现代工业工程理论技术的新发展

1.企业生产经营环境的新变化　

随着市场和经济的飞速发展,生产力水平的提高和科学技术的进步,企业的生产经营环境发生了深刻的变化:　　

·世界范围内企业的激烈竞争与广泛合作;　　

·产品市场需求越来越个性化和多样化,技术产品的寿命周期不断缩短,新产品不断涌现;　　

·可用于企业生产的新技术层出不穷;　　

·生产经营环境的快速多变且呈不确定性;　　

·资源、生态环境与人类发展需求的尖锐矛盾等。

面对即将到来的21世纪,现代工业工程(ＩＥ)的基本使命就是在新的不断变化的科学技术和生产力条件下,研究生产经营系统,不断提高生产率、经济效益和市场竞争能力,其未来的发展也必然与生产经营环境的新变化,尤其是与科学技术的最新发展相适应,走可持续发展的道路。

我国经济增长方式正在由粗放型向集约型转变,制造业也经历着从传统的制造技术、方法和系统向21世纪先进的制造技术和系统的战略性大转移。现代ＩＥ是一个以制造为中心,基于现代科学技术,特别是信息、网络和计算机应用的综合技术。它跳出了传统ＩＥ只面向企业内部的圈子,成为面向企业内、外部及其生存的“工业生态环境”的一门工程学科。它是利用人因学、社会科学、自然科学、管理科学、同行为学、组织和伦理学的观念以及高度发达的通讯与交通技术和方法一起去实现自己的目标。其特征是:①实践性,密切与企业和社会相结合。②工程性,解决人与技术、资源和环境为主要任务的问题。③社会性,与经济学、管理科学和人文社会科学密切结合。④创新性,创新要求(组织创新、技术创新和管理创新)和持续改进。具有上述特征的现代ＩＥ是跨世纪的、顺应时代和社会需要的新兴学科,它必将为振兴、调整和提高我国制造业,促进国民经济的发展发挥积极重要的作用。



2.  新的工业工程理论技术　

由于市场与技术的竞争,特别是高新技术的突飞猛进,使生产进入了空前发展的新时期,带来了新的全球市场的形成和完善,也增加了企业组织变革和技术创新的紧迫感。未来的产品是基于信息和知识的产品,未来的制造技术将进一步向系统化、柔性化、智能化和集成化方向发展。从对单一的制造过程的建模、仿真,到对整个制造系统的建模、仿真,达到优化制造系统的组织结构与管理模式。由于系统科学的理论方法不断融入并贯穿整个制造系统,产生出新的设计、制造和管理的概念和哲理,形成对制造过程物质流、能量流和信息流三个方面构成的制造系统更完整的认识,进一步推动了现代ＩＥ理论和技术方法的大发展,促进企业完成制造生产经营模式的战略性转移。

2.1　柔性生产、智能制造与人机一体化系统　　

柔性生产(ＦｌｅｘｉｂｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ)主要依靠具有高度柔性的数控机床、加工中心等制造设备来实现多品种小批量生产。它增强了企业生产的灵活性和应变能力,缩短了生产周期,降低了制造成本,提高了劳动生产率和设备利用率。但由于投资巨大,相应的组织变革与管理模式没有跟上,实际效果并不理想。　　

智能制造(ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ)是在整个制造系统中贯穿智能活动,将整个制造过程的各个环节以一种高度柔性的方式集成起来。通过计算机模拟人类专家的智能活动,对制造中的问题进行分析、判断、推理、构思和决策,旨在延伸制造环境中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承和发展。但是,产品制造是技术、组织和人的因素综合作用的过程,过分追求自动化和智能化,也容易把人们引向歧途,而忽视了人在系统中的作用。　　

1991年人工智能的鼻祖Ｆｅｉｇｅｎｂａｕｍ和我国的钱学森教授不约而同地提出了人机一体化系统(ＨｕｍａｃｈｉｎｅＳｙｓｔｅｍｓ),该系统采取以人为主,人—机械一体化的技术路线,建立一种新型的人与机械的协作关系,各自执行最擅长的工作,达到甚至越过人的能力乃至智力的“超智能”、高效高性能的、新一代工作机械和制造系统。人机一体化系统重视整个制造过程的柔性化和模块化,强调人的安全性、友好性和创新性,资源的再生性及社会性,它的实现依赖于制造企业与社会成员合理的协作和竞争关系。

2.2　并行工程与虚拟现实制造　　

当今市场竞争的焦点是产品的上市时间(ＴｉｍｅｔｏＭａｒｋｅｔ),该时间往往直接决定了产品设计与开发的成败。因此,如何缩短新产品开发期、制造期和交货期?如何提高产品开发的速度、效率和命中率?一个自然而朴素的想法就是把原来串行顺序过程尽可能并行进行。1988年美国国防分析研究所(ＩＤＡ)在Ｒ33报告中首次提出了并行工程的概念。并行工程(ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ-ＣＥ)是对产品设计及其相关过程进行并行的、一体化设计的一种系统化工作模式,旨在产品设计开发阶段就考虑从概念设计到产品报废全过程中相关的知识与经验,努力在设计阶段就消除设计后阶段可能出现的问题,大大缩短了产品开发和制造及上市的周期,减少返工和资源浪费,让顾客满意。当前,实施ＣＥ的有效方法是:　

