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人因工程结课论文

发布时间:2024-07-02 14:23:46

人因工程结课论文

“人工智能”是大学本科自动化专业所开设的一门专业选修课,为了能够调动自动化专业的学生对本课程学习的积极性,对《人工智能》这门专业选修课程的 教学 方法 进行了探索和 总结 。以下是我整理分享的关于人工智能结课论文的相关 文章 ,欢迎阅读!

对《人工智能》专业选修课教学的几点体会

摘要:“人工智能”是大学本科自动化专业所开设的一门专业选修课,为了能够调动自动化专业的学生对本课程学习的积极性,提高《人工智能》专业选修课的教学效果,我们结合近几年的实际教学 经验 ,从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学等方面对《人工智能》这门专业选修课程的教学方法进行了探索和总结。

关键词:人工智能 优选教材 考核方式内容 手段 实践

人工智能(Aritificial Intelligence,英文缩写为AI)是一门综合了应用数学、自动控制、模式识别、系统工程、计算机科学和心理学等多种学科交叉融合而发展起来的的一门新型学科,是21世纪三大尖端技术(基因工程、纳米科学、人工智能)之一。它是研究智能机器所执行的通常与人类智能有关的职能行为,如推理、证明、感知、规划和问题求解等思维活动,来解决人类处理的复杂问题。人工智能紧跟世界社会进步和科技发展的步伐,与时俱进,有关人工智能的许多研究成果已经广泛应用到国防建设、工业生产、国民生活中的各个领域。在信息网络和知识经济时代,人工智能现已成为一个广受重视且有着广阔应用潜能的前沿学科,必将为推动科学技术的进步和产业的发展发挥更大的作用。因此在我国的大中专院校中开展人工智能这门课的教学与科研工作显得十分紧迫。迄今为止,全国绝大多数工科院校中的自动控制、计算机/软件工程、电气工程、机械工程、应用数学等相关专业都开设了人工智能这门课程。南京邮电大学自动化学院自2005年成立至今,一直将“人工智能”列为自动化专业本科生的选修课程,到目前为止已经有八年的历史了。由于南京邮电大学是一所以邮电、通信、电子、计算机、自动化为特色的工科院校,因此,学校所开设的许多专业都迫切需要用人工智能理论和方法解决科研中的实际问题。在问题需求的推动下,南邮人经过多年的努力工作,在人工智能科研方面取得了丰硕的成果,如物联网学院所开发的现代智能物流系统、自动化学院所开发的城市交通流量控制与决策系统,为本课程的开设提供了典型的教学案例。我们结合近几年的实际教学经验,从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学等方面对人工智能课程教学方法进行了总结归纳。

一、优选教材

目前,国内有关人工智能课程的中英版教材种类非常多,遵循实用、简单、够用的原则,再经过授课老师和学生们的共同调研,我们选用由中南大学蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》第三版作为南邮本课程的授课教材。本书覆盖的人工智能知识体系比较全面,包含知识表示、搜索推理、模糊计算、专家系统等。本书主要针对计算机、自动化、电气工程等本科专业的学生所编写,内容基础,难度适中。蔡教授所编写的这本教材全面地介绍了人工智能的研究内容与应用领域,做到了内容新颖、简单易懂、兼顾基础和应用,受到了全国广大师生们的一致好评,多年的教学实践证明我们所选择的教材是恰当的、正确的。

二、考核方式

在全国大部分高等院校,“人工智能”这门课大都选择开卷考试的方式来进行考核。为了强化学生对人工智能这门课基础知识的掌握,南京邮电大学自动化学院选用闭卷考试的方式来进行考核。为了打消部分学生想在期末闭卷考试中通过作弊手段来完成人工智能这门课考核的侥幸心理,我们加强了对学生平时考勤成绩、课下作业成绩和实验成绩的考核,从而杜绝了“一纸定成绩”的现象。我们对人工智能这门课的最后期末成绩是按如下权重来划分的:平时考勤成绩占10%、课下作业成绩占10%、实验成绩占20%、最后的期末考试卷面成绩只占60%。为了克服国家现行 教育 体制的弊端,避免学生“机械式”地的应对教学和考试,我们对考试题型进行了调整,不再是以往的填空、选择、简答等题型,而是改为以解决实际问题为导向的应用题型为主,这样学生只需要在理解授课内容的基础上利用自己的思维来解题就可以了,这也体现了国家目前正在提倡的应用型教学导向。

三、教学内容调整

对于本科生而言,人工智能这门课程所需要讲授的内容实在太多,由于课时所限,我们必须精简教学内容,让学生在掌握基础知识的同时,也能够了解它的具体应用。因此,我们将人工智能这门课程的教学内容分为两个部分:第一部分是基本理论和方法,包括人工智能的概述、知识表示方法、确定性推理方法等;第二部分为人工智能研究成果的具体应用,包括神经元网络计算、模糊智能计算、专家知识库系统、机器语言学习等。通过对教材内容的合理调整和安排,使得授课计划能够比较全面地覆盖了人工智能这门课程的基本知识点,从而满足了学生们的求知需求。

四、教学手段的改进

(一) 激发学生的学习兴趣

经过长时间的教学我们发现,在选修“人工智能”这门课程时,每个学生的心中所想各有不同,这些学生在刚开始学习时兴趣还比较强烈,但随着教学内容变得越来越抽象,学生逐渐对这本课的学习失去了信心,甚至上课时间不去听课,使授课教师对教学也渐渐失去了信心,导致恶性循环,严重影响了教学质量。针对这种现象,我们认为,在开课前充分激发学生的学习兴趣是很有必要的。我们要结合学校的实验条件,开课前给学生演示“机器人医疗服务”实验,通过该实验的演示,让学生们看到机器人能够给病人提供多项人性化的服务,理解人工智能技术在开发医疗服务机器人多项关键技术中的应用,让学生在开课前能够对本课程的学习产生极大的兴趣,实践证明这种方法是有效的。

(二) 借助多媒体教学

多媒体教学是现代教学过程中一种非常重要的形式,它往往根据教学目的和学生们的特点,通过合理的设计、选择教材内容,应用公式、图形、文字、视频等多种媒体信息进行有机组合并通过电脑和投影机显示出来,与传统教学手段相结合,形成合理的教学过程结构,达到最优化的教学效果。人工智能这门课具有针对性强、内容抽象、公式繁琐等特点,学生学习起来比较困难,为了让学生生动、形象地学习该课程,我们在教学过程中充分利用了多媒体技术来组织教学。例如在课堂教学过程中播放南邮自动化学院梁志伟博士带领学生所开发的“智能 足球 机器人”比赛片段;让学生在线观看北京大学工学院谢广明博士带领学生所开发的“自主视觉机器鱼”录像片段等。在讲解某些重要的求解算法时,借助Matlab软件和投影机,直接展现该算法的求解过程,从而改善了课程教学的形式,提高了教学质量。 (三)提倡课堂 辩论

我们在教学过程中打破了传统的“老师讲课学生听课”的教学模式,多次组织课堂辩论,辩论的主题包括人工智能研究过程中出现的技术困惑、人工智能研究成果转化中的市场前景等。如组织了“电脑PK人脑”“电脑是否让电视消失”“电脑的未来发展方向在哪里”等一系列 辩论会 。经过激烈的辩论,无论正方还是反方都感觉自己收获很大,增长了知识,开阔了眼界。在教学过程中通过将学生由“被动听课”角色变换为“主动参与”角色,大大地调动了学生的学习积极性,从而提高了课堂教学质量。

五、实践教学

实践教学是课堂教学不可缺少的重要组成部分,通过让学生亲自动手实验来对理论知识进行检验和应用是目前国内外各个大学提高学生综合素质、增强学生市场竞争力的重要手段。人工智能实验教学的目的是让学生通过亲自动手体会授课中的各种智能控制算法,从而使学生能够更加形象地掌握课本知识。人工智能教学计划安排了4学时实验课,设置了“传教士和野人过河”“机器人路径规划”这两个人工智能问题,要求学生独立完成这2个实验题目的编程,并书写实验 报告 。通过实验,学生动手实践了课堂上所掌握的理论知识,加深了对智能算法的理解。

人工智能是一门实用性较强的课程,我们总结了近几年来的教学经验,从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学五个方面对人工智能课程教学进行了总结。从学生的反馈来看,我们所总结的教学经验对于指导新教师讲授“人工智能”这门课程具有积极的作用,需要指出的是,我们仍有很多不足之处,需要在以后的教学过程中不断努力完善,提高自己的教学能力,争取更好的教学效果。

参考文献

[1]蔡自兴,徐光佑.人工智能及其应用[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2]路小英,周桂红,赵艳等.高等农业院校《人工智能》课程的教学研究与实践[J].河北农业大学学报:农林教育版,2007,9(4):66-68.

