一种用于车间调度教学的教具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于车间调度教学的教具，至少包括底板（1）、接线盒（2）、作业块（5）、横展板（7）、游标卡尺（9）和竖展板（11），其特征在于所述底板（1）上带有按钮（4）；所述接线盒（2）上带有电池仓（3）；所述横展板（7）上带有横向刻度（6）、横向插槽（8）和卡槽（13）；所述竖展板（11）上带有竖向刻度（10）和竖向插槽（12）。通过本发明调度过程变为作业块（5）的长度调整、插拔和移动过程；像排积木和拼图游戏一样形象直观而且富有趣味。本发明能够形象直观地展示调度结果、调度过程的时间进度、待调度的剩余工序和剩余工序的加工时间；能够帮助学生深刻理解调度过程，培养学生的创新意识，激发创造热情。
【专利说明】—种用于车间调度教学的教具
[0001]一.
【技术领域】
本发明涉及一种教具，属于教学技术和实验【技术领域】。
[0002]二.
【背景技术】
车间调度是将车间作业任务按照时间排序，以人员和设备等资源的合理利用、成本最低或作业时间最短等为目标；是一种作业排序过程，属于复杂抽象的管理过程；是机械工程、工业工程和物流工程等专业的重要教学内容之一。在教学过程中，学生普遍反映调度过程，尤其是调度算法运算过程复杂抽象，晦涩难懂。
[0003]为了形象直观地表达任务与时间的关系，一个叫甘特的人首次提出了甘特图。甘特图(Gantt chart )又叫横道图和条状图(Bar chart),以图示的方式通过任务列表和时间刻度形象地表示出任务顺序及其持续时间。甘特图的横轴表示时间，纵轴表示任务，是线条图；线条表示在某一时间段内任务的完成情况。甘特图形象直观地表明了任务计划和实际进展，能够形象直观地进行任务计划和实际进展的对比；使得管理者容易弄清任务的进度，便于评估工作进度。甘特图只可显示某一调度结果的任务与时间的关系，无法显示调度过程。对于在作业车间调度中，机床和工序相对生产时间的安排生产过程属于NP难问题，算法运算复杂，调度方案很多，甘特图无能为力。
[0004]目前表达安排生产过程的算法采用数学语言表达，数学符号和运算步骤难以记忆和理解。学生在学习过程中，往往看懂了一步，忘了上一步，乏味而且晦涩，需要较强的耐心和毅力。
[0005]为了培养学生的创新意识，激发创造热情，使车间调度过程变得像排积木和拼图游戏一样形象直观而且富有趣味，本发明提出了一种用于车间调度教学的教具。
[0006]三.
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种用于车间调度教学的教具，能够使得车间调度过程形象直观而且富有趣味，培养学生的创新意识，激发创造热情；便于学生深刻理解车间调度过程。
[0007]—种用于车间调度教学的教具至少包括底板1、接线盒2、作业块5、横展板7、游标卡尺9和竖展板11 ;所述底板I上带有按钮4 ;所述接线盒2上带有电池仓3 ;所述横展板7上带有横向刻度6、横向插槽8和卡槽13 ;所述竖展板11上带有竖向刻度10和竖向插槽12，如图1所示。所述底板I为平板结构，与接线盒2、横展板7和竖展板11连接，用于接线盒2、横展板7和竖展板11的支撑和固定。所述接线盒2为截面为矩形的箱体结构；内部带有接线板，用于电池仓3中的电池、横向插槽8与按钮4之间的导线连接；表面带有“ΜρM2…凡”字样的文字标注，表示机床、工作站、机器人等车间资源。所述电池仓3在接线盒2上，可容纳电池，通过导线分别与按钮4和横向插槽8连接，通过横向插槽8为插在其上作业块5的灯珠57提供电源。所述按钮4固定在底板I上，数量与竖向插槽12的数量相同，用于控制插在横向插槽8上作业块5的灯珠57是否点亮，以便于区分表达不同任务中的作业。
[0008]所述作业块5包括面板51、下插板52、中插板53、上插板54、弹簧片55、导线56和灯珠57，如图2所示。所述作业块5可插入横向插槽8和竖向插槽12，表示车间调度中的作业；例如在作业车间调度中表达一个零件中的某个工序。所述面板51上标有“Ρ2?1 ”、“P3,/’和“P。”等字样的文字标注，以标明车间调度中的一个作业。所述Ρ2Λ表示第2个零件的第I个工序，依此类推。所述面板51可伸缩，使得作业块5的长度可调，以标明在不同机床上加工工序的持续时间可变。所述弹簧片55在插入横向插槽8时,与横向插槽8的导体板84弹性连接。所述作业块5中包含两个弹簧片55 ;两个弹簧片55在插入横向插槽8时分别连接电池的正极和负极。表示同一任务中不同作业的作业块5中弹簧片55的位置相同，表示不同任务中各作业的作业块5中弹簧片55的位置不同。
