中国工业工程发展及其在制造业的应用研究，本文主要内容关键词为：中国论文,制造业论文,工业工程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、中国制造业应用工业工程的必要性
（一）工业工程定义
美国工业工程师学会给工业工程（Industrial Engineering，简称IE）做出的定义是：“工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息所构成的集成系统，进行设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知识和技术，以及工程分析和设计的原理与方法，对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。[1] ”也就是说，工业工程是一门“直接以系统效率和效益为目标”的工程技术，面向各种产业组织系统的运作过程，包括工业、农业、服务业等，为追求组织效率、质量、成本进行的系统分析、设计与优化控制。
IE于20世纪初产生于美国，主要用于研究提高工厂效率、质量和降低成本，称之为经典IE。随着科学技术的发展，IE兼收并蓄运筹学、系统科学、信息科学等的理论与技术，形成了解决制造企业整体效益的完整工程技术体系，甚至广泛应用于建筑业、医院、政府、民航、饭店等多种产业的效率、质量和成本改善与竞争力提高，被称为现代工业工程。
（二）中国制造业存在的问题
进入21世纪，“中国——世界制造工厂”的现实格局成为世界瞩目的焦点，联合国、世界各国、国内外学者都对中国的制造业高度关注。统计数据说明，改革开放以来，中国制造业增长是全球最快的，成为电子消费品、计算机硬件和电信设备方面的世界生产中心，世界第三大信息产业生产地。据最新调查显示，我国在家电、医药、电子等10多个制造行业的80种产品的产量居世界第一。同时，我国制造业增加值在我国国内生产总值中的比重一直在40％以上，我国一半的财政收入来自制造业。上个世纪90年代以来，制造业的出口一直维持在80％以上，创造了70％的外汇收入。从统计数字上看，中国制造业前景广阔，但是参照过去世界制造强国英、美、日等，我国制造业及其产品的实际竞争力还很弱，目前的中国是制造大国而非强国。下列问题严重阻碍了中国制造业的长足发展。
1.中国制造业不掌握核心制造技术，技术创新能力差，自主知识产权产品少，就目前的状况看，中国更贴近“世界装配工厂”。
2.产业结构不合理，制造业结构偏轻，装备制造业实力弱，表现为装备制造在制造业中的比重不到30％，远低于美国的41.9％、日本的43.6％和德国的46.4％。同时技术密集型产业明显落后于工业发达国家，机械电子制造业比重和附加值都明显偏低。
3.劳动生产率低。由于制造企业的管理基础差，技术装备水平不高，中国制造业还处在产业链的低端，生产以劳动密集型为主，表1显示我国制造业劳动生产率远远低于美、日、韩等工业发达国家。
表1 四国制造业劳动生产率比较[2]
4.生产过程中能源消耗强度高，同样生产1美元的工业产值，中国的能源消耗相当于美国的4倍、日本的15倍。如我国是世界第一大粗钢生产国，但我国在主要技术指标上远远落后于美日等发达国家（世界主要产钢国家的铁钢比一般在0.5～0.7之间，而中国为1.02，吨钢综合能耗比美国高1倍，比日本高1.5倍，人均实物劳动生产率仅为美国6％）。我国年产钢3亿吨是以消耗大量的矿产资源和能源以及牺牲一定的环境质量为代价的。
（三）制造业应用工业工程的必要性
