宋 莹

(辽东学院 纺织服装学院，辽宁 丹东 118000)

实践教学是高校教学环节中的重要组成部分，是实现高校人才培养目标的重要途径，对提高学生的实践操作能力、创新意识和能力具有决定性作用[1]。传统的实践教学模式由于受到场地、学时、器材及成本等因素的限制，学生难以通过反复的实践操作去验证学习成果、巩固学习内容，从而导致学习效率难以提高。随着网络技术的快速发展，信息化和数字化教学模式对传统的实践教学模式带来了巨大冲击，基于互联网技术的模拟仿真技术已经成为高校实践教学的重要手段。通过先进的仿真技术与传统的实践教学模式相结合的方式，不仅可以为学生提供逼真的实践环境和条件，还可以为学生提供多维的学习平台[2]，从而优化实践教学过程中师生之间的交互体验[3]，进一步调动学生的学习热情，激发学习兴趣，提高学习效率，为弥补传统实践教学的不足与局限提供了新的思路和解决方案[4]。目前我国高校常用的虚拟仿真软件有Flexsim、em-plant和Promodel 三种，其中Flexsim作为一种通用性极高的仿真软件，与其他两种软件相比具有成本低、模拟能力强、运算周期短、操作简单、数据易读取等优点[5]，在高校虚拟仿真实践教学中得到了广泛应用。

一、 Flexsim虚拟仿真软件介绍

Flexsim虚拟仿真软件属于PC Base的数字虚拟仿真系统，可用于构建各种经营、管理、生产等模型，是一种可以在Windows XP、Windows 2000及Vista等不同平台上执行的全窗口化3D专业虚拟仿真软件。在该软件环境中，C++不但能够直接用来定义模型，而且不会在编译中出现任何问题，这样就不再需要传统的动态链接库和用户定义变量的复杂链接。在Flexsim软件的动态三维虚拟仿真环境中,实践者如同在真实的实验室或生产车间体验完全真实的实践过程。通过预先创建的虚拟仿真案例模型及场景，学生可自己动手设计、配置实践方案。在整个虚拟仿真过程中，学生既可以动手模拟工厂实际生产环境进行操作实践，又可以自主设计实践流程，有利于培养学生的操作能力、分析研判能力、方案设计能力，提高创新意识。 同时通过软件的循环优化功能，学生可以快速而精确地分析设计方案的不足之处，不需任何实践消耗即可对设计方案进行优化调整并进行循环优化，直至得出最佳设计方案和实践结论。

Flexsim虚拟仿真软件的仿真过程包括7个内容：(1)模型概念设定；(2)模型布局，即根据工位排布进行模型布局；(3)模型逻辑，即设定在制品的传送路线；(4)参数设置，对各工位进行参数设置；(5)运行模型；(6)结果输出与分析；(7)优化与再运行。

二、 “服装生产实践”课程教学模式存在的问题

“服装生产实践”是一门通过模拟服装厂实际生产过程，使学生熟练掌握服装工艺流程设计、流水线设计及流水线生产管理等相关专业知识和技能的服装专业主干课程。在我国高校传统的“服装生产实习”课程教学中，通常是教师以课堂讲授的方法，通过对成衣的实际拆分引导学生首先确定服装加工工序，在此基础上学生完全依赖书本上所学到的知识以及网络资源，通过主观想象营造出所谓的“真实”服装企业生产场景，对实践环节中服装流水线的设备布置、人员设置、产品传送路线进行编制，并制定生产方案和流水线布局，最后通过实际生产才能得出该流水线的生产效率。对流水线生产过程中所存在的问题与瓶颈也只能是边生产、边发现、边改进，这样不仅加大了实践成本，浪费实践课时，也难以保证流水线的生产效率能够与企业实际生产标准相吻合并符合企业要求。

由于传统模拟生产形式需要学生做出成衣，只有流水线中的所有学生同时参与生产，才能保证实践教学的顺利进行。这样很难保证学生有足够的课后实践机会，使得学习成果难以巩固，学习效率无法提高。由于受到实践教学条件的限制，学生在设置流水线布局时，只能根据现有的教学场地、教学设备、教学资金及学生人数进行有限的方案设计，极大地限制了学生能力水平的发挥。

