博士论文人因工程研究

IE+IT：工业工程与信息化集成的企业增效管理创新模式齐二石，陈君彦 工程机械 2009年11月摘 要：工业工程和企业信息化是我国制造企业和整个产业经济迈向“中国创造”、赢得竞争优势的两种最有效的手段。实现工业工程与信息化（IE+IT）的集成创新，对实现我国制造业发展具有重大意义。分析我国工业工程应用现状及需求，从信息化建设的数据电子化、流程电子化、决策支持等层面，阐述工业工程在信息化中的微观基础作用，提出工业工程与信息化集成提升企业竞争力的增效管理创新模式，造企业面向全生命周期的精益设计就是其典型应用之一 我国制造业在较低的劳动成本、较强的柔性生产能力和广阔的消费市场等几大因素的推动下，已成为全球同行业增长最快的区域，国际竞争力不断提高，正在朝“中国创造”迈进。然而，我国的制造业管理水平与西方发达国家还存在较大差距，体现在资源利用率低、质量效益不高、信息化水平低等多方面。因此，全面提高管理水平，加快现有企业以信息化为主的技术改造，是我国产业界的紧迫任务，同时也是落实“信息化带动工业化，工业化促进信息化”战略，走新型工业化道路的关键所在。工业工程（Industrial Engineering，IE）作为一门具有较好适应性、系统性、综合性的管理方法论和工程技术的综合体，对提高企业整体的系统素质、综合创新能力乃至国际竞争力具有不可替代的重要作用。事实上，西方工业发达国家在工业化初期就开展了IE活动，为后来的信息化奠定了良好基础，其实质就是“IE+IT”。可见，工业工程和企业信息化是制造业企业和整个产业经济迈向“中国创造”，赢得竞争优势的两种最有效的手段。我国企业在信息化项目中如何运用工业工程技术，形成工业工程与信息化的集成创新，对我国制造业发展具有重大意义。1 我国现阶段工业工程应用现状及需求分析事实上，工业工程在发达国家的应用已有近百年的历史，是实现工业化目标的基本技术支持体系。目前较为权威的定义是美国工业工程学会于 1995年制定的：“工业工程是对有关人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会科学的专门知识和技能，并且运用工程分析和设计的原理和方法，对上述系统可能获得的效果给与分析、预测和评价。”同时，工业工程被美国国家自然科学基金会列为八大类工程学科之一，涉及整个工业生产过程的资源、成本、计划、质量及库存等。结合中国国情，近年来工业工程在不断实践及发展中，逐渐形成具有中国特色的工业工程理念(Chinese Industrial Engineering，CIE)，中国工业工程（CIE）是应用分析、设计、控制和评价等工程技术手段来解决多种产业部门的效率、质量及成本等管理问题的理论和技术体系，即CIE是用工程方法解决管理竞争力问题。中国工业工程基本功能与内容包括6个方面，如图1所示。目前，我国工业化和企业管理水平与发达国家相比，仍存在巨大的差距。如近期我们对天津市136家实施信息化的企业调查显示（如图 2），工业工程应用实施的比例还较低，仍有33%的企业不了解工业工程，初步实施的企业占 46%，全面实施的只有11%。企业全面实施了标准作业的只有32.1%，而企业在生产效率、成本、质量方面有改善需求但无从下手的占到了33.6%，可见工业工程在我国企业中亟需进一步加大推广力度。其中，如图3所示，企业最需要工业工程解决的问题前几位依次是：生产计划调度方法、制造系统精益管理、生产现场改善和物流系统优化。2 工业工程在企业信息化中的微观基础作用分析企业信息化就是以信息技术为基础，对企业生产管理各环节资源进行开发，是实现提高企业竞争力和经济效益的一个过程。