如何將工業(yè)工程技術(shù)應(yīng)用到先進制造業(yè)中

        說起工業(yè)工程技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，我們直接會想到的往往是標準工時的核算、新廠房的設(shè)計、作業(yè)現(xiàn)場的改善、以及人機作業(yè)的分析等這些傳統(tǒng)的IE技術(shù)，它們在低端勞動力密集型的企業(yè)使用得尤為頻繁。而像豐田汽車、富士康等應(yīng)用這類IE技術(shù)最為成功的公司成為許多制造型企業(yè)推崇的業(yè)界標桿，或者工業(yè)工程老師研究的對象。

        然而，近年來隨著中央及各地政府提出的加快淘汰落后制造業(yè)、優(yōu)先發(fā)展先進制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等一系列政策，工業(yè)工程技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的價值似乎有下降的趨勢。尤其是在上海、天津等東部沿海大城市，大量工廠紛紛關(guān)閉、搬遷或轉(zhuǎn)型，直接導(dǎo)致大量員工下崗或改行，同時導(dǎo)致這些城市的高校中，工業(yè)工程專業(yè)的吸引力遠遠落后于金融工程、電子工程、生物工程等熱門專業(yè)。
那么，工業(yè)工程專業(yè)的前途在哪里？略微仔細地了解幾家當前比較有代表性的先進制造型企業(yè)，不難發(fā)現(xiàn)：所謂先進制造業(yè)，是指制造業(yè)不斷吸收電子信息、計算機、機械、材料以及現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的高新技術(shù)成果，并將這些先進制造技術(shù)綜合應(yīng)用于制造業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、在線檢測、營銷服務(wù)和管理的全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，即實現(xiàn)信息化、自動化、智能化、柔性化、生態(tài)化生產(chǎn)，取得很好經(jīng)濟社會和市場效果的制造業(yè)總稱。

        相對于傳統(tǒng)制造業(yè)而言，先進制造業(yè)中的“先進”二字，可以從下述三個方面認識：
1產(chǎn)業(yè)先進性：即在全球生產(chǎn)體系中處于高端，具有較高的附加值和技術(shù)含量，通常指高技術(shù)產(chǎn)業(yè)或新興產(chǎn)業(yè)；
2技術(shù)先進性：“只有夕陽技術(shù)，沒有夕陽產(chǎn)業(yè)”。從這個觀點看，先進制造業(yè)基地不是非高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)莫屬，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)只要通過運用高新技術(shù)或先進適用技術(shù)改造，在制造技術(shù)和研發(fā)方面保持先進水平，同樣可以成為先進制造業(yè)基地；
3管理先進性：無論哪種類型的制造業(yè)基地，要冠以“先進”兩字，在管理水平方面必須是先進的。不能想象，落后的管理能夠發(fā)展先進的產(chǎn)業(yè)和先進的技術(shù)。
由此可見，一貫強調(diào)技術(shù)與管理相結(jié)合的工業(yè)工程在先進制造業(yè)中也是大有前途的，只是不能把研究對象局限在機械加工等傳統(tǒng)行業(yè)上，而是應(yīng)該針對半導(dǎo)體、生物化工、航空航天等高科技行業(yè)的特點，強調(diào)一些工業(yè)工程新技術(shù)的應(yīng)用，這樣才能使工業(yè)工程在新時代煥發(fā)出新的活力。

        想要在先進制造業(yè)中成功推廣IE技術(shù)，要注意以下幾個特點：
1 流程的信息化程度顯著提升，大規(guī)模數(shù)據(jù)的自動生成使生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能量流和信息流的徹底量化成為現(xiàn)實。
2 持續(xù)改善的重點不僅僅停留在加工制造階段，而是應(yīng)當拓展到從產(chǎn)品研發(fā)、加工制造到產(chǎn)品銷售、使用、維修的所有環(huán)節(jié)中。
3 與計算機、統(tǒng)計學、運籌學等其他專業(yè)技術(shù)之間的不斷交叉、融合，形成了綜合的、集成的新技術(shù)。

        正是由于這些特點的存在，現(xiàn)代工業(yè)工程技術(shù)的運用與以數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的精細化方法越來越緊密地聯(lián)系。例如，在半導(dǎo)體行業(yè)中，可以運用“數(shù)據(jù)可視化”等一系列探索性數(shù)據(jù)分析EDA方面的方法，提高集成電路產(chǎn)品的設(shè)計及應(yīng)用、晶圓制造、封裝測試等方面的水平。圖一顯示的就是半導(dǎo)體行業(yè)特有的“晶圓圖”，可以用來探究可能發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量低下的原因（如有問題的機臺或異常的制程步驟等）。

圖一  JMP“晶圓圖”的可視化分析
        在生物化工行業(yè)，可以運用“混料設(shè)計與分析”等試驗設(shè)計DOE方面的工具，開發(fā)出具有高性能的新產(chǎn)品配方，優(yōu)化精細化學品的合成技術(shù)，滿足平衡生態(tài)環(huán)境和綠色化學的要求。圖二顯示的就是生物化工行業(yè)特有的“三元圖”，可以用來揭示各種配方成份的設(shè)置組合應(yīng)當滿足怎樣的條件，才能調(diào)制出同時滿足不同指標要求的成品來。

 

圖二  JMP混料設(shè)計中的“三元圖”
        如果關(guān)注航空航天行業(yè)的話，還可以看到運用多變量數(shù)據(jù)分析Multivariate Analysis等技術(shù)來縮短航天器發(fā)射成本，縮短發(fā)射準備時間，提高探索、開發(fā)和利用外層空間的效率。圖三顯示的就是航空航天行業(yè)特有的“多維散點圖矩陣”，可以用來研究不同設(shè)備參數(shù)設(shè)置之間的關(guān)聯(lián)特性以及它們對最終復(fù)雜系統(tǒng)的影響規(guī)律。

圖三  基于JMP的“多維散點圖矩陣”的可視化分析
        JMP是SAS公司的高級統(tǒng)計質(zhì)量管理及六西格瑪軟件，在高科技行業(yè)中應(yīng)用很普遍，包括像Apple蘋果、Intel英特爾這樣全球最具創(chuàng)新力的公司，以及佐治亞理工、MIT等世界級高等學府。
先進制造業(yè)的發(fā)展并沒有抑制工業(yè)工程的發(fā)展，相反，為其提供了新的契機。無論您是工業(yè)工程的理論研究者，還是實踐工作者，都應(yīng)當與時俱進，學習并應(yīng)用IE新技術(shù)，使工業(yè)工程真正成為實現(xiàn)管理創(chuàng)新的重要途徑，成為實現(xiàn)精細化管理的最有效措施。