[3]马建斌,李阅历,高媛. 人工智能课程教学的探索与实践[J].河北农业大学学报:农林教育版,2011,13(3):330-332.

[4]赵海波.人工智能课程教学方法的探讨[J].科技信息,2011,(7):541.

[5]张廷,杨国胜.“人工智能”课程教学的实践与探索[J].课程与教学,2009(11):133-134.

本研究得到了江苏省2011年度研究生双语授课教学试点项目—“模式识别与智能系统”项目经费的资助。

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一、我对土木工程的认识过程 说实在的,在高考成绩出来之前,我从来没想过也没想到土木竞会成为我未来的职业。我厌恶官场的肮脏污秽勾心斗角卑劣无耻,也惧怕商海的惊涛骇浪与危机四伏。因此我不会去从政,也无能去经商。因为学习好,成绩 几高,老师夸,同学捧,所以总是感觉飘飘的,自以为聪明得很。自然而然地喜欢把自己的未来规划到天上,想当科学家,想入中科院,想拿中国首届诺贝尔奖,……总之一切好事都被我想遍了,就是没想到土木上来,--也许潜意识里已经想过了,土:土气的土;木:木讷的木,因此立马就否定了它。 高考成绩替我选择了土木。因为成绩不低,进了西安科技大学;因为成绩也不高,进不了生物、计算机、建筑等"红炽状态"的专业,但进得了土木,--于是,我来到了西安科技大学土木工程系。 然后是开课、选课、上课,上微积分、上线代、上制图、上英语、上体育、上这些和土木实联性几乎为零的基础平台课,但我对土木的认识并非没有进展。一次一位计算机系的师兄对我说,你选土木真是选对了,就应该做宏大的事情,不像我们研究些小里小气的玩意。又一次与一游客闲扯,说到我是土木的,他居然叹道:哇噻,那可是西科最好的系。我不知道土木系是不是西科最好的系,但自己的系受到了赞美,我心中总是高兴的。我又开始认真地接受了土木工程专业。 但我对土木的理解依旧是依稀而朦胧的,这种依稀而朦胧的状态一直持续到第九周。也就是说,直到土木工程概论开课了,我才第一次理性地认识了土木,尽管是粗浅的,却是真切的。 我知道了这是一项伟大的事业,它和人民的衣食住行息息相关,它和国家的开发建设息息相关,它和民族的兴起强盛息息相关。"安得广厦千万间,大庇天下塞士俱欢颜"是土木的呼唤,"危楼高百尺,手可摘星辰"是对土木的惊叹,"长桥卧波,未云何龙?复道行空,不济何虹?"更是对宏大的土木工程阿房宫的真心感慨。有人说,房子盖得好,建筑工程师名声远扬;房子盖得糟,土木工程师臭名昭著。是啊,我们是幕后英雄,可这又有什么关系呢?没有土木工程师的付出,再华美的外观设计也只是绣花枕头,花拳绣腿,住不得,用不得。所以做幕后英雄,我愿意。 于是我爱上了土木工程。 二、我认识的土木工程 它是一项传统的工程。古老得不知该从何处去找寻它的渊源,大概从人类诞生的那一天起,它就开始陪伴人类走过蒙昧,走向文明,而它也就是在人类的进货中被完善,被发展。从最初的洞穴到秦砖汉瓦,到气派的皇宫,再到现代的高楼大厦,……历史记载着它的成长,而历史也正因为记载了它的成长而更加精彩。国外神秘的埃及金字塔,古老的帕特农神庙,雄伟的古罗巴斗兽场,庄严的圣索菲亚大教堂,奇怪的比萨斜塔……国内千年赵州桥,京杭大运河,四川都江堰,咸阳交通网,应县古木塔,还有旷古绝今的万里长城。古老的土木工程,是劳动人民智慧的结晶,是极其宝贵的文化遗产,更是难得一见的艺术珍品,它造福前人,泽被后世,对推动历史的发展与人类的进步,立下了赫赫大功。 它是一个年轻的事业。它的体内蕴藏着青春的活力,它的体外散发着蓬勃的朝气。它古老但并不衰老,新兴的科技给它注入了新鲜的血液,使它有了更迅猛的发展速度,更广阔的发展空间,更巨大的发展潜力。艾菲尔铁塔,帝国大厦,世贸双塔,上海环球金融中心……世界第一高频频易位;多伦多天穹,格林威治千禧顶,浦东国际机场,大分体育场……世界第一跨不断刷新;金门大桥,江阳长江大桥,青马大桥,明石海峡大枯……世界第一桥桂冠更替;挪威山岭隧道,瑞士圣哥隧道,德意开尔其隧道,中国大瑶山隧道……世界第一长风水轮转。如果说这仅仅是工程设施的大型化和施工空间的拓展,那么信息化的施工,智能化的建筑和交通,分析的防真系统总归算得上是土木发展史上绝无仅有的革新。总之,科学技术作为土木工程的强大后盾,推动了土木的发展;而土木工程作为科学技术的广阔战场,又促进了科技的进步。新材料、新结构、新施工方法和管理理念无一不给土木的腾飞插上理想的翅膀,而计算机的参与设计、分析、施工更使腾飞的土木如虎添翼。世人不禁惊叹:土木前途无限!参考资料:

