工業4.0背景下的工程管理碩士培養方向探討

顧復 楊潔 唐任仲

摘 ?要：工程管理碩士專業學位是我國2010年新設置的專業學位。文章面對當今工業4.0的到來，討論了離散制造業類工程管理的內容和發展方向，提出了工程管理內容框架的兩維模型，將工程管理內容和發展方向進行了梳理和有機的整合，研究了工程管理的發展趨勢，并提出相應的工程管理研究生的培養對策。這對于離散制造業類工程管理碩士培養方案的完善具有參考價值，有助于工程管理碩士生確定自己的論文研究方向。

關鍵詞：工程管理;離散制造業;工業4.0;工程管理碩士

中圖分類號：G640 ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2020）11-0070-05

Abstract： Master of engineering management is a degree that recognized by Chinese government in 2010. In the face of the fourth industrial revolution， this paper discusses the content and direction of master of engineering management for discrete manufacturing industry. In this paper， a two-dimensional framework is proposed for the content of master of engineering management， which integrates present content and future directions. Based on the investigation of developmental trend of engineering management， implications are proposed for cultivating master of engineering management. This study would be beneficial in improving the training plan of master of engineering management， and could be helpful in determining research directions of graduate thesis.

Keywords： engineering management; discrete manufacturing industry; the fourth industrial revolution; master of engineering management

一、工業4.0背景下的工程管理的需求

工程管理碩士（Master of Engineering Management，MsEM or MEM）是2010由中國工程院提議，委托清華大學進行學科論證，同年批復新設置的一種專業學位。工程管理是針對工程實踐而進行的決策、計劃、組織、指揮、協調與控制。

工程管理內容和發展方向很多，它們的關系很復雜。工程管理領域主要分為項目管理、工業工程和工商管理等。工業工程領域工程管理碩士是以大規模工業生產及社會經濟系統為研究對象， 注重車間層次的效率和數學方法運用， 目前其主要服務對象為制造業。

當今新一輪工業革命正在到來。工業4.0的特點是制造業的網絡化和智能化，目標是實現大批量定制。本文主要以機械等離散制造業的大批量定制為背景，梳理工程管理的發展和研究方向。

隨著現代工程出現了規模巨大、決策流程復雜、涉及技術種類眾多、組織結構龐大、歷時漫長、參與人員眾多等趨勢。工程管理涉及多學科的綜合運用，尤其隨著管理科學與工程技術這兩方面日益密切的結合，工程管理的重要性使得工程管理人員在現代工程實踐中扮演著越來越重要的角色。[1-2]與此同時，伴隨著人工智能、大數據、區塊鏈等等一系列技術的“技術性失業”再次成為熱點詞匯，因為新技術正在以前所未有的速度替換人類技能。[3-5]根據Frey與Osborne的估計，702個被統計的職業都將被自動化的手段所替換[6]，而根據世界銀行的報告，57%的工作都將在二十年內被人工智能取代。[7]其中，技能單一的從業人員最容易遭遇到“技術性失業”，未來有越來越多的人將從個人發展角度選擇工程管理這一多領域融合的專業以進行繼續深造。

目前，我國制造業領域是受到自動化、智能化影響最大的領域之一，行業從業人員收入正在快速的兩級分化，越具有綜合、高等技能的從業人員收入越高。另一方面，綜合技能的不足正在成為影響中國制造業產出的主要因素。[8]本文以制造業領域為對象進行工程管理碩士的研究內容和方向探討，對于工程管理碩士培養方案的完善具有參考價值，并有助于工程管理碩士生確定自己的論文研究方向。為簡化起見，以下所說的工程管理即為離散制造業類工程管理。

本文采用圖1所示的兩維模型描述離散制造業類工程管理的研究內容。[9]

