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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0023-02
一、基于“卓越计划”的城市轨道交通类毕业设计(论文)实施现状
毕业设计(论文)是大学实践教学的重要环节之一,其不仅是学生整个大学四年所学知识的融会与应用,更直接影响该校本科教学质量的高低。教育部办公厅曾于2004年《关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》,就本科毕业设计(论文)工作重要性的认识、教学过程质量管理、带教导师职责和论文选题等相关内容做出了明确说明,各地高校也相继出台了加强毕业设计(论文)工作的管理办法,同时还针对毕业设计(论文)的现状问题、过程质量控制、导师评分体系、管理模式等开展了各类教学教改研究。为贯彻和落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》重大改革项目的开展,教育部在2010年推出高等教育改革的重大举措:卓越工程师教育培养计划。并于同年度在在国内遴选60余所国家重点和地方应用型本科院校率先实施首批“卓越工程师教育培养计划”本科专业试点。作为国内第一家以专门培养城市轨道交通专业人才的行业特色学院,上海工程技术大学城市轨道交通学院在其产学合作单位——上海申通地铁集团有限公司的大力支持下,相继在2010年城市轨道交通车辆工程本科专业方向,2011年城市轨道交通通信信号与城市轨道交通运营管理本科专业方向入选教育部第一批和第二批卓越计划试点,自2010年以来,城市轨道交通学院3个卓越计划专业的在校学生数为480人,约占学院本科学生的85%。2013年年底,首批国家卓越计划试点专业的本科毕业设计(论文)就将如期展开,毕业设计(论文)作为“卓越工程师教育培养计划”企业培养方案中最重要的实践环节,该环节实施得成功与否将直接影响卓越工程师人才培养的质量。为了保证国家卓越计划首批试点专业的本科毕业设计(论文)于2013年年底的顺利实施,城市轨道交通学院一直积极从事本科毕业设计(论文)的改革实践与探索,主要包括:
1.本科毕业设计(论文)的立题必须贴近城市轨道交通行业发展的实际需求,并与轨道交通企业就业前的见习实习相结合,紧密围绕城市轨道交通运营维护保障现场实际开展实战性的项目工作。
2.积极开展“双导师制”毕业设计(论文)带教计划,每年都聘请相当一部分上海申通地铁集团及其他轨道交通企业高级专业技术人员担任本科毕业设计(论文)的企业带教导师,与校内教师共同完成各本科毕业设计(论文)的立题、过程指导、论文评阅和答辩等工作。近年来,“双导师制”指导本科毕业生的人数已占总人数的15%以上,仅学院交通运输(城市轨道交通运营管理)专业2011—2013毕业设计(论文)企业带教导师就涉及上海地铁、无锡地铁、宁波地铁、杭州地铁、郑州地铁等共计13名高级专业技术人员,指导完成本科毕业设计(论文)34篇。
二、基于“卓越计划”的城市轨道交通类毕业设计(论文)实施过程中存在的问题
在率先采用校企合作实施“双导师制”指导城市轨道交通类本科毕业设计(论文)方面的大量探索及实际操作过程中,上海工程技术大学城市轨道交通学院发现该方案的实施主要存在如下三个问题:
1.学生参与实践程度不高、与带教导师沟通不频繁。采用“双导师制”的城市轨道交通类本科毕业设计(论文)的立题工作主要由企业导师确定,因此选题类型丰富,贴近运营实际。单以交通运输(城市轨道交通运营管理)专业为例,近年来采取“双导师制”指导的本科毕业题目就涉及到行车组织、客运管理、安全管理、班组管理、新线接管、运营网络化、设备管理等多个方向。企业导师极其希望学生通过为期半年时间的毕业设计(论文)解决现场实际问题,但部分毕业生受就业单位实习、培训、考研或出国等各方面因素影响,真正系统地参与毕业设计(论文)现场实际调研和相关实践的机会较少。同时,由于企业导师均为相关企业高级管理或专业技术人才,部分学生因胆怯心理而不敢主动联系企业导师,企业导师也时常会因为工作繁忙而疏于对学生的监督,最终导致双方因沟通不及时而造成论文进度滞后、论文关键问题处理不清等相关情况的发生。这些均会对论文的撰写工作产生较为严重的影响。
2.企业导师与校方导师权责不清晰。毕业设计(论文)由企业导师和校方导师共同带教,能充分发挥企业导师的丰富实践经验和校方导师的专业理论知识。一般而言,企业导师根据现场实际问题确立论文题目,并针对论文撰写思路、采用计算方法和具体内容进行指导和建议,是整篇论文的主要带教导师。校方导师主要负责对论文撰写过程中涉及到的专业理论进行解释说明,并负责整篇论文在最后定稿时的格式校对,辅助企业导师共同完成学生毕业论文的带教工作。但在实际操作过程中,企业导师时常因工作忙碌而忽略与学生的沟通,认为有校方导师监督,学生会抓紧完成论文,但校方导师则会因为企业导师负责学生专业内容而对学生不加以过多干涉,从而导致学生时常处于“两不管”地带,对毕业论文的撰写过程和按时完成有非常大的影响。
