智能制造大步向前，很多人會(huì)覺(jué)得繼續(xù)搞傳統(tǒng)工廠的方法，已經(jīng)失去意義。實(shí)際上，大不盡然?；仡櫧?jīng)典的工廠建設(shè)和管理方法，對(duì)于數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造都是大有裨益。

　　智能制造需要應(yīng)用工業(yè)工程

　　工業(yè)工程IE（Industrial Engineering）是研究由人、物料、設(shè)備、工藝、方法、能源、環(huán)境和信息所組成的綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，改善和設(shè)置的工程技術(shù)，它應(yīng)用數(shù)學(xué)，物理學(xué)等自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)方面的專門知識(shí)和技術(shù)，以及工程分析和設(shè)計(jì)的原理和方法，來(lái)規(guī)劃、確定、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)由該系統(tǒng)可得到的結(jié)果。IE實(shí)際上是一門方法學(xué)，它告訴人們?yōu)榘讶藛T、物資、設(shè)備、設(shè)施等組成有效的系統(tǒng)，需要運(yùn)用哪些知識(shí)，采用什么方法去研究問(wèn)題，以及如何解決問(wèn)題，明確指出了工業(yè)工程研究的對(duì)象、方法、內(nèi)容和應(yīng)用學(xué)科的分類。

　　20世紀(jì)初產(chǎn)生于美國(guó)的工業(yè)工程(Industrial Engineering, IE)是一門以提高質(zhì)量和效率降低成本為目標(biāo)的集多種工程技術(shù)和管理于一體的交叉性學(xué)科。其理論和方法對(duì)西方發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)化還有韓國(guó)、日本、新加坡、中國(guó)等亞太國(guó)家的經(jīng)濟(jì)騰飛起著非常重要的作用。我國(guó)大陸從20世紀(jì)80年代開(kāi)始正式應(yīng)用工業(yè)工程。眾所周知的日本豐田的TPS控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，“豐田生產(chǎn)制造系統(tǒng)“作為精益管理的標(biāo)桿在全球普遍推廣，正如日本豐田汽車生產(chǎn)部長(zhǎng)中山清孝所言， “所謂豐田生產(chǎn)方式就是美國(guó)的工業(yè)工程在日本企業(yè)的應(yīng)用”。

　　在運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)踐中，工業(yè)工程IE和環(huán)境、健康和安全EHS是涉及學(xué)科和研究領(lǐng)域最多的兩個(gè)部門。因?yàn)樗械墓I(yè)工程項(xiàng)目都要從環(huán)境、健康和安全的角度，由EHS部門來(lái)進(jìn)行評(píng)估和審核，以便實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的可持續(xù)性發(fā)展。

　　工業(yè)工程的基本職能，包括對(duì)工作研究和績(jī)效評(píng)價(jià)（如方法研究、作業(yè)測(cè)定、經(jīng)濟(jì)分析、績(jī)效評(píng)估），也包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)（工廠選址與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、能力分析與規(guī)劃），還有生產(chǎn)計(jì)劃與管理（生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量管理、物流管理、庫(kù)存管理等）。

　　因此，現(xiàn)代制造系統(tǒng)，正是工業(yè)工程的主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域。無(wú)論是以前的精益生產(chǎn)——并行工程、大規(guī)模定制、敏捷制造、虛擬制造、計(jì)算機(jī)集成制造，還是現(xiàn)在的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造，工業(yè)工程都是大有可為。數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來(lái)了生產(chǎn)模式的變革，只有采用工業(yè)工程的系統(tǒng)科學(xué)方法才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)施設(shè)計(jì)。而采用工業(yè)工程方法以系統(tǒng)科學(xué)的角度評(píng)估和改善現(xiàn)有的工廠是低成本高效率的最佳舉措，為后續(xù)的系統(tǒng)升級(jí)奠定基礎(chǔ)。

　　建立新廠需要工業(yè)工程

　　新工廠建設(shè)一般來(lái)講是由三部分的團(tuán)隊(duì)組成，第一，EPC（工程總包）；第二，工程服務(wù)部門或者是工業(yè)工程部門；第三，運(yùn)營(yíng)管理部門，最終的交付由EPC對(duì)用戶直接交付。

　　新廠建設(shè)幾個(gè)大塊：

　　☆ 廠房規(guī)劃設(shè)計(jì)，共用設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)（風(fēng)水電氣，消防，安防等）

　　☆ 工藝制定和生產(chǎn)線

　　☆ 物流和供應(yīng)鏈流規(guī)劃

　　☆ 生產(chǎn)計(jì)劃與控制

　　☆ 工作研究，現(xiàn)場(chǎng)管理

　　☆ 人因工程

　　☆ 質(zhì)量工程

　　☆ 現(xiàn)代制造系統(tǒng)

　　☆ 工程經(jīng)濟(jì)