1. 橫向軸描述的是以產品為中心的工程管理內容，不同產品有不同的生產模式及不同的工程管理內容。橫向軸是時間維，覆蓋產品生命周期，包括產品研發、設計、制造、裝配、銷售和服務等階段，關注產品在全生命周期的優化，如產品生命周期成本最低、客戶在產品生命周期滿意等。工程管理的橫向軸優化方法主要是：（1）將圖1中定制分離點盡可能向客戶端移動（右移），即盡可能增加大批量生產的環節，減少定制生產環節，以便降低成本，提高效率;（2）通過智能制造、產品模塊化、精益生產等方法，提高生產效率，特別是提高定制生產的效率。

2. 縱向軸是空間維，面向不同產品，描述的是跨產品的工程管理內容，針對不同的生產環節，有不同的服務內容。其優化方法主要是：（1）利用規模效應，進行不同產品的整體集成優化，如產品模塊化;（2）企業高度分工專業化，同時進行協同優化。

以下主要圍繞該模型研究工程管理的發展方向。

二、不同的生產模式下的工程管理內容

當前工程管理的發展方向主要是：

（1）工程管理對象擴大化：越來越多的工程面向創新、大批量定制、綠色制造和服務型制造。這是向工業4.0轉變的需要。中國制造2025戰略已經明確了這些方面的需求。工程管理要滿足這些需求。

（2）工程管理方法信息化和智能化：當前工業4.0

的主要驅動力是新一代信息技術，因此信息化和智能化是工程管理方法的主要發展趨勢之一。

基于工程管理的發展方向，對圖1中所示的不同的生產模式下的工程管理內容的探討如下：

1. 按訂單研發（Research To Order，RTO）的工程管理

需要對從產品原理創新開始的整個產品生命周期進行管理，典型的案例有運載火箭、衛星、飛機、豆漿機等研發工程管理。

盡管這些產品結構復雜程度各異，但RTO過程中的主要工程管理內容都包括：自主創新管理、協同創新管理、知識積累和共享管理等。

這里的難點是：如何調動員工自主創新和協同創新的積極性，如何提高企業的知識積累和共享能力，這需要組織、管理的變革。并需要信息技術的支持，如：CAI（Computer-Aided Innovation，計算機輔助創新）、CAD（Computer-Aided Design，計算機輔助設計）、CAE（Computer-Aided Engineering，計算機輔助工程）、PDM（Product Data Management，產品數據管理）、PLM（Product Lifecycle Management，產品生命周期管理）、KM（Knowledge Management，知識管理）以及標準化驗證等系統，特別是如何利用新一代信息技術幫助建立一個透明公平的平臺型企業正在成為一個重要的研究方向。

2. 按訂單設計（Engineer To Order，ETO）的工程管理

主要是在產品模塊化、系列化和標準化的基礎上進行快速的產品配置設計和變型設計。典型的案例有工業汽輪機、船舶、家用電冰箱等。

ETO的工程管理主要內容包括：產品模塊化管理、協同設計和制造管理、知識積累和共享管理、產品設計平臺建立和管理等。

這里的難點是：如何開展企業內跨產品、跨部門合作，開展面向產品生命周期的模塊化、系列化和標準化管理等。這里需要的信息技術主要是：CAD、PDM、PLM、ERP（Enterprise Resource Planning，企業資源計劃）、KM等系統。

3. 按訂單制造（Make to Order，MTO）的工程管理

主要是在產品模塊化、系列化和標準化的基礎上進行快速的按訂單的制造。典型的案例有家具、家電的個性化定制生產線等。

MTO的工程管理主要內容是：產品定制自動化管理、產品定制精益化管理等，前提是擁有較好的產品模塊化、系列化和標準化基礎。這里的難點是：如何實現定制的柔性化、自動化，并且定制產品符合企業規范要求。這里需要的信息技術主要是：FMS（Flexible Manufacturing System，柔性制造系統）、ERP、MES（Manufacturing Execution System，制造執行系統）、KM等系統。

