工业工程及其应用
工业工程及其应用
摘要：工业工程(Industrial Engineering，IE)是以规模化工业生产及工业经济系统为研究对象，以优化生产系统，提高劳动生产率和综合效益为追求目标，在生产制造技术、管理科学和系统工程等科学不断发展的基础上形成的一门交叉边缘学科。它伴随着工业生产的需求而诞生，随着技术的进步而发展，对提高企业发展水平和效益，促进国民经济发展起到了巨大的推动作用。实践证明，在发展经济和工业生产各领域，科学技术和管理技术往往是推动生产力发展的关键性因素。工业工程正是在探索科学技术与管理相结合的背景下诞生的，并在其转化为现实生产力的过程中起到了相当重要的作用。 一、工业工程的概念
工业工程是一门不断发展和完善的学科，它有效地综合了工程科学、管理科学、 自然科学和社会科学等多学科研究的最新成果，逐步形成了自己的科学体系，并且随着科学技术的发展和市场需求的不断发展而变化，其内涵和外延还在不断丰富和发展。2000 年美国工业工程师学会给出了工业工程完整的定义，即“工业工程是对有关人员、物资、设备、能源和信息等组成的整体系统进行设计、改造与实施的一门学科，它利用数学、物理和社会科学的专门知识和技能，并且应用工程分析和设计的原理和方法，对该系统可能获得的成果予以确定、预测和评价”。可以看出，工业工程是综合运用各种实用的知识和方法，为把人力、物资、装备、技术和信息组成更加有效和更富于生产力的综合系统，所从事的规划、设计、评价和创新的活动，它为有效的组织和管理提供科学依据。
二、工业工程的基本特征
从工业工程的概念到实际工程实践来看，工业工程具有如下基本特征：
1.整体系统的思想：工业工程的理论和思想是追求系统的整体效益。各子系统的目标必须服从系统的总目标。在实施过程中IE把工业生产看成是一个庞大而复杂的系统，当然一个企业、车间、工段等也可以是一个系统。现代IE就是用系统的、结合的观点和方法，进行统筹规划、综合平衡，以充分发挥系统的整体效益。
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技术与管理集成的思想：IE一个很重要的特点是从技术角度研究和解决生产组织和管理中的问题，而具体实施中，则是站在系统全局管理的角度进行分析、设计、改造和控制系统的运行行为，以求整体最优。因此它是技术和管理紧密结合的工程学科，而工业工程师是执行这一任务的懂管理的复合型专业技术人才。
2.不断发展和完善的思想：IE自诞生以来，经历了围绕提高作业效率为重要内容的传统IE阶段；与运筹学相结合进行更系统和精确设计的活动阶段；以系统工程为新的支柱，形成从微观到宏观，从局部到整体进行分析和设计的系统科学体系阶段；目前可以认为是IE应用各种新技术、新理论不断拓展应用领域和范围的新的发展阶段。 从学科方面看，IE是一个动态的、发展的研究领域，具有鲜明的时代气息，许多现代科学技术知识都成为IE的相关学科，例如早期的实验统计方法、运筹方法到现在的大系统理论及系统集成的理论和方法等，凡是有利于对系统进行分析、设计和评价以及有利于提高效益的方法，都被及时纳入IE的研究和应用范畴。因此IE被认为是发展最快的工程技术学科之一。
从应用方面看，IE的应用领域范围也不断拓展。最初工业工程的主要应用在制造业。当今社会，工业已成为社会各产业的集合，因此IE迅速从制造业发展到各产业领域，甚至包括服务业、现代农业乃至行政公共事业。
从本身的内涵方面看，工业工程本身的内涵也在不断变化，例如过去谈到的人及人员，一般指工业生产中的劳动者，是一种生产资源，而现在更多地强调生产活动中人的积极性及创造性，强调合理的人员配置和使用。又如物资和物料的概念，现在已不局限于生产过程的原材料、在制品，而是系统中运行的各种实体的总称，这些概念的扩展使工业工程的研究内容更加丰富多彩。
三、工业工程的基本职能
工业工程在其发展和应用实践过程中，逐步形成了自身的特色和职能。按照现代工业工程的定义，其基本职能包括系统规划功能、系统设计与实施功能、系统评价功能和系统创新功能四大部分。