土木工程课程结课论文

一、我对土木工程的认识过程 说实在的,在高考成绩出来之前,我从来没想过也没想到土木竞会成为我未来的职业。我厌恶官场的肮脏污秽勾心斗角卑劣无耻,也惧怕商海的惊涛骇浪与危机四伏。因此我不会去从政,也无能去经商。因为学习好,成绩 几高,老师夸,同学捧,所以总是感觉飘飘的,自以为聪明得很。自然而然地喜欢把自己的未来规划到天上,想当科学家,想入中科院,想拿中国首届诺贝尔奖,……总之一切好事都被我想遍了,就是没想到土木上来,--也许潜意识里已经想过了,土:土气的土;木:木讷的木,因此立马就否定了它。 高考成绩替我选择了土木。因为成绩不低,进了西安科技大学;因为成绩也不高,进不了生物、计算机、建筑等"红炽状态"的专业,但进得了土木,--于是,我来到了西安科技大学土木工程系。 然后是开课、选课、上课,上微积分、上线代、上制图、上英语、上体育、上这些和土木实联性几乎为零的基础平台课,但我对土木的认识并非没有进展。一次一位计算机系的师兄对我说,你选土木真是选对了,就应该做宏大的事情,不像我们研究些小里小气的玩意。又一次与一游客闲扯,说到我是土木的,他居然叹道:哇噻,那可是西科最好的系。我不知道土木系是不是西科最好的系,但自己的系受到了赞美,我心中总是高兴的。我又开始认真地接受了土木工程专业。 但我对土木的理解依旧是依稀而朦胧的,这种依稀而朦胧的状态一直持续到第九周。也就是说,直到土木工程概论开课了,我才第一次理性地认识了土木,尽管是粗浅的,却是真切的。 我知道了这是一项伟大的事业,它和人民的衣食住行息息相关,它和国家的开发建设息息相关,它和民族的兴起强盛息息相关。"安得广厦千万间,大庇天下塞士俱欢颜"是土木的呼唤,"危楼高百尺,手可摘星辰"是对土木的惊叹,"长桥卧波,未云何龙?复道行空,不济何虹?"更是对宏大的土木工程阿房宫的真心感慨。有人说,房子盖得好,建筑工程师名声远扬;房子盖得糟,土木工程师臭名昭著。是啊,我们是幕后英雄,可这又有什么关系呢?没有土木工程师的付出,再华美的外观设计也只是绣花枕头,花拳绣腿,住不得,用不得。所以做幕后英雄,我愿意。 于是我爱上了土木工程。 二、我认识的土木工程 它是一项传统的工程。古老得不知该从何处去找寻它的渊源,大概从人类诞生的那一天起,它就开始陪伴人类走过蒙昧,走向文明,而它也就是在人类的进货中被完善,被发展。从最初的洞穴到秦砖汉瓦,到气派的皇宫,再到现代的高楼大厦,……历史记载着它的成长,而历史也正因为记载了它的成长而更加精彩。国外神秘的埃及金字塔,古老的帕特农神庙,雄伟的古罗巴斗兽场,庄严的圣索菲亚大教堂,奇怪的比萨斜塔……国内千年赵州桥,京杭大运河,四川都江堰,咸阳交通网,应县古木塔,还有旷古绝今的万里长城。古老的土木工程,是劳动人民智慧的结晶,是极其宝贵的文化遗产,更是难得一见的艺术珍品,它造福前人,泽被后世,对推动历史的发展与人类的进步,立下了赫赫大功。 它是一个年轻的事业。它的体内蕴藏着青春的活力,它的体外散发着蓬勃的朝气。它古老但并不衰老,新兴的科技给它注入了新鲜的血液,使它有了更迅猛的发展速度,更广阔的发展空间,更巨大的发展潜力。艾菲尔铁塔,帝国大厦,世贸双塔,上海环球金融中心……世界第一高频频易位;多伦多天穹,格林威治千禧顶,浦东国际机场,大分体育场……世界第一跨不断刷新;金门大桥,江阳长江大桥,青马大桥,明石海峡大枯……世界第一桥桂冠更替;挪威山岭隧道,瑞士圣哥隧道,德意开尔其隧道,中国大瑶山隧道……世界第一长风水轮转。如果说这仅仅是工程设施的大型化和施工空间的拓展,那么信息化的施工,智能化的建筑和交通,分析的防真系统总归算得上是土木发展史上绝无仅有的革新。总之,科学技术作为土木工程的强大后盾,推动了土木的发展;而土木工程作为科学技术的广阔战场,又促进了科技的进步。新材料、新结构、新施工方法和管理理念无一不给土木的腾飞插上理想的翅膀,而计算机的参与设计、分析、施工更使腾飞的土木如虎添翼。世人不禁惊叹:土木前途无限!参考资料:

土木工程是一项综合性很高的课程,其中,土木工程材料的教学有着很强的实践性。下文是我为大家搜集整理的关于土木工程材料论文的内容,欢迎大家阅读参考!

浅论土木工程中关于智能材料的应用

【摘要】随着人们对土木工程质量和使用功能的要求不断提高,包括光纤、压磁、压电、记忆合金等各种智能材料在土木工程领域得到了广泛的应用。文章介绍了智能材料的概念、特点及其在土木工程中的应用情况,并展望了其在未来的应用趋势。

【关键词】智能材料;土木工程;特点;发展趋势

引言

目前,随着光钎、压磁、压电和形状记忆合金等材料的发展,智能材料已经被广泛应用于土木工程的各个领域。最基本的智能材料一般被称为感知材料,其可以感知内外部刺激的材料。通过感知内外部条件变化,并做出适应环境调整的材料被称作驱动材料。现在的智能材料,一般需要多种材料复合组装来实现环境变化情况下材料结构的诊断、修复、调整。

一、智能材料类型及特点

智能材料概念在20世纪80年代初被系统地提出,并于80年代末得到前所未有发展空间。随着光纤、压磁、形状记忆合金等智能材料的发展,使其在土木工程领域得到较为广泛地应用。智能材料以其具有的不同功能特点通常可分为两大类,一类为可感知外界或内部刺激强度作用的材料,称为感知材料。另一类为可响应或驱动因外界环境条件或内部状态发生变化的材料,也称为智能驱动材料。智能材料结构具有控制、传感与驱动三个要素,可利用自身感知处理信息,发出指令并执行动作,进而实现结构自我监控、诊断、检测、修复、校正与适应等各种功能。一般情况下,单一功能材料难以具有上述多种功能,这需要组元复合或组装多种材料而构成新的智能材料才能实现。

二、土木工程中智能材料的应用

1.形状记忆合金的应用

形状记忆合金是具有形状记忆效应的一种智能合金材料,作为新型功能性材料,最主要的优点就是在激发材料的形状记忆效应过程中,材料可以产生高于700兆帕的回复应力及8%左右的回复应变,同时具有较强的能量传输储存能力。该特性的应用能够将材料置于各种结构中,实现结构的自我诊断、增韧、增强与适应控制的应用研究,而且还可以将材料研制为智能型驱动器,在结构变形、损伤、裂缝及振动等方面开展应用研究工作。相变伪弹性与相变滞后性能是形状记忆合金的另一个优点,在加卸载过程中其应力-应变曲线构成环状,表明材料在此过程中能够吸收耗散较多的能量。形状记忆合金具有高达400兆帕的相变回复力,结合该特性能够研制开展形状记忆合金被动耗能控制系统,该系统可实现相变伪弹性性能,可在土木工程结构中用于耗能抗震的被动控制。通常在结构层间或底部安置形状记忆合金被动耗能控制系统,用于实现耗能系统对结构的层间变形的感知,进而起到消耗地震能量的作用。有关研究结果显示,耗能器安装形状记忆合金结构后,耗能器可吸收约为三分之二的地震能量,并显著抑制结构的位移。

2.压电材料的应用

压电材料一般是指在收到压力后,材料两端会出现电压的晶体材料。压电材料在土木工程中的应用主要包括对于结构的静变形控制、噪声控制和抗震抗风等领域。传统的压电材料使用方法是通过压电传感元件对结构的震动进行感知,利用传感器输出结果,从而实现对于震动的感知和预警。在此基础上,采取合适的控制算法对压电体的输入进行控制和定量,从而实现对于结构震动的控制,这是目前压电类智能材料的研究前沿。随着研究的深入和技术的进步,压电类的智能结构土木工程中的应该越来越广泛。

3.光导纤维的应用

光导纤维由外包层与内芯构成,是一种纤维状光通信介质材料,该材料采用先进的信息传输技术起初用于通信传输系统,由于作为信息载体的光子在速度与容量上高于电子,因此得到较为迅速的发展。光子所具有的高并行处理能力与高信息率,潜力在信息容量与处理速度得到充分发挥。光纤材料在监测、传感及信息远距离传输等方面得到应用,将光纤作为传感元件埋入传统混凝土结构中针对结构方面各项指标实现自动监测、诊断、控制、预报及评价等功能,而且将形状记忆合金等驱动元件埋入,有机结合信息处理系统与控制元件,使混凝土结构具有智能功能,进而实现混凝土结构自我诊断与修复。在土木工程结构诊断及主动控制地震响应中,光纤材料一直作为设计传感器的一种比较理想的材料,我国目前也已将其用于检测评定三峡大坝。

