一種培訓復(fù)雜產(chǎn)品專業(yè)人才的教學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種面向航天器、飛行器、艦船、車輛等復(fù)雜產(chǎn)品的專業(yè)人才教學系統(tǒng),目的在于提高了設(shè)計師培養(yǎng)的針對性、有效性和入職以后的工作適應(yīng)能力,同時有助于企業(yè)文化的養(yǎng)成、優(yōu)秀人才的甄別。本發(fā)明的解決方案是:基于并行工程技術(shù)、多學科協(xié)同技術(shù)、信息工程技術(shù)和項目管理技術(shù),搭建出虛擬設(shè)計的軟硬件教學平臺;然后采用理論與實踐相結(jié)合的案例場景教學方式,實現(xiàn)基于流程驅(qū)動、信息自動推送、多學科設(shè)計團隊協(xié)同的數(shù)字化設(shè)計與仿真,最后通過多角色虛擬項目教學,使學員體驗、掌握航天器主要設(shè)計流程和先進設(shè)計理念,從而全面提升其知識技能水平和綜合素質(zhì)。
【專利說明】一種培訓復(fù)雜產(chǎn)品專業(yè)人才的教學系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于教育培訓和人力資源開發(fā)領(lǐng)域,特別涉及一種面向航天器、飛行器、艦船、車輛等復(fù)雜產(chǎn)品的專業(yè)人才教學系統(tǒng),將案例教學與沙盤推演技術(shù)應(yīng)用于教學,適用于企業(yè)員工和客戶的培訓、專業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)讓等服務(wù)。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)(簡稱CoPS,全稱為Complex Product Systems)是指研發(fā)成本高、規(guī)模大、技術(shù)含量高、單件或小批量定制化、集成度高的大型產(chǎn)品、系統(tǒng)或基礎(chǔ)設(shè)施。它包括航空航天系統(tǒng)、大型通訊系統(tǒng)、大型船只、電力網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、告訴列車、大型武器裝備等,與現(xiàn)代工業(yè)休戚相關(guān),直接影響到一個國家的綜合國力和核心競爭力。
[0003]由于復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的研制和理論探討是比較新興的研究和應(yīng)用熱點,并沒有統(tǒng)一的定論。其中一種比較有代表性、廣為接受的說法為:客戶需求復(fù)雜、產(chǎn)品組成復(fù)雜、產(chǎn)品技術(shù)復(fù)雜、制造流程復(fù)雜、試驗維護復(fù)雜、項目管理復(fù)雜、工作環(huán)境復(fù)雜的一類產(chǎn)品,如航天器、飛機、汽車、船舶等。
[0004]目前的員工和客戶的專業(yè)技術(shù)培訓,主要有課堂講授、現(xiàn)場參觀、拓展訓練等形式。
[0005]從培訓內(nèi)容上看,課堂講授形式較為側(cè)重理論知識,以授課教師在講臺面向?qū)W員進行一對多的單向講授,適于前人已經(jīng)精細的歸納整理的顯性知識;現(xiàn)場參觀側(cè)重增強學員的感性知識,對事物的深層認知不夠;拓展訓練則是側(cè)重群體意識、協(xié)作模式、突破自我極限等社會習性、團隊文化的一般培養(yǎng),與企業(yè)的自身文化存在著一定程度的脫節(jié)。
[0006]培訓效果上來看,學員在課堂授課和現(xiàn)場參觀模式中均較為被動,其積極性被沒有被充分激發(fā);拓展訓練對企業(yè)文化的針對性不強。
