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1、CDIO：过程链与价值链,Conceive 构思Design 设计 Implement 实施 Operate 运行,浙江大学,1,3,2,科学、工程和技术教育的对象,C D I O,wrong !,高等理科教育 高等工程教育 （高等职业技术教育） 中等职业技术教育,Science Education Engineering Education Engineering Technology Education Technical Education,普通高等学校分类汇总,师 范 本科类 89 （13.4）,专业类（多科） 22（42.3）,普 通 综合类 160 （24.0）,普 通 文科类 9
2、9 （14.9）,普 通 理科类 267 （40.1）,本 科 直属类 51 （7.6）,文理类 14（26.9）,专业类（综合） 16（30.8）,师 范 专科类 51 （4.5）,高 职 综合类 369 （32.5）,高 职 理科类 472 （41.6）,高 职 文科类 243 （21.4）,研究生院大学 52（2.8）,普通本科院校 666（35.9）,高等职业院校 1135（61.3）,1853所（2006年）,16221602673694721306（所）,专业类研究生院大学：CDIO适用否？,综合专业类（16所）“研究型”？ 清华大学 天津大学 大连理工大学 哈尔滨工业大学 上海交
3、通大学 同济大学 东南大学 浙江大学 中国科学技术大学 华中科技大学 中南大学 湖南大学华南理工大学 重庆大学 四川大学 西安交通大学,多科专业类（22所）“特色研究型”？ 北京交通大学 北京科技大学 中国石油大学 北京邮电大学 中国农业大学 北京林业大学 北京理工大学 北京航空航天大学 东北大学 哈尔滨工程大学 华东理工大学 中国矿业大学 河海大学 南京农业大学 南京理工大学 南京航空航天大学 中国地质大学 西南交通大学 电子科技大学 西安电子科技大学 西北农林科技大学 西北工业大学,认识MIT：CDIO的发祥地,（1903年怀特兄弟飞行成功的前6年） 1896年：Wells设计建造了一个3
4、0平方英寸的风洞作为其论文的一个部分。 1909年，MIT组建了航空技术俱乐部。 1914年：Hunsaker开出了全国第一门航空工程课程，并助手建成一个风洞。 1926年：MIT物理系设立航空工程本科专业在此之前仅有研究生计划。 1928年：建成Guggenheim航空工程实验室。 1933年：航空工程划到机械系。新任机械工程系主任Hunsaker改造了航空工程专业，强调流体动力学、热力学、电气工程选课和飞机设计。 1935年：建成仪器仪表实验室供导航和控制系统研究生试验用。 1938年，Hunsaker领导建设MIT最大的设施“怀特兄弟纪念风洞”，供高级航空动力研究使用。 1939年：航空
5、系成立。 1959年：航空航天系成立。 1990年代：跨世纪工程教育改革新高潮！,Retune to engineering practice ! Re-engineering MIT !,Stokes, Donald. 1997. Pasteurs quadrant: Basic science and technological innovation. Wash, D.C., Brookings.,Use (Applied),Understanding (Basic),认识巴斯德矩阵,过程链：学习链 过程链：教育链 过程链：工程链 价值链,Learning by thinking,Desi
6、gn,Conceive,Learning by use,基于现代工程环境的工程教育哲学 学习链教育链 工程链价值链,Learning by doing,Implement,Operate,工程教育的3种学习机会 Study Experience Practice,基于现代工程环境的工程教育哲学 学习链教育链 工程链价值链,欧洲工程师的7年形成,C-D-I-O,基于现代工程环境的工程教育哲学 学习链教育链 工程链价值链,工程链的4种模式 C-D-I-O：以概念的创新为先导 C-D-I-O：以设计为核心 C-D-I-O：以制造为重点 C-D-I-O：以应用和服务为契机,19世纪中,20世纪初,20
7、世纪中,20世纪70, 20世纪末,21世纪,多才多艺,专门化,非常专门化,部分专门化 部分系统化,交叉综合,？,C模式：以概念的创新为先导,D模式：以设计为核心,典型的产品设计过程。CAD和许多计算机分析软件可以应用。,Craft Mfg,Mass Production,Lean Production,Agile Mfg,Agile-VirtualMfg,工业生产方式在变迁,手工生产,I模式：以制造为重点,Mass Production,In 1907, Henry Ford announced his goal for the Ford Motor Company: to create “
8、a motor car for the great multitude.“At that time, automobiles were expensive, custom-made machines. The Model T, first produced in 1908, kept the same design until the last one - number 15,000,000 - rolled off the line in 1927. In 1908 the first Model T cost $850, half the price of existing automob