4.压磁材料的应用

压磁材料在土木工程中的应用主要包括磁流变材料和磁致伸缩材料。基于磁流变材料的原理,当磁场的强度高于临界强度时,磁流变在极短时间内从液态向固态转化。在介于固液体之间可根据磁流变液特点具有的快速、可控及可逆性质,控制流体特性实施时需要较低的能量,因此在智能结构中通常将磁流变液作为动器件的主要材料。基于这点,磁流变材料可用于高层建筑的结构中,实现对地震的半主动控制。因为潜在应用前景的广阔,使得磁致伸缩材料近年来得到很大关注。磁致伸缩材料具有强烈的磁致伸缩效应,这种材料可以在电磁和机械之间进行可逆转换,这种特性使其可以用于大功率超声器件、声纳系统、精密定位控制等很多领域。

三、智能材料的发展趋势

在土木工程领域,智能材料的发展趋势集中体现在以下三方面。一是实时监控检测结构状态,在土木结构中集成传感与驱动元件,利用其网络实时监控结构状态,以保证土木工程结构与基础设施的安全,有效降低维修成本。二是形状自适应材料与结构,该结构不仅可承载传递运动,还能检测并改变结构特性,具有较为广阔的应用前景。三是自适应控制减振抗震抗风降噪的结构,在土木工程设计中结构动力响应一直是比较重要的一个问题,尤其是针对桥梁与高层建筑等土木工程结构的抗震抗风问题,研发应用智能材料能够为其提供重要的途径,实现结构的自适应控制。尽管当前的智能材料还存在不同程度的不足之处,但随着有关研究的不断深入,智能材料的性能将得到明显改善。在众多领域中,智能材料都将发挥其潜力,体现出广阔的应用前景,开展的研究包括力学、计算机控制、材料、微电子、人工智能等多个学科技术。

四、结语

综上所述,随着智能材料的广泛应用,同时元件逐渐向小型化、多功能化及高功率化方向发展,在建筑结构中复合控制、传感、驱动系统及耦合/连接元件,建筑结构将发展成为主动式智能建筑结构,对于有效利用太阳能、抵御地震、风振等严重自然灾害影响具有重要作用, 为人们工作生活提供更为舒适安全的环境,对于提高土木工程结构建设质量具有十分重要的意义。

参考文献:

[1]张亚东.智能材料在土木工程中的应用研究[J].科技资讯,2011(30):49.

[2]黄浦时.关于智能材料在土木工程建设中的研究[J].数字化用户,2013(11):27.

[3]汪洋.智能建筑材料在绿色生态节能建筑中的应用[J].国外建材科技,2008,29(2):123-126.

[4]郑智能,张永兴,董强.智能材料及其在土木工程中的应用[J].重庆交通学院学报,2005,24(6):91-94.