3.论文实际应用的评价体系不完善。采用“双导师制”的城市轨道交通类毕业设计(论文)题目主要来源于轨道交通企业,旨在解决轨道交通企业在现阶段亟待解决的实际问题,但学生在经过18周的毕业论文撰写后,如何对学生设计成果的实用性进行评价仍有待完善,比如:研究结论能否使问题得到解决?设计方案能否应用于现场?研究方法能否推广实施?……同时,企业方对毕业设计论文研究成果的认可度、重视度也缺乏全面的评估体系,因而可能使参与“双导师制”的城市轨道交通类毕业设计(论文)与普通论文相似,不能充分体现企业导师指导带教的优势。
三、基于“卓越计划”的城市轨道交通类毕业设计(论文)实施过程中突出问题的解决尝试
1.将毕业设计(论文)撰写与就业单位实习紧密结合。针对学生因受就业单位实习等情况影响,而未能系统参与毕业设计(论文)的相关现场调研的情况,上海工程技术大学城市轨道交通学院提出将论文撰写与就业单位实习相结合的探索实践,即在毕业设计(论文)选题时就充分考虑学生就业情况,如该生已与某地轨道交通企业签订三方就业协议,则优先安排该生参与毕业设计(论文)的“双导师制”带教计划,由未来任职企业的高级专业技术人才担任企业导师,针对未来任职企业的实际情况开展毕业设计(论文)工作。该方案不仅能有效保证学生投入毕业设计(论文)的时间和工作量,企业导师还能安排带教学生前往涉及论文相关问题的岗位进行跟班实习,真实了解问题产生的各种原因,使毕业设计(论文)充分结合现场实际,研究成果也将更具有工程实际意义。不仅如此,该方案还能帮助学生更进一步了解未来的任职企业,在毕业设计(论文)完成过程中增加对任职企业的归属感,而企业导师也能在带教过程中充分认识带教学生的优缺点,并在日后给予相关工作建议。经过学院近几年毕业设计(论文)的实践探索表明,该方案实践效果较好,深受企业导师和学生的普遍认可。
2.加强企业导师和校方导师间的沟通,明确双方权责。企业导师与校方导师权责不清晰的情况主要由于企业导师、校方导师和学生三方面沟通缺陷所致,为此,上海工程技术大学城市轨道交通学院在充分考虑三方人员的实际情况和具体操作可行性后,主要通过两个途径对此进行改进尝试:(1)提高选聘要求以加强校企双方导师的沟通。对于企业导师而言,除了需要在相关轨道交通企业任职,拥有较为丰富的现场实践经验外,还需要拥有高级(含)以上职称,能对学生在论文撰写过程中出现的问题进行解答与帮助。(2)敦促时间节点以加强导师与学生间的沟通。参与“双导师制”带教计划学生的毕业设计(论文),其主要撰写方向和撰写内容由企业导师负责,一旦学生和导师疏于沟通,论文进度在前中期阶段就会普遍滞后。针对该情况,学院将进度指标明确为校方导师职责,要求校方导师在联系自己带教学生的同时,敦促双导师制毕业设计学生的论文进度,并及时将进度情况与企业导师沟通,以提高学生对论文时间安排的合理性,保证论文按时间节点完成。
3.将企业方评价纳入论文考核评价体系。毕业设计(论文)的考核评价体系主要由带教导师自评、评阅老师互评和答辩成绩共同组成。其中,自评教师主要从学生论文运用的理论依据、数据处理方法与结果、工作量饱满程度、积极主动性等方面进行考核,互评老师主要从论文格式规范、阐述内容正确性、条理清晰、结构严谨、语言流畅等角度进行评定,最终的论文答辩则主要从思路清晰、论点明确、回答问题准确性等方面进行打分。为了更好地了解“双导师制”论文的实际应用情况,上海工程技术大学城市轨道交通学院还将企业方评价纳入考核评价体系,从现场可操作性、方案可推广性、实际应用情况等方面进行评价,帮助了解学生毕业设计的真实情况,同时为下一届论文选题工作进行有效指导。近年来,经过论文考核评价体系发现,通过“双导师制”完成的毕业设计(论文)不仅能有效帮助现场实际问题的解决,还能对学生专业实践能力进行提升。如2013年上海申通地铁集团在13号线试点站长责任制,企业导师制定了“城轨车站站长责任制管理模式利弊分析研究”题目,对于站长责任制问题进行调查及需求分析具有十分重要的意义。上海地铁第一运营有限公司周捷工程师指导的2011届本科毕业论文“轨道交通车站设施设备布局对大客流疏导作用的影响”,结合车站实际情况对于不同车站内部布局下的大客流疏导问题进行重点分析,该毕业论文的研究对于车站客流组织工作有较大的指导性,得到了运营公司的一致认可。
基于“卓越计划”的城市轨道交通类本科毕业设计(论文)作为卓越工程师教育培养计划的重要实践环节,应将所学理论与现场实际进行有效结合的“双导师制”毕业设计(论文)带教方式作为主要应用方式。同时,加强学生与带教导师的沟通、落实学生的现场实践、明确企业导师和校方导师的权责划分、完善毕业设计(论文)的评价体系等也是有效落实毕业设计(论文)工作中不可或缺的重要因素。只有加强落实、总结完善、有效监督,才能使城市轨道交通类本科毕业设计(论文)真正做到现场对接度高、设计效果理想、轨道交通企业满意。
参考文献:
[1]林健.校企全程合作培养卓越工程师[J].高等工程教育研究,2012,(3):15-20.
[2]王强,张治明.毕业设计质量评价体系的探讨和实践[J].华北工学院学报(社科版),2003,19(2):47-49.
[3]饶家辉,王宏娟,周虚.推进本科毕业论文模式改革探析[J].实验研究与探索,2012,(3):160-162.
