Wydział Inżynierii Przemysłowej i Inżynierii Systemów (ISE) Uniwersytetu Oakland przygotowuje studentów na erę Przemysłu 4.0.

Edukacja studentów inżynierii w cyfrowej erze

Gdy Wydział Inżynierii Przemysłowej i Inżynierii Systemów (ISE) powstał w 2005 roku, jego pracownicy dostrzegli konieczność określenia specjalizacji. Wybrano zarządzanie cyklem życia produktu (PLM), ponieważ dziedzina ta obejmowała wszystkie aspekty programów edukacyjnych i badawczych, między innymi symulację, ergonomię, jakość, koncepcję lean manufacturing, zarządzanie projektami i o wiele więcej. Wydział ISE przystąpił do globalnego programu partnerstwa akademickiego firmy Siemens w 2009 roku.

Dzięki temu może korzystać z portfolio rozwiązań do wirtualizacji produkcji Tecnomatix® (w tym Plant Simulation, Jack™ oraz Process Simulate), a także z narzędzi oprogramowania Teamcenter™, niezbędnych szkoleń i możliwości wsparcia. Te rozwiązania oraz inne narzędzia PLM zostały wdrożone w licznych kursach jak na przykład: wstęp do inżynierii przemysłowej i inżynierii systemów, ergonomia i projektowanie pracy oraz komputerowa symulacja układów zdarzeń dyskretnych.

Podczas tych zajęć studenci otrzymują zadania, których rozwiązanie wymaga skorzystania z narzędzi PLM. Przykładowo podczas zadania laboratoryjnego na kursie „Wstęp do inżynierii przemysłowej i inżynierii systemów” studenci wykorzystują Plant Simulation, aby symulować linię produkcyjną i zbierać dane dotyczące czasu cyklu z wybranych stacji. Następnie używają tych danych, aby tworzyć grafy prawdopodobieństwa czasów cykli i analizować działanie systemu. Studenci otrzymują instrukcję użytkownika, która szczegółowo omawia, jak używać rozwiązania Plant Simulation w danym zadaniu.

Dr Megan Conrad, adiunkt zajmująca się inżynierią przemysłową i inżynierią systemów tak wypowiada się na temat oprogramowania Jack: — Wykorzystując oprogramowanie Jack podczas zajęć, studenci mogą wizualizować kwestie dotyczące ergonomii w zupełnie nowym wymiarze. Widzą, jak pracownik wpasowuje się w spersonalizowane miejsce pracy i mogą jednocześnie porównywać informacje dotyczące czasu i przepustowości, a przy tym minimalizować czynniki ryzyka, np. urazy dolnego odcinka kręgosłupa oraz niebezpieczne ułożenie stawów. Praktyczne doświadczenie zdobyte dzięki wykorzystaniu rozwiązań Siemens PLM Software sprawia, że wiele firm jest zainteresowanych zatrudnianiem naszych studentów. Wielu z nich znalazło pracę przy tworzeniu cyfrowych modeli ludzi nawet jeszcze przed ukończeniem studiów.

Pierwszym kursem opracowanym przez uniwersytet pod kątem PLM było oczywiście „Zarządzanie cyklem życia produktu”. Oferuje on pełen przegląd wartości biznesowej, jaką zapewnia PLM. Z opisu kursu wynika: „Zarządzanie inżynierią systemów w cyklu życia produktu na czterech etapach: tworzenia, produkcji, utrzymania oraz utylizacji. Kurs bierze pod uwagę centralne zarządzanie wszystkimi danymi produktowymi oraz technologią użytą do uzyskania dostępu do tych danych. Omawiane tematy to integracja CAD w systemie PLM, wymagania i zarządzanie inżynierią konfiguracji, inżynieria specyfikacji, zarządzanie zmianą oraz planowanie procesów”.

Nowe kursy skupione na poszczególnych zastosowaniach

— Otrzymaliśmy bardzo pozytywne opinie od studentów i pracodawców na temat wykorzystania narzędzi PLM podczas prowadzonych kursów — mówi dr Robert Van Til, profesor Instytutu Pawley w zakresie badań nad koncepcją lean oraz kierownik wydziału ISE. — Pojawił się jednak bardzo wyraźny problem — studenci uczyli się wykorzystywać narzędzia PLM i stosować je do rozwiązywania specyficznych problemów, ale chcieli lepiej zrozumieć działanie ich samych narzędzi oraz ich zastosowanie w analizie i inżynierii projektowej. Opinie studentów i pracodawców podkreślały, że przydatne byłoby zrozumienie sposobu działania oraz zastosowania narzędzi.

Doprowadziło to do stworzenia różnych kursów PLM, skupiających się na konkretnych zastosowaniach. Zajmują się one wykorzystaniem konkretnego oprogramowania PLM, a także zastosowaniem narzędzi do różnych zadań. Do tej pory zaoferowano cztery takie kursy: Zastosowania PLM — Zarządzanie danymi produktu (Teamcenter); Zastosowania PLM — Robotyka (Process Simulate Robotics); Zastosowania PLM — Ergonomia (Jack) oraz Zastosowania PLM — Zarządzanie zmianą (Teamcenter).

Opis kursu „Zastosowania PLM — Zarządzanie zmianą” przedstawia się następująco: „Metody i zastosowania narzędzi do zarządzania cyklem życia produktu (PLM) wykorzystywane do zrozumienia złożonej definicji produktu, wymagań funkcjonalnych i fizycznych związanych z projektem, rozwój oraz zarządzanie nimi w trakcie całego cyklu życia. Kurs skupi się na praktycznym użyciu nowoczesnych narzędzi PLM oraz ich zastosowaniu”.