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人因工程论文2000字

IE+IT:工业工程与信息化集成的企业增效管理创新模式齐二石,陈君彦 工程机械 2009年11月摘 要:工业工程和企业信息化是我国制造企业和整个产业经济迈向“中国创造”、赢得竞争优势的两种最有效的手段。实现工业工程与信息化(IE+IT)的集成创新,对实现我国制造业发展具有重大意义。分析我国工业工程应用现状及需求,从信息化建设的数据电子化、流程电子化、决策支持等层面,阐述工业工程在信息化中的微观基础作用,提出工业工程与信息化集成提升企业竞争力的增效管理创新模式,造企业面向全生命周期的精益设计就是其典型应用之一 我国制造业在较低的劳动成本、较强的柔性生产能力和广阔的消费市场等几大因素的推动下,已成为全球同行业增长最快的区域,国际竞争力不断提高,正在朝“中国创造”迈进。然而,我国的制造业管理水平与西方发达国家还存在较大差距,体现在资源利用率低、质量效益不高、信息化水平低等多方面。因此,全面提高管理水平,加快现有企业以信息化为主的技术改造,是我国产业界的紧迫任务,同时也是落实“信息化带动工业化,工业化促进信息化”战略,走新型工业化道路的关键所在。工业工程(Industrial Engineering,IE)作为一门具有较好适应性、系统性、综合性的管理方法论和工程技术的综合体,对提高企业整体的系统素质、综合创新能力乃至国际竞争力具有不可替代的重要作用。事实上,西方工业发达国家在工业化初期就开展了IE活动,为后来的信息化奠定了良好基础,其实质就是“IE+IT”。可见,工业工程和企业信息化是制造业企业和整个产业经济迈向“中国创造”,赢得竞争优势的两种最有效的手段。我国企业在信息化项目中如何运用工业工程技术,形成工业工程与信息化的集成创新,对我国制造业发展具有重大意义。1 我国现阶段工业工程应用现状及需求分析事实上,工业工程在发达国家的应用已有近百年的历史,是实现工业化目标的基本技术支持体系。目前较为权威的定义是美国工业工程学会于 1995年制定的:“工业工程是对有关人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技能,并且运用工程分析和设计的原理和方法,对上述系统可能获得的效果给与分析、预测和评价。”同时,工业工程被美国国家自然科学基金会列为八大类工程学科之一,涉及整个工业生产过程的资源、成本、计划、质量及库存等。结合中国国情,近年来工业工程在不断实践及发展中,逐渐形成具有中国特色的工业工程理念(Chinese Industrial Engineering,CIE),中国工业工程(CIE)是应用分析、设计、控制和评价等工程技术手段来解决多种产业部门的效率、质量及成本等管理问题的理论和技术体系,即CIE是用工程方法解决管理竞争力问题。中国工业工程基本功能与内容包括6个方面,如图1所示。目前,我国工业化和企业管理水平与发达国家相比,仍存在巨大的差距。如近期我们对天津市136家实施信息化的企业调查显示(如图 2),工业工程应用实施的比例还较低,仍有33%的企业不了解工业工程,初步实施的企业占 46%,全面实施的只有11%。企业全面实施了标准作业的只有,而企业在生产效率、成本、质量方面有改善需求但无从下手的占到了,可见工业工程在我国企业中亟需进一步加大推广力度。其中,如图3所示,企业最需要工业工程解决的问题前几位依次是:生产计划调度方法、制造系统精益管理、生产现场改善和物流系统优化。2 工业工程在企业信息化中的微观基础作用分析企业信息化就是以信息技术为基础,对企业生产管理各环节资源进行开发,是实现提高企业竞争力和经济效益的一个过程。企业信息化主要包括3个层面的内容:(1)数据的电子化。即把库存信息、销售凭证、费用凭证、采购凭证等,都以一定的数据库格式录入到计算机中,以数字的形式保存,可以随时查阅。(2)流程的电子化。把企业已经规范的流程用软件固化下来,使得流程所涉及岗位员工的工作更加规范高效,减少人为控制和“拍脑袋”的行为,提升客户满意度。(3)决策支持。通过对电子化的原始数据进行科学加工处理,数据挖掘,得出有效信息,为管理和决策提供支持。信息化的实施使得企业对信息在采集、处理、存储及应用等方面的效率大幅提高,同时可改变企业管理的方式及效率。对天津市136家实施信息化的企业调查显示(见图 4),有 的企业认为信息化提高了生产效率,其他超过 60%的企业认为信息化的积极影响方面依次为:能够灵活应对市场变化、改善财务管理水平、降低成本、提升企业竞争力、改善客户关系管理水平、改善进销存管理,以及支持管理服务与创新。但同时,有超过20%的企业认为过去的信息化建设项目效果不明显,进一步实施的信心不足。另有16%的企业认为信息化服务商针对本企业专门需求提供的产品及解决方案不足。通过以上调研分析,我们认为我国企业实施信息化不力关键在于企业管理基础累积水平不能适应实施信息化的要求,主要表现为工业化所必需的基础管理工作不到位,如对基础工业工程研究应用的忽视,企业组织机构设置和工作程序的不规范,基础数据的准确性和及时性不够,这样的运行环境难以给信息化实施提供适合和有效的支持。并且中国企业实施的信息系统更多是根据西方发达国家的制造系统水平开发的,而我国现阶段还没有完成工业化进程即进入了几乎与发达国家同步的信息化阶段,所以工业工程在信息化建设中的应用不容忽视。我们可以从信息化三个层面角度分析工业工程技术对信息化的支撑作用。数据电子化是信息化实施准备的关键阶段,其中重要工作就是对基础数据的采集、录入。这些基础数据将为 CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM、ERP 等信息系统提供运行支持。任何不准确的基础数据,对系统来说都将产生深刻的,甚至是致命的影响。而工业工程技术则为这些数据的及时、准确获取提供了保障。流程的电子化是信息化过程中最为复杂的阶段,涉及到整个企业的人员、岗位和组织。因为信息化过程中必然要改变原有的业务流程,首先是与信息流相关的岗位的职责变动,其后进一步涉及人员、技术及资源与之的匹配性变动。这些变动的大小将影响企业组织的进一步变革。因此,在信息化项目实施前中期,企业应根据自身战略,运用工业工程理念对企业业务流程进行改善(Business Pro-cess Improvement,BPI) 或 再 造 (Business ProcessReengineering,BPR),主要包括:对组织架构的改善或重新设计;对新工作岗位的工作分析;对相应的设施以及物流系统进行优化或规划设计;对相关人员的工作绩效与考核标准的重新审定,等等。如果条件允许,还应对人员在岗位及环境变化前后的状况进行人因工程方面的预测评估研究,从而达到“人—机器—环境”三者更好的匹配,使企业员工能够高效、安全、健康、舒适地工作和生活,从而提高企业的效率和安全水平。(注:人因工程学是一门新兴的正在迅速发展的交叉学科,涉及多种学科,如:生理学、心理学、解剖学、管理学、工程学、系统科学、劳动科学、安全科学、环境科学等,研究人和机器及环境的相互作用,着眼于提高人的工作绩效,防止人的失误,以实现统一考虑人—机器—环境系统总体性能的优化,使处于不同条件下的人能有效地、安全地、健康和舒适地进行工作与生活的科学,应用领域十分广阔。)决策分析是信息化项目通过决策支持信息系统提供的重要功能之一,而决策支持信息系统所蕴含的决策分析和控制管理原理及原则同样是工业工程技术体系的核心内容。例如:① 在人力资源管理系统中,需依照绩效考核规则对人员工时工效进行统计考评;② 企业资源计划(Enterprise Resource Plan-ning,ERP)中,需要根据生产计划(Master ProductionSchedule,MPS) 确定物料需求计划(Material Re-quirements Planning,MRP),继而产生全部制造件、采购件的生产作业计划和物料采购计划;③ 客户关系管理系统(Customer Relationship Management,CRM)中,需要通过广泛的市场调研,运用数据管理与数据分析工具来进行销售过程定制、销售预测等。而对市场的预测和分析,制定合理的生产计划,进行能力平衡和优化排序,是工业工程技术的经典内容之一。同时,在信息化项目实施的全过程中,企业在前期需要对项目进行总体规划和设计,尤其要进行工程经济分析,进行投入产出分析,从而更好地对项目投资、软件选型、实施方选择进行决策;企业在实施过程中,需要对信息系统的可靠性及质量进行测评,对项目全过程的成本进行现场管理控制。而要对这一过程实现科学管理和监控,工业工程提供了最佳的管理工具和方法技术体系。3 工业工程与信息化集成的企业增效管理创新模式:IE+IT创新性是工业工程的核心思想,是精髓和职业精神。工业工程从一诞生就强调科学化的创新与不断改进,它是解决各种复杂矛盾的创造性的方法。加里·哈默在《管理大未来》(2008)一书中提及科学管理精神的复兴就是创新,并重提“工业工程之父”泰勒的创新思想。管理的长远未来在于不断创新,只有创新才能提升企业竞争力。21 世纪广泛运用的信息技术为企业管理创新将起到更大的带动作用。通过之前的分析可知,结合工业工程技术,信息化过程必将是伴随管理累积与管理创新的过程。而创新的路径将来自于信息化与工业工程结合的过程中的信息化引导创新与工业工程技术的改善创新。管理具有不可复制性,邯钢模式、海尔模式都具有很深的企业文化烙印与企业个性化内容,其他企业只可能间接借鉴,这就决定了我国的管理创新模式不能照搬国外,必须结合中国国情以及时代发展需求,在引进国外管理模式、先进技术的同时,进行必要的本土化改造,消化、吸收和创新,建立适合中国企业发展与竞争需要的中国管理创新模式与理论技术体系。通过长期的研究并结合国情实际,我们认为应该考虑将信息化与工业工程集成,走一条适合我国企业发展的管理创新之路。这种模式将以工程技术为基础来规划设计企业的资源,以规划、设计、计划及控制为手段,通过具有工业工程技能的员工的主观能动性,采用以工业工程为技术支持的持续改善的管理思想,借助信息化与信息系统的辅助引导,实现创新管理,使得企业进入高效率、低成本的经营运作状态,最终实现企业目标。这种模式,在初期建设中,强调企业面向全生命周期整体规划的重要性;在运行时,注重具有工业工程技能的人员从企业改善入手,不断提升管理基础累积,从而最终顺利实施信息化,并借助信息系统实现引导创新;而在整个管理过程中,工业工程技术的运用将体现改善创新。4 “IE+IT”管理创新模式在现阶段我国制造企业的应用中国企业应在企业管理中全面推行工业工程与信息化集成的管理创新模式,必须遵循“总体规划、分步实施、有限目标和效益驱动”等四方面的实施策略,才能达到管理创新,实现整体竞争力提升的效果。据此模式,我们提出了面向制造企业的全生命周期精益设计方法这种设计方法突破以往工业工程管理改善应用大多只是局部应用单项技术的局限,从企业产品开发设计初期,即引入工业工程中的精益思想,把企业作为整体系统来进行管理规划,前端考虑顾客及市场需求,结合时代科技发展,涉及产品创意、概念设计、产品原型设定、投资决策、产品设计、工厂设计、设施设计、组织流程设计、信息系统设计等流程,后端一直到产品销售给顾客,贯穿从开发、制造到销售的全过程,实现企业的整体化设计及改造的管理模式。这种设计方法按照信息化与工业工程集成的理念,给出“系统分析—应用规划—系统设计—企业实施与改造”的全过程技术,为我国制造企业运用“IE+IT”增效管理模式提供了参考。

人因工程关于改善实验室的论文我能提供一篇.

摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。

人体基因工程论文

人类基因组计划明确的内容

如果端粒学是正确的,那么人为移植皮肤细胞核或增加端粒长度,来让人类不死,问题就是如何使细胞更新,如何添加端粒长度!这个明白了端粒学说就完结了。毕竟基因学才刚起航。

你想的有点远了,在你有生之年估计是看不到了

摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。

人因工程的毕业论文

工业工程在国内企业,尤其是大型企业的应用研究,作为一个具有很强的理论和实际意义的课题,被推到前所未有的显要位置。下面是我为大家整理的工业工程系研究 毕业 论文,供大家参考。

任务导向工业工程实践研究

1实践过程

小组成员进入企业生产现场实地观察、观测、搜集与企业相关的文档资料,并多次与企业相关部门负责人讨论,通过与企业生产现场6S管理的标准做对比(例如生产现场作业地面和容器货架的标准要求:地面物品摆放时应有定位、标识,地面应无污染、无积水、无油污、无卫生死角、无杂物、主干通道畅通,标志线清晰、区域划分合理,区域线与标识清晰无剥落、安全警示区划分清晰并有明显的警示标志、容器、货架本身标识明确,无过期及残余标识等、容器、货架无破损及严重变形等),发现生产现场生产线工位器具定置以及生产线功能区域划分等方面存在很大的问题,因此企业生产现场成为我们的重要目标,经过反复研究最终我们把调查对象锁定在生产现场的中层领导和生产现场基层工作人员。

基层工作人员调查

根据对企业负责人的访谈,我们发现生产现场存在问题具有代表性的有以下几个部门,机加车间、装配车间、连杆车间、动力处和物流处。我们小组分别针对这几个重点部门,并且运用工业工程基础、精益生产、统计学的相关知识,设计了6S管理问题调查问卷。对调查问卷做出以下要求:问卷设计的方面有整理、整顿、清扫、素养、办公室清洁和安全。对于整理方面,主要从作业场所、休息区和物品摆放情况展开;整顿方面,从物品的定位、标识问题进行调查;清扫重点从作业场所、设备完好情况、通道线、周转车、周转器具和动力总成出库、零部件入库进行;素养,主要从工作人员的着装、个人行为习惯、休息室的环境和工作人员食堂就餐环境就行调查;办公室清洁从工作室的固定物品摆放情况、文件资料的摆放以及室内的卫生等进行;而安全问题主要从工作人员的 安全 教育 知识掌握情况进行调查。问卷设计内容,一部分是属于被调查者能够直接回答比较浅显的内容;另一部分是需要被调查者经过仔细思考才能得到的内容,这部分的问卷设计就是符合5W2H的应用 方法 。之后分别对五个典型部门的生产现场基层工作人员进行问卷调查,成功发放调查问卷,并对问卷进行统计汇总,与企业生产现场6S管理的标准做对比。

企业相关负责人调查

对现场工作人员展开问卷调查的同时,我们小组成员对机加车间、装配车间、连杆车间、动力处和物流处五个典型部门相关负责人进行了交谈。通过交谈,了解企业生产现场管理中存在的问题:上级任务下达的及时性、基层工作人员完成作业的有效性之间存在的矛盾,生产现场管理政策执行力度不到位,管理制度不完善、检查部门之间的互检性差、作业现场无效劳动人员普遍存在,生产无计划以及物料浪费严重等。并依据企业相关文件资料介绍,更深层次的发现问题,以便提出高质量的解决对策。

2 总结

本次调研达到了6S管理改善管理的目的,企业在实施改进 措施 时取得了一定的效果。这次实践提高了学生的 社会实践 能力,增强了运用知识解决实际问题的能力,有利于对理论知识的转化和拓展。

神经人因实验工业工程论文

一神经人因实验在工业工程学科中的应用

Kim等将影响生产系统的因素主要分为四大类,即人的因素、技术因素、结构因素和任务因素,并认为其中人的因素处于系统中四大因素之首的地位。当今的生产系统要能在新的复杂环境下进行有效决策和响应,应当对人的因素投入更多新的研究技术。这其中就包括神经人因实验的技术。神经人因实验以其能深入人的大脑思维和身体的生理反应层面所表现出的优势在工业工程领域备受瞩目。目前,各国学者在尝试运用神经人因实验来研究工业工程学科中的各项主题,神经人因学的提出者Parasuraman将神经人因实验的发展方向主要归纳为:多任务下脑力负荷的研究、个体认知差异的研究等。工业工程学科的实验教学与研究正由过去主要运用传统的行为学的研究方法向主要运用现代的神经人因实验的研究方法转变。

1神经人因实验在多任务脑力负荷研究中的应用

脑力负荷,是指工作者为达到作业标准而付出的注意力大小,其影响因素包括工作任务量的大小、工作时间要求、工作者素质和能力要求、工作者工作意愿以及工作环境和由环境引发的工作情绪等。在当今高度现代化的生产中,生产人员从过去大部分需要自己手工操作机器设备到现在更多地是监控自动化系统的运行。分布式的大型生产系统要求监控者管理更多的机器设备,各种工作任务以并行的方式将各种信息传送给高级的人机交互集成系统,人机交互集成系统将信息融合后以各种通道的方式呈现给监控者。在这种分布式的多任务并行处理的生产模式中,监控者需要监控大量的机器设备,感知和分析各种类型的数据信息,其脑力负荷较过去成倍增长,传统的行为学实验已经难以对多任务下的平行加工进行研究,而神经人因实验恰能对由过去经典的聚焦型注意转向分散型注意的多任务下脑力负荷进行有效测量。神经人因实验针对工作者在多任务监控过程中涉及到的对多种工作信息的自动感知、选择性注意以及敏捷操控,能够有效度量同时应对多项工作任务的脑力负荷。近年来,在工业工程的人的因素研究领域中,北京航空航天大学的人机与环境工程系运用神经人因实验系统地开展了多模式飞行模拟任务下飞行员的脑力负荷测量与评价。实验人员使用脑电的事件相关电位实验技术,选取听觉失匹配负波脑电成分为实验指标,采用oddball的神经人因实验范式,将听觉失匹配理论用于飞行员的脑力负荷评价中,在9种模式的飞行模拟任务条件下进行飞行员的脑力负荷测量,通过让被试者完成模拟飞行任务的同时,测试非注意条件下飞行员的听觉失匹配指标,得到脑力负荷与脑电的听觉失匹配负波同向变化的规律,为飞机座舱显示界面的设计提供了依据。除了航空领域,神经人因实验也能应用于道路交通、船舶航行、高危行业工作人员的脑力负荷度量。

2神经人因实验在个体认知差异研究中的应用

工业工程学科的主要任务是要对生产及服务系统中的人、机器、物料、环境和信息进行整体设计、评价和优化,在这些过程中,个体认知差异在感觉、动作和情绪过程中形成对各项任务的胜任力和局限性,由此产生的人的不同行为作用于技术系统和环境系统,最终影响整个系统的工作绩效。Karwowski从“人—技术—环境”3个系统之间的关系出发,认为人的不同行为是整个系统工作的核心,因此个体认知的差异是工业工程研究的重点。由于过去受实验技术条件的限制,对于人体认知的差异只能从外在行为学观察的角度进行实验。随着对被试的无损伤的神经测量技术的进步,神经人因实验现在能在大脑思维的层面从人的内在生理数据采集出发,进行基于人的生理与心理分析的个体认知差异实验。近年来,众多学者开始引入神经人因实验的技术,针对个体认知差异开展工作过程中个体和群体的心理与行为反应规律的研究。浙江大学神经工业工程团队通过采用神经人因实验中的事件相关电位技术,进行工作人员对安全标志信号词的感知和评价的神经过程实验。研究发现:人对安全标志信号词的处理过程分为早期感知和信息评价两个阶段,安全标志信号词的主观风险感知存在差异,不同的安全标志信号词能够传递不同的风险信息,人对安全标志信号词的认识会受到情绪的影响。这些研究结果为安全管理中的安全培训、安全标志信号词的设计及使用提供了依据。神经人因实验将在 系统安全 、产品可用性、职业安全等领域的个体认知差异研究方面有着广泛的应用前景。