一、本科学生毕业论文的目的和内容
二、管理信息系统开发的主要步骤
三、计算机专业所选开发工具和注意事项
四、计算机毕业论文撰写格式
五、毕业论文中正文的写法和注意事项
六、结束语的写法
七、参考文献列出毕业论文设计中主要参考书籍
八、附录的写法
九、论文评分的能用标准
一、本科学生毕业论文的目的和内容
本科学生在毕业之前必须做毕业论文,其目的是通过毕业论文,让学生独立开发一个具体的计算机应用项目,系统地进行分析总结和运用学过的书本知识,以巩固本科阶段所学的专业理论知识,并给予一个理论联系实际的机会。
为了便于实施和管理,规定网络学院计算机相关专业本科学生毕业论文主要以开发一个管理信息系统为毕业实践的课题,每个毕业生通过独立开发一个具体的管理信息系统,掌握开发一个比整完整的管理信息系统的主要步骤,并从中获得一定的实际经验。
二、管理信息系统开发的主要步骤
管理信息系统开发的主要步骤及各步骤的基本内容如下:
1、系统分析
主要工作内容有以下几项:确定系统目标,系统可行性分析
2、系统调查
系统的组织结构、职能结构和业务流程分析。其中系统的组织结构图应画成树状结构。
系统业务流程分析、业务流程图
3、数据流程分析
数据流程图(系统关联图、顶层图、一层数据流图、二层数据流图)、数据词典、代码设计
4、管理信息系统的功能设计
系统的功能结构图,每个功能模块的主要工作内容、输入输出要求等。
系统控制结构图
5、数据库设计
概念模型设计:实体、实体间的联系、E-R图
关系模式设计:E—R图->关系模式的转换规则
关系模式
数据库表设计:数据库表结构
6、系统物理配置方案
7、人机界面设计
8、模块处理概述
9、系统测试和调试:测试计划、测试用例、测试结果
三、开发工具和注意事项
1、开发工具
开发工具可由学生任选。如Delphi、FoxPro、VB、Access等,这些工具的使用全由学生自学。
2、注意事项
(1)项目开发步骤的完整性(系统需求分析、概念设计、物理设计、系统环境和配置、系统实施以及系统测试和调试等)
(2)每个开发步骤所得结果的正确性(业务流程图、数据流程图、数据词典、HIPO图、E-R图、关系模式、人机界面设计及模块处理等的详细分析和说明)
(3)论文整体结构的完整性(前言、各个具体步骤的叙述和分析、结语、参考文献和有关附录)
(4)提供软件系统的可执行盘片及操作说明书
(5)参考资料(列出必要的参考资料)
四、毕业论文撰写格式
注意:1.每个步骤都要有文字说明和论述2.各个步骤必须是有机的组合,不可以支离破碎不成一体。
一、封面
二、摘要用约200-400字简要介绍一下论文中阐述的主要内容及创新点
三、主题词用一、二个词点明论文所述内容的性质。(二和三要在同一页面上)
四、目录一般采用三级目录结构。例如第三章系统设计3.1系统概念结构3.1.1概念模型
五、正文
第一章前言
简要介绍:组织机构概况、项目开发背景、信息系统目标、开发方法概述、项目开发计划等。
第二章系统需求分析
本章应包含:
(1)现行业务系统描述
包括业务流程分析,给出业务流程图。
具体要求:业务流程图必须有文字说明,图要完整、一定要有业务传递的流程。
(2)现行系统存在的主要问题分析
指出薄弱环节、指出要解决的问题的实质,确保新系统更好,指出关键的成功因素。
(3)提出可能的解决方案
(4)可行性分析和抉择
包括技术可行性、经济可行性、营运可行性分析和抉择。
第三章新系统逻辑方案
针对用户需求,全面、系统、准确、详细地描述新系统应具备的功能。
(1)数据流程分析
最主要的是给出数据流程图,要求满足以下条件:
A.数据流程图必须包括系统关联图、系统顶层图、第一层分解图和第二层分解图组成。B.系统关联图确定了从外部项到系统的数据流和从系统向外部项的数据流,这些数据流在其它层次的数据流中不允许减少,也不允许增加。各层次内部的数据流不受关联图的限制。C.数据流应有名字。D.外部项和数据存储之间不得出现未经加工的数据流。E.数据流程图的分解中,必须保持每个分层同其上层加工中的外部项和输入输出流相一致。F.各加工之间一般不应出现未经数据存储的数据流。G.数据存储之间不得出现未经加工的数据流。H.数据存储可以分解。I.若有查询处理,应在数据流程图中表达。J.统计和打印报表不在数据流图中表达。
(2)数据词典描述
可采用图表格式或较紧凑的记录格式描述A、若采用图表格式,可只写出数据流、数据元素、加工、数据存储和外部项各一个表。B、若采用紧凑的记录格式,则应列出全部成分。如数据元素:编号名称存在于数据结构备注E1入库数据F1/F3/F11/F15入库单号日期货号数量E2出库数据F1/F3/F11/F15出库单号日期货号数量C、据流程图中系统顶层图的数据加工都必须详尽写出。
(3)基本加工小说明
可采用结构化语言、数学公式等描述各个基本加工。
第四章系统总体结构设计
(1)软件模块结构设计A、系统软件模块结构图,并由此导出功能分解图及层次式菜单结构。B、系统的模块结构应与数据流程图的顶层图的加工一致。
(2)数据库设计A、应按下列次序阐述各个元素:实体、实体的属性、实体间联系、E-R图、转换规则、关系模式。B、在介绍实体的属性时,不应包括联系属性,联系属性直至关系模式中才出现。C、数据流程图中的每个数据存储可隐含于E-R图中的多个实体。D、E-R图中的实体要与数据流程图中的数据存储相对应。每个实体要指出实体的标识码(主码)。对每个实体或联系应列出其应有的属性(用列举的方法)。E、E-R图中至少要有一个多对多的联系。F、必须严格按照转换规则从E-R图产生数据关系模式集,需要时作必要的优化,并说明理由。G、对于一对一的联系,只应把任一个实体的主码放在另一个实体中作为外码。H、一对多联系也可以产生新的关系模式,如要这样做,必须说明理由。I、多对多联系,或三元联系必须产生新的关系模式。J、关系模式的个数和名字要与E-R图中的实体和联系相一致。K.、每个关系模式中要用下横线标出主码,后随的符号“#”标出外码。L、若有代码对照表可在最后列出,需另加说明。
(3)计算机系统配置方案的选择和设计
给出硬件配置,系统软件配置,网络通信系统配置(可选)等内容。
(4)系统总体安全性、可靠性方案与措施。
第五章系统详细设计
(1)代码设计基本数据项的代码格式。
(2)人机界面设计给出人机界面视图(输入输出接口,屏幕格式设计等)
(3)模块处理过程根据软件环境做不同处理。可采用脚本、程序流程图、结构化的PDL语言等。
第六章实施概况
(1)实施环境和工具的比较选择
(2)编程环境、工具、实现与数据准备概况
(3)系统测试概况主要包括测试计划、测试用例、测试记录。
(4)系统转换方案及实现概况
(5)系统运行与维护概况
六、结束语
(1)系统特色、局限与展望
(2)实施中遇到的挫折、创新、体会与致谢
七、参考文献列出毕业论文设计中主要参考书籍
序号、书名或文章名、作者名、出版社或杂志名、出版日期或杂志期号。
八、附录
(1)列出部分有一定代表性的程序代码段
(2)操作说明书
九、论文评分标准
1、A等
系统正确无误,系统功能完善,设计步骤完整正确,实用性强,有一定的创新性,论文结构严谨,表述流畅。
2、B等
系统基本正确,系统功能基本完善,设计步骤基本完整正确,有一定的实用性,论文结构良好,表述基本流畅。
3、C等
系统有少量错误,系统功能不够完善,设计步骤欠完整,基本上没有实用性,论文结构一般,表述基本清楚。
二、管理信息系统开发的主要步骤
三、计算机专业所选开发工具和注意事项
四、计算机毕业论文撰写格式
五、毕业论文中正文的写法和注意事项
六、结束语的写法
七、参考文献 列出毕业论文设计中主要参考书籍
八、附录的写法
九、论文评分的能用标准
一、本科学生毕业论文的目的和内容