总体来看，中国制造业大而不强，与世界发达国家比较仍存在阶段性的差距。改变这种发展状况的有效途径之一是要树立科学的发展观，提高资源利用的效率、产品开发的效率、设计的效率、生产的效率等。而产生这种粗放式发展的原因之一在于我国企业还没有认识到国际上先进模式和方法背后的理论及工程基础是工业工程，这是一门以提高质量和效率、降低成本为目标，集成多种工程技术和管理经济的交叉性学科，其理论和方法在西方发达国家与亚太经济进步较快的韩、日、台、港、新加坡等国家及地区的工业化和经济起飞中起着非常重要的作用。简单地说，应用工业工程能优化配置和节约资源，并可以低成本、高效率、高质量地生产产品和运行企业。只有建立本土化工业工程理论与方法，才能实现发展方式的集约化和竞争力的提高。上个世纪初发明的福特流水线生产的20世纪60年代发明的丰田生产系统分别引领了一个时代，造就了一代制造强国[3]，今天的中国需要发现和发明自己的生产系统和工业工程理论和技术，落实科学发展观和转变经济增长方式，使得中国从制造大国迈向制造强国。
二、中国工业工程的发展及在制造业的应用
（一）中国工业工程的发展
改革开放以后，从上个世纪80年代我国开始大量引进、学习、模仿国际上先进的管理理论、方法和经验。中国机械工程学会率先成立了工业工程研究会（后更名为工业工程分会），标志了中国工业工程（CIE）的诞生。在国家和社会各界的关注下，1992年国家教委批准西安交通大学和天津大学首批设立工业工程专业。据不完全统计，目前全国已有166所高校设立了工业工程本科专业，66所高校设立了工业工程硕士点[4]。此外，作为正式教育的有益补充，形成了多层次（专科、本科、双学位、硕士、博士）、多形式（电大、自考、高校、全日制、在职学习）、大范围（涉及全国25个省市）的格局。截至目前，我国已有8届工业工程本科生、硕士研究生毕业，近万名工业工程硕士在全国各条经济战线上发挥作用。出版了两本高水平的工业工程学术刊物，一本是由上海交大与德国著名Spring出版集团合资出版的《工业工程与管理》，另一本是中国机械工程学会与广东工业大学出版的《工业工程》。在学术界的和企业界的共同努力下，中国工业工程学科体系基本成熟。
中国工业工程（CIE-Chinese Industrial Engineering）建立在数学、运筹学、经济学、管理学、系统科学、工程学、行为科学和社会科学基础上，并根据中国国情特别是制造企业的实际应用，已经形成四大理论体系与科学问题（见图1）。
图1 中国工业工程（CIE）支撑理论及技术体系[5][6][7]
上述四类技术并不是独立的，他们相互关联，功能相互交叉。如质量也需要进行设计，组织过程也需要控制等。
（二）工业工程在制造企业中的应用
中国工业工程（CIE）诞生后，经过20多年的发展，中国制造企业中已经有上百家企业不同程度地应用了工业工程，获得显著效果的有近50家，涉及到汽车、钢铁、机械制造、家电、建材、咨询等十几个行业。包括第一汽车集团、一汽大众有限公司、广东科龙集团、广东美的集团以及东南沿海的许多企业都已经将应用工业工程作为提高企业管理水平的重要手段。由于这些企业应用工业工程的动机不同，对工业工程的理解与掌握也有所区别，因此，国内制造企业应用工业工程提高企业管理水平的过程一直是十分复杂和曲折的，大致可以分为三种情况。
1.外资、合资制造企业，这些制造企业进入中国时间较早，依靠母公司成熟的管理技术和手段，最先应用工业工程。如一汽大众、上海大众、OTIS、MOTOROLA等。这些企业是中国工业工程的推广者，建厂时就设立了工业工程部（科）或者工业工程岗。在这些制造企业中，工业工程应用比较规范，工作职责较清晰，工作范围从现场改善到生产资源规划、工时定额制定、职能核定以及设施布置等。