企业信息化主要包括3个层面的内容：（1）数据的电子化。即把库存信息、销售凭证、费用凭证、采购凭证等，都以一定的数据库格式录入到计算机中，以数字的形式保存，可以随时查阅。（2）流程的电子化。把企业已经规范的流程用软件固化下来，使得流程所涉及岗位员工的工作更加规范高效，减少人为控制和“拍脑袋”的行为，提升客户满意度。（3）决策支持。通过对电子化的原始数据进行科学加工处理，数据挖掘，得出有效信息，为管理和决策提供支持。信息化的实施使得企业对信息在采集、处理、存储及应用等方面的效率大幅提高，同时可改变企业管理的方式及效率。对天津市136家实施信息化的企业调查显示（见图 4），有 76.9%的企业认为信息化提高了生产效率，其他超过 60%的企业认为信息化的积极影响方面依次为：能够灵活应对市场变化、改善财务管理水平、降低成本、提升企业竞争力、改善客户关系管理水平、改善进销存管理，以及支持管理服务与创新。但同时，有超过20%的企业认为过去的信息化建设项目效果不明显，进一步实施的信心不足。另有16%的企业认为信息化服务商针对本企业专门需求提供的产品及解决方案不足。通过以上调研分析，我们认为我国企业实施信息化不力关键在于企业管理基础累积水平不能适应实施信息化的要求，主要表现为工业化所必需的基础管理工作不到位，如对基础工业工程研究应用的忽视，企业组织机构设置和工作程序的不规范，基础数据的准确性和及时性不够，这样的运行环境难以给信息化实施提供适合和有效的支持。并且中国企业实施的信息系统更多是根据西方发达国家的制造系统水平开发的，而我国现阶段还没有完成工业化进程即进入了几乎与发达国家同步的信息化阶段，所以工业工程在信息化建设中的应用不容忽视。我们可以从信息化三个层面角度分析工业工程技术对信息化的支撑作用。数据电子化是信息化实施准备的关键阶段，其中重要工作就是对基础数据的采集、录入。这些基础数据将为 CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM、ERP 等信息系统提供运行支持。任何不准确的基础数据，对系统来说都将产生深刻的，甚至是致命的影响。而工业工程技术则为这些数据的及时、准确获取提供了保障。流程的电子化是信息化过程中最为复杂的阶段，涉及到整个企业的人员、岗位和组织。因为信息化过程中必然要改变原有的业务流程，首先是与信息流相关的岗位的职责变动，其后进一步涉及人员、技术及资源与之的匹配性变动。这些变动的大小将影响企业组织的进一步变革。因此，在信息化项目实施前中期，企业应根据自身战略，运用工业工程理念对企业业务流程进行改善（Business Pro-cess Improvement，BPI） 或 再 造 （Business ProcessReengineering，BPR），主要包括：对组织架构的改善或重新设计；对新工作岗位的工作分析；对相应的设施以及物流系统进行优化或规划设计；对相关人员的工作绩效与考核标准的重新审定，等等。如果条件允许，还应对人员在岗位及环境变化前后的状况进行人因工程方面的预测评估研究，从而达到“人—机器—环境”三者更好的匹配，使企业员工能够高效、安全、健康、舒适地工作和生活，从而提高企业的效率和安全水平。（注：人因工程学是一门新兴的正在迅速发展的交叉学科，涉及多种学科，如：生理学、心理学、解剖学、管理学、工程学、系统科学、劳动科学、安全科学、环境科学等，研究人和机器及环境的相互作用，着眼于提高人的工作绩效，防止人的失误，以实现统一考虑人—机器—环境系统总体性能的优化，使处于不同条件下的人能有效地、安全地、健康和舒适地进行工作与生活的科学，应用领域十分广阔。）