实验内容
根据当前市场订单特点，进行产线分配、制定月度生产计划、产线扩展、产线改造、工人排班、赶工方案、应急事件处理等决策，以达到成本可控、按期交单的实验目标。本项目采用虚实结合的实验教学方法，其详细实验内容和流程如图1所示：
图1 实验内容与流程示意图
实验操作分为3阶段，2个实验模块，共11大步骤，至少93步交互式操作。
实验步骤：
第一阶段：实验准备
[操作目的]实验者进入虚拟企业观察企业排程企业场景包括厂区布局、办公区域和生产车间，了解生产排程的企业场景，并做好实验准备。
[操作过程]在办公区域了解企业文化、部门结构和部门职责；在生产车间了解专用车生产工艺流程和制造流程。实验者“进入生产车间”，全景式观看虚拟3D动画生产车间，通过鼠标滚动滑轮放大查看智能制造工厂的生产细节，更真实体验生产现场；当鼠标依次从左到右指向四大工序的位置，了解每个制造工艺具体任务；点击“查看生产视频”可观看真实企业真实的生产过程。
图2 厂区布局 图3 办公区域
图4 生产视频 图5 生产工艺和流程全景
步骤1：实验能力准备。（交互操作至少4步）
[操作目的]掌握实验的产业升级背景和运营管理基本目标，以及对生产排程中生产节拍、产线平衡、成本控制和工艺线路优化的亲身体验，从而对离散制造的生产排程有基础性了解，更有利于下面仿真实验的顺利进行。
[操作过程]线上做选择题题库，线下做实体实验。
图6 产业升级背景考察示例
[操作结果]答题结果纳入实验考核内容。
第二阶段：实验模块一“小单”生产排程
本阶段包括产线分配、制定月度生产计划、产线扩展方案、产线改造方案、工人排班和突发事件处理等一系列决策。
步骤2：进行排程预演，熟悉实验条件和步骤。（交互操作至少15步）
[操作目的]熟悉“小单”生产排程的目标和完整实验步骤。
[操作过程]具体步骤：a.实验者进入任务发布页面，查看目标和步骤和查看订单，初步了解实验要求；
图7 模块一生产任务和要求示意图
图8 实验模块一中订单信息（部分）和实验目标及步骤示意
b.开始实验预演，完成少量订单数据的排程，由易到难，以进一步熟悉生产排程决策步骤、不同方案选择下的各成本、产能、合格率指标变动，把握排程背后的数据模型。
图9 模块一排程预演和正式生产排程选择提示图
实验者进入“实验预演”，观察到生产车间有三类产线--A、B和AB以及排程所需的决策步骤（每条产线的上面流程），页面右边是各类生产成本、合格率、当前产能的初始数据，每步决策能动态显示的指标变动结果，以便实验者熟悉实验步骤，并熟悉每种决策对各生产指标的影响。
图10 排程预演中产线类型和QCD动态显示示意图
图11 排程预演结束正式生产排程开始提示图
说明：对于已熟悉流程或开始多轮优化的实验者，可以直接点击进入“生产排程”实验。所以实验者可自由选择先“排程预演”，或直接进入“生产排程”。
[操作结果]不计入实验评价，但排程预演有助于实验熟悉操作步骤，并掌握相关参数及关系模型，有利于正式生产排程的顺利操作和正确决策。
步骤3：产线分配。（交互操作4步）
[实验目标]根据订单的产品类型要求，合理安排不同类型产品生产。
[操作过程]实验者进入“产线分配”，开始产线分配决策。根据总体订单情况和基本生产参数，对企业现有三条产线进行产品分配。
图12 模块一产线分配页面
实验者通过查看页面上方“更多信息”，了解各类型产线的重要参数，包括最大产能、成本结构和总成本。
系统设定，每步决策制定后就不能退回，目的是提醒学生在真实生产决策中，生产系统运转的不可逆性，任何决策反悔会造成严重的沉没成本或严重后果，要求决策者每步生产决策都必须非常慎重、考虑周全。所以每一步决策后，实验者点击“下一步”出现不能返回页面。
图13 生产基本参数示意图 图14 决策不能返回提示图
[操作结果]生产的产品类型如有缺失，则订单不能完成，模块一成绩不及格，具体将根据下面各步骤完成的综合结果，按目标达成离散度评分。
步骤4：第一条产线--A类产线排程。（交互操作19步）
图15 A产线生产排程示意图
[操作目的]完成订单中部分A类不同型号产品的生产任务，并控制生产成本。
[操作过程]具体操作步骤：
a.A类产线制定月度生产计划。为了方便对照，页面左边为订单数据，供实验者在安排月度生产计划时比对；
图16 A类产线制定月度生产计划示意图
b.选择产线扩展或不扩展，页面动态显示该产线的最大产能，以及合格率、各类成本和产能的初始数据；
c.扩展方式选择用机器人或人工扩展。学生拖拽机器人或人工来扩展产线的产能，页面右边的示意图可动态反映各类成本和产能的增减变化，但需要实验者自己计算各指标的具体数值，以准确进行数据分析和正确构建决策模型；