本科学生在毕业之前必须做毕业论文,其目的是通过毕业论文,让学生独立开发一个具体的计算机应用项目,系统地进行分析总结和运用学过的书本知识,以巩固本科阶段所学的专业理论知识,并给予一个理论联系实际的机会。
为了便于实施和管理,规定网络学院计算机相关专业本科学生毕业论文主要以开发一个管理信息系统为毕业实践的课题,每个毕业生通过独立开发一个具体的管理信息系统,掌握开发一个比整完整的管理信息系统的主要步骤,并从中获得一定的实际经验。
二、管理信息系统开发的主要步骤
管理信息系统开发的主要步骤及各步骤的基本内容如下:
1、 系统分析
主要工作内容有以下几项:确定系统目标,系统可行性分析
2、 系统调查
系统的组织结构、职能结构和业务流程分析。其中系统的组织结构图应画成树状结构。
系统业务流程分析、业务流程图
3、 数据流程分析
数据流程图(系统关联图、顶层图、一层数据流图、二层数据流图)、数据词典、代码设计
4、 管理信息系统的功能设计
系统的功能结构图,每个功能模块的主要工作内容、输入输出要求等。
系统控制结构图
5、 数据库设计
概念模型设计:实体、实体间的联系、E-R图
关系模式设计:E—R图->关系模式的转换规则
关系模式
数据库表设计:数据库表结构
6、 系统物理配置方案
7、 人机界面设计
8、 模块处理概述
9、 系统测试和调试:测试计划、测试用例、测试结果
三、开发工具和注意事项
1、开发工具
开发工具可由学生任选。如Delphi、FoxPro、VB、Access等,这些工具的使用全由学生自学。
2、注意事项
(1)项目开发步骤的完整性(系统需求分析、概念设计、物理设计、系统环境和配置、系统实施以及系统测试和调试等)
(2)每个开发步骤所得结果的正确性(业务流程图、数据流程图、数据词典、HIPO图、E-R图、关系模式、人机界面设计及模块处理等的详细分析和说明)
(3)论文整体结构的完整性(前言、各个具体步骤的叙述和分析、结语、参考文献和有关附录)
(4)提供软件系统的可执行盘片及操作说明书
(5)参考资料(列出必要的参考资料)
四、毕业论文撰写格式
注意: 1.每个步骤都要有文字说明和论述 2.各个步骤必须是有机的组合,不可以支离破碎不成一体。
一、封面
二、摘要 用约200-400字简要介绍一下论文中阐述的主要内容及创新点
三、主题词 用一、二个词点明论文所述内容的性质。(二和三要在同一页面上)
四、目录 一般采用三级目录结构。 例如第三章 系统设计3.1系统概念结构 3.1.1概念模型
五、正文
第一章 前言
简要介绍: 组织机构概况、项目开发背景、信息系统目标、开发方法概述、项目开发计划等。
第二章 系统需求分析
本章应包含:
(1)现行业务系统描述
包括业务流程分析,给出业务流程图。
具体要求:业务流程图必须有文字说明,图要完整、一定要有业务传递的流程。
(2)现行系统存在的主要问题分析
指出薄弱环节、指出要解决的问题的实质,确保新系统更好,指出关键的成功因素。
(3)提出可能的解决方案
(4)可行性分析和抉择
包括技术可行性、经济可行性、营运可行性分析和抉择。
第三章 新系统逻辑方案
针对用户需求,全面、系统、准确、详细地描述新系统应具备的功能。
(1)数据流程分析
最主要的是给出数据流程图,要求满足以下条件:
A.数据流程图必须包括系统关联图、系统顶层图、第一层分解图和第二层分解图组成。B.系统关联图确定了从外部项到系统的数据流和从系统向外部项的数据流,这些数据流在其它层次的数据流中不允许减少,也不允许增加。各层次内部的数据流不受关联图的限制。 C. 数据流应有名字。 D. 外部项和数据存储之间不得出现未经加工的数据流。 E. 数据流程图的分解中,必须保持每个分层同其上层加工中的外部项和输入输出流相一致。 F. 各加工之间一般不应出现未经数据存储的数据流。 G. 数
据存储之间不得出现未经加工的数据流。 H. 数据存储可以分解。 I. 若有查询处理,应在数据流程图中表达。 J. 统计和打印报表不在数据流图中表达。
(2) 数据词典描述
可采用图表格式或较紧凑的记录格式描述 A、若采用图表格式,可只写出数据流、数据元素、加工、数据存储和外部项各一个表。 B、若采用紧凑的记录格式,则应列出全部成分。如数据元素: 编号 名称 存在于 数据结构 备注 E1 入库数
据 F1/F3/F11/F15 入库单号 日期 货号 数量 E2 出库数据 F1/F3/F11/F15 出库单号 日期 货号 数量 C、据流程图中系统顶层图的数据加工都必须详尽写出。
(3) 基本加工小说明
可采用结构化语言、数学公式等描述各个基本加工。
第四章 系统总体结构设计
(1) 软件模块结构设计 A、系统软件模块结构图,并由此导出功能分解图及层次式菜单结构。 B、系统的模块结构应与数据流程图的顶层图的加工一致。
(2)数据库设计 A、应按下列次序阐述各个元素:实体、实体的属性、实体间联系、E-R图、转换规则、关系模式。 B、在介绍实体的属性时,不应包括联系属性,联系属性直至关系模式中才出现。 C、数据流程图中的每个数据存储可隐含于E-R图中的多个实体。 D、 E-R图中的实体要与数据流程图中的数据存储相对应。每个实体要指出实体的标识码(主码)。对每个实体或联系应列出其应有的属性(用列举的方法)。 E、E-R图中至少要有一个多对多的联系。 F、必须严格按照转换规则从E-R图产生数据关系模式集,需要时作必要的优化,并说明理由。 G、对于一对一的联系,只应把任一个实体的主码放在另一个实体中作为外码。 H、一对多联系也可以产生新的关系模式,如要这样做,必须说明理由。 I、多对多联系,或三元联系必须产生新的关系模式。 J、关系模式的个数和名字要与E-R图中的实体和联系相一致。 K.、每个关系模式中要用下横线标出主码,后随的符号“#”标出外码。 L、若有代码对照表可在最后列出,需另加说明。
(3) 计算机系统配置方案的选择和设计
给出硬件配置,系统软件配置,网络通信系统配置(可选)等内容。
(4) 系统总体安全性、可靠性方案与措施。
第五章 系统详细设计
(1)代码设计 基本数据项的代码格式。
(2)人机界面设计 给出人机界面视图(输入输出接口,屏幕格式设计等)
(3)模块处理过程 根据软件环境做不同处理。 可采用脚本、程序流程图、结构化的PDL语言等。
第六章 实施概况
(1)实施环境和工具的比较选择
(2)编程环境、工具、实现与数据准备概况
(3)系统测试概况 主要包括测试计划、测试用例、测试记录。
(4)系统转换方案及实现概况
(5)系统运行与维护概况
六、结束语
(1)系统特色、局限与展望
(2)实施中遇到的挫折、创新、体会与致谢
七、参考文献 列出毕业论文设计中主要参考书籍
序号、书名或文章名、作者名、出版社或杂志名、出版日期或杂志期号。
八、附录
(1) 列出部分有一定代表性的程序代码段
(2) 操作说明书
九、论文评分标准
1、A等
系统正确无误,系统功能完善,设计步骤完整正确,实用性强,有一定的创新性,论文结构严谨,表述流畅。
2、B等
系统基本正确,系统功能基本完善,设计步骤基本完整正确,有一定的实用性,论文结构良好,表述基本流畅。
3、C等
系统有少量错误,系统功能不够完善,设计步骤欠完整,基本上没有实用性,论文结构一般,表述基本清楚。
1理论课程设置
