教学模型生产系统设计与开发教学改革结题.doc

教学模型生产系统设计方案与生产计划编制软件实施教学改革课题结题报告前言：IE是一门非常有前景的学科专业，也是实践性很强的应用技术，因此进行实验教学课程体系改革，建设好实验室对于培养复合型专业人才至关重要。教学模型在工程实践训练中的应用，在一定程度上可以帮助学生更好地学习工艺知识，加深对工程实践的理解。开发教学模型有助于提高工业工程专业生产与运作管理、工业工程基础、设施布置与改进等课程的教学效果。本研究探讨教学模型的开发方法，以具有简单机械结构的教学模型设计为中心，开发多种教学实验，完成了四套实验报告的设计，在工业工程专业实验室实习课程中开始应用，并完成以教学模型为研究对象的面向大规模定制产品的生产计划的编制软件的设计与实施。 一、 研究目的：通过教学模型实验系列设计研究工作完善工业工程实验室，搭建一座理论与实践的桥梁，提供各项理论研究与实践探索的实验平台，建立实物化的综合开放型实验室，采用实际训练与网络化管理相结合的培养模式，建立综合开放型实验室是进行素质教育和促进学生能力培养的有效途径。通过分层次实验，学生可以自主选择教学模型、自己设计工艺路线、通过归纳结论、分析结果，最终进行装配线平衡与设施布置优化练习，从而可以调动学生学习的积极性，培养实验技能，提高学生分析问题和解决问题的能力。构建实验教学体系的目的是：为理论和项目训练提供基本条件，通过大量的实践训练，工业工程专业的学生能够加深对基础理论和工程基础知识的理解，提高综合利用多种工业工程手段（工程的或管理的）解决实际问题的能力，以适应新世纪对高层次人才的需求。二、研究内容：1、教学模型甄选；2、教学模型产品结构文件和工艺过程模拟；3、大规模定制教学模型的生产计划编制软件开发；4、车间布局规划与改进模拟实验；5、工业工程综合实验设计与实施课题主要解决下述问题：虽然IE毕业生的就业市场仍然很好，但学生没有受到充分的训练。教学模型在工程实践训练中的应用，在一定程度上可以帮助学生更好地学习工艺知识，加深对工程实践训练的理解。目前工程实践教学模式基本上沿袭原有金工实习的传统，训练仍然以各个工种独立训练的方式进行，教学模型也基本上是围绕着各自工种的工艺知识进行研究与制作的。用这样的教学模型引导、启发学生进行工程实践训练，可以使学生对各个工种的工艺知识学习比较深入，但是，对于需要多工种的工艺知识综合运用，才能解决零件的加工问题时，学生就显得比较困难。有的高校实验室备有减速机、四驱车、联合模型、木制原子笔、支流继电器开关及其组装零件等教学模型，为贯彻以“设计为主线”，培养学生创新和工程实践能力的指导思想， 需要设计各种构造、用途和性能各不相同的教学模型，如包含螺旋结构的千斤顶、包含棘轮结构的刨床模型、包含连杆结构的蒸汽机车车轮模型、小型发电机模型等，帮助学生熟悉和了解机械结构，学习机械制造工艺知识。三、研究步骤：1、选择结构复杂，加工工艺比较多的零件作为研究对象，设计工业工程教学模型，进行产品图纸的设计(结构和尺寸)和零件加工工艺的设计,然后根据零件的加工工艺进行教学模型的加工；2、根据教学模型进行产品结构文件（BOM）的设计、编制物料编码，绘制物料清单，进行工艺路线的设置，完成物料清单与工艺路线数据库的编制、输入与维护工作；3、设置主生产计划的时栅，根据个性化定制的教学模型订单数据和库存数据，编制主生产计划并进行能力平衡，输出主生产计划，按照要求实时交互回答生产什么，生产多少，在何时采购原材料，何时完成生产和完成装配，最终结果给出物料需求计划、能力需求计划和生产订单工序计划；4、进行教学模型生产现场与装配流水线的组织设计，确定流水线方案，涉及生产车间与装配线部门与人员配置，模拟生产现场初始布局，根据教学模型的订单数量与品种，填写从至表，根据成本费用值与调整原则，调整方案，改进布局。