前瞻工业工程的定位（转）

来源： 工业工程网　 作者：郭位

　　工业工程的起源可上溯到工业革命。工业革命使大批量生产在世界范围内得以实现,人类社会因此而跨入了一个新的时代。随着竞争的加剧,生产效率和产品质量愈加重要。为解决这些问题,许多工业工程的关键领域,诸如人因工程、运筹学、质量控制、制造、库存控制和供应链管理,在二十世纪应运而生。其中一些领域虽卓有成效,但由于技术和经济的不断变革,很快面临新的挑战。观察一下四周,你会发现人们的衣着各式各样,鲜有雷同。虽然社会经济仍然依赖于大批量生产,但我们已经跨入了客户化定制时代。今天的工业界充满着机遇和选择。
二十世纪20 、30 年代,AT&T引入了质量控制的概念,从而使保证产品质量达到一定的标准成为可能。但由于质量控制的实施是在生产结束之后,此方法不能满足日益严格的质量需求。为此,田口玄一博士率先提出以质量设计取代质量控制。依据这一革命性观念,质量保证措施可以在生产过程中任一阶段实行以达到不同目的。此后人们逐渐认识到,这种质量方法不仅适用于制造行业,也适用于服务、教育及其他行业。近几年来,工业工程行业的成绩不尽如人意。供应链真有助于重振工业工程吗? 效率和质量值得进一步研究吗? 我们应继续关注定义清晰的学科,如人因工程、运筹学,还是应该调整方向,与社会前进的步伐保持一致?
　　今天工业工程研究中最热门的话题是供应链。其次是与信息技术相关的题目,这包括人机界面。现在已很难设想,在一个没有电脑、信息和电子商务的世界上,我们的生活会是怎样(即使电子商务已不像三年前那么热门) 。“. com”来而又去,去而又来,像幽灵一样缠绕着我们。事实上,即使在不景气的2002 年, “. com”仍然是保持增长的行业之一。我们已经被“. com”宠坏了,没有它生活就无法继续。
　　工业工程与其说是个专门学科,不如说是一多边领域。工业工程的研究课题从不局限于本专业范围之内。因此,试图去划分工业工程的界限是个错误。很多其他学科的专业人员即使不知道工业工程、没有受过工业工程训练,也在使用工业工程的技术和方法。举例来说, 每个人都要做日常计划(scheduling) ,而且很有可能比工业工程师做得还好。工业工程师应该积极参与其它活动———不仅是工程方面的,而且是科学性和商业性的活动。实际上,工业工程的界限正变得越来越模糊。占大量社会支出的服务业最近也开始亲睐工业工程。到目前为止,涉及工业工程且出色的研究工作还没有在这个行业出现。尽管如此,美国很多机构已经着手进行面向服务业的研究与开发。
　　工业工程的广泛应用还没有得到工程界同仁的足够认同。应当说工业工程是一门应用性学科,同时工业工程师也能从事理论性研究。理论的重要性体现于建立在其上的方法和答案。如果理论无助于解决实际问题,其研究也就失去了价值。令人遗憾的是,过去二十年里的重大进步和发明几乎没有来自工业工程师的。Narendra Karmar2kar提出了线性规划的内点法,田口玄一发明了质量方法。二者都在工业工程领域做出了卓越贡献,却都不是工业工程师,也没有在传统上认可的质量和运筹学杂志上发表过文章。然而,内点法和质量方法被归纳推广到众多行业和领域。在解决实际问题的同时,Narendra Karmarkar 和田口玄一对相关学科的基础理论也做出了贡献。二者之所以能够进行多学科性课题的研究,是因为能透彻理解手中问题的本质。他们从了解问题入手,进而探索解决问题的途径,最终达到解决问题的目的。他们从不为现实中不存在的问题而开展所谓的理论研究;他们着手于质量问题的方式远非纸上谈兵。
　　工业工程师应该是改革的代理人。我们应该带领其他行业的工程师进行变革,使其认识到这是一个变化中的世界。不幸的是,我们现在没有做到。也许还有地方需要工业工程师去提高效率,但这不会使我们成为改革的代理人。为了成为改革的代理人,工业工程师应该擅于
