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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。
