基本信息
- 项目名称：
- 玩具产品生产的虚拟微型工厂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 作品通过全面模拟现实工厂产品、生产线、生产计划与控制、价值流分析改善工具、仓库和订单管理等主要业务过程，构建虚拟微型工厂系统；并在网页平台提供案例引导、视频演示、操作指导书和下载资源等多种方式，引导和指导学生实验实践和训练。 系统基于计算机软硬件平台而构建，学生可以在该系统平台上，进行工厂系统的、综合的训练，既摆脱了实物实验系统使用上的时间和空间的限制，又弥补上实物实验系统功能上的某些不足。
- 详细介绍：
- 微型工厂实践教学体系由实物系统和基于天空教室网络平台的计算机仿真或模拟系统两部分组成。本项目系统最后将成果展示在网页上可以方便使用，其中系统结构如下所示： 1.玩具产品生产线设计与仿真，是通过Witness软件对玩具产品的生产进行仿真运行，根据仿真软件提供的运行报告，来分析生产线设计是否合理。 2.多种拼装玩具产品设计，是运用CAD绘制标准零件的拼装产品，根据生产线的工位设置绘制装配指导卡； 3.多种装配生产方式设计及仿真，是进行多班制多台并行加工流水线设计，多品种可变流水线设计，多品种混流流水线设计，多工序看板管理方式线设计，以及单元制造生产线设计，根据仿真软件提供的运行结果报告，包括设备使用率、在制品平均停留时间等数据和图表，来分析各种生产方式在怎样的生产领域较为合适。 4.小型生产计划与控制信息系统，能实现基于订单的生产计划和作业进度计划的生成，对设备使用日程负荷进行调节，并在生产控制中运用看板，进行看板回路的设置、枚数计算、看板排程和日状态实绩管理。 5.生产系统价值流分析工具设计，是用VBA编制适用于整个生产过程价值流分析的软件工具，能够方便地根据实际过程绘制价值流图，并进行数据计算、生成分析图表，用于生产系统改善。 6.仓库系统仿真设计，能对成品和零部件的入库情况进行系统软件模拟运行和管理。 7.订单接收与管理系统，能实现网上订单接收、多种查询功能。 8.实践平台网页界面的设计。项目设计的最终成果最后以网页的形式将全部展示出来，通过网页能够使用户全面了解“微型工厂”项目的概况，网页上提供了案例、演示视频、操作说明书等，引导学习者自主学习、训练和创新使用“微型工厂”系统，并提供了包括软件、案例等的下载资料。 另外，系统网页的每个分页的主要内容和功能如下： 1.首页。以功能模块为基础展示出了项目的主要特色与亮点； 2.项目概况。介绍了项目起始时间、项目组情况、项目目标、项目主要工作内容、成果情况、成效与前景； 3.成果展示。以图文结合形式形象地展示出各个模块中的重要得出成果； 4.特色与创新。综合描述了该系统的项目特色和专业特色，具有模拟性、综合性、全面性、用于实践与实训、设计性、易操作性、有趣性； 5.微型工厂。包括生产动态、案例场景、结果报告和实物现场等。基于微型工厂的多种玩具产品的案例场景，各个子模块从订单下达到零部件入库，生产计划，看板管理，价值流工具实施精益化，生产方式，成品入库等一系列过程后的结果报告和生产动态的描述； 6.视频演示。在线观看图1所示的系统中各个子模块系统的操作使用视频演示； 7.附件下载。提供作品中各个子模块系统的操作说明书、案例场景、系统操作使用视频、设计系统的下载； 8.联系我们。提供了作品项目组详细的联系方式。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、目的和基础思路 微型工厂目的在于缩短理论教学与企业所需能力之间的差距，为IE专业人才提供丰富的实验、实训项目的平台 基本思路：一是模拟、再现现实工厂的主要业务流程，二是借助网络进行实践和实训，突破对物理实验室或工厂时空限制，三是通过案例、演示视频等，引导学生自主学习、使用“微型工厂”系统。 二、创新点 1)全面模拟现实工厂的主要业务过程。包括产品、订单受理、生产线、仓库、生产计划与控制等核心业务过程，并提供改善用“价值流分析工具” 2)现实与虚拟的巧妙结合。系统通过应用案例，将真实的业务作业场景和运作方式，与本系统操作应用紧密联系起来 3)丰富了实验、实训的手段。提供了实物实验室之外的一种基于计算机、网络平台的实验、实训的方式和手段 4)提供学生“随时随地”的训练平台。该系统通过网络可以随时随地被使用，摆脱了对实验室的时空限制，提供更多的训练机会 5)提供了生产系统设计、验证的试验平台。系统中的仿真模型，可以方便地被修改以适应学生的设计方案，从而用于试验和验证。 三、技术关键 1.采用VBA、运用线性规划求解技术、动态规划求解技术 2.采用UG进行产品结构设计 3.采用MOD法等时间研究技术和装配生产线平衡技术，进行生产线设计和工艺过程设计 4.Witness仿真技术，进行“多种生产方式的生产系统仿真” 5.运用“价值流分析技术”构建“价值流分析工艺模块”，用于绘制当前或未来状态价值流图 四、主要技术指标：一个平台，7个模块