第1学年以基础课程为主,包括基础理论类课程、专业基础知识类课程以及基本编程技术类课程。为了强化学生的动手能力,我们还增设了C++程序设计以及程序设计实践2门课程。特别是,HIT-NPSS本科生第1学年还开设了IT职业道德、交流技巧以及IT企业管理3门管理类课程,重点培养学生的团结协作能力等职业素养。基于以上课程设置,学生在完成第1学年的学习任务后,能够扎实掌握计算机基础知识,养成良好的编程习惯,提高交流和表达能力。第2学年以计算机软件系统类课程为重点。通过数据结构与算法、操作系统、数据库系统以及计算机网络等课程帮助学生打下良好的计算机软件系统理论基础;通过软件工程课程帮助学生加深对软件开发生命周期的理解;通过面向对象技术与UML、Java编程技术以及软件开发实践等课程提高学生的软件开发能力和实践技能。此外,为了增强学生对现实IT工业领域的了解,该学年还开设市场营销学、合同法以及财务管理3门管理类课程,这也是HIT-NPSS课程体系的特别之处。第3学年是学生在校内学习的最后一年,完成第3学年的课程学习后,所有学生将到IT企业进行为期一年的工业实习。第3学年的课程主要为了培养学生解决问题的能力和计算机技术应用能力。开设的课程包括编译原理、多核程序设计、面向服务的计算技术、用户界面设计、算法设计与分析以及软件测试与质量保证等。由于软件工程领域覆盖面较广,按照个性化的教育理念,HIT-NPSS软件工程本科专业下设网络通信与信息安全、服务科学与企业信息化、多媒体与信息处理以及嵌入式系统与软件4个专业方向,各方向按照培养学生相关专业技术和实践能力的目标分别设置不同的专业课程。在此基础上,本学年还开设了软件开发过程管理、项目管理、商务谈判及知识产权法4门课程,以培养学生的专业素养,为第4年的工业实习打下良好的基础。
2逐步工业化实践环节
为逐步实现工业化教育目标,HIT-NPSS在每学年理论课程的基础上,分别设置了以下实践内容:(1)大学生创新项目。大学生创新项目以“兴趣驱动、自主实验、重在过程”为原则,在第1学期课程结束后,要求学生以项目组形式自主完成软件研发课题。对于课题的选择,学院并没有统一规定,学生可以按照各自兴趣选题并分组。为了鼓励和支持学生的创新研究,学院将为各组安排一名指导教师,对软件开发的全过程进行监督和指导。学生利用课余时间完成创新项目,在第1学年结束前学院将对各组的创新项目进行评审,对前10名予以奖励。经过几年的实践,大学生创新项目已经成为HIT-NPSS一大文化特色。(2)短期企业实训。企业实训是HIT-NPSS课程体系的一个重要组成部分。在第2学年的第2学期,学生将被分配到指定的企业基地进行为期4周的学习和训练。整个实训过程以实际项目开发为主导,中间穿插工具类、职业规划类等培训课程,学生在IT企业环境中参与企业项目开发,体验从需求分析、系统设计、编码实现、测试及交付使用的软件开发全过程。短期企业实训为学生提供了接触企业实际项目、发现自身兴趣和不足的良好机会。(3)软件工程实践。软件工程实践在第3学年的第2学期进行,是逐步工业化教育的第3步,要求学生以分组的形式在2周时间内完成一个软件系统的开发。与短期企业实训相比,软件工程实践过程中学生要独立完成软件开发生命周期的各个阶段。通过软件工程实践,学生的编程能力、解决问题能力、一般平台应用能力、流行工具软件的使用能力以及项目管理能力将得到全面提升,这也为第4学年的工业实践打下良好基础。
3企业实习
软件工程专业本科生第4学年将在IT企业实习中,完成具有一定技术难度和较大工作量的技术方案设计和软件开发等工作,并在此基础上完成(撰写)本科毕业论文。通过工业实习,学生的软件开发能力、工程实践能力以及自学能力都将得到大幅度提高,完成学生到企业员工的软件产业人才的逐步转变。(1)双导师机制。HIT-NPSS要求所有的学生必须在IT企业进行至少一年的工业实习。为了保证课堂学习向工业实践的平稳过渡,学院不仅要帮助学生选择合适的实习基地,还要帮助学生确定指导教师。为此,HIT-NPSS提出了双导师机制,即学生在校内和校外(实习基地)各选择一名指导教师,校外导师主要负责指导学生软件项目开发,校内导师主要负责指导学生毕业论文撰写。HIT-NPSS要求软件工程专业本科生的毕业论文要基于其工业实习期间直接参与的软件工程项目,双导师机制不仅能够帮助学生填补不同领域的知识空白,还能够有效建立起大学和IT企业的沟通桥梁,保证学生工业实践和毕业论文的顺利进行。(2)实习监管方法。在双导师机制的基础上,HIT-NPSS通过开题检查、中期检查以及结题验收对学生的整个实习过程进行监管。在工业实习的前3个月内,学生必须在校内导师和校外导师的共同指导下完成论文开题报告,即确定论文题目、主要内容以及关键技术等。在工业实习3个月后,学院将到实习基地对学生的选题情况进行检查,争取尽早发现存在的问题并对学生进行有效指导。中期检查将在选题后的3个月内进行,检查过程与开题检查相似,目的是检查学生的工作进展是否符合开题报告中的日程安排,帮助学生解决实习中的问题与困难。此外,中期检查也是学院与实习企业交流学生实习表现、调整未来实习派遣计划的重要手段。结题验收是学生工业实习结束前的最后一次检查,一般在实习基地进行,在学生展示自己的工作内容后,由企业顾问和校方专家共同评估其实习情况。截至2013年,HIT-NPSS已有2937名学生在200家IT企业完成了工业实习。
4校企合作模式
为充分发挥企业在工业化人才培养过程中的作用,HIT-NPSS采用多种模式加强校企合作。主要合作模式包括以下几种:(1)校企合作高峰会。校企合作高峰会以不同的主题每年举办一次,是高校和企业高层以及产业高级人员共商共计的重要平台,有效促进了校企之间的沟通与合作,对全面实施卓越工程师培养计划起到了巨大推动作用。截至2013年,HIT-NPSS已成功举办了多届校企合作高峰会,累计邀请过220余家企业参会,并与中兴通讯股份有限公司、金山软件有限公司、浪潮集团等50多家知名企业保持着长期合作关系。(2)校内工业实践基地。在广泛开展校外工业实习的同时,HIT-NPSS也与哈尔滨本地软件公司合作,在校内建立工业实习环境,提高学生的软件开发能力。学生可在校内工业实习基地进入企业的项目组,参与具体项目的开发。目前,哈工大首创科技股份有限公司、哈工大慧通新意信息技术有限公司、黑龙江省计算机网络与软件评测中心等公司已进驻校内实习基地。(3)联合实验室。联合实验室是校企合作的另一种模式,主要用于教学和软件开发实践,由软件学院负责提供场地和设备,由企业提供开发平台和各种工具软件,并由企业定期为软件学院的师生开设专题讲座,进行相关指导。目前,HIT-NPSS已与浪潮通用软件公司、金山软件股份公司和英特尔亚太研发有限公司共同建立了联合实验室。联合实验室的建立,为软件学院建立科学的课程体系和工业化实践教学管理方法,实现工业化软件人才的培养创造了良好条件。(4)学生俱乐部。学生俱乐部是由软件学院和软件公司共同支持的实践类学生社团组织。学生俱乐部依托实际项目、模拟企业真实经营环境,有效培养学生的IT实践经验和创新能力,同时加强校企技术交流[3]。目前HIT-NPSS已组建起亦飞、零度、腾讯等7个学生俱乐部。其中,亦飞俱乐部由阿里巴巴集团支持在2003年创建;零度俱乐部由金山软件股份公司支持在2004年创建;腾讯俱乐部由腾讯科技有限公司支持于2005年创建。(5)企业家论坛。HIT-NPSS于2003年发起了企业家论坛活动,主要形式是邀请国内外著名企业家到校进行讲座或演讲。论坛的宗旨是让学生了解行业动态、把握领先技术、了解企业发展历程,以实现活跃校园气氛、开拓学生视野、树立企业形象的最终目标,同时促进企业与哈工大软件学院的相互了解与广泛合作。到目前为止,HIT-NPSS已经邀请了30余名知名企业家作为演讲嘉宾。(6)青年校友论坛。青年校友论坛是HIT-NPSS品牌活动企业家论坛的进一步延伸。青年校友论坛的演讲嘉宾主要是软件学院的毕业生,在企业工作2年以上。青年校友论坛是在校学生与学长们交流的平台,大家一同分享上学的心得、实习的体会、工作后的经历。青年校友论坛的创办宗旨是进一步落实学院的工业化教育模式,深化学院工业化办学理念。到目前为止,已邀请过10余名毕业生重返母校作为论坛嘉宾,青年校友论坛成为HIT-NPSS工业化教育模式中不可或缺的一部分。
二、学生就业情况