[0009]所述横向刻度6位于横展板7的下侧,表达时间进度。所述横展板7通过横向插槽8可插接多个作业块5，以展示多个任务中不同作业的顺序及其持续时间；通过卡槽13连接游标卡尺9，以便于读出作业块5的开始和结束时间。
[0010]所述横向插槽8至少包括下槽板81、中槽板82、上槽板83和导体板84，如图3所示；用于插接作业块5，并通过导体板84与作业块5的灯珠57连接。所述下槽板81、中槽板82和上槽板83都由绝缘材料制成。所述下槽板81的上侧均匀分布两条导体板84 ;所述中槽板82的上下两侧均匀分布四条导体板84 ;所述上槽板83的下侧均匀分布两条导体板84。所述横向插槽8中导体板84的数量大于车间调度模型中任务的数量。
[0011 ] 所述游标卡尺9通过卡槽13连接横展板7，并保持与横展板7的上沿垂直，以便于读出插接于横向插槽8内作业块5的开始和结束时间。
[0012]所述竖向刻度10位于竖展板11的左右两侧，表达时间进度，标明插接于竖向插槽12内作业块5的开始和结束时间。所述竖展板11上带有表达任务的竖向插槽12，在竖向插槽12的上端标有“Ρ/’、“Ρ2”和“Ρ3”等字样的文字标注。所述P2表示第2个任务，在作业车间调度中表示第2个零件，依此类推。所述竖向插槽12竖直布置；与横向插槽8结构相同，但不带有导体板84。
[0013]所述卡槽13位于横展板7的顶面，截面为矩形，与游标卡尺9连接并配合，确保游标卡尺9与横展板7的上沿垂直。
[0014]对于作业车间调度，采用本发明的调度过程是:1.首先将表示工序的作业块5，根据其所属的零件，依次首尾相接插入竖向插槽12。例如零件己有3个工序，则“Ρ2?1 ”、“P2,2”和“P2，3”从下向上依次插入上端标有“P2”的竖向插槽12内。2.根据调度算法或调度规则，将插在竖向插槽12上端的作业块5拔下，再插入横向插槽8的相应位置上；为了确保位置准确，可移动游标卡尺9对准横向刻度6。3.根据调度算法，将插在横向插槽8的作业块5调整顺序，优化调度结果。4.分析位于横展板7的调度，评价调度算法、调度规则、调度过程或调度结果。在此调度过程中，横展板7直接展示调度结果，通过横向刻度6直观地显示调度过程的时间进度；竖展板11展示待调度的剩余工序，通过竖向刻度10直观地显示剩余工序的加工时间。对于柔性作业车间调度，作业块5可以伸缩，使之长度可调；在插入横向插槽8时，作业块5的长度取在本机床上加工所示工序的持续时间；在插入竖向插槽12时，作业块5的长度取在各个机床上加工所示工序的平均时间。
[0015]本发明的有益效果是:能够通过横展板7直接展示调度结果，通过横向刻度6直观地显示调度过程的时间进度；通过竖展板11展示待调度的剩余工序，通过竖向刻度10直观地显示剩余工序的加工时间；使得调度结果形象直观地展示。通过本发明，调度过程变为作业块5的长度调整、插拔和移动过程；像排积木和拼图游戏一样形象直观而且富有趣味。通过本发明的教师演示或学生操作，能够帮助学生深刻理解调度过程，辅助内化深奥抽象的调度算法和调度规则；能够引发学生的进一步思考，促使学生发现更优良的调度算法和调度规则，培养学生的创新意识，激发创造热情。本发明对于车间调度领域的研究和相应学科的发展也具有重要意义。本发明可用于在课堂教学中进行车间调度过程演示；也可用在实验室中，由学生进行创新性或设计性实验；还可以用于车间调度人员进行调度排产试验；应用范围广泛。
[0016]四.
【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为作业块5实施例的横截面示意图；
图3为横向插槽8实施例的横截面意图。
[0017]图中，I为底板；2为接线盒；3为电池仓；4为按钮；5为作业块；51为面板；52为下插板；53为中插板；54为上插板；55为弹簧片；56为导线；57为灯珠；6为横向刻度；7为横展板；8为横向插槽；81为下槽板；82为中槽板；83为上槽板；84为导体板；9为游标卡尺；10为竖向刻度；11为竖展板；12为竖向插槽；13为卡槽。
[0018]五.
