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L’analisi reale unisce gli studenti di ingegneria in due continenti

Il professor Jianbiao John Pan utilizza JMP® per preparare i suoi studenti alle carriere ingegneristiche in un mercato sempre più globalizzato

Jianbiao John Pan in computer classroom with students

Università Politecnica Statale della California

La sfida
Dopo la laurea, la maggior parte degli studenti di ingegneria intraprende una carriera nel settore. Prepararli non solo ad avere successo, ma anche a portare innovazioni oncrete e una visione globale del mondo nei loro campi professionali non è un compito facile.
La soluzione
Gli studenti sono stimolati a utilizzare JMP in aula e non solo.
I risultati
Utilizzando JMP per insegnare ingegneria, Pan prepara i suoi studenti a sviluppare percorsi professionali competitivi nelle migliori aziende non solo negli Stati Uniti, ma in tutto il mondo.

Quando gli studenti dell’Università Politecnica Statale della California (Cal Poly) scelgono di laurearsi in ingegneria, sono consapevoli del fatto che li aspetta una carriera in un settore che premia le innovazioni, soprattutto se supportate da un’analisi precisa e accurata. Pertanto, preparare gli studenti all’occupazione nel settore ingegneristico è diventata la chiave di volta della pedagogia del 21° secolo a livello globale nelle lezioni di ingegneria di livello universitario.

Il dott. Jianbiao John Pan è titolare della cattedra di Ingegneria dei processi produttivi e industriali alla Cal Poly ed è specializzato in packaging elettronico e microelettronico. Ogni trimestre tiene corsi su una vasta gamma di argomenti, a partire dalle nozioni di base sulla progettazione e l’analisi dei test ingegneristici fino ai corsi avanzati, tra cui ingegneria della qualità, disegno di esperimenti e ingegneria dell’affidabilità.

Come altri docenti all’avanguardia, Pan ha adottato metodi innovativi per la didattica delle materie ingegneristiche e si impegna a stimolare i suoi studenti attraverso l’apprendimento attivo e collaborativo basato su progetti.

Jianbiao John Pan

Il dott. Jianbiao John Pan è titolare della cattedra di Ingegneria dei processi produttivi e industriali ed è specializzato in packaging elettronico e microelettronico. I suoi corsi di ingegneria dei processi produttivi sono progettati appositamente per preparare gli studenti a intraprendere percorsi professionali altamente specializzati nel settore.

Cal Poly College of Engineering

Pan utilizza un esempio passo passo per dimostrare agli studenti in che modo l'analisi può essere usata per superare problemi relativi al miglioramento della qualità e dei processi. Durante la dimostrazione, gli studenti seguono l'analisi in JMP sui propri monitor e hanno la possibilità di fare prove con i dati per scoprire autonomamente cosa si può fare con il software.  

Jianbiao John Pan

Pan utilizza un esempio passo passo per dimostrare agli studenti in che modo l'analisi può essere usata per superare problemi relativi al miglioramento della qualità e dei processi. Durante la dimostrazione, gli studenti seguono l'analisi in JMP sui propri monitor e hanno la possibilità di fare prove con i dati per scoprire autonomamente cosa si può fare con il software.  

Students learning JMP at Cal Poly

“JMP è molto avanzato e consente di usare grafici dinamici”, afferma Pan. La flessibilità di JMP, unita alla sua interfaccia intuitiva, lo rende uno strumento importante per gli studenti, in quanto consente loro di apprendere autonomamente i concetti tecnici esplorando i dati e sperimentando con essi. “Man mano che affrontiamo nuovi concetti, il dott. Pan entra in JMP e ci mostra in modo molto concreto come vengono rappresentati”, afferma lo studente David Otsu. “JMP è stato uno strumento fantastico per imparare e quindi applicare nuovi concetti”.

Qualità, affidabilità e disegno di esperimenti diventano più facili grazie al coinvolgimento didattico favorito dalle analisi interattive di JMP®

Si parte dal presupposto che contestualizzare i concetti teorici, trasponendoli in problemi con cui gli studenti possano facilmente immedesimarsi, favorisca un maggiore stimolo intellettuale. Tuttavia, portare applicazioni e attività pratiche in aula richiede l’introduzione di nuove tecnologie più accessibili per gli studenti.

Per Pan, questo significa far conoscere ai propri studenti il software di esplorazione grafica statistica JMP. “JMP è molto avanzato e consente di usare grafici dinamici: apprezzo molto questo aspetto”, afferma. “È possibile manipolare facilmente la scala e il tipo su entrambi gli assi X e Y, e persino modificare le dimensioni del carattere. Offre una grande libertà”. Pan afferma che nel suo corso di progettazione dei test ingegneristici si affida ai modelli di analisi: Distribuzione, Stima Y rispetto a X, Coppie corrispondenti e Stima modello. Nei corsi più avanzati introduce anche il disegno di esperimenti e funzionalità di analisi per qualità e processi, e affidabilità e sopravvivenza.