评估社会的需求。这并不意味着我们要对热门的研究主题亦步亦趋。虽然效率在某些行业仍然非常重要,但是其它行业所关注的问题已经超越了效率的范畴。工业工程师在解决这些问题时必须富有创意。只有置身于发展新思维的前沿,我们才有希望成为社会中有号召力的领导者。
　　满足当地需求是贴近社会的基本和首要方式。与其他工业工程系一样,香港中文大学的工业工程系开展了卓有成效的工作,使其课程设置、教学和研究与香港社会相适应。他们没有拷贝美国的程序,而是通过建立金融工程和开发人机界面软件来帮助香港社会进行双语翻译。工业工程师应对全球社会以及人类知识库有所贡献。如果有一天,无人知晓我们曾做过的事情,那这一行业就该从生活中消失了。
　　在工程领域,工业工程师既擅长技术,又可胜任管理。在工程方面,我们应该侧重设计问题,而优化、仿真和建模是设计过程中的关键步骤。设计、建模和仿真使我们能够正确地使用信息。但是切忌把模型建在错误的对象上。首先去理解问题,然后用已有的工具建模。传统的工业工程聚焦在工具上,现在需要把更多的注意力放在问题本身上。模型建立之后,应尝试将其应用到现实的工业问题上。不要在虚拟的问题上下功夫,除非你的专长是虚拟现
实。虚拟化乃是手段,研究虚拟现实的宗旨在于模拟复杂现象。虚拟现实的目的不在于虚拟,而是通过解决虚拟问题以找到虚拟化的真实方案。要想成为优秀的改革代理人,我们不能忽略工业工程的管理方面。经典的工程管理方法可以解决侧重管理的工业工程部门的多种问题。此类方法同样可用于提高效率和改善质量。随着社会日趋进步,技术管理将逐渐受到关注。
　　我们来看一个考察高科技信息和生物科技信息学影响的例子。为了弄懂生物信息学,我出席过约二十个由一流学者主讲的研讨会。结果令我非常吃惊。首先,95 %的演讲内容是关于优化的,而这些主讲人并不熟悉由工业工程师开发的优化技术。其次,几乎没有工业工程师(特别是优化专家) 从事生物信息学或了解这门学科。
适当的定位对任何事而言都是必需和重要的。工业工程也不例外。我们需要更加面向系统、具备商业头脑和乐于创新。如果在美国高科技公司任职,你需要更加高科技化。不具备高科技知识可能是美国大学中工业工程系数量减少的原因之一。如果处在一个成长的市场里,你需要注重效率,也就是说具有商业头脑,并且这种商业意识应是基于技术的。不只是一味埋头苦干。努力工作虽重要,但还不够。
　　在拥有数量的同时,关键是保持高质量。面对相当多的大学和工业工程学生,是否有足够高质量的师资和教材? 学生仅仅是为获取学位还是具有一定的专业能力? 工业工程学位是社会的基本因素还是可有可无的调节剂? 更进一步,为什么美国的大学有如此多外国工业工程博士生? 毕业后他们将在市场中如何定位? 如果有一天外国学生对美国工业工程博士学位失去了兴趣,又会怎样?其它国家有培养工业工程师的战略计划吗? 其工业工程项目是被监控和评估吗? 最重要的是我们应承担起社会责任。对当地社会而言,什么是最理想的学位? 对学生来说,什么是最佳的课程设置?我们仍在提供已经过时的东西吗?工业工程师还应该做些什么? 为了找到我们的位置,为了生存,我们需要成为一流的工业工程师,而不是二流的数学家、二流的社会学家、二流的制造者,等等。为了找到合适的定位,我们需要认识社会。如果没有恰当的位置,我们将不会被社会所承认。
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　　发展工业工程的技术和管理基础有:信息技术、制造与生产系统、管理系统工程和服务。为了创造各类组织的全潜力,从中长期看,现代工业工程应该重点研究与开发以下课题:
　　1) 研究与开发未来的制造 。
　　从20 世纪70 年代以来,制造的概念被极大地扩展了。1998 年美国国家研究委员会NRC 证实,制造仍然是创造社会财富最基本的手段,是国家经济发动机运行的强大支柱,并把制造定义为:创造、开发、支持和提供产品与服务所要求的流程/ 过程和组织实体。1999 年麻省理工学院MIT 认为制造包括:产品的规划、设计与开发、销售与服务和实现这些职能所运用的技术与流程,以及使技术与人结合的途径。