图17 A类产线产能扩展决策示意图
d.工人排班选择单班8小时或双班16小时，以确保月度生产任务的完成，并且尽量降低生产成本。
图18 A类产线参数和成本模型
图19 A类产线产能模型
[操作结果]如产线不能完成生产计划，则模块一排程实验不及格。具体将根据下面各步骤完成的综合结果，按目标达成离散度评分。
步骤5：B类产线排程。（交互操作至少5步）
[操作目的]完成订单中部分B类不同型号产品的生产任务，并控制生产成本。
[操作过程]具体步骤：
a.查看工艺参数，产线工艺改造用机器人还是用人工改造，不同方案的具体成本指标、合格率、产能均不同。页面右边的示意图动态显示不同决策对各生产指标影响的结果，但需要实验者自己计算各指标的具体数值，以准确进行数据分析和正确构建决策模型。
图20 B类产线生产排程页面
图21 B类产线参数和成本模型
图22 B类产线成本、产能模型
b.制定月度生产计划；
c.工人排班选择单班8小时或双班16小时，以确保月度生产任务的完成，并且尽量降低生产成本。
[操作结果]如产线不能完成生产计划，则模块一排程实验不及格。具体将根据下面各步骤完成的综合结果，按目标达成离散度评分。
步骤6： AB类产线排程。（交互操作4步）
[操作目的]完成订单中部分A、B类产品的生产任务，并控制生产成本。
图23 AB类产线生产排程示意图 图24 AB类产线参数和模型
[操作过程]制定月度生产计划。第三条产线的生产排程，最后一条产线的月度计划须确保订单的所有产品应排尽排，并尽可能降低生产成本的实验目标。
说明：为了降低实验复杂性，系统设定，A类产线改造为B类产线时，只能用人工改造，并且工人排班时只能是单班，让实验者更充分体验智能制造中机器柔性和工艺柔性。
[操作结果]如产线不能完成生产计划，则模块一排程实验不及格，具体评分按总目标达成离散度计算。
步骤7：处理突发事件。（交互操作至少4步）
[操作目的]正确处理排程决策后在生产过程中突发事件。
图25 生产过程中突发事件示意图--作业排队场景
[操作过程]依次做情景式选择题，选择正确答案。
[操作结果]答题结果纳入实验考核内容。
步骤8：查看实验结果、比对反思，优化实验或进入下一个实验。（交互操作2步）
[操作目的]明确优化模块一生产排程的方向和做法。
[操作过程]小组成员比对各自结果，讨论分析实验结果差异原因，撰写实验反思，生成完整的实验报告。
[操作结果]实验反思描述的质量作为实验的附加分考核。
图26 模块一实验结果页面
第三阶段：实验模块二“快单”生产排程
步骤9：计算赶工费用率。（交互操作32步）
[操作目的]实验者通过再次熟悉生产流程和各工序的赶工费用率和调整范围，掌握生产排程的必要信息。实验者通过了解实验目标和订单情况，明确“快单”生产的任务和要求。
实验者结束模块一之后，进入“实验升级”，通过了解实验任务、查看实验目标和订单数据，把握实验基本要求和条件。
图27 模块二生产任务和目标
图28 模块二生产网络计划图
[操作过程]具体步骤：a.查看加急订单及具体要求；b.了解并把握生产流程图以及网络计划图；c.根据各工序赶工时间范围和赶工成本，计算赶工费用率。
图29 完整的各工序赶工时间费用表
[操作结果]赶工费用率计算是否正确，影响到方案的生产成本是否最低。
步骤10： 制定“快单”生产排程的赶工方案。（至少7个交互步骤，交互步骤数取决于实验者的具体赶工方案设计）
[操作目的]选择赶工的工序缩短生产时间，确保按期交单且赶工成本最低。
[操作过程]选择需要赶工的工序，设置赶工时间，赶工方案结束后，可以“提交方案”，页面显示目前赶工方案的效果，实验者通过比对实验目标，确定是否使用当前赶工方案，点击“确定”即视为提交赶工方案，否则点击“取消”，重新制定赶工方案。
图30 赶工方案操作页面示意图 图31提交方案提示图
[操作结果]如果不能完成加急订单，则模块二排程实验不及格，具体评分按总目标达成离散度计算。
步骤11：查看实验结果、反思，优化实验或结束实验。（交互步骤2步）
[操作目的]明确优化模块二生产排程的方向和做法。
[操作过程]小组成员比对各自结果，讨论分析实验结果差异原因，撰写实验反思，生成完整的实验报告。
[操作结果]实验反思描述的质量作为实验的附加分考核。
图32 模块二实验结果和报告单示意图
实验结束后，实验者查看完整的实验成绩报告单，了解整个实验的得分情况，清楚两个模块的实验得分和评分依据。
图33 实验总成绩报告单