Proiettando JMP durante le sue lezioni, Pan dimostra passo passo anche i concetti più avanzati con visualizzazioni grafiche interattive che gli studenti possono replicare autonomamente, sia che stiano seguendo la lezione in JMP su un laptop o utilizzando JMP per completare un compito. Pan afferma che “molti dei compiti a casa e dei progetti assegnati nelle mie lezioni prevedono che gli studenti creino diagrammi e visualizzazioni”. Questi lavori sono un ottimo strumento non solo per la presentazione e la comunicazione dei risultati, ma anche per fornire agli studenti una conoscenza approfondita dei concetti e delle teorie che stanno alla base di problemi reali che potrebbero trovarsi ad affrontare quando lavoreranno nel settore della produzione.

Ad esempio, in un recente progetto molti studenti hanno esaminato la cristallinità dell’acido polilattico, un polimero termoplastico biodegradabile e versatile prodotto da fonti rinnovabili quali mais e canna da zucchero. La biodegradabilità del polimero lo rende un’alternativa ideale ed ecologicamente sostenibile alle tradizionali applicazioni di uso comune, come le confezioni dei prodotti alimentari o le posate e le stoviglie monouso.

Poiché l’acido polilattico può essere lavorato a diversi gradi di cristallinità, gli studenti di Pan hanno cercato di individuare e studiare i fattori che ne influenzano la cristallinità, e quindi anche il suo potenziale come valida alternativa alla plastica, modificando la qualità del polimero, il tempo di permanenza e la velocità di raffreddamento. Analizzando le interazioni delle variabili hanno potuto affermare con un elevato grado di certezza che il materiale e la velocità di raffreddamento esercitano un notevole impatto sulla cristallizzazione.

“JMP ci ha consentito di condurre una serie di esperimenti e grazie alla possibilità di pianificare le attività in anticipo abbiamo eseguito il progetto in tempi rapidi e senza problemi”, dichiara lo studente David Otsu. “JMP è facile da usare, quindi siamo stati in grado di adattare le impostazioni in base ai cambiamenti e ai problemi che emergevano nel corso del processo”.

David Otsu

"Mi sto specializzando in ingegneria dei materiali e in questo campo è richiesta un'intensa attività di sperimentazione. Fortunatamente, il disegno di esperimenti è un processo interamente semplificato in JMP. Ad esempio, se il progetto prevede un piano fattoriale frazionato è davvero facile impostarlo affinché venga generato in JMP. Essendo così interattivo e intuitivo, JMP consente di esaminare i dati e utilizzarli in tempo reale con molta più facilità. Per chi ha uno stile di apprendimento visivo, come me, è davvero utile.”

— David Otsu, studente

Alcuni studenti di ingegneria da Stati Uniti e Cina collaborano per progettare soluzioni a problemi reali

Alla Cal Poly, l’attività didattica non è confinata solo in aula o nel campus. Oltre a insegnare durante l’anno accademico, Pan dirige un esclusivo programma di studio all’estero per aspiranti ingegneri denominato “Engineering in China”, nell’ambito del quale la Cal Poly collabora con l’Università della Tecnologia di Zhejiang (ZJUT) che ha sede nella città di Hangzhou. Nell’estate del 2016, 11 studenti della Cal Poly e 22 della ZJUT hanno studiato tecnica della qualità e collaborato in team per individuare e risolvere problemi tecnici reali utilizzando JMP.

Durante il corso estivo, Pan ha insegnato agli studenti le nozioni di base di tecnica della qualità e ANOVA. Sulla base di quanto appreso, gli studenti hanno quindi preparato un progetto di gruppo. Il progetto consisteva nell’individuare un problema tecnico relativo al miglioramento della qualità in un sistema esistente (ad esempio un ospedale, una banca o una rete di trasporti), raccogliere e analizzare i dati riguardanti il problema, preparare una presentazione e produrre un report.

Quando uno dei team ha rilevato tempi di attesa prolungati e un sistema di registrazione inefficiente in un ospedale locale di Hangzhou, gli studenti hanno intravisto un’opportunità di miglioramento e si sono messi al lavoro per elaborare una soluzione che migliorasse l’esperienza dei pazienti. A tale scopo, hanno iniziato con la raccolta dati: numero di pazienti per orario, durata dell’attesa e tempo dedicato alla procedura di registrazione. Gli studenti hanno quindi analizzato i dati e applicato i suggerimenti di miglioramento.