三、 运用Flexsim虚拟仿真软件后的教学模式

将Flexsim虚拟仿真软件应用于“服装生产实践”课程教学，将整个教学场景通过先进的数字媒体技术由课堂转入“车间”。课前教师利用虚拟技术为学生内置足够的场地大小、设备种类和数量、员工人数、生产数量等不同的生产要素模型，以供学生对各生产要素进行自由搭配、组合和设计，同时配以丰富的界面、交互和音效元素，三维的听觉与视觉效果使学生产生身临其境的感觉。在这种仿真实践系统中，学生根据既定的任务要求，利用虚拟软件对服装流水线的各生产要素进行自由编制，通过仿真运行得出自己设置流水线的生产效率。同时Flexsim虚拟仿真软件还可对生产过程中的瓶颈工序和瓶颈时间迅速做出判断，这样学生可以有针对性地对低效率流水线中的瓶颈环节进行优化，并对该流水线的运行再次进行循环优化，直至得到符合生产要求的高效率流水线设置。由于整个实验过程是在虚拟仿真软件模拟出的实际生产场景中进行的，学生可以充分发挥自身的想象能力和设计能力，设计出尽可能多的流水线生产方案，进而通过反复的循环模拟仿真，最终获得最高效的生产线编制，而不必担心因此而产生的任何不必要的人员、物资和时间上的损耗和浪费。同时，实验的形式可以是学生独立完成，也可以是团队合作完成，因此既可以提高学生的独立设计能力，也可提升其团队协作能力。

Flexsim虚拟仿真实验室设有教师和学生两个登录端口，教师可以通过教师端口进行操作演示，监控学生的实验过程，完成同步指导，以及查看学生的实验结果，进行成绩评定等工作。学生则可以通过学生端口进行实验，参与测试，完成作业，并与教师互动，使师生之间的交流更加高效和畅通。

四、 Flexsim虚拟仿真软件的应用实例

本文以辽东学院“服装生产实践”课程中的西服裙模拟生产为例，在课程教学中学生借助Flexsim虚拟仿真软件对所设定的流水线编制进行模拟仿真优化，最终实现提升产量、提高生产效率的教学和生产目标。

Flexsim虚拟仿真软件设定流水线编制包括工位布局、生产平衡率优化和人员优化重组三部分内容。本次实验设定的仿真前提条件为：流水线工人21人，实际工作时间8小时;设备种类、数量及布置由学生自主设定；实际应用的西服裙款式如图1所示[6]。

图1 西服裙款式图

首先，由学生对该款西服裙的工序进行拆分得到工序流程图，如图2所示。在此基础上对工序进行编制得出流水线工位分配表，如表1所示，并利用公式P=T/N计算出流水线节拍为23 s，式中T代表单件产品的生产工时，N代表工位数。根据生产线传送路线设计出模拟仿真的工位布局，如图3所示。

图2 西服裙工序流程图

表1 工位分配表

图3 工位模拟布局

将工位分配表中的相关数据输入Flexsim虚拟仿真软件，对学生所编制的流水线生产情况进行首次模拟仿真，得出该流水线实际运行效率、瓶颈工序数量及所需工人数量，如表2所示，具体模拟过程如图4所示。根据表2数据，利用公式E=P/BP计算该流水线运行效率，即生产平衡率。式中E代表生产平衡率，P代表流水线节拍，BP代表流水线中瓶颈工序工时。当一条流水线存在多个瓶颈工序时，则选取最大工时的瓶颈工序。通过计算得出，首次模拟仿真的流水线平衡率为77%，低于国家标准(85%)；且若按照该流水线进行生产，实际需要的工人数为23人，与课程设定的21人不符。因此需要进行循环模拟仿真，对该流水线进行优化，从而提高流水线生产平衡率。

优化过程由学生自主设计，通过人员与工序的兼顾组合来实现，优化后的流水线运行状况如表3所示。将该流水线编制再次输入Flexsim虚拟仿真软件进行模拟运行，得出该流水线实际生产平衡率为92%，符合国家标准要求。这种高效率服装流水线可应用于实际生产，这样学生不必通过反复实际生产加工就能发现流水线的问题，提高流水线效率。通过软件的模拟仿真就可以对流水线布局及生产平衡率进行研判和优化，不仅大大减少了由课时、场地、设备、人员及用料等所产生的实践成本与损耗，还拓宽了学生的设计思路，使学生有条件设计并完成更多的实践方案，从而激发学生的学习热情，提高学习效率。

表2 流水线初次模拟仿真运行状况

图4 Flexsim虚拟仿真软件运行过程

表3 优化后流水线运行状况

五、 结语

将Flexsim虚拟仿真软件应用于服装生产实践教学，为学生提供逼真的实践环境和条件以及多维的学习平台，使他们能够高效地发挥专业知识和技能水平，降低实践成本，提高创新意识与能力，并有效地将学习内容从课堂延伸至课后乃至企业，使学生的知识运用与企业的实际生产相适应，实现企业需求与学校人才培养的无缝对接，大大提升了“服装生产实践”课程的教学效率与教学效果。