决策分析是信息化项目通过决策支持信息系统提供的重要功能之一，而决策支持信息系统所蕴含的决策分析和控制管理原理及原则同样是工业工程技术体系的核心内容。例如：① 在人力资源管理系统中，需依照绩效考核规则对人员工时工效进行统计考评；② 企业资源计划（Enterprise Resource Plan-ning，ERP）中，需要根据生产计划（Master ProductionSchedule，MPS） 确定物料需求计划（Material Re-quirements Planning，MRP），继而产生全部制造件、采购件的生产作业计划和物料采购计划；③ 客户关系管理系统（Customer Relationship Management，CRM）中，需要通过广泛的市场调研，运用数据管理与数据分析工具来进行销售过程定制、销售预测等。而对市场的预测和分析，制定合理的生产计划，进行能力平衡和优化排序，是工业工程技术的经典内容之一。同时，在信息化项目实施的全过程中，企业在前期需要对项目进行总体规划和设计，尤其要进行工程经济分析，进行投入产出分析，从而更好地对项目投资、软件选型、实施方选择进行决策；企业在实施过程中，需要对信息系统的可靠性及质量进行测评，对项目全过程的成本进行现场管理控制。而要对这一过程实现科学管理和监控，工业工程提供了最佳的管理工具和方法技术体系。3 工业工程与信息化集成的企业增效管理创新模式：IE＋IT创新性是工业工程的核心思想，是精髓和职业精神。工业工程从一诞生就强调科学化的创新与不断改进，它是解决各种复杂矛盾的创造性的方法。加里·哈默在《管理大未来》（2008）一书中提及科学管理精神的复兴就是创新，并重提“工业工程之父”泰勒的创新思想。管理的长远未来在于不断创新，只有创新才能提升企业竞争力。21 世纪广泛运用的信息技术为企业管理创新将起到更大的带动作用。通过之前的分析可知，结合工业工程技术，信息化过程必将是伴随管理累积与管理创新的过程。而创新的路径将来自于信息化与工业工程结合的过程中的信息化引导创新与工业工程技术的改善创新。管理具有不可复制性，邯钢模式、海尔模式都具有很深的企业文化烙印与企业个性化内容，其他企业只可能间接借鉴，这就决定了我国的管理创新模式不能照搬国外，必须结合中国国情以及时代发展需求，在引进国外管理模式、先进技术的同时，进行必要的本土化改造，消化、吸收和创新，建立适合中国企业发展与竞争需要的中国管理创新模式与理论技术体系。通过长期的研究并结合国情实际，我们认为应该考虑将信息化与工业工程集成，走一条适合我国企业发展的管理创新之路。这种模式将以工程技术为基础来规划设计企业的资源，以规划、设计、计划及控制为手段，通过具有工业工程技能的员工的主观能动性，采用以工业工程为技术支持的持续改善的管理思想，借助信息化与信息系统的辅助引导，实现创新管理，使得企业进入高效率、低成本的经营运作状态，最终实现企业目标。这种模式，在初期建设中，强调企业面向全生命周期整体规划的重要性；在运行时，注重具有工业工程技能的人员从企业改善入手，不断提升管理基础累积，从而最终顺利实施信息化，并借助信息系统实现引导创新；而在整个管理过程中，工业工程技术的运用将体现改善创新。4 “IE＋IT”管理创新模式在现阶段我国制造企业的应用中国企业应在企业管理中全面推行工业工程与信息化集成的管理创新模式，必须遵循“总体规划、分步实施、有限目标和效益驱动”等四方面的实施策略，才能达到管理创新，实现整体竞争力提升的效果。据此模式，我们提出了面向制造企业的全生命周期精益设计方法这种设计方法突破以往工业工程管理改善应用大多只是局部应用单项技术的局限，从企业产品开发设计初期，即引入工业工程中的精益思想，把企业作为整体系统来进行管理规划，前端考虑顾客及市场需求，结合时代科技发展，涉及产品创意、概念设计、产品原型设定、投资决策、产品设计、工厂设计、设施设计、组织流程设计、信息系统设计等流程，后端一直到产品销售给顾客，贯穿从开发、制造到销售的全过程，实现企业的整体化设计及改造的管理模式。这种设计方法按照信息化与工业工程集成的理念，给出“系统分析—应用规划—系统设计—企业实施与改造”的全过程技术，为我国制造企业运用“IE+IT”增效管理模式提供了参考。