[0007]案例教學(Case Method)是由美國哈佛法學院前院長克里斯托弗.哥倫布.朗代爾(C.C.Langdell)于1870年首創(chuàng),后經(jīng)哈佛企管研究所所長鄭漢姆(W.B.Doham)推廣,并從美國迅速傳播到世界許多地方,被認為是代表未來教育方向的一種成功教育方法。案例教學是一種通過模擬或者重現(xiàn)現(xiàn)實生活中的一些場景,讓學生把自己納入案例場景,通過討論或者研討來進行學習的一種教學方法,主要用在管理學、法學等學科,現(xiàn)在也廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學教學中。教學中既可以通過分析、比較,研究各種各樣的成功的和失敗的管理經(jīng)驗,從中抽象出某些一般性的管理結(jié)論或管理原理,也可以讓學生通過自己的思考或者他人的思考來拓寬自己的視野,從而豐富自己的知識。
[0008]企業(yè)沙盤模擬培訓源自西方軍事上的戰(zhàn)爭沙盤模擬推演。戰(zhàn)爭沙盤模擬推演通過紅、藍兩軍在戰(zhàn)場上的對抗與較量,發(fā)現(xiàn)雙方戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)上存在的問題,提高指揮員的作戰(zhàn)能力。英、美知名商學院和管理咨詢機構(gòu)很快意識到這種方法同樣適合企業(yè)對中、高層經(jīng)理的培養(yǎng)和鍛煉,隨即對軍事沙盤模擬推演進行廣泛的借鑒與研究,最終開發(fā)出了企業(yè)沙盤實戰(zhàn)模擬培訓這一新型現(xiàn)代培訓模式。沙盤模擬培訓特有的互動性、趣味性、競爭性特點,能夠最大限度的調(diào)動學員的學習興趣,使學員在培訓中處于高度興奮狀態(tài),充分運用聽、說、學、做、改等一系列學習手段,開啟一切可以調(diào)動的感官功能,對所學內(nèi)容形成深度記憶,并能夠?qū)W到的管理思路和方法在實際工作中很快實踐與運用。在沙盤模擬培訓中學員得到的不再是空洞乏味的概念、理論,而是極其寶貴的實踐經(jīng)驗和深層次的領(lǐng)會與感悟。沙盤模擬演練課程是歐、美工商管理碩士的核心課程之一。歐、美、日等發(fā)達國家的眾多大中型企業(yè)將其作為中高層的常設(shè)必修課程,目前,沙盤模擬培訓已風靡全球,成為世界500強企業(yè)中高層管理人員經(jīng)營管理能力培訓的首選課程。
[0009]但是上述案例教學和企業(yè)沙盤模擬均從未與工程教育領(lǐng)域進行直接結(jié)合,本發(fā)明首次將其應(yīng)用于大型復(fù)雜產(chǎn)品的工程教育和高級專門人才的培養(yǎng),特別涉及到一套的培訓工具和方法、模版。由于航天工業(yè)與航空、船舶、車輛、能源等領(lǐng)域有著諸多的相似點,這種已經(jīng)被實踐證明了的教學系統(tǒng)和人才培養(yǎng)模式具有很大的推廣價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的在于提供了一種航天器、飛機、艦船等復(fù)雜產(chǎn)品的專業(yè)人才的教學系統(tǒng),提高了設(shè)計師培養(yǎng)的針對性、有效性和入職以后的工作適應(yīng)能力,同時有助于企業(yè)文化的養(yǎng)成、優(yōu)秀人才的甄別。
[0011]本發(fā)明的解決方案是:基于并行工程技術(shù)、多學科協(xié)同技術(shù)、信息工程技術(shù)和項目管理技術(shù),搭建出虛擬設(shè)計的軟硬件教學平臺;然后采用理論與實踐相結(jié)合的案例場景教學方式,實現(xiàn)基于流程驅(qū)動、信息自動推送、多學科設(shè)計團隊協(xié)同的數(shù)字化設(shè)計與仿真,最后通過多角色虛擬項目教學,使學員體驗、掌握航天器主要設(shè)計流程和先進設(shè)計理念,從而全面提升其知識技能水平和綜合素質(zhì)。
