管理技术创新体系及其应用

天津大学校学术委员会副主任中国机械工程学会工业工程分会理事长齐二石教授中国管理科学与工程学会副理事长2011.03.21管理技术创新体系及其应用胡锦涛主席强调，党的十七大提出了加快转变经济发展方式的战略任务，强调要促进经济增长…..由主要依靠增加物质资源消耗向主要依靠科技进步、劳动者素质提高、管理创新转变。“技术创新”•熊彼特（J.A.Schumpeter）:创新，是在新的体系里引入“新的组合”，是“生产函数的变动”，这种组合包括：（1）引进一种新的产品或提供一种产品的新质量；（2）采用一种新的生产方法；（3）开辟一个新的市场；（4）获得一种原料或半成品的新的供给来源；（5）实行一种新的组织形式，例如，建立或打破一种垄断地位。（2）—（5）都是管理创新的范畴创新既是一个自然科学与技术的活动过程，又是一个经济与管理的活动过程。(1)创新的种类可分为两大类：a.关于新技术、新产品、新工艺方面的“硬”技术创新；b.关于新生产方法（方式）、新组织、新经营管理模式、新市场、新过程和新服务的“软”技术创新即管理技术创新；(2)“管理创新”和“技术创新”的共同目标都是要提高产品市场的能力和实现其市场价值，落实到经济效益的目的，两种创新缺一不可。亨利·福特Henryford美国1863-1947卡尔·本茨KarlBenz德国1844-1929在本茨之后，汽车价钱昂贵和产量偏低已经成为限制汽车业发展的桎梏，而在大洋的另一端，汽车史上另一位划时代人物亨利·福特登场了。如福特流水线-奔驰发展的汽车工业ABCDEJFGIH…ABCDEJFGIHQ0m1AmnJ……Qn大幅度地降低汽车成本T型车刚出现的1908年，价格是$850，1926年为$290社会需求的猛增，又进一步刺激了汽车工业的飞速发展1903年—第一年生产汽车—产量1700辆1923年—本国总产量达190万辆，占世界汽车总产量44％劳动生产率大幅度提高1908年—514分钟（8.56小时）/车1914年—流水生产线1.19分钟/车推动了世界汽车工业的进步——成为必不可少的生活用品管理创新技术创新要发展前进，不要原地画圈发展目标两个轮子缺一不可企业中的创新产品创新技术创新管理创新材料创新工具创新制造系统创新市场人力资源采购财务战略文化组织制度工业工程TRIZ管理技术创新在美国•统计数据：美国在1889年以来的100多年的时间里，一直保持生产率以平均每年仅2.5%的速度增长，这种增长使美国财富每隔30年便翻一番。在这每年2.5%的增长中，劳动力素质的提高的贡献是0.5%，大量投入资本的贡献是0.4%，而管理创新的贡献是1.6%(上个世纪初管理领域最重要的创新就是IE)，占整个生产率增长的64%。设计一种新的管理模式提出一种新经营思路并加以有效实施创设一个新的组织机构使之有效运转提出一个新的管理方式方法进行一项制度创新管理创新创新与生产力产品+制造=生产力产品创新（TRIZ）+管理创新（IE）=生产力创新(1)三大设计理论：TRIZ设计、公理设计、普适设计理论（德国）(2)制造+管理：工业工程技术（精益生产、TPS、六西格玛……）13制造创新方法链：环节与方法的系统融合TRIZ知识资本管理工业工程、6σ研发专利知识非专利知识集成物化产品开发产品制造14面向全方法链的集成创新系统市场需求科技进步产品创意产品原型产品设计生产制造投产决策投资决策工厂建设销售及服务预测评价创新方法工厂设计创新方法生产运营创新方法制造服务创新方法精益设计创新方法：①工厂设计方法（工艺设计、设备设计、公用器具设计、……）②设施设计方法（物流系统设计、生产组织设计、信息系统设计、……）①精益生产创新方法②sixsigma创新方法③信息化管理创新方法④人因工程创新方法①物流优化创新方法②服务集成创新方法TRIZ创新方法（CAI）预测评价创新方法一、管理技术创新基础理论一个概念：泰勒的时间研究吉尔布雷斯的动作研究什么是工业工程？