工业工程专业生产系统建模与仿真课程教学探究

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1、工业工程专业生产系统建模与仿真课程教学探究　　[摘要]生产系统建模与仿真是工业工程专业的一门专业基础课。应该从课程的教学目标、教学体系结构、教学方法与教学手段、课程考核等方面总结，进一步提高课程的教学效果。生产系统建模与仿真技术目前在生产、管理、物流、服务等领域已得到了广泛应用。希望通过对该课程教学体系的探讨使其在学生今后的科研和工作中发挥越来越大的作用。　　[关键词]工业工程建模仿真课程教学　　[中图分类号]G642.3[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2015）06-0141-03　　一、引

2、言　　工业工程（IE）是以人、物料、设备、资金、信息等组成的综合系统为对象，以合理利用资源提高生产率和经济效益为目的，应用自然科学和社会科学的知识，运用系统分析、系统设计等工程方法，对上述系统进行优化的管理科学，因此它是一门工程技术与经济、管理等学科相结合的交叉学科。我国于1993年正式开始招IE专业本科生。目前的办学模式主要有两种：一种是开设在机械学院的四年制本科教育，另一种是开设在管理学院的四年制本科教育。不同的培养模式下，其培养目标、培养计划、课程体系设置等方面也不尽相同。我校的工业工程专业于1998年

3、开始招收，开设在经济与管理学院。由于我校在通信电子等学科具有明显的优势，因此我校工业工程专业定位在于培养以电子信息技术作为专业支撑，面向电子制造业，掌握工业工程的基本理论与知识，具有从事生产、经营、服务等管理系统的规划、设计、优化、评价和创新工作能力的高等人才。[1]生产系统建模与仿真课程是我校工业工程专业的一门专业基础课，该课程以系统理论、随机过程与统计学理论和优化理论为基础，以计算机和仿真系统软件为工具，通过对系统的分析，建立系统模型和仿真模型，最终达到对现实系统或未来系统进行动态实验研究的目的。我校工业

4、工程专业开设生产系统建模与仿真课程已有十多年，笔者根据自己多年的课程教学中的一些体会，给出了该课程应设置的教学目标、教学体系结构、教学方法与教学手段、课程考核等内容，希望对该课程的教学有所借鉴和帮助。　　二、课程教学目标　　系统建模与仿真技术是研究复杂系统的一种重要理论方法和技术手段。本课程虽然名称为“生产系统建模与仿真”，但这里的“生产系统”是一个广义的概念，即生产系统是由人、机器设备、生产物料、生产信息和能源等实体组成的集合，其任务是完成一定的产品生产或提供某种服务。[2]鉴于实际中大多数生产系统都属于离

5、散事件系统，所以本课程主要介绍离散事件系统建模与仿真的基本原理与方法。基于此，生产系统建模与仿真课程的教学目标为：通过本课程的学习，使学生理解离散事件系统的有关概念，掌握离散事件系统建模与仿真的基本原理以及基本方法。在此基础上，进一步掌握对生产管理系统包括库存系统、排队系统、物流系统等仿真的基本思想，同时，学习掌握相关的离散事件系统建模仿真软件，能够运用建模与仿真技术以及仿真软件发现生产管理过程中存在的主要问题，并提出具体的改进措施。　　三、课程教学体系结构　　生产系统建模与仿真课程的教学体系结构分为三大部分

6、：理论教学、实验教学、实践环节，各部分主要内容如图1所示。　　图1生产系统建模与仿真课程体系结构　　（一）理论教学　　理论教学是生产系统建模与仿真这门课的基础。我校该课程的理论教学为40学时，理论教学部分的内容包括以下九大部分：　　1.概述。主要介绍有关系统仿真的基本概念、系统仿真的分类、离散事件系统仿真的基本概念，如仿真钟、时间、活动、进程等。　　2.仿真输入数据的收集与分析。主要介绍系统仿真输入数据的收集方法、分布的识别、参数估计方法、拟合度的检验等。　　3.伪随机数的产生及其统计检验。主要介绍伪随机数及

7、其产生方法、伪随机数的统计检验（包括均匀性检验、独立性检验、数字特征检验等）。　　4.随机变量与随机过程的仿真。包括离散型随机变量的仿真方法、连续型随机变量的仿真方法并介绍随机过程中关于泊松过程的仿真。　　5.离散事件系统的建模方法。包括实体流图法及其应用举例、活动周期法及其应用举例以及Petri网建模方法。　　6.离散事件系统的计算机仿真策略。主要介绍事件调度法、活动扫描法、进程交互法以及三种仿真策略的比较。　　7.排队系统的计算机仿真。介绍排队系统的基本概念、分类、排队系统仿真举例。　　8.库存系统的计算

8、机仿真。介绍库存系统的基本概念及库存系统仿真举例。　　9.仿真结果分析。主要介绍终态仿真、稳态仿真的基本概念，终态仿真的结果分析，稳态仿真的结果分析，多个系统性能的比较分析以及方差缩减技术等。　　但理论部分涉及的概率论与数理统计的内容较多，如何将枯燥的仿真理论与实际问题联系起来，以提高学生的学习兴趣呢？笔者认为可以从以下两个方面入手：　　首先，在每次有新的理论介绍之前先以一个背景问题引入，从而提出解