[0012]該教學系統(tǒng)包括軟硬件平臺、案例庫、業(yè)務(wù)流程模擬器三部分組成,所述的軟硬件平臺包括硬件和軟件,其中硬件部分主要為教學提供服務(wù)器、PC客戶機、教師專用機等計算機類產(chǎn)品,路由器、防火墻、交換機等網(wǎng)絡(luò)硬件,還有投影系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、遠程視頻系統(tǒng)等,以及數(shù)控加工中心、快速成型加工中心等教學專用的制造終端,還有空調(diào)、消防、建筑等常規(guī)基礎(chǔ)建設(shè)部分。軟件系統(tǒng)主要包括機械、電子、光學、熱學、磁場、流體等各個學科相關(guān)的專業(yè)軟件,以及辦公、操作系統(tǒng)、病毒防護等基礎(chǔ)軟件。所述的案例庫,通常為存儲著各種專業(yè)軟件的設(shè)計、分析和仿真模型,以及各類設(shè)計報告、圖檔等碎片式參考資料。所述業(yè)務(wù)邏輯封裝模塊的核心則是一套工作流程,以上述的軟硬件平臺為依托,驅(qū)動學員將案例庫中的經(jīng)典需求,加工成為一套合格的設(shè)計方案或解決方案。
[0013]硬件平臺的建筑布局通常包括協(xié)同工作區(qū)、個人工作區(qū)、服務(wù)器區(qū)、休息討論區(qū),其中協(xié)同工作區(qū)是整個硬件平臺最核心的部分,采納了并行工程(ConcurrentEngineering)的理念,為了達到充分溝通的效果,為每個專業(yè)學科設(shè)置一臺計算機,配置與該專業(yè)相關(guān)的所有軟件。整個協(xié)同工作區(qū)的布局如圖3所示,包括3套以上的投影系統(tǒng),每個投影系統(tǒng)都有自己的投影儀和投影幕布。為了控制各個屏幕的切換,并將各臺計算機的信息展示在投影系統(tǒng)上,還要配置專門的矩陣式投影切換,負責將N臺計算機的顯示信息輸出到m個投影系統(tǒng)上。為了保障設(shè)計信息的充分共享,協(xié)同工作區(qū)、個人工作區(qū)和服務(wù)器區(qū)都通過光纖網(wǎng)絡(luò)組成一個共享局域網(wǎng)。音頻系統(tǒng)保證每個參與協(xié)同設(shè)計的學員都能方便快捷地發(fā)言討論。遠程視頻系統(tǒng)能使異地的學員或教師按照預(yù)先約定的時間,參與到設(shè)計討論交流中來。[0014]在集同工作環(huán)境中,配置音頻放大系統(tǒng)、視頻投影系統(tǒng)、音視頻切換矩陣和頻道式廣播系統(tǒng),其特征在于,所述視頻投影系統(tǒng)包括左、中、右三塊投影幕布及其各自對應(yīng)的投影儀器,且左中右三個顯示屏呈一定角度(O?15度)沿弧形排列,其作用在于便于學員進行協(xié)調(diào)和比對;所述音頻放大系統(tǒng)包括每個固定座位上均配置一個擴音話筒,能使房間內(nèi)每個人都能聽到其發(fā)言;所述音視頻切換矩陣,能夠在不同音頻源、視頻源之間進行切換,控制會議討論的主題和內(nèi)容;頻道式廣播系統(tǒng),按照網(wǎng)絡(luò)IP設(shè)置自動對本網(wǎng)段內(nèi)設(shè)置為同一頻道上的計算機,進行顯示視頻的同步廣播。
[0015]該教學系統(tǒng)用于航天器、飛行器、艦船等復(fù)雜產(chǎn)品的專業(yè)人才的虛擬設(shè)計培訓,所述的虛擬設(shè)計培訓可以分為三個階段,先是課堂授課(稱之為A階段),然后是基本技能強化(B階段),最后是項目實踐(C階段)。由于虛擬設(shè)計教學案例開發(fā)的復(fù)雜性,對于首次進行虛擬設(shè)計教學的單位,需要在培訓開始之前組織專家力量進行前期的周密策劃和教學準備,這需要有比較完善的案例庫為支撐。
[0016]所述的案例庫,通常為存儲著各種專業(yè)軟件的設(shè)計、分析和仿真模型,以及各類設(shè)計報告、圖檔等碎片式參考資料;為了充分利用案例庫信息,需要提前編制一個索引,每個索引項包括關(guān)鍵詞、格式、存放路徑等信息。在教學的過程中,分批、有序地開放給學員,為整個培訓起到支撐作用。對于專用格式的設(shè)計數(shù)據(jù),可以根據(jù)其特點借用專門軟件進行管理。例如,對于計算機輔助三維設(shè)計(CAD)等幾何模型,可以采用專用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)軟件進行存儲和管理;對于正式報告,可以采用AVIDM等設(shè)計文檔管理系統(tǒng)進行管理。最終形成一個比較完善的,存放有各類設(shè)計信息的可重復(fù)使用的案例庫。