中国的管理技术创新体系：CIE“ChineseIndustrialEngineering”：用分析、设计、控制、评价等工程技术来提高效率、降低成本、提高质量，从而提高生产力和竞争力的管理工程技术方法体系，不仅用于制造业，还用于多种产业。例效率每铲重量21.5磅人员物料设备能源信息综合体系利用设计Design改善Improve配置Installation数学物理学社会科学知识技术期待的成果规划设计评价改进创新工学的分析设计原理方法通过效率质量成本环境服务工业工程的三大技术体系设计改善类控制管理类分析评价类工作研究物流工程人因工程试验设计…生产计划与控制质量管理成本控制信息控制工程经济可靠性工程评价技术•目的性•创新性•累积性•满意度原则四个特征：•成本和效率意识•问题和改革意识•工作简化和标准化意识•全局和整体化意识•以人为中心的意识五项原则：（IE的五大意识）二、主要技术方法市场规划决策产品开发项目建设生产制造销售服务市场预测运筹决策工程经济设施设计人机工程工作研究人力资源开发管理生产计划控制质量控制物流控制经营管理过程工业工程的三大技术体系设计改善类控制管理类分析评价类工作研究物流工程人因工程试验设计…生产计划与控制质量管理成本控制信息控制工程经济可靠性工程评价技术（1）设计改善类–工作研究：时间研究、动作和方法研究等。–物流工程：设施设计、平面设计信息系统设计；物料搬运、运输、储存；搬运设备、器具等。–人因工程：人机工程、功效学；操作空间、驾驶室、宇航器座舱、人机系统设计；环境、颜色设计等。–试验设计：正交设计、稳健性设计、响应曲面设计等。例：动作分析身体动作左手右手走到砖堆俯身拾砖翻动砖块选择最佳一面直立走到泥堆俯身铲起泥灰直立走回将泥涂在砖上伸左手至墙置砖块于墙上以铲泥灰工具敲击数下以固定改善效果：工人之工作量大增，其砌每一砖之动作由18次减至5次，工人经训练后，老法每小时原只能砌120块，用新法则可砌350块，工作效率增加近200％。由此发展成日后的动作研究（motionstudy）。左手右手拾砖铲起泥灰将泥涂在砖上伸左手至墙置砖块于墙上设计改善类技术：物流工程物流工程的主要内容设施规划及系统设计平面布置企业物流系统设计布置理论与方法…物流运行管理物流设施物料搬运仓库与仓贮物流计划物流运输…运载工具工位器具…合理车间内物流线路车间内物流线路不合理例重型机器工厂装配车间机1机4机2机3机5总库铸造车间轻型机器厂一般机器工厂起重机起重机起重机手推车手推车改进：机1机2机3机4机5机6铸造车间一般机器工厂总库滚子台91081112131415161776543219m11.5m服务台例：流程程序分析医院主管病房的护士送饭菜/药至病床的工作。（原方法）91081112131415161776543219m11.5m服务台服务台服务台服务台服务台服务台护士送饭菜（改善方法）捎带+线路优化方法、工具→思路、精神→更广范围上的应用！实践：全生命周期的设计、改善和管理系统投资决策工厂设计设施设计工艺设计、设备选型、公用设计物流系统设计、生产组织设计、企业组织设计、信息系统设计生产运行销售DLP/DTPS全生命周期的设计、改善和管理系统全生命周期精益设计理论的主要研究内容产品精益设计方法与技术“工厂设计”的精益化方法和技术销售服务系统精益设计方法和技术工艺设计设备选型设计公用设施设计设施规划与设计物流系统设计生产组织（准备、计划）设计信息系统设计精益理念设计40自动控制应用：90万吨级高级冷轧薄板厂全过程精益设计设施布置均衡生产机组利用率天车调度……实践：天津轧一冷轧薄板公司41工厂设施布置精益设计实践：天津轧一冷轧薄板公司42课题组在工程设计的基础上，对物流路线、车间布局等与制造过程密切相关的内容进行了精益化设计。实践：天津轧一冷轧薄板公司该项目在前期就产生了明显的经济效益，14亿投资一次性节约投资1.34亿元。