为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中,有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中,为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础,学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外,筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中,我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统,由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性,系统中不同生产厂家的设备可相互兼容,便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性,实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员,做到资源共享,扩大受益面。
1 FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备,包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器,电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度,实现零件位置对准,同时设置检测开关,通过PLC采集至计算机,判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后,系统驱动锁紧装置进行物料定位固定,上位机按指定程序控制六自由度并联机器人,进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮,进人数控雕刻机控制界面,三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻,通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码,然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机,雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后,计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。
在主界面中点击立体仓库状态按钮,进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况,系统实时检测各个仓位的状态,然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位,操作者通过观察状态位的图标情况,操作者就可以知道哪个仓位是否为空,并且知道各个仓位物件的重量,通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品,每一类成品的个数及总重量。
2系统特点
(1)包含多种关键技术及单元,使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC,VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学,编制了的实验指导书,包含多个实验:为了方便教学实际使用,我们为系统提供了专门实验指导书,其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验,供本科生、专科生和研究生专业选开,教师也可以根据实际情况,在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统,具有交互式和图形化特点,操作简单易学,自动化程度高,使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯,将系统中各环节的状态显示在操作界面上,使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据,掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向,不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程,而且开发了生产及物料存储数据库,根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性,系统采用了开放式结构,提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数,不用了解底层复杂的时序和操作过程,只需要在VC或VB中简单的几行代码,学生即可开发出自己的运动或控制功能,激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块,使操作者在操作系统的同时,也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校,可将控制计算机与校园网相连解,使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程,提高系统利用率,也可实现远程教学。
3如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招,学生人数大幅上升,而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等,需要的时间较长。因此,大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3. 1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请,参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目,通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下,首先查阅文献和学习FMS的有关知识,编制程序,上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定,一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定,实行弹性制,不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少,在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。