二神经人因实验实例神经人因实验的过程

一般分为实验前的实验设计、实验实施和实验后的数据处理和分析。相较于以往的工业工程实验,神经人因实验的不同之处在于:在实验前的设计阶段,要根据实验目的选取合适的神经实验技术,比如事件相关电位技术、生物反馈技术、眼动技术、功能性核磁共振技术、脑磁技术、近红外脑成像技术等。在明确了具体的神经实验技术后,采用相应的实验范式设计实验,比如go-nogo范式、oddball范式、等概率范式、n-back范式等。在实验过程中,需要严格按照神经实验的国际规范开展神经人因实验。实验后要根据神经实验的统计分析方法进行神经测试数据的统计分析,在此基础上进行讨论并得出神经人因实验的结论。下面以笔者开展的一例关于船舶数字化界面测试的神经人因实验来展现神经人因实验的一般过程和方法。该实验使用真实的海洋工程船拖缆机的自动化控制界面作为刺激材料,通过模拟拖缆机的现实工况,让被试者在执行监控拖缆机卷筒转速变化任务的同时,感知自动化控制界面中的事故报警信号的变化,通过认知神经实验测试应急人员对事故报警信号的反应能力,从大脑思维的层面直接揭示船舶操作人员在事故信号变化下的应急反应机理。

1实验前准备

参考神经人因实验中关于视觉失匹配的论文,实验被试的数量分布在8~12名。本实验选择12名健康人员参加实验(6位男性,6位女性,年龄24~30岁,平均年龄岁,均为右利手),所有被试者实验前24h内未曾服用镇静催眠药物或者精神活性类物质。均向每位参加实验人员支付了被试费(20元/h)。每位被试均具有正常的视觉敏锐度和正常的色彩分辨力。本实验遵守《赫尔辛基宣言》,每位被试在实验前均签署了实验信息的知情同意书。被试在充分理解实验内容和进行练习后进行正式实验。实验刺激材料由E-Prime0软件编写和呈现,刺激材料采用的是海洋工程船拖缆机的自动化控制界面,显示于19寸液晶 显示器 中央。所有刺激材料的大小、亮度、对比度等指标一致。在实验刺激材料中,界面中央的数字表示拖缆机在正常工作情况下的卷筒速度为,界面两侧的图形符号代表拖缆机的系统压力报警信号,正常状态下为绿色,形成实验的标准刺激。异常报警时为红色,形成实验的偏差刺激。界面中的报警信号有5种类型的变化,分别为颜色、持续时间、朝向、形状和大小的不同变化。5种类型刺激融入一个完整的oddball实验范式中,在同一实验环境下测试这5种类型刺激变化下被试者的视觉失匹配指标。

2实验过程

实验在隔音、光线事宜和电磁屏蔽的房间中进行,被试者取舒适坐位,距离显示器1m。被试者被要求注视屏幕中的拖缆机控制界面。界面中央为拖缆机在工作情况下的卷筒速度,正常状态下为,超过允许的速度范围后,要求被试者尽快和尽可能准确地进行相应的反应动作,规则为:当速度由增大为时按键盘“Z”键,当速度由减小为时按键盘“/”键。这一工作任务代表拖缆机的监控者对卷筒工作速度的实时调整。在实验的过程中,被试者被要求专心完成拖缆机卷筒速度的监控工作,忽视界面两侧系统压力报警信号的变化。界面中央数字的变化与两侧报警信号的变化无关联性。通过这一设定,形成对报警信号的非注意,真正做到对任务不相关的刺激材料变化的视觉失匹配的检测。实验包括3个块(Block),每个块开始的前15个刺激为标准刺激,以形成一个记忆模板。每个块之间有一个休息过程,中间休息的过程由屏幕中的休息提示呈现,被试休息好后,按空格键继续。整个实验用于记录和分析的标准刺激有450个,每种类型的偏差刺激各有90个。整个实验大约用时18min。

3实验后数据处理和分析

使用脑电分析软件对实验数据进行离线分析。首先对原始脑电数据进行DC校正,然后进行脑电预览,拒绝具有明显漂移或杂质的脑电数据。接着去除眼电对 其它 导联数据的影响。然后进行脑电分段,分析时程为刺激后400ms,基线为刺激前100ms。接着进行基线校正,然后去除伪迹,波幅大于±100μV者被视为伪迹去除。接着分别对标准刺激和各类偏差刺激的脑电进行分类叠加平均,然后进行20Hz无相移低通数字滤波,最后将偏差刺激与标准刺激相减,得到视觉失匹配脑电波形(时间窗口:150~200ms)。统计分析时采用统计软件对视觉失匹配数据采用重复测量方差分析,因素分别为视觉失匹配类型(颜色、朝向、持续时间、形状、大小)×大脑半球(左、右)。可采用Greenhouse-Geisser法进行校正。分别列出了五种视觉失匹配的均值、标准误差和95%置信区间。描述性统计结果显示,视觉失匹配脑电波幅由大到小排列依次为:朝向偏差引起的失匹配、形状偏差引起的失匹配、颜色偏差引起的失匹配、持续时间偏差引起的失匹配和大小偏差引起的失匹配。根据球形检验(Mauchly’sTestofSphericity)的统计结果,Mauchly的W=,Sig.=,表示各组间的方差矩阵接近相等,故接受球形假设,应接受“SphericityAssumed”的分析结果:各类型视觉失匹配脑电数据的重复测量结果之间的差异显著(F=193,p<);大脑左右半球间的差异不显著(F=336,p>);“视觉失匹配类型”与“大脑半球”的交互作用差异不显著(F=,p>)。根据实验的重复测量方差分析结果和脑电图(见图1),五种类型的视觉失匹配的主效应差异显著。实验结果说明采用oddball实验范式在同一个刺激序列中,不同类型的自动化控制界面的报警信号分别成功诱发出相应的视觉失匹配脑电波;各种类型的视觉失匹配之间的差异显著,视觉失匹配脑电波幅由大到小排列依次为:朝向偏差引起的失匹配、形状偏差引起的失匹配、颜色偏差引起的失匹配、持续时间偏差引起的失匹配和大小偏差引起的失匹配。2D脑电电位分布图可看出,视觉失匹配在人脑的颞枕区最为明显。根据实验结果,可以指导设计人员在设计自动化控制界面时,优先选用视觉失匹配强的信号作为自动化控制界面的安全报警信号,以提高安全报警信号的感知效果,从而提升人—机系统的应急反应能力。

三结语

神经人因实验以其能深入探究生产作业中人的生理和心理的技术优势而在第三代工业工程的实验教学中占据重要地位。相较于以往工业工程以行为观察和问卷调查为主要手段的实验技术,神经人因实验不仅能有效将人的认知过程与行为过程相分离,避免认知与行为两者在实验测度上互相混淆,而且能研究工作中的人的内隐行为,解除人类内部认知过程的黑箱,通过神经人因实验揭示生产信息加工中各环节内隐行为的认知机理。因此,神经认知实验借助最新的神经测量技术手段和设备,突破过去工业工程实验教学的局限,满足第三代工业工程的教学与研究要求。随着当今生产自动化的程度日益提高,人机系统中的人的因素逐渐成为系统优化的瓶颈,随之而来的是人的注意力分散、警戒水平下降、人误概率增加等一系列问题凸现。神经人因实验能有效进行多任务下脑力负荷、个体认知差异等研究,揭示上述问题形成的机理,提供测度和评价指标,为改进和优化薄弱的人的因素提供客观依据。神经人因实验有其自身独特的研究方法和过程。本文通过一例具体的关于船舶数字化界面测试的神经人因实验展现了该类实验的实验范式选择、实验数据采集与分析等一般过程和方法。