Kursy „Zastosowania PLM” są warte 2 punkty, a nie 4 jak w przypadku większości pozostałych przedmiotów w ISE i są prowadzone w formie praktycznych zajęć laboratoryjnych, a nie wykładu w klasie. Ich początkowa ocena kursów ze strony studentów oraz pracodawców była bardzo pozytywna. W związku z tym wydział rozważa uruchomienie dodatkowych przedmiotów dotyczących zastosowań PLM.

Działalność w zakresie nauki przedmiotów ścisłych w szkołach

Wydział ISE we współpracy z Instytutem Pawley Uniwersytetu Oakland pracuje nad wypełnieniem luki między zapotrzebowaniem branży na gotowych do pracy, dobrze wykształconych inżynierów, a liczbą uczniów, którzy decydują się na karierę w inżynierii. Wspólnie opracowali pilotażowy program w zakresie nauk ścisłych, technologii, inżynierii i matematyki (STEM), który łączy studentów oraz pracowników ISE z uczniami szkół i ich nauczycielami podczas interaktywnego programu, który oferuje możliwość praktycznej, eksperymentalnej nauki w środowisku uniwersyteckim.

Program trwa już od trzech lat, a jego celem jest przedstawienie uczniom szkół inżynierii przemysłowej jako potencjalnej ścieżki kariery. Obecnie na program składa się wizyta grup licealistów oraz ich nauczycieli na wydziale ISE oraz w laboratoriach na kampusie Uniwersytetu Oakland. W przyszłości będzie można zastosować również techniki nauczania na odległość, dzięki czemu możliwe byłoby rozszerzenie programu poza obszar południowo-wschodniego Michigan.

Uczniowie liceum pracują wspólnie ze studentami oraz pracownikami ISE, a także wolontariuszami z lokalnych firm, aby prowadzić praktyczne projekty skupiające się na obszarach lean manufacturing i PLM. Grupa 20-25 uczniów z danego liceum odwiedza kampus trzykrotnie w ciągu 3-4 tygodni. Podczas tych wizyt każda grupa poświęca 2-3 godziny na pracę nad danym projektem. Większość grup je również lunch na kampusie, korzystając z miejsc przeznaczonych dla studentów ISE.

Podczas pierwszego spotkania uczniowie poznają ogólne informacje na temat ISE, a następnie przeprowadzają fizyczną symulację fabryki, która produkuje quady. Po wprowadzeniu do symulacji zdarzeń dyskretnych w trakcie drugiej wizyty uczniowie wykorzystują dane zebrane podczas poprzedniego spotkania, aby stworzyć i przeprowadzić cyfrową symulację fabryki quadów z wykorzystaniem Plant Simulation. Podczas ostatniej wizyty uczniowie poznają podstawy ergonomii, a następnie tworzą i prowadzą symulację kwestii ergonomicznych w oprogramowaniu Jack.

Uczniowie, ich nauczyciele oraz rodzice, którzy wzięli udział w zajęciach bardzo pozytywnie ocenili program STEM. Doug Blatz, nauczyciel z liceum Seaholm oraz zdobywca nagrody Albert Einstein Distinguished Educator Fellowship w roku szkolnym 2015/2016 zaznacza, że jego uczniowie biorą udział w kursie „STEMx Research and Design”. — Kurs skupia się na rozwoju metod badawczych oraz inżynieryjnych i umożliwia uczniom współpracę z profesjonalistami z okolicy. Jednym z pierwszych takich staży była współpraca z wydziałem ISE Uniwersytetu Oakland. Nasi uczniowie mieli bardzo pozytywne doświadczenia, biorąc udział w symulacjach, które obejmowały zastosowania przemysłowe oraz inżynieryjne. Poznali między innymi oprogramowanie Jack, które oferuje funkcje projektowe dotyczące ergonomii. Dowiedzieli się również więcej na temat możliwości rozwoju kariery w obszarze zarządzania cyklem życia produktu. Wydział ISE buduje długoterminowe partnerstwo w zakresie przedmiotów STEM z liceum Seaholm oraz innymi szkołami zainteresowanymi działaniami PLM.

Nowe pokolenie utalentowanych inżynierów

Wykorzystanie rozwiązań Siemens PLM Software pomogło studentom Uniwersytetu Oakland zdobyć umiejętności inżynieryjne na miarę nowej ery i poszerzyć możliwości rozwoju kariery.

— Wciąż studiuję na ISE, jednak niedawno przyjąłem ofertę i rozpocząłem pracę u producenta OEM z branży motoryzacyjnej — mówi Russell Bauer, student inżynierii przemysłowej i inżynierii systemów. — Obecnie zajmuję się usprawnianiem technologii takich jak motion capture i wirtualna rzeczywistość, aby przyspieszyć proces rozwoju nowego pojazdu. Dzięki tematom dotyczącym ergonomii w programie ISE poznałem techniki motion capture, natomiast aspekty PLM dały mi rozległą wiedzę, która jest bardzo pożądana w branży.

John Katona, świeży absolwent programu ISE, również osiągnął sukces zawodowy dzięki akademickiemu doświadczeniu z systemami PLM. — Podczas studiów wykorzystywałem Plant Simulation, by stworzyć komputerową symulację i badać przepływ pacjentów na ostrym dyżurze lokalnego szpitala — opowiada Katona. — Pewna firma dowiedziała się o tym projekcie poprzez portal LinkedIn, zaprosiła mnie na rozmowę i jeszcze tego samego dnia zaoferowała pracę w grupie zajmującej się symulacjami.