例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息,设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统,使目标函数“最长流程时间”的值最小,然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解,掌握车间调度的方法,培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象,也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具,用来建立仿真模型,使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境,使学生了解并掌握该算法的原理,并在仿真环境中实现算法,得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境,如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型,在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况,即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题,目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期,它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起,到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间,由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri,I=1 ,2 ,3,…,n),所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间,也等于一批工件的最长完工时间C max 。
设n个工件的加工顺序为S=(S1 ,.S2 , ……,,Sn),其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间,Pk表示工件Si在Mk上的加工时间,K=1,2,3,……,m;i=1 ,2, ……,n,
式(1)是一个递推公式,当由式(1)得出Cm(sn)时,Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后,可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地,在给定的一段时间内,顺次决定下一个被加工的工件。
3. 2开设选修课
由于学习FMS的有关知识,需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备,要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此,我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上,开设FMS的上机实验课,学生分为3 -5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限,加之是选修课;因此,在实验课之前,面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等,以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作,辅导学生处理实验结果。
3. 3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节,同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生,有充分的时间利用所掌握的专业基础知识,解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
4 FMS进行本科教学的体会和希望
4. 1 FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备,对学生选择专业有一定的帮助,也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如,一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后,对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣,报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”,学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作,在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数,观察不同的切削过程,加深了所学的理论知识,熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要,拓宽人才培养领域,在开设综合性实验项目和选修课时,也接受其他学院的学生。学生结束项目后,对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言,综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间,我们摒弃了传统的验证实验的模式,采取了“双向互动”,教师以更多的精力启发学生的创造力,调动其主动性和积极性,发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式,学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式,不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法,应用技能方面也得到了提高,为他们今后走上社会,服务于社会,缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。
为使机械设计制造及其自动化专业学生在学习过程中,有机会将所学到的各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中,为他们走上工作岗位后应用这种新的理念打下基础,学院除了建立适合于现代教学法模式的几个独立的专业实验室外,筹建了一个开放式自动化综合实验室。在这个综合实验室中,我们开发了一套完全接近于生产实际的模块化柔性制造系统,由省部共同投资。实验室的开放性主要体现在两个方面:一是系统组成具有开放性,系统中不同生产厂家的设备可相互兼容,便于以后扩展;二是实验室资源具有开放性,实验室可面向校内外各种层次的学生或培训学员,做到资源共享,扩大受益面。
1 FMS系统组成
柔性制造系统机电一体化训练设备,包含一条闭环柔性输送装置和六自由度并联加工中心(加工站)、三自由度数控雕刻机及其控制系统、四自由度上料检测站及其控制系统、搬运站、安装站、安装搬运站、智能分类站、现场总线、多层次立体原料库及其控制系统、多层立体成品库及其控制系统、自动化输送线及变频调速控制系统、PLC数据采集及物料监控系统、系统监控及管理控制软件。
工业控制计算机通过运动控制卡发送位置信号给旋转立体上料库电机驱动器,电机驱动器驱动步进电机旋转一定角度,实现零件位置对准,同时设置检测开关,通过PLC采集至计算机,判断托盘上相应位置是否存在零件。自动上料机器人将待加工物料送至加工位置后,系统驱动锁紧装置进行物料定位固定,上位机按指定程序控制六自由度并联机器人,进行零件前序的加工。在主界面中点击数控雕刻机控制按钮,进人数控雕刻机控制界面,三自由度数控雕刻机主要实现对工件端面的雕刻,通过用户编制G代码也可以用软件将模型转化为G代码,然后通过计算机的串口将G代码传到雕刻机,雕刻机执行G代码。
零件前序加工完毕后,计算机控制零件搬运机器人将加工完的零件搬运至下一工序的加工位置。