1.系统规划功能 一般包括宏观系统规划和微观系统规划两大部分。宏观规划，包括产业、产业结构、产业技术、技术发展规划、工业教育及培训规划等。微观规划，包括企业新产品开发、业务发展规划、企业经营战略、技术更新和改造、安全环境规划、质量成本规划、产品标准及系列化规划、职工教育及人力资源开发规划等。 2.系统设计与实施功能 这是IE最主要的功能之一，主要有：①系统设计与实施，包括制造过程系统、质量保证系统、组织结构系统、信息管理系统、物流系统(工程选
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址、工厂布置、工程项目总体设计、设施设计等)和支持系统(网络数据库)等。②工作研究与实施，包括生产流程设计、生产技术选择、作业程序方法设计、作业时间及动作标准制订、作业环境设计、人力资源开发与设计等。③制造过程控制，包括制造资源计划、质量控制与可靠性、生产计划与控制、过程成本控制等。④标准制订与实施，主要有设计标准、质量标准、工作标准、规范与规程制订、工业安全、卫生、环保系统标准与规范等。⑤企业重组与再造，主要有虚拟企业设计与实施、各种现代制造方式的设计与实施、经营过程设计与再造，职工培训与教育的设计与安排等等。
3.系统评价功能 系统评价功能主要是借助各种分析评价工具对系统的效益或成果进行评价分析，以达到最优的结果，主要包括技术经济发展预测评价，投资分析、产品设计评价、工程经济分析与评价、各种规划设计方案的评价、现存各子系统的评价、质量与可靠性评价，职工业绩与职务评价、评价指标及规程技术评价，奖惩机制建立与评价、宣传教育系统结果评价等。
4.系统创新功能 创新是企业发展的根本源泉，通过对系统的分析评价、完善改造以达到促进系统不断创新的目标，是IE的功能之一。这里主要包括产品改进、工艺改进、设施改进、系统组织改进、工作方式改进、技术创新的激励与组织、新产品新技术的工作开发等。
按照上述的功能，从事工业工程专业的人才绝非一般的专业技术人才和一般的管理人才所能胜任的，它必须是具有全面素质的复合型人才，美国工业工程师学会为工业工程师下了如下定义：“工业工程技术人员是为了达到管理者的目标(目标的根本含义是企业取得最佳利润，且风险最小)而贡献出技术的人，工业工程技术人员协助各级管理人员，在业务经营的设想、规划、实施、控制方法等方面从事研究和发明，以期更有效地利用人才和各种经济资源”。因此，工业工程师必须具备宽广深厚的基础知识、专业知识、系统工程的理论、现代管理知识及计算机应用知识。
四、工业工程的应用及发展
工业工程以其鲜明的实践性、工程性、社会性、创新性、综合性、时代性等特征，已被大家接受，并且围绕系统规划、设计与实施、评价和创新四大职能开展了广泛的理论研究和工程应用实践。取得了丰硕的成果。
工业工程的应用经历了不同的阶段。在工业工程初期，主要以现场为中心，作业者为对象，采用科学管理的方法进行时间及动作研究、工作简化、质量控制、工厂布置、物料搬运等工作，以提高单项作业的效率和降低其作业成本；随着研究工作的深入，逐步转向以工厂为中心，管理者为对象，采用综合的管理以及运筹学的思想，进行生产过
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程的分析、规划、完善改进等工作，并提供系统各种最优化的技术支持。在此基础上，向以企业整体为中心，经营者为对象，用系略进行管理的阶段转变，这一阶段的主要特点是系统性和综合性，强调的是企业整体效益最佳。
制造企业是一个复杂的非线性系统，在这一系统中伴随着生产过程的进行，始终有物质流、信息流、能量流、资金流、人员流、误差流等流素不断地流动，如何对这些流素进行规划、组织、管理、优化和匹配使系统取得更好的效益是企业追求的目标。在市场竞争日益加剧，生产系统对市场的响应速度成为企业生存的关键因素的今天，各种先进制造技术和先进生产模式不断涌现。这些技术和模式大致可以分为两种，一种是以生产技术为中心并逐步延伸和发展的制造技术和模式，它强调生产过程高速化、精密化、自动化、柔性化、智能化。例如CNC、DNC、MC、FMC、FMS 等，其重点是以零件制造过程为对象，集CAD、CAPP 和CAM 为一体，形成高效的生产系统，其最高发展形式是计算机集成制造系统(CIMS)；另一种是以企业生产经营管理过程为中心的生产技术和模式，它强调产品多样化、单件化和个性化，生产经营过程的敏捷性、动态性以及虚拟性。例如JIT、MRPⅡ、ERP、成组技术、并行工程、敏捷制造、精益生产、网络化制造、动态联盟、虚拟制造及虚拟企业，大批量定制生产(MCM)、全能制造等都是为了适应这一需要而提出的生产技术和模式。