人因工程学算是一门管理科学。早前，它有个名字叫工效学、人体工学或人因学；这门学科在中国落户也有些年了，但是在实际应用中，我觉得这门科学却仅仅停留在一个“口号”，或者说是“形式”上，并没有得到很完美地体现。人因工程学其实是一门重要的工程技术学科，是管理科学中工业工程专业的一个分支。它研究的是人、机器、环境的相互作用以及合理结合；使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适目的的一门学科。但是，在中国，一切涉及精神面层次的东西，怎么说呢？我想应该是六七十年代破四旧时的惯性吧，很多人会认为这纯粹是在扯淡，没事儿瞎闲着。大学毕业的时候，我有个很要好的朋友就是以人因工程学研究做论文题目的，他的导师是美国伯克利大学博士，以前教我们《反应堆分析》。欧美国家研究人和机器、环境之间的关联起步要比我们早，当时他阐述完他的观点后，在座的很多土教授(那时候，我们把没留过洋的教授都称作土教授，呃，有点儿类似“洋芋”和“土豆”的区别。)都纷纷提出自己的质疑：我们那个年代，坐硬板凳上干工作很有激情啊？现在坐上真皮沙发了，反而上班打瞌睡，工作没心情了……既然这样，我们为什么还要想方设法地去要求这些物质享受呢？——很朴素的唯物主义思想！真的，人因工程学因为它存在的特殊性，它侧重于研究人对环境的精神认知，侧重于研究环境施加给人的物理影响，是一个相当边缘化的学科，它的发展打破了我们对本身熟知的学科之间的界限，融合了个学科的相关理论，其综合性是不言而喻的，这导致了这门学科命名的多样化，学科本身定义也不统一，边界模糊；但是无可否认，这门学科的应用范围却是相当广泛的，而且它的一些观点，是必须得到我们做工程的，特别是管理人员的重视！人因工程学的研究内容主要包含了关于人的行为方式、工作能力、作业限制，如照明、噪声、微气候等环境因素、所适用设备对人的生理心理及作业效率的影响。这样一说，很多经常工作在现场的同学们或许就清楚了：比如在锅炉厂房附近，噪声的影响有时候能让人有一种暴起伤人的感觉！电厂运行前有一道吹管的工序，经历过的同学们肯定都会印象深刻，那刺耳的尖叫声能让人心烦意乱。记得有一次，电厂吹管之后，附近农民家的母鸡不下蛋了，组织了一大帮人把电厂门给堵起来，不让工人们进厂上班，那时候，有好多人都是靠翻墙进去的，不少人没少被围观的农民踢屁股。或许你会说，这些类似笑话的事情，怎么会影响到工程的建设呢？直接的影响或许真的没有，但是，发生这样的事情之后，工人们的心理或者就不能说是很正常了吧？上班的时候互相调笑说某某某早上进门的时候被踢了屁股，或者某某某翻墙的时候摔了个狗吃屎……在这样的环境下，工程质量、工业安全都是得不到必要的保障的！如此一来，工程建设就会受到很大的影响，而这类影响或者说应该是潜在的，它存在一个未知的触发条件，一旦这种潜在衍变成现实，那将酿成多大的灾难，这是无法评估的！在河源现场的时候，我就听说过那些德国佬做技术指导的时候，只要知道现场作业采用的是软爬梯，他们就是死也不会上去的。为什么呢？这其实是一个动量守恒的问题，因为人在爬梯子的时候，手和脚对梯子施加的力不完全是竖直方向的，而即便水平方向上的分力很小，在爬了一段绳梯之后，绳子都会摆动得相当厉害！