[0017]所述的業(yè)務(wù)流程模擬器,通常為一套業(yè)務(wù)驅(qū)動流程,或者一個流程化的軟件系統(tǒng),該流程較為逼真地模擬出了復(fù)雜產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)計環(huán)節(jié)、場景和特點。由于復(fù)雜產(chǎn)品的自身特點,可以采取分模塊、分層次建模的思路,建立業(yè)務(wù)流程體系。該體系涵蓋人員組織分工、設(shè)計階段、質(zhì)量管理要求、協(xié)作形式等各個方面。讓學員可以模擬再現(xiàn)實際的工作場景,并從中體驗復(fù)雜產(chǎn)品專業(yè)設(shè)計的技能和要求,并積累實際工作經(jīng)驗。將學員易犯的各種錯誤提前暴露出來,從而可以為企業(yè)避免更大的損失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1培訓復(fù)雜工業(yè)產(chǎn)品專業(yè)人才的教學系統(tǒng)組成要素;
[0019]圖2神舟學院的網(wǎng)絡(luò)化硬件服務(wù)體系;
[0020]圖3基于并行工程的集同工作環(huán)境布局;
[0021]圖4衛(wèi)星設(shè)計模型案例庫;
[0022]圖5衛(wèi)星業(yè)務(wù)流程模擬器。
【具體實施方式】
[0023]該教學系統(tǒng)包括軟硬件平臺、案例庫、業(yè)務(wù)流程模擬器三部分組成,如圖1所示。所述的軟硬件平臺包括硬件和軟件,其中硬件部分主要為教學提供服務(wù)器、PC客戶機、教師專用機等計算機類產(chǎn)品,路由器、防火墻、交換機等網(wǎng)絡(luò)硬件,還有投影系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、遠程視頻系統(tǒng)等,以及數(shù)控加工中心、快速成型加工中心等教學專用的制造終端,還有空調(diào)、消防、建筑等常規(guī)基礎(chǔ)建設(shè)部分。軟件系統(tǒng)主要包括機械、電子、光學、熱學、磁場、流體等各個學科相關(guān)的專業(yè)軟件,以及辦公、操作系統(tǒng)、病毒防護等基礎(chǔ)軟件。所述的案例庫,通常為存儲著各種專業(yè)軟件的設(shè)計、分析和仿真模型,以及各類設(shè)計報告、圖檔等碎片式參考資料。所述業(yè)務(wù)邏輯封裝模塊的核心則是一套工作流程,以上述的軟硬件平臺為依托,驅(qū)動學員將案例庫中的經(jīng)典需求,加工成為一套合格的設(shè)計方案或解決方案。
[0024]硬件平臺的建筑布局通常包括協(xié)同工作區(qū)、個人工作區(qū)、服務(wù)器區(qū)、休息討論區(qū),如圖2所示。其中協(xié)同工作區(qū)是整個硬件平臺最核心的部分,采納了并行工程(ConcurrentEngineering)的理念,為了達到充分溝通的效果,為每個專業(yè)學科設(shè)置一臺計算機,配置與該專業(yè)相關(guān)的所有軟件。整個協(xié)同工作區(qū)的布局如圖3所示,包括3套以上的投影系統(tǒng),每個投影系統(tǒng)都有自己的投影儀和投影幕布。為了控制各個屏幕的切換,并將各臺計算機的信息展示在投影系統(tǒng)上,還要配置專門的矩陣式投影切換,負責將N臺計算機的顯示信息輸出到m個投影系統(tǒng)上。為了保障設(shè)計信息的充分共享,協(xié)同工作區(qū)、個人工作區(qū)和服務(wù)器區(qū)都通過光纖網(wǎng)絡(luò)組成一個共享局域網(wǎng)。音頻系統(tǒng)保證每個參與協(xié)同設(shè)計的學員都能方便快捷地發(fā)言討論。遠程視頻系統(tǒng)能使異地的學員或教師按照預(yù)先約定的時間,參與到設(shè)計討論交流中來。