无论哪种新的生产技术和模式，它们的共同特点都是以市场为导向，顾客的需求为宗旨，以工业工程和系统工程的思想和方法为指导，以技术和管理紧密结合为特征，达到生产系统高速度、高质量、高灵活性、低成本、短生产周期的目的。从这个意义上讲，工业工程的发展，为生产系统的发展和进步提供了思想方法和理论依据，同时各种先进制造技术的不断出现也为工业工程研究的深入和完善提出了新的研究课题和突破口，因此我们有理由相信，大力发展先进制造技术，探索先进制造技术和各种先进生产模式的集成与融合，使其发挥更好更有效的作用将是工业工程的必然趋势。
IE的全称是Industry Engineer（工业工程），起源于美国，发扬于日本，服务于制造业，对“世界工厂”中国来说，90年代初才引入这个概念，以至当时相当多的大学都还没有开设此项专业。2000年左右，对于竞争日益激烈的市场，很多大中型制造企业或加工厂开始重视如何提高生产力和降低成本这些方面的问题，逐步开设了这个岗位，在科龙、海尔、TCL、华为、中兴、美的、一汽等大型国营或民营企业中，IE都得到了普遍的应用，帮助企业获得了巨大的利润。随着企业对IE认识的加深和了解，工业工程在我国的发展慢慢进入良性循环。在这个制造业发展日新月异的时代，IE的存在，使得一个企业更具有竞争力。但是认识到IE价值的企业在我国仍然只是一小部分企业，
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多数IE还是在美资，日资，和台资企业应用的更为广泛。除了以上列举的外资企业之外，其他的外资企业也有从事IE工作的人员，只是还没有得到系统的应用，如韩资，法资的大量企业都有相关部门，就是岗位的称呼不同。从目前的应用情况来看，日资，和台资里的IE相对要系统和完善一些，他们的工作性质比较明确，分工细致。而其他外资企业中完成此工作的可能就是其他的“XX工程师”。我国的企业中则除了大型企业有这个岗位以外，中小型企业还鲜有此岗位部门。欣慰的是在我国越来越多的国营和民营企业开始认识到IE的作用，使得我国的制造业越来越有竞争力。
造成这种现状的原因很多，第一，IE人才的稀缺。学IE的毕竟还是少数，三、四年前，甚至今天，很多人不知道“工业工程”为何物。很多大学生在选专业的时候也不知道IE在企业中所扮演的究竟是什么样的角色，开设工业工程专业的大学也为数不多，企业选择人才的范围很小，很多都是“半路出家”的非科班人才。某大型台资制造巨头在武汉某大学招聘会上有此一举：“凡是工业工程专业，过英语4级的，免试入职！”可投档登记的却寥寥无几。学的人少，学得好的就更少了。企业没有好的人才可选，只能自己从头培养，从某种程度上也制约了工业工程的发展。第二，公司高层对IE的理解程度参差不齐。理解地深，则迫切需要高级人才。如果仅仅单纯的模仿别的企业，则对IE职能理解也有限，在有的企业甚至直接把IE定义为 “标准定义者”。当然，也有企业对IE的需求不一样，在此则另当别论。IE起初在美国被称作“赚钱的工业工程”，可在我国，很多却不知道如何用IE“赚钱”，往往只是用IE计算“赚了多少钱”。国内大部分企业的IE被理解成“产线保姆”，习惯上经常被人直接称呼为“阿姨”。这种情况就是“小IE”，只针对产线的部分或者全局进行IE的活动，是当下大多数企业对IE的认识。难道这些企业就不需求IE对全厂各部进行专业的规划和管控吗？看来也不是，只是企业的需求目前还没有到那一个步骤而已。当下多数企业仍然只是处在这个局部需求层面上，给人的感觉的就是“原来IE就是做这些事的。”也许很多年轻人放弃IE这个行业也是这个原因。有多少人在从事IE工作一年后问过自己：我这做的工作是IE吗？为什么书本上的IE和企业的IE差距是如此之大？大概原因就是如此。 1.IE推广的难点
一般来说，IE的理念与做法在工厂里推广起来，并不是一帆风顺毫无阻力的，这可分三点来说：
①在一些闭塞的家族式企业中，企业主的观念不够开放，不愿公开成本方面的问题，也不愿向IE工程师提供周全的资料，而缺少信息来源，IE师就无从下手解决问题。 ②有些企业比较守旧，在企业运营正常的情况下拒绝改变，因此IE师即无从施展