圖1 工業(yè)工程服務(wù)示例：新廠建設(shè)和新產(chǎn)品導(dǎo)入NPI

　　以80年代鋼鐵設(shè)計(jì)院的一個(gè)工業(yè)工程作為應(yīng)用示例。要建造一個(gè)新的工廠ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，由甲方運(yùn)營(yíng)工廠提出具體建廠要求，由專業(yè)的設(shè)計(jì)院完成可行性研究、初步設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成后，由總包商EPC（Engineering Procurement Construction）負(fù)責(zé)按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工和調(diào)試，然后交工甲方接收運(yùn)營(yíng)。甲方運(yùn)營(yíng)工廠牽頭成立項(xiàng)目組，并對(duì)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施管理。

　　在當(dāng)時(shí)的冶金行業(yè)，有鋼鐵設(shè)計(jì)院和鋼鐵研究院。鋼鐵研究院的主要職能是科學(xué)研究和工藝和設(shè)備研究開(kāi)發(fā)；鋼鐵設(shè)計(jì)院是負(fù)責(zé)應(yīng)用設(shè)計(jì)。兩者的主要區(qū)別在于：設(shè)計(jì)院是不能出現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的，出現(xiàn)錯(cuò)誤是不正常的，是設(shè)計(jì)質(zhì)量事故；而對(duì)于研究院來(lái)講，出錯(cuò)誤是正常的，研究的過(guò)程就是不斷的試錯(cuò)，不斷的積累控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，不斷的探索，最后，研究成果轉(zhuǎn)化為成熟的技術(shù)、成熟工藝或設(shè)備；而設(shè)計(jì)院采用這些成熟的技術(shù)、工藝和設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)和規(guī)劃。研究院的研究成果是成熟的技術(shù)、工藝和設(shè)備，設(shè)計(jì)院的主要產(chǎn)品是圖紙。

　　在大約2000年前后，很多的設(shè)計(jì)院，擴(kuò)展他們的業(yè)務(wù)范圍到工程的施工和調(diào)試，可以實(shí)現(xiàn)交鑰匙工程，設(shè)計(jì)院的名稱也改成了工程公司，產(chǎn)品由圖紙拓展到整個(gè)的新工廠的設(shè)計(jì)，施工和調(diào)試一直到交鑰匙。有些設(shè)計(jì)院成為了總包商EPC。

　　一個(gè)鋼鐵設(shè)計(jì)院為例，主要部門包括總圖、概預(yù)算、冶煉、土建、建筑、暖風(fēng)、水處理、通訊、電氣、儀表和自動(dòng)化和IT計(jì)算機(jī)等專業(yè)部門。這些部門科室和內(nèi)部細(xì)分的專業(yè)不是孤立的，各個(gè)專業(yè)之間根據(jù)工藝的要求不同ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，相互之間在大工藝的協(xié)調(diào)下，設(shè)計(jì)規(guī)劃功能和專業(yè)配合、協(xié)同和合作關(guān)系。

　　以建造一個(gè)新的連鑄車間項(xiàng)目為例，全部的工程項(xiàng)目由冶煉科的連鑄部門主要科室總負(fù)責(zé)。項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人，作為“大工藝”總設(shè)計(jì)師，提出總體的工藝要求，工藝設(shè)備設(shè)計(jì)，其他的科室作為輔助科室，根據(jù)“大工藝”的要求，完成本專業(yè)的設(shè)計(jì)。譬如，前期勘探、廠房、消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、連鑄工藝設(shè)備、給排水和污水處理、高低壓輸配電、照明、傳動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)儀表和傳感器、電話信號(hào)、對(duì)講系統(tǒng)；自動(dòng)化專業(yè)完成PLC和DCS，SCADA系統(tǒng)圖、原理圖、流程圖、控制說(shuō)明等的設(shè)計(jì)和編程、施工圖設(shè)計(jì)等；上位機(jī)系統(tǒng)完成MES和ERP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編程。

　　大工藝的總設(shè)計(jì)師就像一個(gè)樂(lè)隊(duì)的總指揮，其他的專業(yè)都要在總師的指揮下，完成自己本專業(yè)的工作。作為計(jì)算機(jī)專業(yè)和自動(dòng)化專業(yè)，技術(shù)再先進(jìn)，人員再牛，在設(shè)計(jì)院的組織框架下都隸屬于小專業(yè)，都要服從“大工藝”的指揮。

　　作為連鑄工廠，冶煉專業(yè)的連鑄工藝設(shè)計(jì)師是主體，所有專業(yè)都要為主體服務(wù)。各個(gè)專業(yè)按照設(shè)計(jì)流程和分工完成總體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作。作為工藝設(shè)計(jì)師，定期召開(kāi)項(xiàng)目進(jìn)度會(huì)，各個(gè)專業(yè)按照設(shè)計(jì)流程互相提出設(shè)計(jì)要求，專業(yè)配合，相互審查圖紙。最終完成施工圖設(shè)計(jì)。作為總包商，按照?qǐng)D紙完成安裝，施工和調(diào)試，交給甲方驗(yàn)收。