·组成有授权的多专业功能交叉的群体决策任务小组;　　

·搜集和建立专家知识库;　　

·使计算机辅助技术尽早与设计人员结合;　　

·管理控制ＣＥ实施的有序性,避免混乱;　　

·发展支持ＣＥ的基础结构(Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ);　　

·开发虚拟现实制造技术。　　

虚拟现实制造(ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ-ＶＲＭ)就是在计算机中“制造”,它是制造过程计算机建模仿真和分析与软件工具的集成应用。其目的是:提高企业新产品开发能力,提高企业对用户需求响应能力,缩短新产品上市周期,减少投资风险。当前发展的关键是:　　

·开发与现有计算机平台匹配、可用性强的集成软件工具;　　

·开发企业范围内的设计、制造过程、产品性能测试、企业运行测试、全寿命周期控制和基于用户需求的市场反馈和决策支持系统的模型和软件工具;　　

·发展制造工程网络,为企业提供准确及时的信息、技术和资源共享服务。

2.3　精益生产　　

美国ＭＩＴ在剖析总结日本丰田汽车公司创造的丰田生产方式后,于1990年在国际汽车计划(ＴＭＶＰ)研究报告中提出了精益生产(ＬｅａｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ-ＬＰ)的概念。德国Ａｃｈｅｎ工业大学继续发展了这个概念,构造出一幅以ＬＰ为屋顶,以ＪＩＴ、ＧＴ、ＴＱＭ为三根支柱,以ＣＥ为基础的建筑画面,形象地描绘了21世纪的现代化生产方式和目标。显然这里既有新的制造技术,又有新的管理模式, 更重要的是还有一种不限于制造与管理的、以市场效益为核心的设计、开发、制造、经营这样一种全局的系统创新思想。　　

ＬＰ强调以社会需求为驱动,以“人”为中心,以“简化”为手段,以技术为支撑,以“尽善尽美”为目标。主张消除一切不产生附加价值的活动,从系统的观点出发,将企业中所有的功能重新合理地加以组合,以最少的资源利用、最低的成本向顾客提供高质量的产品和服务,使企业获得最大利润和对市场需求的快速响应能力。ＬＰ对企业的活动及其社会影响进行全面的整体优化,具体特征如下:　　

·简化制造过程,合理利用时间,实行拉动式准时化生产,杜绝超前、超量制造。　　

·采用快速换装,把单一品种生产线改造成多品种混流生产线,把小批次大批量轮番生产改变为多批次小批量生产,最大限度地降低在制品(ＷＩＰ),提高适应市场需求的能力。　　

·简化企业的组织结构,采用“分布自适应制造”,提倡面向对象的组织形式,授权各作业小组,不仅完成生产任务,而且参与企业管理,从事各种改善活动。　　

·简化产品开发和生产准备工作,采取“主查”制和ＣＥ的方法。　　

·建立良好的协作关系,把70%左右的产品零部件的设计和制造委托给协作厂,主机厂与协作厂通过合作协议方式,实行利益共享、风险共担。

2.4　顾客化生产经营模式　　

顾客化(Ｃｕｓｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ)生产经营模式旨在适应市场环境的剧变,满足顾客对产品品种、数量、质量、成本、交货期和服务快速多变的要求,不断提高顾客化程度,它是当今和下世纪初产品生产营销方式的主要发展方向。能否以顾客订单或市场需要为导向驱动企业的制造和营销活动是企业进入现代市场的关键。市场实践已证明按市场预测计划驱动企业制造和营销活动的可行市场范围越来越小。顾客化生产经营模式的主要特征为:　　

·强调企业必须从进入市场进行改革,从改革营销模式入手,把营销部门和营销公司型模式转变为按顾客需求,提供丰富多彩的产品和服务。　　

·以顾客订单驱动产品设计、制造和营销的重组,吸引顾客参与,重视顾客价值,提高顾客满意程度。　　

·人因作用的充分发挥是实施生产经营改革的关键,必须充分调动和发挥人的积极性与创造性,树立企业和全体员工真心实意为顾客提供其满意的产品服务的意识。　　

·实现订单生产制,解决拉动式生产系统的预测问题,从而降低库存,实现准时化生产。　　

·生产组织要求具有动态稳定性,即以过程能力的相对稳定性适应顾客需求的千变万化。同时提高复用程度以达到经济的生产效率。



3.  结束语

大量生产的时代,企业的竞争力主要取决于成本。企业生产经营的主要准则是大力降低成本,实施可靠性为中心的质量战略,设计与材料选用,尽可能满足自动化高效生产的要求。但在当今的竞争环境中,产品品种、新产品上市场速度、交货期、质量、成本和服务共同决定了企业适应市场的竞争能力。一个好的生产经营模式必然是结合国情和符合企业实际适应市场需要的。要尽可能调动和发挥人的智能和信息的作用。运用现代ＩＥ的观点和理论技术可以帮助企业找到正确的改革途径。