在主界面中点击立体仓库状态按钮,进人立体仓库状态界面。立体仓库状态是用来实时显示立体仓库仓位的占用情况,系统实时检测各个仓位的状态,然后系统给码垛机发指令决定码垛机下一次将装配的成品放人哪个仓位,操作者通过观察状态位的图标情况,操作者就可以知道哪个仓位是否为空,并且知道各个仓位物件的重量,通过生产统计还可以知道立体仓库一共有多少个成品,每一类成品的个数及总重量。
2系统特点
(1)包含多种关键技术及单元,使学生了解更多的知识;机器人技术;物流仓储自动控制系统;立体仓库;自动输送线;自动码垛机;物流仓储管理和监控;PLC控制系统;传感器技术;计算机网络通信技术和现场总线技术;计算机控制;网络化视频监控技术;数据库技术;多轴运动控制器;气动技术;步进电机及驱动;伺服电机及驱动;VC,VB等高级语言编程。
(2)结合机电教学,编制了的实验指导书,包含多个实验:为了方便教学实际使用,我们为系统提供了专门实验指导书,其内容涵盖机械、控制、机器人示教、插补、自动装配、码垛等多项实验,供本科生、专科生和研究生专业选开,教师也可以根据实际情况,在实验指导书的基础上增开设计性、综合性实验。
(3)交互式图形化操作界面:系统控制软件采用WINDOWS操作系统,具有交互式和图形化特点,操作简单易学,自动化程度高,使教师和学生在很短的时间之内就可以掌握对系统的操作。
(4)丰富的状态反馈功能:通过计算机与各单元及传感器的通讯,将系统中各环节的状态显示在操作界面上,使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据,掌握系统运行状态。
(5)完善的生产及物料存储统计功能:根据现代柔性制造系统的特点及仓储物流的发展动向,不但在工作过程和原理上仿真实际生产过程,而且开发了生产及物料存储数据库,根据系统的运行随时记录和分析生产和存储数据。
(6)开放式系统结构:为了增强学生的参与性,系统采用了开放式结构,提供了完善的控制功能动态链接库和二次开发函数,不用了解底层复杂的时序和操作过程,只需要在VC或VB中简单的几行代码,学生即可开发出自己的运动或控制功能,激发学生的学习兴趣。
(7)网络化视频监控:系统提供网络化视频监控模块,使操作者在操作系统的同时,也可通过电脑屏幕实时观看系统的实际运行状况。同时对于有条件的学校,可将控制计算机与校园网相连解,使更多的学生和老师通过网络观看现场实验过程,提高系统利用率,也可实现远程教学。
3如何应用FMS进行本科实验教学
由于近年来高校的扩招,学生人数大幅上升,而大型实验设备台套数少;而且大型实验设备的实验通常包括编程、上机、结果分析等,需要的时间较长。因此,大型设备开设的实验不能简单的照搬其它实验教学的模式。我们分别探索了以下几种模式:
3. 1开设综合设计性实验
本中心老师提出项目申请,参加学校实验室设备管理处组织的“工程实践”和机电工程学院组织的“机电一体化实训中心”项目。这些项目结合指导老师的科研项目,通过双向选择接受学校相关专业本科三年级以上的学生参加。学生分为2-4人一组;在教师的指导下,首先查阅文献和学习FMS的有关知识,编制程序,上机测试;实验的内容根据项目的研究内容而定,一般涉及多种设备;实验时间根据老师和学生双方商定,实行弹性制,不拘泥于课堂安排的时间。由于学生人数少,在实验过程中可以做到师生面对面的随时交流。
例如:作业计划与调度教学实验。
“作业计划与调度教学实验”的内容是让学生根据给定的加工工件信息,设计一个单件小批量零件加工的“作业计划与调度”的仿真系统,使目标函数“最长流程时间”的值最小,然后对仿真结果进行验证。实验的目标是:使学生加深对“作业计划与调度”概念的理解,掌握车间调度的方法,培养学生理论与实践相结合的能力,提高学生的学习兴趣和积极性。实验系统要具备以下功能:
(1)提供一个很好的、有代表性的研究对象,也就是使学生知道他们是在那个车间、那个环境为加工那些工件设计“作业计划与调度”的方案;
(2)提供一个很好的仿真环境及工具,用来建立仿真模型,使学生形象直观地看到车间调度的运行过程;
(3)提供实现“作业计划与调度”的算法和软件开发环境,使学生了解并掌握该算法的原理,并在仿真环境中实现算法,得到仿真结果;
(4)提供一个真实环境,如FMS车间或可真正运行的FMS车间模型,在此环境中对上面得到的仿真结果进行验证。
针对“FMS教学实验系统”只讨论一种特殊情况,即最长流程时间Fmax的计算先讨论n/m/P/Fmax问题,目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期,它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起,到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间,由于假设所有工件的到达时间都为零(Ri,I=1 ,2 ,3,…,n),所以Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间,也等于一批工件的最长完工时间C max 。
设n个工件的加工顺序为S=(S1 ,.S2 , ……,,Sn),其中Si为排第i位加工的工件的代号。以CK(Si)表示工件Si在机器Mk上的完工时间,Pk表示工件Si在Mk上的加工时间,K=1,2,3,……,m;i=1 ,2, ……,n,
式(1)是一个递推公式,当由式(1)得出Cm(sn)时,Fmax、就求得了。在熟悉以上公式之后,可以直接在加工时间矩阵上从左向右计算完工时间。对于某一工作地,在给定的一段时间内,顺次决定下一个被加工的工件。
3. 2开设选修课
由于学习FMS的有关知识,需要学生们具有一定的专业知识;而且大型设备一般只有一套设备,要面向学生人数众多的本科生开设实验课有一定的难度。因此,我们首先开设了FMS的选修课。在讲授FMS技术的理论知识的基础上,开设FMS的上机实验课,学生分为3 -5人一组。由于课堂讲授FMS的时间有限,加之是选修课;因此,在实验课之前,面对设备再介绍一次设备的原理、结构和用途等,以加深学生的印象;然后指导学生编制程序、适当的上机操作,辅导学生处理实验结果。
3. 3为本科毕业设计提供实验
本科生的毕业论文是进行专业基本技能培养的重要环节,同时也是培养学生创造性思维方法、提高动手和解决问题能力的不可缺少的过程。参加本科毕业论文的学生,有充分的时间利用所掌握的专业基础知识,解决具体的问题;因此毕业论文是本科生学习和掌握大型实验设备的一个非常好的机会。
4 FMS进行本科教学的体会和希望
4. 1 FMS进行本科教学的效果
通过上述三种方式向本科生开放大型实验设备,对学生选择专业有一定的帮助,也增加了学生参加推荐免试研究生和就业等的竞争力。例如,一名机电学院的学生参加了“FMS研究”项目后,对数控技术有关知识和应用有了一定的了解和兴趣,报考研究生时选择数控技术专业。另一名机电学院的学生参加“开放式数控系统的研究”,学习了切削图形设计、数控雕刻机及其控制系统等一系列操作,在老师的指导下自己操作选择刀具和切削参数,观察不同的切削过程,加深了所学的理论知识,熟悉了作业计划与调度的原理、立体仓库的基本操作;该生通过面试后顺利地被华中科技大学录取为研究生。
近年来为了适应地方经济和社会发展的需要,拓宽人才培养领域,在开设综合性实验项目和选修课时,也接受其他学院的学生。学生结束项目后,对所参加的研究工作非常有兴趣。
相比较而言,综合设计性实验效果明显好于选修课的实验。前者由于有充分的时间,我们摒弃了传统的验证实验的模式,采取了“双向互动”,教师以更多的精力启发学生的创造力,调动其主动性和积极性,发挥他们运用所学的知识去解决实际问题。对这种实验模式,学生表现出极大的兴趣。这种实验教学模式,不仅拓展了学生现代科学技能的理论和知识;在实验方法,应用技能方面也得到了提高,为他们今后走上社会,服务于社会,缩短理论与实践的差距奠定了良好的基础。