本科生培养模式下工业工程论文

1国内外工业工程本科生培养模式对比

国外工业工程专业本科生培养模式

美国佐治亚理工学院在1924年建立了工业与系统工程系。他们认为,在当今信息社会中,传统的工业工程专业技术已经不能满足现代制造业和服务信息系统等企业的分析、设计和改善等多方面需求,只有借助计算机技术才能更好地发展工业工程技术。通过调整工业工程本科生的培养模式,更好地为社会提供具有复杂系统的监测控制和优化能力的工业工程师。该校重点培养学生的专业技术,开设众多具有特色的专业课程,其中包括:基础统计方法学、工程经济学、质量工程、随机制造与服务系统、仿真系统、供应链建模概论、工业工程建模、工程优化、健康系统概念、人机集成系统设计、物流学、技术预测与评价、机器人与自动化数据采集应用等课程。英国诺丁汉大学的工业工程专业主要开设制造工程和管理专业有关课程,他们致力于培养制造和管理工程师,使之能够通过生产和管理等措施达到降低生产成本、改进产品质量和提高生产率的目标,从而保持并提高企业的竞争力。第一学年主要安排制造工程和管理的基础课程以及分析方法的课程。第二学年制造工程领域的课程包括基于制造的设计模块,自动化模块和制造过程模块;管理领域的课程主要有工业关系模块,质量工程模块以及商业会计模块。在第三学年,学校安排了广泛的选修课程,使学生可以根据各自的 兴趣 爱好 选择所修课程。而在第四学年,诺丁汉大学加强了实践教学,通过与众多企业建立合作关系,为学生安排与本专业相关的实践活动,对实际研究项目进行调研、分析和答辩,进一步培养学生应用专业理论知识解决实际问题的能力。

国内工业工程专业本科生培养模式

上海交通大学的工业工程专业设置在工科院系,学生具有扎实的专业技术,有较好的工科基础,不仅掌握工程专业技术还掌握计算机、管理和工业工程专门技术,是社会急需的既懂技术又擅长管理的复合型专业技术人才,主要研究方向包括:

(1)生产与服务系统工程;

(2)现代物流工程;

(3)生产与服务系统规划、设计与控制;

(4)质量与可靠性工程。但是,学校安排的实践课程和去企业实习课程少,学生动手实践能力不足。天津大学工业工程专业隶属于管理学院,这种模式的专业基础为管理学、管理经济学、系统工程学、运筹学和一门工程学科(以机械工程为主)。本科毕业生需掌握工作研究、生产计划与控制、先进制造系统、物流工程、质量管理与控制、工程经济学、成本控制、人因工程和管理信息系统等工业工程专业知识和技能,成绩合格毕业授予管理学学士学位。其专业培养目标是旨在培养具有管理学、经济学和系统工程理论与方法的坚实基础,懂得自然科学和社会科学的基本理论,拥有扎实的专业工程技术。

主修课程:管理学、 市场营销 学、运筹学、应用统计学、经济学、企业 财务管理 、会计学、管理信息系统、经济法、工程经济学、系统分析、机械设计基础、现代制造技术、基础工业工程、质量管理、成本控制、生产计划与控制、精益生产、物流工程、可靠性工程、人机工程学、实验设计、制造系统仿真、工业工程应用与实践等。由此可见,学校基础课程比例高,而专业工程类课程比例较少。

由上述典型高校工业工程培养模式可知,我国高校工业工程专业的课程设置中管理类课程所占比重较高,而国外高校的工业工程专业课程安排大多以工程学科内容为主,管理类内容为辅。从专业实践能力来看,美国高校的工业工程专业更注重培养学生的实践动手能力。许多学校都安排了与机械有关的工厂实习和实际项目研究等方面的学习,使学生有机会获得生产第一线的基础 经验 ,不仅为以后工作打下了良好的基础,也使学生对所学专业内容有了具体的认识,对以后学习工作都有很大帮助。学习最终是为了投入实践,我国的工业工程专业也应该进一步加强学生实践能力的培养,真正做到理论与实践相结合,为国家和社会培养出优秀的工业工程专业人才。

2对国内高校的几点教学建议

根据各大高校的调查研究,我国现存教学方案存在以下不足: 教学方法 古板;教学实践环节薄弱;课程结构不合理;学生学习目标不明确。针对以上不足,现提出以下改革建议:(1)大力推行以学生为主体的启发式教学,改变学生思维模式。在国外经济发达国家,实行以学生为中心的启发式教学,以启发学生的思维为核心,促进他们生动活泼地学习,而我国采取的是以教师为中心的灌输式教学。启发式教学的特点是调动学生的主动性,启发学生独立思考,发展学生的 逻辑思维 能力。美国本科教育采取启发式互动教学方法,教师提问,学生分组讨论。只有每个学生都积极地进行讨论,才能真正参加到学习过程中。他们把学生在课堂上的活跃度作为平时考核很重要的一部分;

(2)将课程设计作为考核科目,锻炼动手能力。首先,手的操作不仅可以促进视觉、触觉、感知能力的发展,还可以增加身体协调性。其次,通过动手设计,可以掌握其产品原理和方法,对理论的理解更加深刻。再次,通过具体的实践操作把知识从课堂延伸到具体研究项目的执行、完成,为未来的学习、工作做好准备;

(3)实施开放式教学,完善课程结构。开放式教学的核心是学生自主探究,主动参与学习到过程中,突出展现了学生的主观能动性。教师在教学过程中不只是注重学习内容,重要的是从学生的实际需求和兴趣爱好出发,让学生选择所学内容,培养积极价值观。目前,开放式教学主要采用案例教学、项目教学和模拟教学等多种开放性的教学方法。案例教学法,一般来源于真实的生活环境,通过相似的组织结构、人员关系与时间,运用同样的资源约束、竞争压力、数据和信息,从总体战略的角度出发,培养学生的政策观点和解决实际问题的能力。

项目教学法,由学校和企业合作组成小组,深入实践第一线,在解决实际问题的同时,学习如何运用已有的知识,在实际操作中获取解决问题的能力。模拟教学法是计算机虚拟现实技术的使用,通过模拟企业实际的情况以及所面临的市场环境的复杂流动,来制定相应的营销策略,以培养学生解决问题的能力。在国外,一些知名大学几乎没有统一教材,学生也没有统一的课本。

教师总是想方设法地挑选最新的、最有发展前途的、就业率最好的内容来进行教学。毫无疑问,不局限于教材、注重实践能力培养的开放式教学更容易培养出适合社会需要的人才;(4)加大工厂实习力度,明确学习目标。注重理论教育的高校,很多学生不知道所学习的知识到底可以用在何处,以致最后渐渐失去了兴趣,没有了学习目标和学习动力。学校可以结合学生的就业,有针对性地选择典型的行业和企业,尝试建立校外实习基地。在学习过程中引导学生对企业生产经营中存在的实际问题进行分析,提出改革方案,实现校企共赢。

3结语

通过对国内外高校工业工程本科专业人才培养模式的对比研究,从而了解到国内外在工业工程专业人才培养上存在课程设计、培养目标等方面的差异,找出我国高校现存的工业工程专业人才培养模式的不足之处。从而调整现有工业工程专业的培养计划,不断优化培养方案,为制定和完善符合现代工业工程发展的专业人才培养模式提供参考。

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、人因工程就是重视人的因素,利用和发展人的潜力,必须注重研究人的特点,掌握人的特性,在系统优化、机械设计等过程中不仅要考虑其自身的功能还要考虑人的因素,在建立健全规章制度和标准操作程序时需要考虑人的因素,优化人与人的关系建立员工之间相互联系和合作的关系,因为人是一切的主导。

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