在加上烟道防腐作业的时候，因为有些树脂挥发物是有毒的，带上猪嘴面具之后，过不了多久就会觉得气闷，然后就是一种乏力的感觉。在德国的工业标准里，是严禁采用绳梯的！可是在中国，如果你爬着爬着“熄火”了，很多工友就会说这小子“虚”了；中国文化博大精深，而多数男同胞听到这样的评价后，也都会为了脸面而继续干，这其实就是一种隐患，属于潜在风险类的，但在中国现场，我还没听说过有把这些细微处纳入明细化管理的苗头。还有一个问题：在医院，特别是急症科的手术室里，医生和护士都穿着浅绿色的衣服，有很多人就问了，不是说护士都是白衣天使么？为什么在跟手术的时候却穿绿衣服？我在百度上搜索了很多次，发现好多朋友都想当然地认为绿色代表生命，象征万物复苏，怎么说呢？这样的回答也可以算是对的，但是并没有说到点子上，其实这也隐含了一个人因工程学原理：手术的时候，医生的视线总是停留在鲜红的血迹上，时间久了之后，视觉神经就会因为疲劳而产生自我调节，用一种补色来填补这种视差。如果这时候医生回头，或者偶尔把视线转移到同伴的白色大褂上时，就会看到斑斑点点的“绿色血迹”，使视觉产生错乱而影响手术；所以，手术室里的医生、护士穿浅绿色的大褂的根本原因是为了减轻视觉疲劳，从而保证手术能更好地进行。人因，确实是一个能够影响到工程建设的至关重要的因素！由人为因素导致的事故在工程建设中也屡见不鲜，比如，用PSA程序，我们可以计算出核电站发生堆芯熔化事故的概率在千万分之一每堆每年，而发生放射性泄漏的几率比堆芯熔化还要小一个数量级！就拿山东核电的AP1000来说，理论上堆芯熔化事故概率是五百八十八万分之一〖1.7×10^(-7)/堆年〗，放射性泄漏的概率为五千五百五十五万分之一〖1.8×10^(-8)/堆年〗！但是，1979年3月28日发生在美国宾夕法尼亚州三哩岛核电站的那场事故，却把堆芯熔化和放射性泄漏都占齐了；从1942年12月2日世界上第一台反应堆点火，到1979年3月28日，仅仅37年！如果从三哩岛核电站本身算起，它的堆芯熔化概率将比这个数据更大：＞1/37！这和我们理论上得出的千万分之一、一亿分之一相差是那么的大，为什么会这样呢？很多人都说，理论嘛，毕竟是书本上的东西，和实际情况肯定是有出入噻；他们也由此怀疑理论，甚至更进一步把这当作经验，这是中国施工现场存在的普遍情况！但事实上，由于人因引发的事故在概率学上是一个未知数，我们不知道具体谁会犯错，在什么时间犯错，犯多大的错，所以，PSA给出的概率是扣除了人因概率的。这也恰恰反映了人因在工程实践上的重要性！比如核电站的操作员，他们都是配备了心理医生的，这样做的主要目的就是为了给工作在重要岗位上的人员舒缓心理压力；但是，往往在这个方面，中国人都会存在一种偏见：认为看心理医生是一种有精神病的象征，而我们有时候骂人也说别人神经病(精神病)之类的；所以，也有很多工作在重要岗位上的人会拒绝这样的工作方式，从一个大的环境来说，这是不应该的，或者说在国内主流意识上是应该改正的。就像很多女同学不肯进妇科医院一样：在中国，妇科和女科是合并在一块儿的，进妇科看病有时候反而会给女同学们一些心理压力。人因工程学的研究对象广泛而用途颇大，要做好一个工程，特别是我们即将进入的涉核领域，我们的管理人员就必须对这门学科有一定地研究。比如说，我们很多搞采购专业的，他们普遍会认为同等产品，国产的会劣于进口的，所以在做设备配套的时候，多数人会选择进口产品。但是有一点，国外的设计人员是针对他们本国人民的普遍要求设计的：一个很简单的例子，你在日本买一个电器，拿到中国来就不一定能用，因为日本的家用电压是110V，频率为60Hz，这和中国不同。