教学研究总体设计原始图纸-机械原理-总体尺寸设计三视图工艺模拟标准大规模定制客户管理交互界面处理采购计划显示月度生产计划显示车间作业计划显示工艺对应建立过程尺寸标准公差典型工艺图纸成组工艺图纸装配线平衡建立助学系统对错比较助学系统展示设计实物制作基本数据库的建立与维护主生产计划处理模块编程实施设施布置改进方案与实施绘制现场布局图填写从至表成本核算并改进理论研究前期调研表1 千斤顶BOM表序号名称代号层级尺寸个数父级是否外协加工时间单位：分钟装配时间单位：分钟1千斤顶00001否52螺杆001120cm,直径2.8cm10否243套扣00112高8cm,直径2cm11否104连接件001223*3*3cm,方形，孔内经1.4cm,与手柄套处直径2.2cm11否5顶部001320.8*0.8*0.6cm11否6底座002110否7木板0021220*20*1cm11否538腿0022215*3*1cm31否4539螺母0031标准10是3210手柄0041长12cm，直径2cm10否1511顶头00412直径3cm，厚0.5cm21否112旋转杆00422长8cm，直径2.0cm11否13托杯0051高2cm，直径3.5cm10否7114螺钉0061标准70是表2 千斤顶加工工艺时间表 单位：分钟序号零件工序名称加工时间备注1001车16车床2003车3车床3004车15车床4005车5车床5005钻2钻床6001钻8钻床70021锻5锻床80022铣45铣床9005攻丝5车床10001攻丝5车床11所有零件打磨30磨床 千斤顶 0级001（1） 002（1） 003（1） 004（1） 005（1） 006（7） 1级0011（1） 0012（1） 0013（1） 0021（1） 0022（3） 0041（2） 0042（1） 2级图1 千斤顶产品结构图 表3 千斤顶装配时间表 单位：分钟序号装配名称装配时间1装配顶头12装配托杯13旋入螺母24安装三个褪35安装木板36检验50 图2 千斤顶装配工艺路线图表4 法拉第发动机BOM表序号名称代号层级尺寸个数父级是否外协备注1法拉第发动机00002板001120*30*2cm10否3木块100216*8*5cm高3cm中间开槽宽2.5cm,深1cm10否4木块200316*8*5cm高5cm中间开槽宽2.5cm,深1cm10否5磁铁004114*6*2.5cm中间间距2cm高2.5cm10否6支撑件005110*3*6cm安轴处直径6cm,高3cm,1.5cm处钻孔20否7盘子0061厚0.5cm,半径9cm，孔0.9cm10否8手轮007110否9轴00712长8cm,半径0.4cm11否10轮子00722直径0.8cm,长1.5cm11否11连接00732宽0.8cm,长3.5cm11否12螺栓0081标准40是13螺钉0091标准40是 表5 法拉第发动机加工与装配工艺时间表 单位：分钟序号零件工序名称加工时间备注1001铣5铣床2002，003镗14镗床3004车7车床4005车26车床5006铣10铣床6008组装2分装台7007铣5铣床8007钻2钻床9009组装5分装台10 001总装4总装台11所有零件检验12检验台 法拉第发动机 0级001（1） 002（2） 003（1） 004（1） 005（2） 006（1） 007（1） 008（4） 009（4） 1级 0071（1） 0072（1） 0073（1） 2级 图3 法拉第发动机产品结构图 0 图4 法拉第发动机加工与装配工艺路线图表6 手锁BOM表序号名称代号层级尺寸个数父级是否外协备注1手锁00001否2木板001143*20*210否3木托0021上面：前直径7，后直径8，长9；下面：前直径8，后直径10高：前6后4，长1220否4铁套00211前直径8.5，后直径7.520否5布0022120否6螺丝0031标准81否表7 手锁加工与装配工艺时间表 单位：分钟序号零件工序名称加工时间备注1001镗15镗床20021 手工制作20工作台30022手工制作10工作台4002部件装配10装配台5001 总装配4总装台6000检验2检验台 手锁 0级001（1） 002（1） 003（8） 1级 0021（1） 0022（3） 2级图5 手锁产品结构图0 1 图6 手锁加工与装配工艺路线图四、研究成果：1、公开发表论文1篇，论文题目为：Implement and design for Industrial Engineering experiment teachingICTEM2012会议;2、4个实验报告；3、结题报告；4、教学模型图纸；5、教学模型编制计划软件。五、主要贡献：工业工程专业应根据应用型人才培养目标和培养规格的基本要求，在人才培养方案中进一步明确实践教学的地位，提高实践教学在整个教学计划中的比例；其次，强调应用型。在完善的实践教学计划中，根据专业要求