[0025]在集同工作環(huán)境中,配置音頻放大系統(tǒng)、視頻投影系統(tǒng)、音視頻切換矩陣和頻道式廣播系統(tǒng),所述視頻投影系統(tǒng)包括左、中、右三塊投影幕布及其各自對應(yīng)的投影儀器,且左中右三個顯示屏呈一定角度(O?15度)沿弧形排列,其作用在于便于學員進行協(xié)調(diào)和比對;所述音頻放大系統(tǒng)包括每個固定座位上均配置一個擴音話筒,能使房間內(nèi)每個人都能聽到其發(fā)言;所述音視頻切換矩陣,能夠在不同音頻源、視頻源之間進行切換,控制會議討論的主題和內(nèi)容;頻道式廣播系統(tǒng),按照網(wǎng)絡(luò)IP設(shè)置自動對本網(wǎng)段內(nèi)設(shè)置為同一頻道上的計算機,進行顯示視頻的同步廣播。
[0026]該教學系統(tǒng)用于航天器、飛行器、艦船等復(fù)雜產(chǎn)品的專業(yè)人才的虛擬設(shè)計培訓,所述的虛擬設(shè)計培訓可以分為三個階段,先是課堂授課(稱之為A階段),然后是基本技能強化(B階段),最后是項目實踐(C階段)。由于虛擬設(shè)計教學案例開發(fā)的復(fù)雜性,對于首次進行虛擬設(shè)計教學的單位,需要在培訓開始之前組織專家力量進行前期的周密策劃和教學準備,這需要有比較完善的案例庫為支撐。
[0027]所述的案例庫,通常為存儲著各種專業(yè)軟件的設(shè)計、分析和仿真模型(如圖4所示),以及各類設(shè)計報告、圖檔等碎片式參考資料;為了充分利用案例庫信息,需要提前編制一個索引,每個索引項包括關(guān)鍵詞、格式、存放路徑等信息。在教學的過程中,分批、有序地開放給學員,為整個培訓起到支撐作用。對于專用格式的設(shè)計數(shù)據(jù),可以根據(jù)其特點借用專門軟件進行管理。例如,對于計算機輔助三維設(shè)計(CAD)等幾何模型,可以采用專用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)軟件進行存儲和管理;對于正式報告,可以采用AVIDM等設(shè)計文檔管理系統(tǒng)進行管理。最終形成一個比較完善的,存放有各類設(shè)計信息的可重復(fù)使用的案例庫。
[0028]所述的業(yè)務(wù)流程模擬器,通常為一套業(yè)務(wù)驅(qū)動流程,或者一個流程化的軟件系統(tǒng),如圖5所示。該流程較為逼真地模擬出了復(fù)雜產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)計環(huán)節(jié)、場景和特點。由于復(fù)雜產(chǎn)品的自身特點,可以采取分模塊、分層次建模的思路,建立業(yè)務(wù)流程體系。該體系涵蓋人員組織分工、設(shè)計階段、質(zhì)量管理要求、協(xié)作形式等各個方面。讓學員可以模擬再現(xiàn)實際的工作場景,并從中體驗復(fù)雜產(chǎn)品專業(yè)設(shè)計的技能和要求,并積累實際工作經(jīng)驗。將學員易犯的各種錯誤提前暴露出來,從而可以為企業(yè)避免更大的損失。
【權(quán)利要求】
1.一種培訓復(fù)雜產(chǎn)品專業(yè)人才的教學系統(tǒng),其特征在于,該教學系統(tǒng)包括軟硬件平臺、案例庫、業(yè)務(wù)流程模擬器; 所述軟硬件平臺的硬件部分包括計算機類產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)硬件、多媒體產(chǎn)品、制造終端,所述的計算機類產(chǎn)品包括教學服務(wù)器、PC客戶機、教師專用機,所述的網(wǎng)絡(luò)硬件包括路由器、防火墻、交換機;所述的多媒體產(chǎn)品包括投影系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、遠程視頻系統(tǒng),所述的制造終端包括數(shù)控加工中心、快速成型加工中心;所述軟硬件平臺的軟件部分包括專業(yè)軟件和基礎(chǔ)軟件,所述的專業(yè)軟件包括機械、電子、光學、熱學、磁場、流體多個學科相關(guān)的專業(yè)軟件,所述的基礎(chǔ)軟件包括辦公軟件、操作系統(tǒng)、病毒防護; 