设计改善类技术：人因工程人因工程（HumanFactors），也称工效学、人机工程（HumanEngineering,Ergonomics)操作者与操作器的几何关系研究与设计：宇航器座舱设计、汽车（坦克）驾驶室设计；运动员训练，家庭布置设计；颜色管理设计（车间、城市、环境等）；饭店布置设计（麦当劳、中餐店等）；运动员训练；为什么要实施人因学？例a的台面高度为1050～1150毫米，适用于精密工作，靠肘支承的工作（如书写、画图等）；b的台面高度为1130毫米，虎心钳固定在工作台上的高度；c的台面高度为950～1000毫米，适用于要求灵巧的工作，轻手工工作（如包装、安装等）；d的台面高度为800～950毫米，适用于要求用劲大的工作（如刨床，重的钳工工作等）。最大作业范围正常作业范围最大作业范围最佳作业范围正常作业范围事例：作业范围最大作业范围：使用的工具・部品要放在最大作业范围内正常作业范围：经常使用的工具・部品要放在正常作业范围内最佳作业范围：在最佳作业范围内进行组装作业设计改善类技术：试验设计（DOE）•试验设计(DesignofExperiments)以概率论与数理统计为理论基础，经济地、科学地对试验方案进行合理的安排，以达到最好的试验效果，同时实现对试验数据进行有效的统计分析的数学理论和方法。•主要解决的问题：一是试验方案的设计，即如何用较少的试验次数达到全面试验的效果；•二是试验结果的数据分析，即科学地验证试验结果的有效性。•主要技术：正交设计；稳健性设计；均匀设计；响应曲面设计等。试验设计技术图示：正交设计均匀设计响应曲面设计用较少的试验次数取得全面试验的效果。一个瓷砖工厂的试验•一个中等规模的瓷砖制造公司，花巨资从德国引进一座新的隧道窑，窑內搬运平台车上面堆叠着多层瓷砖，沿着轨道缓慢移动，让瓷砖承受烧烤。•使用时他们发现外层瓷砖有50%以上超出规定的变化范围，内层则正好符合规格。•一种解决方法是重新设计整个窑，使得温度分布更均匀，但需要额外投资相当大。•另一种方法是改变各种参数，但由于涉及参数较多，全因子试验法很难较快找到合适的解决方案。全因子试验法•全因子试验法与正交设计实验法比较：全因子试验：7因子，2水平共须做128次试验。正交设计试验：7因子，2水平共须做8次试验。內部瓷砖外层瓷砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前改善前外部瓷砖內部瓷砖L8正交表A石灰石量B粗细度C蜡石量D蜡石种类E加料量F浪费回收G长石量每百件尺寸缺陷数ABCDEFG12345671234567111111115粗43现13000016211122225粗43新12004517312211225细53现13004512412222115细53新1200006521212121粗53现1200056621221211粗53新13004068722112211细43现12004042822121121细43新13000526內部瓷砖外层瓷砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前外部瓷砖內部瓷砖改善后（2）控制管理类生产计划与控制：从各种作业工序的要求出发，调度与控制与之相应的生产组织及材料与人员需求，保证整个生产系统有效运行。（如MRPⅡ)成本控制：在企业生产经营全过程中，将实际成本控制在计划成本范围内，达到以最少的消耗取得最大的经济效。质量控制：根据质量目标，使用各种调节手段，实现以预防为主，使生产过程处于稳定状态，确保提高产品质量和工作质量。信息控制：应用信息技术提高经营和生产管理水平，进而提高效率。(3)分析评价类工程经济：研究工程项目、设备、产品投资的可行性分析，评价其合理性、经济性等，为决策者提供依据。可靠性工程：系统可靠性分析、质量控制，如飞机可靠性、宇航器、汽车、生产系统等。系统评价：人事评价、方案评价，等可靠行性分析、系统可靠性等。m1mnm3m2……r1r2rnr3ABABinABRnrrrrrR，则如且10321项目领域使用率排序方法研究作业方法90％1作业分析83％4动作研究66％5物流53％10生产计划45％13标准化