生产运作管理.docx

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生产运作管理

管理理论与生产实践互动

培养具有理论素养与实战能力的工程人才

——工程硕士课程《生产运作管理》教学方式探讨

清华大学工业工程系成晔赵晓波

摘要：

《生产运作管理》是工业工程领域工程硕士核心课程，其主体是关于工业生产系统规划设计与运行的知识与方法。

根据学生已经具有丰富生产实践经验的特点，探索互动式的教学模式，设计课堂讲授讨论的主线与专题案例研究分析的辅线并行的教学机制。

学生在课程学习过程中，联系自己的经验和遇到的实际问题，提出质疑和见解，使课堂教学变成了双向的互动交流。

在专题案例研究分析中，针对企业现实情况和亟待解决的问题，运用课堂中学到的知识与方法，提出问题的解决方案。

这种教学方式使学生在提高理论素养的同时，也进一步加强了运用理论解决问题的实战能力。

关键词：

生产运作管理互动式教学专题案例研究分析

一、引言

对于大多数工程技术领域而言，一般是先有科学的发现，然后才基于科学原理开发出实用的技术，用于工业化生产。

与之相反，工业工程领域的知识一般来源于对工业生产现场的观察，对于规律性的现象进行总结分析，提出一般性的假设，推导出理论方法，返回去应用于生产实际，使生产系统的效率、成本、质量得到改善。

《生产运作管理》课程的主体是关于生产系统规划设计与运行的知识与方法，是对百余年来人类社会工业化进程中关于生产制造企业管理的生产实践经验的归纳总结与理论研究的结晶。

在过去的十几年和未来的几十年里，全球制造业向中国的转移成为不可逆转的大潮流，因此工业界对生产运作管理方面人才与知识的迫切需求是不言而喻的。

另一方面，在迅速发展的信息网络技术支持下，中国企业成为全球化制造模式供应链上的重要环节，促使生产运作的管理模式和方法不断创新，使得《生产运作管理》这样一门课程的内涵也在不断扩展，常讲常新。

作为工业工程领域工程硕士课程体系中的核心课程，《生产运作管理》传授给学生关于生产系统的全面而系统化的知识架构，使其掌握工业工程领域的基本分析方法和实际应用能力，并为后续的专业课程学习和论文研究工作奠定扎实的基础。

工业工程领域的工程硕士学生绝大多数来源于工业生产第一线，对实际生产现场有着丰富的经验，对生产中存在的问题有着深刻的切身体会；他们在课堂上能够很好地理解各种问题的由来，并对各种解决方案的实施效果有较为准确的判断。

他们在课程学习过程中，经常主动地联系到自己以往在实践中的经验和遇到的问题，提出质疑和见解，使课堂教学变成了双向的互动交流。

基于企业真实情况的案例研讨，更能够促进学生把所学理论与生产实际相结合，在提高理论素养的同时，增强实战能力。

二、理论与实践互动的课程教学体系

近年来在市面上经常能见到的生产运作管理类课程教材有几十种之多，包含的内容十分宽泛，多数篇幅很长，可以称之为“生产管理大全”。

它们主要是面向MBA学员的，目的在于使学员对于生产管理领域的基本概念与方法有一个基本的了解，因为大多数学习对象并不直接从事这一领域的工作。

在清华大学工业工程系，近几年来招收的在职工程硕士学生的本职工作基本上就是在生产运作管理所涉及的业务领域范围内。

如何确定合理的课程内容和教学方法就成了《生产运作管理》课程所面临的首要问题。

1.课程内容框架

在面向工程硕士的工业工程领域系列专业课程中有《新产品开发管理》、《质量管理》、《项目管理》等专门课程，因此相应的内容在本门《生产运作管理》课程中仅在概论中提及，不作详细展开。

图1所示为课程教学的内容与顺序。

图1《生产运作管理》课程内容体系

2.教学模式

在课程教学的形式安排上，有两条线。

一是围绕课堂讲授和讨论的主线，还有一条辅线是针对企业现实情况的专题案例研究分析。

如图2所示。

主线和辅线从课程的一开始就并列运行，一直贯穿到课程结束。

具体的执行方法将在后边的第三、四节中详细阐述。

图2课堂讲授与讨论的主线与专题案例研究分析的辅线并行

三、互动式的课堂讲授与讨论

如图1所示，《生产运作管理》课程的主题内容分为十三讲，各占用三学时的时间。

每一讲有明确的主题和学习目标。

针对特定的主题，从历史渊源、工业界状况，直至理论方法及其应用方式，教师采取启发引导教学方法，不断提出问题，使学生深入思考。

学生也以各自的亲身体会和经验，主动地向老师发问，或是插入实际事例向全班同学说明。

课堂教学的节奏在互动讨论的影响下，时快时慢。

对于大家都难以理解的地方，可能需要很长时间，在多个实例的帮助下才能通过，使同学们真正理解概念与方法的本质意义。

对于大家都较熟悉的环节，则可以迅速通过，提高学习效率。

这种互动式的教学方式，实际上是发挥每一个学生都是生产运作管理领域某一方面的行家里手的特点，实现互帮互学。

同时，他们提供的鲜活实例使教师在以后研究生和本科生教学中增加了很多素材。

在每一讲中，都会针对一定的主题，按照图2中课堂讲授和讨论主线的各方面分别展开。

基本方法如下：

1．深析渊源，探究由来

生产运作管理领域各种概念和方法的出现不是偶然的，都是在一定历史、社会、技术等环境条件下应运而生的。

只有对当时的情况充分了解之后，才能切实地体会和理解概念与方法的本质。

例如，在讨论准时制（JIT）生产方式的时候，就要先明白日本汽车工业在二战之后面临的窘况和需求特点，了解日本人是如何在一个国土狭小、人力昂贵、资源几乎为零的环境中谋求生存和发展的。