2.东部沿海地区，从20世纪90年代开始应用工业工程并作为提高企业管理基础的重要手段。这些地区的市场经济发展迅速，制造企业多为民营新兴企业，它们较早接触到工业工程的理念，有利于企业打下良好的管理基础。广东科龙公司是较早大规模导入工业工程的企业之一，1993—1994年，科龙公司结合冰箱生产线改造开展了以改进工序作业为中心的生产线平整等工业工程工作。从1996年开始科龙公司与天津大学管理学院合作，从经营战略、决策支持、生产系统制造水平、供应管理、成本管理以及人力资源发展等方面全面提升了企业的管理水平，增强了企业核心竞争力，取得良好的效果。仅从实施阶段来看，就取得了可观的经济效益：资金占用量年平均降低8％（约1200万元），产品可比成本平均降低0.6％（约1500万元）年降低产品开发费用约400万元，合计年直接增收3000万元以上。另外，美的集团、康佳集团等制造企业也都因工业工程的引入获得巨大的经济效益，同时带动管理水平的大幅度提升[8]。
3.上个世纪90年代中后期，随着改革开放的深入，工业工程先进的管理理念为更多的企业所认识，内地以国有企业为主的制造企业开始建立对决策起参谋作用的工业工程部门来指导整个生产活动。一汽轿车股份有限公司是中国第一汽车集团的控股子公司，是中国轿车制造业首家股份制上市公司，他们在推广和应用工业工程管理技术中，首先学习和应用了丰田TPS生产管理体系，同时向一汽大众学习，消化吸收工业工程技术并推行精益生产，在现场管理、作业效率、质量、设备保全与布置、物流方面均取得了长足进步。通过4年的生产实践，一汽轿车年生产能力从3000台上升到15000台，产能提高400％，设备占用减少19％，人员占用减少26％。
（三）我国制造业实施工业工程过程中存在的问题
尽管工业工程在我国制造业的实施取得了一定成绩，但总体上讲，由于各种各样的因素，中国的工业工程仍处于起步阶段，由于整个社会和企业的认识不足，在理论研究、系统开发、应用推广的道路上始终举步维艰，与国外差距显著。体现在：
1.起步时间晚
美国工业工程起源于20世纪初，日本开始研究和应用始于1945年以后，韩国在1953年开始，我国台湾地区1960年开始大规模、系统地推广应用工业工程，并于1990年在国科会设立了工业工程学门。而我国由于市场经济起步晚，所以工业工程的起步也晚，企业应用迄今仅有15年，差距显而易见。
2.工业工程在中国还很陌生
虽然我国部分制造企业引进了工业工程，通过学习国外的丰田生产方式（TPS），CIMS、ERP、6西格玛、ISO9000等，取得了良好的效益，但更多的企业仍在困惑与徘徊，解决这个问题的手段就是“本土化工业工程”。如果不能解决这个本质问题，中国的制造业不管怎样学习发达国家，竞争力都无法超过“老师”。因而在制造业进行系统研究、推广中国式工业工程实为重要，但至今认识到这点的企业不多。
3.理论研究与指导不力，工业工程学科的学术地位有待加强
我国制造企业初期未认识到工业工程的本土化特征，工业工程应用多为简单的方法与技术模仿，效果不佳。20世纪90年代后期在总结一系列经验教训的基础上，企业开始研究适合自己文化与需求的工业工程理论与应用技术，如一汽从TPS发展到JPS（Jiefang Production System）。而近年来LP／TPS、ISO9000、6西格玛、CIMS开展的如火如荼，其背后的理论与技术就是工业工程。
与快速发展的企业需求相比，理论研究支持层面差距显著：科学问题研究还不够深入，四大问题研究深度不同，设计类技术差距最大，评价与控制类已形成初步成果。对工业工程理论研究的不足，很大程度上影响了工业工程在企业的应用。
4.企业应用尚需研究与开发，标志性成果不多，示范性作用有待加强
虽然我国制造业的工业工程应用在短时间内已经取得了巨大成就，但总体上说，企业的工业工程应用还处于非常初级的阶段。应用成果集中在外资、合资以及东部沿海企业。应用普及面不够，大多数企业还没有形成一批具有说服力和广泛推广价值的标志性成果。特别在西部和东北老工业基地，还没有形成普及应用工业工程的局面，甚至有众多制造企业不了解工业工程。如何结合知识经济时代的特点，在更高层次上实现快速累积，则是需要深入研究的问题。