4. 按訂單裝配（Assemble to Order，ATO）的工程管理

主要是在產品模塊化、系列化和標準化的基礎上進行快速的裝配。典型的案例有汽車、家電等的混流裝配線等。ATO的工程管理的主要內容是：產品裝配自動化管理、產品裝配精益化管理等。前提是要有較好的產品模塊化、系列化和標準化基礎。這里的難點是：如何實現裝配的精益化、柔性化、自動化。這里需要的信息技術主要是：柔性裝配系統、嵌入式在線檢測設備、ERP、MES、KM等系統。

5. 按庫存生產（Make To Stock，MTS）的工程管理

MTS是傳統的大批量生產模式。這方面的工程管理的主要內容是：先進排產計劃、供應商管理庫存、基于產品銷售大數據的生產管理和庫存管理等。這里的難點是：如何實現增加銷量和降低庫存的同步優化。這里需要的信息技術主要是：MES、庫存管理、銷售大數據分析、供應鏈管理（Supply Chain Management，SCM）、客戶關系管理（Customer Relationship Management，CRM）等系統。

6. 定制服務（Service to Order，STO）的工程管理

主要是在產品模塊化、系列化和標準化的基礎上在銷售點進行快速的個性化服務。典型的案例有西褲的褲腿的現場縫制（減少西褲的庫存）、在銷售現場對三種原色的油漆按照不同比例混合得到個性化的油漆等。這里的難點是：如何通過產品結構優化和過程優化，實現銷售服務現場的快速便捷低成本的定制服務。這里需要的信息技術主要是支持現場定制服務的各種工具。

三、跨產品的工程管理內容

隨著新一代信息技術的發展，分工專業化和制造業服務化呈現快速發展的趨勢，遠程服務、外包服務、個性化服務等模式層出不窮。跨產品的工程管理內容主要有：

（一）產品研發服務

1. 面向外部企業的產品研發服務。主要是產品研發院所、高校等承擔這方面的服務。典型的案例有復雜產品的分析計算服務、特定模塊的研發服務等;其特點是集聚高技術人才，專注某一方向，為不同企業提供產品研發服務。這類服務在我國還比較少，產品研發人員還是比較喜歡從研發到最終產品都自己做，這樣產值和利潤有可能做得很大。隨著我國企業越來越關注創新，將需要越來越多的產品研發服務，另一方面分工專業化有助于提高產品研發效率和研究成果的轉化效率。因此，產品研發服務未來會有大的發展，而這一發展必然是由知識驅動的，其中教育的作用不可忽視。這里的難點是如何提高產品研發院所與用戶企業以及合作伙伴的協同創新能力。這里需要的信息技術主要是：產品研發服務平臺、設計知識共享平臺等系統。

2. 面向產品研發的專業服務。如知識產權服務、產品測試服務、咨詢服務等;其特點是擁有特定的資源和資質，為不同企業提供產品研發所需要的共性的專業服務。這里的難點是如何提高服務的質量和效率。這里需要的信息技術主要是：面向產品研發的專業服務平臺、智能問答系統等。

3. 面向企業內的產品研發服務。主要是對不同研發團隊的共性的工作進行管理，以提高管理效率，包括：產品知識管理、研發項目管理、產品模塊管理、研發人員的績效管理等。難點是如何提高企業內員工的協同創新能力、知識共享能力等。這里需要的信息技術主要是：文檔管理系統、產品知識管理、研發項目管理、產品模塊管理平臺等。

（二）產品設計服務

1. B2B（Business to Business，企業對企業）的協同設計服務。一些產品設計內容如果由專業化的設計院所、工作室承擔，效率可能會更好，如工業設計、服裝款式設計等。難點是如何使供需雙方有效匹配，如何保證服務質量等。需要的信息技術主要是：基于網絡的產品設計服務平臺、設計服務供需匹配系統等。

2. B2C（Business to Customer，企業對用戶）的協同設計服務。用戶參與設計已經成為一種發展趨勢，可以使產品設計師方便了解用戶需求，使產品更好滿足用戶需求。這里的難點是如何方便用戶參與設計，如何保持用戶參與設計的熱情，如何提高用戶參與設計的效率等。需要的信息技術主要是：B2C協同設計平臺和工具、用戶設計大數據分析系統、用戶貢獻評價和激勵系統等。