又比如，俄国人的设备都很耐用，但是，俄国人的平均身高比中国人高，所以一些设备仪器的操作工位就相对比较高，拿到中国来，我们甚至都不能操作！——这是从设计上来看人因工程学：我们的设计必须符合现场工作人员的要求，这些要求或许不是现场工作人员提出来的，但是却是一些常识性又容易被忽略的东西，设计人员如果没有这样精雕细琢的思路，就会被现场工作人员指责，甚至是谩骂。而在工程上，人因工程学就集中体现在现场管理了，人员要培训，工作的时候尽量做到以老带新，而且上级下达任务的时候一定要明确。这一点上其实我觉得国内多数核电站做得就欠妥，因为参与实际工作的工人学历一般不高，而在核电站里下达命令的时候又都用KKS码或自己的一套拼音文字编码，这对现场工作的工人其实是一个很大的困难，曾经就有人因为对错了编码而错误地截断了一条正在工作的管路，最终酿成了事故。如果说当时在给工人下达指令的时候配备一份中文说明，用汉字语言来重复描述一遍工作的具体地点，那么，那个事故应该就是可以避免的！有一次，一个高级工程师，在面对一个可能引发严重事故的诱因的时候没有果断地下达指令去处理，而是害怕承担事故责任去查找应急程序文件，耽搁了阻止事态扩大的宝贵时机，结果给电站造成了巨额的损失。从程序上说，这个高工没有任何错误，但是，怎么说呢？当时他们单位私底下很多员工都说这位高工能力不行。做工程，人为因素带来的祸端是不可避免的，我们最多只能做到尽量避免！在工作当中，我们也不应该害怕出错，俗话说得好：小错不断，大错不犯！我们只有积累了必要的应对事故的经验，才能在面临事情的时候做到从容，犯错并不可怕，可怕的也不是不知悔改，而是在面临错误的时候惊惶失措、进退失据。不知道有人注意到这个情况没：就是通常在一个工地上，现场施工的工人多数是来自同一个地方，很少有南北混杂的队伍出现。其实，对于老乡来说，他们说话的口音、平常做事的习惯、手势等都是接近的，《三字经》里就说过，人之初，性本善，性相近，习相远。如果把来自天南海北的工人混在一起干活，先不说可能会因习俗而导致的矛盾，就是说话，传递消息、指令的时候都会出现误差。我曾经在河源工地上碰到杭州顺豪橡胶工程有限公司的人，也曾经很“荣幸”地和他们的工人共事过，杭州人说话的时候没有介音，怎么说呢？比如说“警察抓小偷”，他们会读成“警察扎小偷”；记得有一次那个杭州人叫我帮他把胶水刷到橡胶皮上，他就是这样说的：“小王，你把那橡胶板‘杀’了！”我当时就傻了，转身就开始找刀。因为我开始看见他用美工刀在割胶皮嘛，相当奇怪，他完全可以说割的嘛，为什么要说“杀”了？他看到我在找刀，叹了口气说，“唉，你们这些年轻人，什么东西都不会！”于是就取出刷子开始刷胶板，一边刷还一边教我说：“看见没？要这么‘杀’！”；还有一次他叫我去搬短管，就是工地上那些很短，长不过50厘米的衬胶管道，他说：“小王，你去把那些胆管搬过来。”我也很纳闷，在工地呆了一年多，没听过有“胆管”这一说法啊？直到后来他自己去搬了几根，我才晓得，不过幸好两次事件让我想到了他们杭州普通话都不带介音，要不我还真差点理解错了，把50厘米左右的衬胶管道当作“胆管”，我当时还歪着身子记了好久“胆管”的形状。人因工程学发展到现在，它所包含的内容已经含概了微气候环境(即人体舒适性与微气候的关系、高低温作业环境对人的影响、微气候环境标准及改善)、照明环境、噪声环境、色彩环境、空气环境、感觉(心理物理学、感觉生理学、视觉、听觉、其他感觉)、知觉、注意与记忆(认知心理学)、人的信息处理系统(反应时间与运动时间)、体力劳动负荷与工作疲劳、人体测量学、作业空间设计、人机系统设计、人机界面设计等在内的多学科综合。所以，人因工程学是一门我们从工程设计、工程建设到项目投运都不得不加以重视的学科！