（1）专业与年级要求

主要面向工业工程专业的大二、大三本科生。本实验项目也可以面向其他专业学生，通过虚拟仿真展示与交互，让学生了解飞机脉动生产线规划与优化过程。

（2）基本知识和能力要求

对工业工程专业本科生而言，先修课程为《基础工业工程》、《生产与运作管理》，学生需具备一定基础工业工程知识、生产与运作管理一般过程、线性规划建模方法等知识；对于大众化、非专业学生来说，对其专业基础知识没有特殊要求，只要能够实用网络即可顺利访问学习。

（1）飞机制造作为国家重要产业之一，无论是军用还是民用制造，都具有极其重要的战略意义。同时也是工业工程思想和管理科学方法的集中体现，对牢固掌握工业工程思想与方法、提升强烈责任感的人才培养提出了更高的要求；

（2）飞机总装脉动生产过程具有复杂性、动态性和随机性等，学生对其过程难以触摸。实体实验具有成本高、资源消耗大、风险高、不可逆等等特点，同时很难提供对多种决策失误的容错模式。这些对人才培养至关重要的特征唯有通过虚拟仿真实验方能有效呈现，通过虚拟仿真实验，可以复现并分析决策过程中的问题；

（3）本实验项目依托工业工程专业《基础工业工程》、《生产运作与管理》等核心课程，引进沉浸式虚拟现实显示环境与交互手段，在专业人才培养中承担由知识到能力的融汇、提升作用，以提高教学质量、培养学生独立分析解决问题的能力；

（4）目前各高校并未建成类似主题的综合实验平台，本实验有助于填补当前国内高校飞机总装脉动生产线规划与优化管理实践教学平台的空白；

（5）本实验项目依托南京航空航天大学管理科学与工程学科（教育部第四轮学科评估 A-/第五轮学科评估A/江苏省重点学科）、工业工程专业（国家一流本科专业/教育部卓越工程师培养计划专业/工信部重点专业/江苏省重点专业和品牌专业）和《基础工业工程》、《生产运作与管理》等，具有坚实的建设基础和较强的辐射能力。项目组将“虚拟现实+互联网”技术融入实验教学项目，坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的原则，突出大飞机工程应用驱动、面向行业和社会资源共享，开发飞机总装脉动生产线规划与优化虚拟仿真实验项目，填补当前我国工业工程专业在飞机总装产线规划与优化虚拟仿真实践教学平台方面的空白。

由于飞机总装脉动生产线具有学生难以实际参与、方案难再现、生产条件制约、实验经费高昂、安全等实践教学制约因素的特征，目前各高校均没有飞机总装脉动生产线实验平台。本项目开发飞机总装脉动生产线规划与优化仿真实验平台，开展相应的探究性实验模块，是虚拟仿真技术背景下对飞机装配生产过程规划与优化的一种新型实践模式。

本实验教学项目采用先进的理念与技术，设计思路如下：

（1）针对本学科中专业性较强的课程单元结合飞机装配生产过程，对学生进行单项基本技能的训练并巩固课堂教学中的理论知识。包括：工艺程序分析、生产系统仿真、线性规划建模方法等。将多门课程有机结合，着重培养学生对所需各项专业技能在具体生产过程中的综合运用能力。

（2）该实验项目通过对飞机装配生产系统进行建模与仿真来训练学生分析生产系统环境、收集生产系统信息、处理生产系统参数，提高学生系统规划、设计、优化、运作和创新的能力和素养。

根据工业工程专业培养方案和飞机总装生产特点，按照体系化设想，以飞机总装产线为主线，以生产效率与成本优化为目标，根据知识结构，由飞机总装工艺程序→产线规划实验→产线效率→三种产线优化因素→产线平衡优化实验→各工位物料需求→物流设备→产线物流资源配置实验→车间总体自主规划，构成一个飞机装配的产线规划与优化实验体系（如图所示）。该体系涵盖了《基础工业工程》、《生产与运作管理》、《运筹学》等课程，梳理出脉动生产线装配规划实验、脉动生产线平衡优化实验和脉动生产线物流资源配置实验3个典型的探究性实验项目，从而使学生系统地掌握主流飞机装配产线规划、产线平衡优化方法、实验分析方法。

 本实验拟通过提供逼真的教学场景及互动体验，帮助学生理解实验流程和系统机理，从而达到让学生对飞机总装脉动生产线规划与优化的认知学习目的。具体如下：

（1）通过实验认知模块，帮助学生理解飞机总装脉动生产过程，了解实验背景；掌握飞机总装脉动生产线规划与优化的相关知识点，提高学生快速学习的能力；训练学生提炼生产生活中关键科学问题的能力。

（2）通过脉动生产线装配规划模块，帮助学生了解飞机总装生产环节之间的紧前紧后关系；让学生了解工艺程序图的内容及特征，提高对产线工序的理解能力；通过虚拟仿真技术，使学生体会不同产线设计方案对生产效率的影响；通过不同的决策方案下，虚拟仿真展现的产线不同生产情况及生产能力，使学生直观了解脉动生产线瓶颈、平衡率的含义，并利用所学知识进行产线规划方案的设计，全面提高决策管理能力。

（3）通过脉动生产线平衡优化模块，提升学生产线优化的能力；通过虚拟仿真展现的工作组优化、柔性工序、技术提升等不同场景，使学生综合调整工序与人员的安排，在考虑产线节拍与平衡率等指标的前提下，进行产线的优化设计；帮助学生理解优化模型的原理，以及培养学生处理复杂问题的高阶性系统思维。

（4）通过生产线物流资源配置模块，培养学生理解物资分配和运输的相关信息；掌握模型求解算法和规划方法；提升学生对产线物流的理解能力与规划能力。