（三）零部件制造服務

1. 通用零部件制造服務：可以通過基于網絡的零部件庫提供服務，將通用零部件的三維模型放在零部件庫中供整機設計師下載使用。難點是如何實現面向不同企業的產品模塊化，如何保證協同制造中的誠信和質量，如何實現高效的需求匹配。這里需要的信息技術主要是：基于網絡的零部件庫、制造服務供需匹配系統等。

2. 專用零部件制造服務：提供一些需要特殊設備或特殊技能的零部件制造服務，如3D打印服務、復雜葉片加工服務等。這里的難點是如何保證協同制造中的誠信和質量，如何實現高效的需求匹配。這里需要的信息技術主要是：專用制造服務平臺、制造服務供需匹配系統等。

（四）產品裝配服務

目前家電、計算機、汽車等企業在產品制造價值鏈中主要集中在設計和裝配這兩頭，大部分零部件外購。隨著產品個性化和多樣化程度提高，產品裝配朝混合式智能裝配線方向發展。難點是如何保證指定的零部件能夠在指定的時間到達指定的位置，這里需要的信息技術主要是：混合式智能裝配線、精益敏捷供應鏈管理系統等。

（五）產品銷售服務

1. 利用第三方平臺的產品銷售服務。如利用淘寶網、天貓、京東等平臺開展電子商務。利用這些平臺，具有投資少、見效快的特點。難點是如何在眾多的產品中脫穎而出，讓用戶喜歡。

2. 自建電子商務平臺。難點是如何在眾多的電子商務網站中脫穎而出，贏得用戶的注意力。這里需要的信息技術有：虛擬現實產品展示系統、智能問答系統、智能導購系統等。

（六）產品售后服務

隨著企業向產品售后服務方向拓展，產品售后服務內容越來越多，如：

1. 產品整體解決方案服務。典型的案例有杭州機床集團不僅賣磨床，還為中車集團提供超長的高鐵軌道精密磨削的整體解決方案服務，包括磨床、磨具、夾具、工藝方案等。

2. 產品租賃服務。典型的案例有沈陽機床集團的五軸數控機床的租賃服務、三一重工的工程機械租賃服務等。

3. 產品遠程監控和故障維修服務：幫助用戶節能減排、預防性維修等。典型的案例有GE和羅-羅公司的飛機發動機的遠程監控和故障維修服務等。

4. 分布式售后服務。例如日日順的家電售后服務系統為不同家電企業提供家電送裝修的一體化服務。售后服務很分散，因此現在越來越多的采用分布化售后服務模式，即售后服務人員或企業是獨立的或高度自主的，以便充分發揮他們的積極性和柔性，同時通過售后服務平臺幫助協同和監控。

這里的難點是如何實現服務的智能化、協同化等;如何使高度分散的售后服務人員或企業能夠有效協同，實現自主和自律的統一、分散與集中的統一;如何保證服務質量;如何提高服務效率。這里需要的信息技術主要是：遠程監控系統、服務調度系統、數據分析系統、KM、售后服務平臺、基于大數據的服務質量監控系統等。

上述的難點和系統正適合成為工程管理碩士論文的研究題目。

四、離散制造業類工程管理的發展方向及研究生培養對策

由以上分析可以提出新一代工業革命背景下的離散制造業類工程管理的發展方向分析，并進一步提出離散制造業類工程管理碩士培養對策：

1. 智能化。新一代工業革命的核心是新一代信息技術，其對工程管理將產生深刻的影響，工程管理將從數字化、網絡化，最后到智能化。在工程管理碩士的培養方案中要加強基于新一代信息技術的工程管理的內容。工程管理碩士的創新性主要源于技術驅動和需求拉動，新一代信息技術是創新的重要驅動力。而以新一代信息技術為核心的新一代工業革命是創新的重要拉動力。另一方面來說，教育是實現信息化與智能化的前提條件。[10]可以開展基于移動互聯網、基于物聯網、基于大數據、基于云服務平臺、基于新一代人工智能技術、面向智能制造等方面的工程管理的研究與碩士論文撰寫。在教學中，可通過建立信息化實訓平臺，幫助提高學生的基于信息化的工程管理的能力。