9、iles. In 1909 it dropped to $609, by 1924 it was down to $240.,批量生产,精益生产（LP）最初是MIT对日本丰田公司创造的“即时制”（JIT）生产方式的的赞誉：精，即少而精，不投入多余的生产要素，只是在适当的时间生产必要数量的市场急需产品（或下道工序急需的产品）；益，即所有经营活动都要有益有效，具有经济性。精益生产现已成为工业最佳的一种生产组织体系和方式。,Lean Production,LP的实质是管理理念、文化和工具，用于：人事组织管理的优化，大力精简中间管理层，进行组织扁平化改革，减少非直接生产人员；推进行生产均衡化、同步化，
10、实现零库存与柔性生产；推行全生产过程（包括整个供应链）的质量保证体系，实现零缺陷；减少和降低任何环节上的浪费，实现零浪费；最终，实现拉动式的“即时制”生产方式。,精益生产,Agile Mfg,Manufacturing industry is on the verge of a major paradigm shift. This shift will take us away from mass production, way beyond lean manufacturing, into a world of Agile Manufacturing. Kidd, T. Paul,Agile
11、 Manufacturing: Forging New Frontiers.,敏捷制造是美国国防部为了制订21世纪制造业发展而支持的一项研究计划。该计划始于1991年，有100多家公司参加，由通用汽车公司、波音公司、IBM、德州仪器公司、ATT、摩托罗拉等15家著名大公司和国防部代表共20人组成了核心研究队伍。此项研究历时三年，于1994年底提出了21世纪制造企业战略。在这份报告中，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共同利益的一种新的生产方式，即敏捷制造（AM）。,敏捷生产,Agile-Virtual Mfg,敏捷虚拟制造是集计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CA
12、M）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助工程（CAE）、虚拟现实（VR）和产品生命周期管理（PLM）于一体的综合技术与生产方式。,虚拟制造的主要工作集中在计算机模型的建立上，一旦模型建立完成，就可以不断与之进行交互，模拟各种情况的生产和制造过程。模型的可反复修改性是虚拟制造过程有别于实际制造过程的一个最主要的特点，也正是这一特点使得虚拟制造可以根据不同情况，快速地更改设计、工艺和生产过程，从而大幅度压缩新产品的开发时间，提高制造质量，降低成本。 虚拟制造是分布式的，进行虚拟制造的人员和设备在空间上可以相互分离，不同地点的技术人员可以通过网络来协同完成同一个虚拟制造过程。 虚拟制造是执行
13、并行工程（Concurrent Engineering）的过程，产品的设计过程、加工过程和装配过程的仿真可以同时进行，大大加快了产品设计过程，减少了新产品的试制时间。,敏捷虚拟生产,敏捷制造认为，新产品投放市场的速度是当今最重要的竞争优势。推出新产品最快的办法除了虚拟制造，还可利用不同公司的资源，使分散在不同公司的人力资源和物资资源借助cyber手段联系成为一个经营实体虚拟公司（ Virtual Enterprise ），以完成特定的任务。虚拟公司就像专门完成特定计划的公司一样，只要市场机会存在，虚拟公司就存在；该计划完成了，市场机会消失了，虚拟公司就解体。能够经常形成虚拟公司的能力将成为企业
14、一种强有力的竞争武器。,Collaboration Engineering,应用新领域,未有天地 全新世界,拓展工程疆域,工程运作（应用） 工程服务,O模式：以应用和服务为契机,Outsourcing Engineering Offshoring Engineering,Operation并不局限于维修、销售和生产管理，还要扩大到市场营销、物流和全球供应链管理。不要以为它们只是商人的专利，21世纪工程师在此更有作为。要对operation有一个更加开阔的理解和作为。,2007年11月，美国国家科学理事会（NSB）发表报告大力推进工程教育改革，把全球工程环境的急速变化列为工程教育面临的第一位挑战
15、。全球工程环境的变化包括三个方面：一是市场、企业和供应链已经更大程度的国际化；二是工程服务开始成为能够提供它的那些国家的最大的价值源泉；三是基本的工程能力（如工程原理性知识）已经成为可以从许多国家的廉价工程师那里唾手可得的“日常用品”，同时原本在本土完成的工程任务开始地大量转移到海外。,Moving Forward to Improve Engineering Education,为了响应不断变化的外部环境，美国的工程师需要一套新的技能，这一技能是海外的廉价工程师不能轻易获得的。因为技术不断向社会渗透，即使是最近几年，工程的驱动力也不断发生变化。工程和社会两个系统，越来越紧密联系在一起。工程思
16、维必须能够解决传统工程问题的复杂关系，同时还要把人类和环境问题视为其中的主要因素。除了现代教育体系可以提供的分析能力外，企业还需要工程师有激情，能系统地考虑问题，具有创新能力和在多元文化环境下工作的能力，理解工程中的商业环境，拥有跨学科技能、沟通技能、领导能力和环境适应能力，以及终身学习的渴求。 这类工程师不同于现有标准下培育出来的工程师。美国的工科学生还需要为更宽广的职业道路做好准备，包括管理和营销。有些工程师花费相对较少的时间在工程实践上，一般是六年；然后他们转入诸如管理类的工作岗位，因为仅仅受过工程训练是不够的。基于对工程原理和实践的广泛认识，工程师应该成为具有较强适应能力的领导者。如果通过这些途径进行工程教育改革，就可能改善工程师的就业前景，吸引并留住来自全美的高素质学生，并培养他们解决未来复杂的工程和社会问题的能力。,