　　作为一个产业,当代制造已经扩展为包括:硬件、软件或硬软件的集成,生物技术和某些农业综合企业生产的产品。中国的工业工程必须积极参与和帮助制造应对以下六大挑战:
　　①利用信息技术提升企业组织对市场的快速响应能力。为此,制造必须充分利用电子商务和并行工程等技术手段与工具。
　　②快速捕捉、搜集竞争信息,并迅速把它们转换成竞争情报和知识。工业工程必须充分运用竞争情报(competitive intelligence) 、横向对比( benchmarking)与关系学(relationship) 等先进方法及其工具。
　　③快速配置和系统地集成人、技术和资源。发展网络制造和基于互联网与内部网的沟通。
　　④消除或控制污染,提高企业对环境的适应性。执行:不可再生资源利用最小化,能源利用最小化,对空气和水的污染最小化,使工作与生活环境绿色化四个判据准则。
　　⑤发展可重组企业(Reconfigurable Enterprise) 。
　　所谓可重组企业是在良好的基础结构(如法律、法规与行政,和有序而高效的金融与市场运作、资源配送及通信网络等社会条件) 支持下,根据任务或项目的合作要求可以快速“聚合”(即组成动态联盟/ 合作或虚拟公司) ,一旦任务完成,就可以快速“解散”的新一代可变组织与管理的企业。
⑥创新和改进了的流(过) 程。它是基于基本粒子物理、生物技术、纳米技术和微小型化的材料零部件生成与制造和已经创新改进了的工艺技术方法与流程的。
　　同时,工业工程应该积极参与应对上述挑战的十大关键技术的研究与开发,它们是:
　　①可重组制造系统RMSs (Reconfigurable Manufacturing Systems) 。制造的实践证明,在企业的三个核心竞争要素中,制造系统经常成为满足顾客需求的新产品开发上市和快速响应市场的商务活动的瓶颈。RMSs 是对传统制造系统的规划、设计、建造与运行理论和方法的创新,它利用系统组元/ 模块组态(布局) 的可变性与可更新性实现制造系统的可变性。它将对产品、制造系统及装置硬软件的设计与制造产生深远的影响。
　　②无损耗的处理(Waste2free Processing) 。未来的制造过程是能耗与资源消耗最小化的。
　　③新的物料过程(New Materials Process) 。它是建立在革新了的原材料与零部件制造方法与流程基础上的。
　　④制造用生物技术(Biotechnology for Manufacturing) 。它是利用生物技术实现自动化装配和加工的新一代制造技术。
　　⑤企业建模与仿真(Enterprise Modeling and Simulation) 。这一技术主要解决企业系统变换、商务流程和所有制造作业的建模、仿真和系统集成等有效综合的问题。
　　⑥信息技术( Information Technology) 。它是为正确、高效的各级决策提供全方位关键信息和快速把信息转换成情报与知识的技术。
　　⑦产品与过程的设计方法( Product and Process Design Methods) 。它要求创新系统、产品与流程/ 过程的设计理论、方法和工具,是新一代的计算机辅助设计原理、方法和工具。
　　⑧增强了的机器- 人的接口( Enhanced Machine Human Interfaces) 。它是解决机器与人接口问题的新一代人机工程技术,重点解决物理接口设计和增强员工学习能力的问题。
　　⑨员工的教育与培训(Workforce Education and Training) 。它要求建造一种能快速联想知识的教育培训和开发不同语言直接沟通的翻译机,实现不同文化、语言员工的合作。
　　⑩智能合作系统软件(Software for Intelligent Collaboration Systems) 。其目的是把不同语言与文化背景的专家通过智能合作软件融合为一体。它包括成组通信协议、制造专用网络协议、分布式企业流程控制方法与标准和共享知识等软件的开发,是利用人的交互动力学模型和全部智能合作软件与接口软件形成的虚拟合作空间。