2. 創新化。創新是我國發展的最主要的發展戰略，我國從制造大國轉型為制造強國，關鍵是創新。工程管理將從面向“藍領”的管理朝面向“白領”的管理轉變，從面向重復性工程的管理朝面向創新型工程的管理轉變。工程管理要更多地注意如何發揮員工創新的主觀能動性，提高企業協同創新、全員創新、持續創新的能力。可以開展知識管理、創新管理、項目管理、用戶需求管理等方面的研究與論文撰寫。在教學中，可通過建立信息化的創新模擬平臺，幫助提高學生的創新能力和協同創新能力。

3. 精益化。質量、效率等依然是我國制造業需要提升的重要內容，工程管理要關注如何通過精益管理提高機械工程的質量和效率。可以開展精益管理、組織和過程優化管理、產品生命周期成本分析等方面的研究與論文撰寫。在教學中，可通過建立信息化的精益管理模擬平臺，幫助提高學生的精益管理能力。

4. 模塊化。大批量定制已經成為工業4.0要實現的目標。大批量定制的實現方法有多種，產品模塊化是其中的主要方法之一。工程管理要關注如何通過產品模塊化實現大批量定制。可以開展產品模塊劃分、模塊建模、模塊編碼、模塊化平臺構建、產品配置設計和變型設計等方面的研究與論文撰寫。在教學中，可通過建立信息化的產品模塊化設計和管理模擬平臺，幫助提高學生的模塊化設計和管理能力。

5. 綠色化。制造業綠色化是我國制造業的重要發展方向，也是工程管理要關注的重要內容之一。可以開展產品生命周期評價、綠色設計、綠色制造、綠色供應鏈管理等方面的研究與論文撰寫。在教學中，可通過建立信息化的產品生命周期評價和綠色設計模擬平臺，幫助提高學生的綠色工程管理能力。

6. 服務化。制造企業向服務業拓展是我國制造業的重要發展方向，服務型工程管理也是工程管理發展的新方向之一。可以開展產品服務生命周期管理、產品租賃服務、產品遠程監控和維修服務、整體解決方案服務、合同能源管理服務等方面的研究與論文撰寫。在教學中，可通過建立信息化的服務型工程管理模擬平臺，幫助提高學生的服務型工程管理能力。

五、結束語

工程管理碩士培養在當今我國工程師繼續教育中發揮越來越大的作用。為了更好地開展工程管理碩士培養工作，幫助工程管理碩士生確定自己的論文研究方向，需要對當今制造業新形勢下的工程管理碩士的研究內容和方向進行梳理。

論文首先提出了離散制造業類工程管理內容框架的兩維模型，橫向軸和縱向軸分別描述了以產品為中心的和跨產品的工程管理內容。

以產品為中心的工程管理內容關注的主要是時間維優化，分別討論了研發工程管理、按訂單的設計工程管理、按訂單的制造工程管理、按訂單的裝配工程管理、按庫存生產的工程管理、定制服務工程管理等的主要內容，分析了其難點和所需要的信息技術。其優化目標主要是：定制分離點盡可能向客戶端移動，提高各種模式中的定制生產的效率等。

跨產品的工程管理內容關注的主要是空間維優化，分別討論了產品研發服務、產品設計服務、零部件制造服務、產品裝配服務、產品銷售服務、產品售后服務等內容，分析了其難點和所需要的信息技術。其優化目標是：不同產品的整體集成優化，分工專業化和協同優化等。

論文所提出的這些難點和系統可以作為工程管理碩士的研究題目。

論文最后提出離散制造業類工程管理的發展趨勢：信息化、創新化、精益化、模塊化、綠色化、服務化，并提出相應的工程管理碩士的培養對策。

參考文獻：

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