　　新產(chǎn)品導(dǎo)入NPI需要工業(yè)工程

　　以電子新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為例，新產(chǎn)品的研發(fā)一般主要由三個(gè)部門來(lái)負(fù)責(zé)：研發(fā)部門，工業(yè)工程部門還有產(chǎn)品質(zhì)量部門。研發(fā)部門負(fù)責(zé)產(chǎn)品的研發(fā)，包括產(chǎn)品原理、產(chǎn)品原型機(jī)、樣機(jī)，按照工業(yè)工程部門提供的公司或集團(tuán)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，物料標(biāo)準(zhǔn)，工藝標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)研發(fā)和設(shè)計(jì)。產(chǎn)品質(zhì)量部門對(duì)研發(fā)的過(guò)程和研發(fā)的原理進(jìn)行了解，提出質(zhì)量措施，提出測(cè)試方案，最后新產(chǎn)品的導(dǎo)入由工業(yè)化工程師負(fù)責(zé)。

　　新產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程，主要分為原理設(shè)計(jì)、產(chǎn)品樣機(jī)和實(shí)物產(chǎn)品三個(gè)階段。在產(chǎn)品樣機(jī)階段就要用到新產(chǎn)品導(dǎo)入的流程。包含幾個(gè)方面：研發(fā)調(diào)研、原理研發(fā)、初級(jí)樣機(jī)、樣機(jī)試制、生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、工裝和工具設(shè)計(jì)、 FMEA和DWI、生產(chǎn)和測(cè)試計(jì)劃、質(zhì)量計(jì)劃、工藝計(jì)劃、人員計(jì)劃、產(chǎn)品成本、產(chǎn)品包裝等。工業(yè)化工程師還要根據(jù)新產(chǎn)品的導(dǎo)入需求，重新評(píng)估和規(guī)劃廠房，辦公，生產(chǎn)線和設(shè)備的布置、能源需求、消防需求、物流和供應(yīng)鏈等等。還要重新評(píng)估和規(guī)劃，環(huán)境，健康和安全事項(xiàng)。

　　在組織架構(gòu)中，某些集團(tuán)會(huì)設(shè)置工程服務(wù)部門，工作職位叫工業(yè)化工程師或工業(yè)工程師。主要工作范圍大概分類：工作研究、人因工程學(xué)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、設(shè)施規(guī)劃與物流分析、質(zhì)量工程和現(xiàn)代制造系統(tǒng)。最近幾年出現(xiàn)了大量的工業(yè)軟件，為上述研究和應(yīng)用提供了高效的輔助工具，大大的提高了工程效率，降低成本，縮短了工期www.cechina.cn，譬如：CAD、 CAE、CAM、DFX工具，仿真軟件，生產(chǎn)排產(chǎn)軟件等。

　　工業(yè)工程部門完成新廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試或者新產(chǎn)品的導(dǎo)入，新的工廠或新的產(chǎn)品交給運(yùn)營(yíng)公司驗(yàn)收和接收，由運(yùn)營(yíng)公司完成制造系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)和持續(xù)改善。工業(yè)工程師和工藝工程師的區(qū)別在于，工業(yè)工程師完成的工作交由工藝工程師接收并持續(xù)改善。

　　小記：邁大步前，先頓頓腳

　　通過(guò)上面的示例可以看出，工業(yè)工程具有如下主要特征：1 系統(tǒng)工程的思想：追求系統(tǒng)的整體效益。各子系統(tǒng)必須服從系統(tǒng)的總體目標(biāo)。2 技術(shù)與管理的融合和協(xié)控思想：從技術(shù)視角研究和解決生產(chǎn)組織和管理中的問(wèn)題，從系統(tǒng)全局管理的角度進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、改造和管控系統(tǒng)的運(yùn)作行為，以求整體最優(yōu)。因此，它是技術(shù)和管理緊密結(jié)合的工程學(xué)科。3 不斷發(fā)展和完善的思想：與時(shí)俱進(jìn)，應(yīng)用各種新技術(shù)、新理論不斷拓展研究應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。從學(xué)科方面看，工業(yè)工程專業(yè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的研究領(lǐng)域，具有鮮明的時(shí)代氣息，許多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識(shí)都成為工業(yè)工程的相關(guān)學(xué)科以適應(yīng)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

　　由于各種新技術(shù)的快速涌現(xiàn)，工業(yè)工程也有需要理論豐富的地方。但是，與其說(shuō)，工業(yè)工程技術(shù)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的作用沒(méi)有與時(shí)俱進(jìn)，不如說(shuō)智能制造的規(guī)劃之前還是要先看看工業(yè)工程有沒(méi)有被拉下?？匆豢唇?jīng)典，再往前邁步，步子走得更踏實(shí)。