5.制造企业员工素质有待加强，工业工程人才培养与培训力度不够
我国制造企业接触工业工程晚，员工的工业工程理念和规则意识较差。某企业导入TPS后不久，生产工人就把工序间的“看板”当作无用的废物扔掉。这样的例子屡见不鲜，导致工业工程无法彻底贯彻。同时，目前我国高校工业工程人才教育和培养还存在着相当大的问题，如课程设置不规范、课程体系陈旧、教学方法落后、缺乏实践支持等，都成为影响工业工程人才培养的重要因素。这些都直接影响了工业工程在企业的应用。
三、中国工业工程在制造业的应用模式与发展趋势
（一）面向制造业的工业工程实施模式和技术
尽管部分制造企业因实施工业工程取得了较大的成绩，但是更多的企业还处在系统管理的初级阶段，为尽快将粗放式、消耗式发展转变为集约式发展，减少对资源的浪费和环境的破坏，制造业应采取本土化的工业工程管理，结合企业自身特点，及时转变增长模式，并把工业工程管理标准作为行业发展标准。具体操作请参阅图2给出的企业工业工程实施模式。
图2 企业工业工程实施模型
在此模式下，提高中国制造业整体效率与竞争力工业工程关键技术包括：质量工程与6西格玛管理、中国式精益生产、物流工程与供应链管理、流程再造、成本工程等。面向传统制造业工业工程改造，改善生产加工过程的效率、成本与质量的工业工程关键技术包括：效率瓶颈分析、设计改善技术、产销计划与生产组织技术、供应链与物流系统、现场控制技术等，核心是基础工业工程、现场管理的理论与技术等。
（二）发展趋势与措施
1.知识经济时代，信息与通信技术渗入社会生活的各个方面，工业工程与信息技术结合为制造业发展服务是个不可扭转的趋势。MRP／MRPⅡ／ERP作为先进管理模式的载体，通过有效的计划管理和动态反馈功能使供需平衡更有保证，可以有效地解决计划需求和制造能力之间的矛盾，及时更新外包和外购的采购需求，整合从销售到制造，从制造到采购的物流系统，从而实现市场、销售、采购和生产集成的目标，进而提高企业生产组织与调度能力[9]，提高部门间的协作性和与各供应商之间的协作性，降低生产成本，提高制造企业对市场的响应能力。
2.强化企业应用工业工程的系统性。工业工程组织或者机构的工作定位和目标、工业工程的工作范围和工作职能、工业工程的工作流程和工作方式、工业工程部门与企业其他部门的关系等方面是当前国内制造企业必须首先解决的问题。这些问题的解决将推动国内工业工程应用迈上一个新台阶。总结目前国内各种应用模式的优缺点，并结合最新的管理成果，可以确定：跨职能团队的工作方式将是未来企业中开展工业工程工作的基本模式。工业工程部门与其他部门处于平等地位，但直接受运作经理的领导，采用跨职能团队的方式参与其他部门的工作，不参与各职能部门的具体业务，这种方式职能跨度范围大，工作方式灵活性强、授权充分，可以为管理决策者提供有效的决策支持。
3.开展应用示范工程，形成示范性和标志性成果。以国资委和发改委为领导核心，选择汽车、电子、钢铁、航空、航天、工程建设、石化、家电等7—8个行业的典型制造企业，基于企业现状与需求，面向制造效率、成本、质量改善和工程项目控制，实施典型试点工程项目，通过产学研有机结合，以项目管理方式设立工业工程研发与推广实施项目[10]，获得示范性效益和标志性成果，总结成功经验后在行业全面推广。
4.产、学、研结合是目前适合工业工程在制造业发展与应用的有效途径。由于企业中缺乏系统的和持续领先的工业工程理论支撑，工业工程从业人员依靠自身力量很难有效地推进工业工程在企业中的应用。借助与高校的合作，充分利用其人才和技术优势，有利于实现生产力的转化。随着市场经济的发展，产业化的咨询公司将是未来推动工业工程应用的主导力量。制造企业应扶持咨询公司甚至在企业内部创立独立核算的咨询部来帮助本企业和其他企业运用工业工程。