科学性、先进性
- 以玩具产品“穿针引线”整个系统，设计合理、精巧，整个微型工厂涵盖了玩具产品的设计、生产、计划、控制和生产改进等主要业务流程的操作和训练，并采用模块化设计，结构合理。 系统操作界面设计合理、操作方便、不易出错，可靠性较好，此外提供原系统操作使用说明书、演示视频等下载，最大程度地确保操作使用的易学性、易用性。 作品提供了专门用于实践、实训的，系统化、综合的、基于网络的教学平台，不同于以往的偏重于理论教学的类似教学课件。这在国内同类作品中比较稀缺。 在实验项目的设置方面上，对目前试验系统的以下几个问题进行较大的改善： 1.单纯的实物实验系统有局限、项目数量少； 2.缺乏系统性、全面性； 3.缺乏根据自行生产线的设计建立生产线的可能； 4.与现实案例的联系较少，比较脱离实际；而微型工厂系统随着建设的深入，案例部分将会越来越多。 （5）提出了一种用于“生产管理”类知识学习的综合的、系统的、设计演示相结合的、专注于技能操作训练的实践、实训体系的框架，有较高的学术价值。
获奖情况及鉴定结果
- 常州工学院2011年度挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛二等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 磁盘、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、使用说明 可在网页的引导下学习使用。1)通过“首页”、“项目概况”、等子页了解系统的概况、主要功能和结构；2)通过“微型工厂”子页的案例系列(应用场景、问题、解决方案、结果报告和生产动态等)，学习各子模块使用方法；3)查阅提供的系统操作说明书；4)还可在“视频演示”子页观看录制的操作使用过程；5)可“下载”各个功能模块和案例、视频、操作说明书等资源。 二、作品的技术特点和优势 作品融合了多项技术，采用模块化结构，维护、使用方便，进一步扩展容易；作品紧密结合专业实践应用，“术有专攻”，弥补目前国内在专业技能和实践培训、教学用手段和资源方面的不足。 三、适应范围、推广前景及市场分析和经济效益预测 1)可用于IE专业、管理类专业、制造业类专业的实验、实训、课程设计和毕业设计 2)用于工业工程专业人才的“继续教育”中的技能培训，如见习工业工程师、工业工程师等 3)可用于企业内部员工培训 鉴于目前国内用于实验实训的教学平台还较少，因此具有很好的推广前景、将会取得良好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 一、国内高校生产管理类课程现行教学方式的概况与评价 生产管理类课程在国内高校中教改研究主要存在两种倾向，一种是建议仍采用教师课堂讲为主，适当增加企业参观、录像放映、模拟游戏等其他方式以提高学生的学习兴趣。第二种倾向是建议采用案例教学方式，在教学过程中较多地引入了以案例描述、学生小组讨论、情景模拟等为主要形式的案例教学过程。案例教学在20世纪20年代首创于美国哈佛大学，研究和讨论案例，培养学生应用有关知识的能力。 然而，目前应用型本科院校的管理类专业，在进行案例教学以提高学生创新和实践能力的问题没有得到很好的解决。原因一部分是课时限制、学生过多难以组织等客观原因，另一部分原因是由于案例教学实施过程存在一定的随意性，系统性和针对性强的案例也比较匮乏，本科生没有实践经验使得案例讨论难深入。 此外，目前国内大多数高校的案例教学方式在学生实战能力、动手能力的培养上也存在短板。大多数高校的案例教学仍然停留在课堂内的案例描述、分组讨论和分析、方案规划的范畴，缺乏现实模拟、数据处理等身体力行的操作体验，这与企业中实际的业务流程操作状态相差较大，实际公司的流程操作是涉及到基于大量管理信息和数据基础上的决策；其次，学生提出的方案也缺乏验证手段，只能停留在书面上。 因此，传统的课堂教学方式已显然不能满足能力培养的需要，目前盛行的案例教学方式也不十分适合，应该更多地引入“动手”、“实战”类的教学环节。 二、国外IE专业教学方式的借鉴 国外的IE专业大都设在工程学院，是与机械和电子工程等并列的工程专业之一。从课程设置来看，美国的工业工程专业课程基本上是以工程学科内容为主，管理学科内容为辅。从实践的角度来看，其更注重学生实践能力培养。许多学校都安排了机械方面和工厂实际项目研究方面的实习，使学生有机会获得第一手的基础经验和对专业的感性认识。 此外，国外大学还普遍采用一种基于演示方式的管理模拟教学方式，比如美国许多大学的教材附带有软件公司提供的简装版演示软件，使用该教材的学校的师生可以用该软件进行模拟生产管理和分析问题；或者是在其高校的网站上提供简版的软件供学生使用。但在我国，这类模拟软件还比较少。 因此，在长年课程教学和企业工作经验的基础上，设计和构建了一套模拟企业生产主要环节的、称之为微型工厂的模拟教学方式，对于提高学生的实践能力和管理创新能力十分有益。
