè)了ERP軟件熟悉、物料需求計(jì)劃、生產(chǎn)線平衡、生產(chǎn)線混流裝配、MES應(yīng)用、在線質(zhì)量追蹤、倉(cāng)儲(chǔ)與分揀、牛鞭效應(yīng)等綜合性實(shí)驗(yàn)。

(3)數(shù)據(jù)分析研究模塊

經(jīng)過(guò)前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的鍛煉，學(xué)生增強(qiáng)了對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的理解，也應(yīng)具有一定的應(yīng)用IE手段解決問(wèn)題的能力。此時(shí)，學(xué)生采用上一模塊的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)物流追溯、過(guò)程能力分析、流水線仿真實(shí)驗(yàn)，同時(shí)配以案例實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)行精益改善降低成本沙盤模擬，優(yōu)化庫(kù)存、仿真建模優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)物流設(shè)施和決策分析等綜合實(shí)踐活動(dòng)。

3．2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的特色

(1)創(chuàng)新性

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用系統(tǒng)論的方法綜合所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)踐問(wèn)題的IE素質(zhì)為目標(biāo)，有效融合工業(yè)工程與物流工程，兼顧基礎(chǔ)IE與現(xiàn)代IE，涉及多學(xué)科的專業(yè)技術(shù)，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)學(xué)科化而割裂工程本身［9］，具有一定的創(chuàng)新性。

(2)開(kāi)放性

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選用的基于PC和DSP運(yùn)動(dòng)器的開(kāi)放性硬件平臺(tái)，硬件可拓展，軟件提供完善接口;且軟件采用模塊化及面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，源代碼開(kāi)放，學(xué)生可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)控制軟件。

(3)先進(jìn)性

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用了主流的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、交流伺服技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)，與同類設(shè)備相比具有一定的先進(jìn)性。

(4)實(shí)踐性

單元設(shè)備具有較好的拆裝方便性，允許學(xué)生對(duì)某些設(shè)備進(jìn)行拆裝、更改，且實(shí)驗(yàn)平臺(tái)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與的主動(dòng)性，打破以往被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面［10］，實(shí)驗(yàn)過(guò)程為學(xué)生與平臺(tái)系統(tǒng)的信息交換過(guò)程，突出學(xué)生的主體性與實(shí)踐性。

4結(jié)束語(yǔ)

自實(shí)驗(yàn)室投入使用以來(lái)，實(shí)驗(yàn)課和生產(chǎn)實(shí)習(xí)受到學(xué)生們的普遍歡迎，激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，通過(guò)以實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)的工業(yè)生產(chǎn)與物流的綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)，加深了學(xué)生們對(duì)IE基礎(chǔ)理論和工程知識(shí)的理解，提高了綜合運(yùn)用多種IE手段解決實(shí)際問(wèn)題的能力。當(dāng)然，今后我們要不斷完善和提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平，關(guān)注教學(xué)效果，加強(qiáng)與兄弟院校的交流合作，共同推動(dòng)IE學(xué)科的發(fā)展，為培養(yǎng)出高層次應(yīng)用型、復(fù)合型人才做出不懈努力。