　　2) 研究、开发和利用信息技术、信息系统和知识管理系统。
　　信息被理解为是经过处理后可获取人可以接受与理解、有确定涵义的情报的那些原材料。信息技术是以计算机技术、微电子- 检测传感技术和通信技术为支柱的技术群。信息系统是提供经过处理的信息流和精确数据与信息的网络,其核心功能是信息的处理和存储保存。工业工程师们应该积极进行信息系统及其软件工具的研究开发,特别是SCM、CRM,XRP(扩展的资源规划) ,以及电子贸易(e2C) 、电子商务(e2B) 和知识管理的工程系统的研究、开发与利用。发挥工业工程方法学的优势,在我国利用信息技术改造和提升传统产业、发展学习型组织、发挥组织全潜力和适应快速多变的市场竞争中施展工业工程师的才华。
　　3) 研究、开发和建立管理系统工程。
　　1990 年W. Skinner 明确指出:“传统管理失效了”。现代企业迫切需要新的管理理论、方法与工具,近7 ～ 8 年来企业界掀起学习应用约束理论(TOC ,Theory of Constraints) 的热潮。所谓约束管理,是由E1M1Goldratt 开发的一种管理哲理,它由三个分离而相关的业绩测定、逻辑思考过程和后勤保护工程组成(APICS ,2002) 。它不是最优生产技术OPT ,可以从以下几方面根本改进企业的管理理论、方法和工具。
　　①企业的目的不再只是“为老板赚钱”,而是“使受益者完全满意( TSS ,total stakeholder satisfaction) ”。为了达到TSS ,企业的目标是“将来同现在一样赚钱”,以净利润、投资回报率和现金流三个指标度量企业业绩,用产销量、库存和运行费用测度企业的运作,以“产销量最大化、库存与运行费用最小化”作为优化企业运作的目标判据。
　　②约束是阻止(企业) 系统按其目标达到更高业绩水平的因素(APICS ,2002) 。基于约束的五步法、99/ 1 规则和DBR(鼓/ 缓冲器/ 发信缆) 法是寻找和解决系统约束的方法,利用它们可以有效地找到瓶颈、提升企业的业绩水平。
　　③基于约束的管理是按照TOC 原理管理组织和资源的实践(APICS ,2002) 。它利用DBR 法、V2A2T 结构分析、关键链等理论管理后勤保障工程;测定每天的业绩改进企业的业绩系统;利用现在现实树、未来现实树、因果审计和云雾图等工具思考与分析问题。80 年代以来的企业实践证明,只有把使顾客完全满足TCS 作为业务工作目标才能实现企业业绩改进。其核心是建立“超过顾客期望”的企业文化,每天用3. 4 ×10 - 6 (6σ) 或0. 287 ×10 - 6 (6. 5σ) 测定所有员工和岗位业绩差错,用每五年压缩运行时间10 倍测定效率的提升。同时,工业工程还应该继续利用TOC 理论、DBD(基于决策的设计) 等理论在组织的系统管理、发挥人因作用,特别是为建立管理系统工程学做出应有的贡献。
　　4) 积极参与服务领域企业的创新与改进。
　　过去十几年工业工程象其它学科一样不太重视在服务业领域的研究开发。服务具有不可触摸性、不可分性、不均匀性和不可存储性等特征同产品的生产活动有显著的区别。对于这一最大的国民经济行业,未来的工业工程不能置之不理,应该积极参与其改进与创新。
　　5) 企业员工教育与培训的革新。
　　现在,事实上它已经成为工业工程发挥作用的重要领域。未来要求工业工程在员工教育培训和智能合作系统软件开发方面将发挥更大的作用。
　　6) 流程(过程) 技术的研究与开发。
　　流程设计与再造是改进工业工程方法、工作/ 作业测定和企业“全组织业绩”的重要方法与工具。它包括:流程设计与再造(PDR) 、提问技术与调查表设计、动作经济原则与方法改进,时间研究/ 作业测定,组织系统业绩测量,以及工程决策等方法和对传统工业工程工作研究的创新与改进。