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所长。
③一件新事物要经过学习的过程，人们才能驾轻就熟地应用，而IE应用从起步到应用水平有一个很大的提升这个过程比较困难，往往成效不那么显著，所以即使费力一些，也宁可继续使用旧方法。
这种种的阻力多少削弱了IE应用的推广，这也是为什么我国制造业未能达到美国、日本等国制造业水平的原因之一。部分企业对IE高级人才需求迫切，而IE的推广又受到了这些现实因素的制约，也间接造成了IE人才从量到质上的奇缺。
当然，IE师的工作和经验有关，并不能保证完全准确，但只要是学有专精的IE知识，则其失误的可能性较小，因为IE的做法不是全凭经验，而是依数据来做决定的。同理，如有了IE，企业领导层做错误决策的机会也可减少很多。 2.现代企业IE的角色
当对IE的认识上升到新的高度，上面的问题也许就直接有了答案。原来理论上的IE是需要这些做为基础的，熟练的掌握IE工具，是达到最终目的的必经之路。不是每个企业对IE都是同样的需求，但其最终目的仍然是帮助企业提高起生产效率，降低生产成本。若一个企业不是以此为目的，将很难发挥IE的作用。即便是立志在IE行业走下去的人，也不会在这样的企业长期呆下去，这会是一个恶性的循环。为了帮助企业达到上述目的，选择合适的IE类型人才才是关键。
从某种意义上来说，企业高层与老板们对IE的理解程度，直接决定了该岗位在企业中的定位。IE的作用究竟是评估、改善，还是制定相关标准，完全由企业的需要决定。当企业越来越多的认识到IE的价值，生产力的竞争还将更加激烈，对IE的需求也会越来越专业。
IE必须随时代的需求而变化，在企业脱胎换骨的后，在我国工业的经营形态与经营环境将由劳动密集型工业迈进高科技技术工业，国家经济将进入世界性经济体系单一生产方式也会转入多元化生产方式，面对未来的环境，IE工程师可扮演的角色将更为广泛，个人认为新时代的IE所扮演的角色是： ①整合系统的设计者和管理者
人工智能和统一系统将是未来制造和管理自动化的主流，新时代的IE必须善加运用，也就是说未来的IE不仅是个注重方法改善的，而且要做个兼顾工程设计及管理的系统整合者。
②长期计划的规划者
在动态的经营环境下，企业必须要预测由某些事物的变动所可能产生的问题及影
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响，也必须建立适当的目标，并选用达成目标的方法及手段，这些都有赖事前的长期计划，长期计划必须运用策略规划的学识与专业技术知识，同时还需要就现在或将来可能发生的状况经过归纳演绎的方法做出结论，这种长期计划的工作非IE莫属。 ③多元化经营的构想者
展望未来，企业欲依靠产销一种产品或业务获得利润渐成困难，当今世界上经营成功的企业，很少是靠生产单一产品而生存的，IE应随着企业的成长变化，分析企业生存及发展的空间，参与多元化经营的评估工作，从技术层面、财务层面、效益层面等方面评估，提供具体可行的构想及建议。 ④多专长人力管理的促成者
将来企业所面临的困难，必定会越来越复杂，必须多种专业技能合理解决，例如在人力市场不能满足需求的情况下，企业用人必会越来越精简，为了达成企业目标，每个人都必须具备各种不同的专业，IE即研究如何将个职位的人加以重组，使每个人可以做好几种不同的工作或快速转换工作，让企业的人力运作更有弹性，更有效率。 ⑤高层决策的顾问者
企业高层面对各种经营决策或执行计划，常涉足好几个彼此制衡或冲突或观点互弃的部门，他必须在各部门各抒己见后明察秋毫而及时的做一决定，高层决定者可运用IE以公正、忠实、客观的精神发挥调和的功能，提供高层决策者一个最佳的方案，也就是说要做一个高层决策者的得力助手。 ⑥现代制造技术的先行者
在全球经济一体化高科技发展的今天，科技进步日新月异，制造技术水平的进步发展神速，谁占领了至高点，将占领先机，IE将带领企业吸收新的制造生产方式和技术，如JIT、平均化生产等生产技术的全面采用，6SIGMA和现场改善的同时进行等，同时集成制造CIM、同步工程、并行工程、敏捷制造、柔性制、绿色制造，单元制造等制造技术的更新换代，都将推动企业的快速发展。
一句话：制造业的权威---就是工业工程的目标。
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