如何将工业工程技术应用到先进制造业中

说起工业工程技术在制造业的应用，我们直接会想到的往往是标准工时的核算、新厂房的设计、作业现场的改善、以及人机作业的分析等这些传统的IE技术，它们在低端劳动力密集型的企业使用得尤为频繁。而像丰田汽车、富士康等应用这类IE技术最为成功的公司成为许多制造型企业推崇的业界标杆，或者工业工程老师研究的对象。
然而，近年来随着中央及各地政府提出的加快淘汰落后制造业、优先发展先进制造业的产业转型等一系列政策，工业工程技术在现代制造业中的价值似乎有下降的趋势。尤其是在上海、天津等东部沿海大城市，大量工厂纷纷关闭、搬迁或转型，直接导致大量员工下岗或改行，同时导致这些城市的高校中，工业工程专业的吸引力远远落后于金融工程、电子工程、生物工程等热门专业。
那么，工业工程专业的前途在哪里？略微仔细地了解几家当前比较有代表性的先进制造型企业，不难发现：
所谓先进制造业，是指制造业不断吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果，并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产制造、在线检测、营销服务和管理的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、生态化生产，取得很好经济社会和市场效果的制造业总称。
相对于传统制造业而言，先进制造业中的“先进”二字，可以从下述三个方面认识：
1产业先进性：即在全球生产体系中处于高端，具有较高的附加值和技术含量，通常指高技术产业或新兴产业；
2技术先进性：“只有夕阳技术，没有夕阳产业”。从这个观点看，先进制造业基地不是非高新技术产业莫属，传统产业只要通过运用高新技术或先进适用技术改造，在制造技术和研发方面保持先进水平，同样可以成为先进制造业基地；
3管理先进性：无论哪种类型的制造业基地，要冠以“先进”两字，在管理水平方面必须是先进的。不能想象，落后的管理能够发展先进的产业和先进的技术。
由此可见，一贯强调技术与管理相结合的工业工程在先进制造业中也是大有前途的，只是不能把研究对象局限在机械加工等传统行业上，而是应该针对半导体、生物化工、航空航天等高科技行业的特点，强调一些工业工程新技术的应用，这样才能使工业工程在新时代焕发出新的活力。
想要在先进制造业中成功推广IE技术，要注意以下几个特点：
1 流程的信息化程度显著提升，大规模数据的自动生成使生产过程中的物质流、能量流和信息流的彻底量化成为现实。
2 持续改善的重点不仅仅停留在加工制造阶段，而是应当拓展到从产品研发、加工制造到产品销售、使用、维修的所有环节中。
3 与计算机、统计学、运筹学等其他专业技术之间的不断交叉、融合，形成了综合的、集成的新技术。
正是由于这些特点的存在，现代工业工程技术的运用与以数据分析为基础的精细化方法越来越紧密地联系。例如，在半导体行业中，可以运用“数据可视化”等一系列探索性数据分析EDA方面的方法，提高集成电路产品的设计及应用、晶圆制造、封装测试等方面的水平。图一显示的就是半导体行业特有的“晶圆图”，可以用来探究可能发生产品质量低下的原因（如有问题的机台或异常的制程步骤等）。


图一 JMP“晶圆图”的可视化分析

在生物化工行业，可以运用“混料设计与分析”等试验设计DOE方面的工具，开发出具有高性能的新产品配方，优化精细化学品的合成技术，满足平衡生态环境和绿色化学的要求。图二显示的就是生物化工行业特有的“三元图”，可以用来揭示各种配方成份的设置组合应当满足怎样的条件，才能调制出同时满足不同指标要求的成品来。

图二 JMP混料设计中的“三元图”

如果关注航空航天行业的话，还可以看到运用多变量数据分析Multivariate Analysis等技术来缩短航天器发射成本，缩短发射准备时间，提高探索、开发和利用外层空间的效率。图三显示的就是航空航天行业特有的“多维散点图矩阵”，可以用来研究不同设备参数设置之间的关联特性以及它们对最终复杂系统的影响规律。

图三 基于JMP的“多维散点图矩阵”的可视化分析

JMP是SAS公司的高级统计质量管理及六西格玛软件，在高科技行业中应用很普遍，包括像Apple苹果、Intel英特尔这样全球最具创新力的公司，以及佐治亚理工、MIT等世界级高等学府。

先进制造业的发展并没有抑制工业工程的发展，相反，为其提供了新的契机。无论您是工业工程的理论研究者，还是实践工作者，都应当与时俱进，学习并应用IE新技术，使工业工程真正成为实现管理创新的重要途径，成为实现精细化管理的最有效措施。