【具体实施方式】
以下结合附图和具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细地说明。
[0019]图1为本发明的总体结构示意图。本发明至少包括底板1、接线盒2、作业块5、横展板7、游标卡尺9和竖展板11 ;所述底板I上带有按钮4 ;所述接线盒2上带有电池仓3 ；所述横展板7上带有横向刻度6、横向插槽8和卡槽13 ;所述竖展板11带有竖向刻度10和竖向插槽12。所述底板I为平板结构，用于接线盒2、横展板7和竖展板11的支撑和固定，优选工程塑料注塑成形。所述底板I与接线盒2、横展板7和竖展板11连接，为了便于组装和拆卸优选螺栓连接。所述接线盒2为截面为矩形的箱体结构，优选工程塑料板材，切割，然后粘接或焊接成形。所述电池仓3在接线盒2上，用于容纳电池；优选工程塑料注塑成形，然后与接线盒2粘接或焊接。所述按钮4优选公知的按钮开关，与底板I的连接优选机械连接。所述横向刻度6优选激光雕刻加工。所述横展板7优选工程塑料板材进行机械加工成形，与横向插槽8的连接优选粘结。所述游标卡尺9优选工程塑料注塑成形。所述竖向刻度10位于竖展板11的左右两侧，优选激光雕刻加工。所述竖展板11优选工程塑料板材进行机械加工成形。所述竖向插槽12优选在竖展板11上铣削成形。所述卡槽13位于横展板7的顶面，截面为矩形，优选铣削成形。
[0020]图2为作业块5实施例的横截面示意图。所述作业块5包括面板51、下插板52、中插板53、上插板54、弹簧片55、导线56和灯珠57。所述面板51优选亚克力材料,并优选抽拉式伸缩结构，使之长度可调。所述下插板52、中插板53和上插板54优选工程塑料板材进行切割加工。所述弹簧片55用于在插入横向插槽8时,与横向插槽8的导体板84弹性连接，优选铜片；与下插板52、中插板53或上插板54的连接优选粘接。所述作业块5中包含两个弹簧片55 ;两个弹簧片55的位置取决于作业块5表不的任务。所述导线56为灯珠57带有的正负两根铜导线，与弹簧片55的连接优选焊接方式。灯珠57优选公知的LED灯珠。
[0021]图3为横向插槽8实施例的横截面示意图。所述横向插槽8至少包括下槽板81、中槽板82、上槽板83和导体板84。所述下槽板81、中槽板82和上槽板83都优选印刷电路板制作工艺成形；在下槽板81、中槽板82和上槽板83成形后，带有导体板84。
[0022]上述实施仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。在满足本发明的结构和性能要求条件下，改变材料和制造工艺，都在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于车间调度教学的教具至少包括底板(I)、接线盒(2)、作业块(5)、横展板(7)、游标卡尺(9)和竖展板(11)，其特征在于所述底板(I)上带有按钮(4);所述接线盒(2)上带有电池仓(3);所述横展板(7)上带有横向刻度(6)、横向插槽(8)和卡槽(13);所述竖展板(11)上带有竖向刻度(10)和竖向插槽(12)。
2.按照权利要求1所述的一种用于车间调度教学的教具，其特征在于所述底板(I)为平板结构，与接线盒(2)、横展板(7)和竖展板(11)连接，用于接线盒(2)、横展板(7)和竖展板(11)的支撑和固定。
3.按照权利要求1所述的一种用于车间调度教学的教具，其特征在于所述接线盒(2)为箱体结构；用于电池仓(3)中的电池、横向插槽(8)与按钮(4)之间的导线连接。
4.按照权利要求1所述的一种用于车间调度教学的教具，其特征在于所述竖向刻度(10)位于竖展板(11)的左右两侧，标明插接于竖向插槽(12)内作业块(5)的开始和结束时间。
5.按照权利要求1所述的一种用于车间调度教学的教具，其特征在于所述竖向插槽(12)竖直布置；与横向插槽(8)结构相同,但不带有导体板(84)。
6.按照权利要求1所述的一种用于车间调度教学的教具，其特征在于所述竖向刻度(10)位于竖展板(11)的左右两侧，标明插接于竖向插槽(12)内作业块(5)的开始和结束时间。
7.按照权利要求1所述的一种用于车间调度教学的教具，其特征在于所述竖向插槽(12)竖直布置；与横向插槽(8)结构相同,但不带有导体板(84)。
【文档编号】G09B19/00GK104183173SQ201410477857
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】苏子林, 何士龙, 冯宝富 申请人:鲁东大学