Pan afferma che l’obiettivo didattico del programma non è solo far sì che gli studenti applichino i concetti tecnici appresi a sistemi esistenti, ma anche “educare gli studenti a lavorare in un ambiente internazionale con team multidisciplinari. Saper lavorare in team, comprendere culture diverse e superare le barriere linguistiche è una capacità estremamente importante”. Oggi questa abilità è particolarmente ricercata nel campo dell’ingegneria.

“È fondamentale mantenersi in linea con il settore”, dichiara Pan. Con un numero così elevato di aziende globali interessate ad assumere i migliori laureati, Pan si accerta che i suoi studenti lascino la Cal Poly con il giusto bagaglio: un’ottima conoscenza delle teorie e dei concetti di ingegneria, una comprovata capacità di collaborare attivamente con colleghi provenienti da qualsiasi ambiente e nazionalità, ed esperienza con le tecnologie del mestiere.

Wade Bedinger

La Cal Poly offre agli studenti di ingegneria anche un'opportunità unica di studiare in Cina. Si tratta di un modulo facoltativo del corso di ingegneria della qualità, un progetto indipendente in cui gli studenti hanno il compito di elaborare soluzioni per risolvere problemi tecnici reali. “Ho seguito le lezioni di ingegneria della qualità del prof. Pan in Cina e collaborato con altri studenti [dell'Università della Tecnologia di Zhejiang] a un progetto relativo al sistema di trasporto di Hangzhou. JMP è stato molto utile sia in aula che per la realizzazione del progetto”, afferma lo studente Wade Bedinger.

Students using JMP at Cal Poly

“JMP è flessibile e quindi può essere utilizzato per molte operazioni diverse. È possibile modificare le dimensioni dei grafici per adattarli alle presentazioni e manipolare gli assi per mostrare i dati su cui focalizzare l'attenzione.”

— Wade Bedinger, studente

Kyle Batman

"[Nelle lezioni del dott. Pan] abbiamo usato i processi Six Sigma per analizzare i progetti di gruppo. Grazie a questo progetto ho compreso il controllo dei processi statistici e imparato a utilizzare una serie di moduli relativi alla qualità osservando i grafici disponibili. JMP ha un'interfaccia elegante che consente di utilizzare i dati grezzi per creare grafici e analizzare e interpretare i dati.”

— Kyle Batman, studente

Preparare gli studenti a sfondare nel settore dopo la laurea

Diversi anni fa, dopo aver partecipato a una serie di riunioni organizzate dall’American Society for Quality a San Jose, CA, Pan afferma di aver notato che molti leader del settore utilizzavano JMP. “Ho pensato che fosse una buona idea insegnare ai nostri studenti come si utilizza JMP, dal momento che molti di loro un giorno lavoreranno per queste aziende in California. “Noi ci occupiamo della loro formazione e, una volta laureati, i nostri studenti saranno avvantaggiati grazie alla loro conoscenza del software”.

Jianbiao John Pan helping students

“Studiare ingegneria della ”qualità con il dott. Pan in Cina mi ha permesso di ampliare le mie conoscenze sulle modalità di elaborazione di grandi quantità di dati. Abbiamo potuto mettere in pratica le nostre conoscenze di statistica e ingegneria con diversi pacchetti software, ma quello che utilizzo principalmente è JMP. So che nel campo della produzione, quando si gestiscono analisi con più dimensioni, il software di esplorazione statistica come JMP svolge un ruolo fondamentale, in quanto consente di analizzare grandi set di dati. Mi è stato detto che nel settore della produzione tutti usano JMP per l'analisi."

— Kyle Batman, studente

I risultati illustrati in questo articolo si riferiscono specificatamente a situazioni, modelli di business, input di dati e ambienti di elaborazione particolari descritti nel presente documento. L’esperienza di ogni cliente SAS è unica, basata su variabili tecniche e aziendali e, pertanto, tutte le affermazioni devono essere considerate non tipiche. I livelli di risparmio, i risultati e le caratteristiche prestazionali varieranno in base alle configurazioni e alle condizioni specifiche del cliente. SAS non garantisce il raggiungimento di simili risultati da parte di tutti i clienti. Le sole garanzie per i prodotti e servizi SAS sono quelle esposte nelle dichiarazioni di garanzia espresse presenti nel contratto scritto per tali prodotti e servizi. Niente di quanto qui affermato può costituire garanzia aggiuntiva. I clienti hanno condiviso le loro storie di successo con SAS come parte di uno scambio contrattuale convenuto o in qualità di riepilogo del successo del progetto in seguito a una positiva implementazione del software SAS.

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