所述的案例庫,通常為存儲著各種專業(yè)軟件的設(shè)計、分析和仿真模型,以及各類設(shè)計報告、圖檔等碎片式參考資料; 所述業(yè)務(wù)流程模擬器是一套工作流程,其以上述的軟硬件平臺為依托,驅(qū)動培訓學員將案例庫中的經(jīng)典需求加工成為一套合格的設(shè)計方案或解決方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學系統(tǒng),其特征在于,所述軟硬件平臺的硬件部分建筑布局包括協(xié)同工作區(qū)、個人工作區(qū)、服務(wù)器區(qū)、休息討論區(qū),所述協(xié)同工作區(qū)為每個專業(yè)學科設(shè)置一臺計算機,配置與該專業(yè)相關(guān)的所有軟件,所述協(xié)同工作區(qū)包括3套以上的投影系統(tǒng),每個投影系統(tǒng)都有自己的投影儀和投影幕布,為了控制各個屏幕的切換,并將各臺計算機的信息展示在投影系統(tǒng)上,還要配置專門的矩陣式投影切換,負責將N臺計算機的顯示信息輸出到m個投影系統(tǒng)上;所述個人工作區(qū)為每個學員提供一個日常辦公和學習的個人計算機,配備各種辦公通用軟件和相關(guān)的設(shè)計仿真專業(yè)軟件;所述服務(wù)器區(qū)包括若干臺服務(wù)器,以提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、許可證授權(quán)、文件交換、數(shù)據(jù)庫等公共服務(wù),為了保障數(shù)據(jù)的共享和安全,還要配置路由器、交換機、防火墻(FireWall)、不間斷電源(UPS)等基礎(chǔ)硬件;如果涉及到異地協(xié)同教學,還要開設(shè)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN),實現(xiàn)教學資源、視頻、音頻的同步;所述休息服務(wù)區(qū)為學員提供休閑服務(wù),方便學員進行休息和交流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學系統(tǒng),其特征在于,為了充分利用所述案例庫信息,需要提前編制一個索引,每個索引項包括關(guān)鍵詞、格式、存放路徑等信息,在教學的過程中,分批、有序地開放給學員,為整個培訓起到支撐作用,對于專用格式的設(shè)計數(shù)據(jù),可以根據(jù)其特點借用專門軟件進行管理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學系統(tǒng),其特征在于,所述的業(yè)務(wù)流程模擬器逼真地模擬出了復(fù)雜產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)計環(huán)節(jié)、場景和特點,涵蓋人員組織分工、設(shè)計階段、質(zhì)量管理要求、協(xié)作形式等各個方面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的教學系統(tǒng),其特征在于,對于CAD幾何模型,可以采用專用的PDM軟件進行存儲和管理;對于正式報告,可以采用AVIDM等設(shè)計文檔管理系統(tǒng)進行管理。
【文檔編號】G09B5/00GK103942980SQ201310018063
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月17日
【發(fā)明者】徐清, 溫躍杰, 王偉, 趙晟, 李強, 李爽, 高瑜, 劉洋 申請人:中國空間技術(shù)研究院神舟學院