然后才能对具体的概念与方法深入理解，并且灵活运用。

2．经验分析，探询解决问题的思路

结合学生在生产运作中的实际经验，分析企业生产现场存在的现象。

例如，在讨论调度方法的时候，根据经验就知道生产操作的作业时间不是确定性的，而是有一定的分布形式和范围；生产设备会按照一定的统计规律发生故障等等。

基于这些考虑，才能决定计算方法的可行性和实用性，找到解决问题的正确思路方向。

3．确认基本假设，进行理论推导

生产实际中的各种情况错综复杂，必须作出一定的假设，将问题简化，才能得到理论模型，求得解算结果。

例如在介绍库存控制理论的时候，先分析现实生产中的情形，再逐一进行简化假设，就得到了基本的经济订货批量（EOQ）公式。

然后再把某些假设条件，如零提前期、固定需求率等，在一定限制条件下进行释放，推导出适用于各种实际工业生产环境的计算模型与公式。

4．应用实例分析与解算

通过对例题的讲解和对往年案例的分析，可以使学生迅速掌握理论的应用方法，这也是一种螺旋上升式的学习方法。

在这一步，重点训练对生产现场状况的判断能力，让学生能够正确地选择假设条件，应用适当的算法。

例如，在学习生产调度算法的时候，必须对应用的背景进行确认，认真地辨识应用条件。

5．课堂讨论，实现教与学的双向互动

灵活的课堂讨论是互动式教学方式的关键成分。

教师允许学生打断讲授，随时发问，并就问题的深层次原因、理论方法的限制条件、在实际应用中的修正措施等展开讨论。

学生也可以把自己在本职工作中的经验体会拿出来与同学们分享。

教学实践证明，身边的实例比教材上的例题和案例更能引起学生的思想共鸣。

这是因为前者更具体，更生动，也更贴近我国当前工业生产的实际状况。

学生讲述的典型实例会被教师以录音等形式记录下来，经过归纳总结，作为下一年度的讲义更新之用。

通过近几年的积累，使得课程的教学中增加了很多鲜活的实例，使教学效果大为改观。

这些例子也被用在本科生相关课程的教学中。

6．课后作业巩固知识，熟练算法

尽管工程硕士学生学习的积极主动性较好，在课堂上就能基本理解掌握所学知识，加上课后作业的练习，就能进一步加深印象。

因为他们的普遍情况是年龄较大，理解力强，但记忆力差。

通过作业加强训练，促进知识的吸收，并且使常用的算法变得熟练。

对部分工业工程领域的工程硕士班，是由教师到企业去集中授课，一般是利用工作日的晚上和周末的时间，学生的学习时间很紧张。

这种情况下，教师也坚持布置必要数量的课后作业，以加强巩固所学知识与方法。

四、专题案例研究分析

正如图2所示，有一条贯穿始终的专题案例研究分析辅线与课堂教学主线平行进行。

针对工业工程领域工程硕士教育的特点和学生的特长，教师在第一堂课上就提出要求，要求每一位同学在生产运作管理这一业务范围内，选取一个与本职工作密切相关的专题方向，针对自己在企业中已经或正在解决的问题，运用生产运作管理的知识和方法，进行深入的研究和分析，完成案例报告。

在专门安排的案例交流时间里向教师和全班同学汇报演讲，并展开讨论。

有时开班人数多达五六十人以上，则可以安排工作领域相近的二至三人为一个小组，合作进行专题案例研究。

学生在教师的指导下选定待研究分析的专题案例时，一般尽量选取自己在企业本职工作上本来就熟悉的业务领域，一是为了容易获得基本的素材信息和数据，二是对生产现场问题的本质有较深入的理解。

还希望选定的专题在各类生产企业中具有普遍的典型代表性，以扩大研究分析成果的适用范围。

另外，在问题规模大小、企业数据保密等方面要适当考虑，如对实际数据进行缩放或整形处理。

在进行专题案例研究分析的过程中，除了可使用课程中讲授的定性分析方法和解析算法以外，还可以运用Excel、SPSS和Matlab等计算软件工具。

对复杂的动态随机性问题，也可以用仿真软件建立系统模型，分析系统的绩效，对不同的解决方案进行对比分析。

以下是近两年来工程硕士学生进行专题案例研究分析的几个代表性的例子。

<案例1>大宗货物铁路运输调度优化

来自铁道部工程硕士班的学生，以大宗货物铁路运输为对象，分析直达货物运输、技术站货物列车、枢纽零星车流组织的特点和存在的不足；并分析了货运集中化在我国铁路实施的方向、条件和优势。

在总结以往调度经验和运用调度理论的基础上，提出开行直达列车的方案，建立始发直达、阶梯直达、基地直达、技术直达列车开行的全过程成本函数。

按照大宗货物直达列车的优化程序，对大宗货物直达列车的开行方案进行量化评估。

案例以北京铁路枢纽的主要货运站为直接对象，按照开行直达列车方案，可以大幅度提高运能，并且每年节约运输成本数百万元。

<案例2>中重型卡车组装线平衡

来自中国重汽集团工程硕士班的学生，针对商用车公司中重型卡车组装线平衡问题进行案例研究，结合公司现状，使用生产流程分析方法，绘制了汽车装配生产工艺流程图，并分析了汽车装配作业模型，进行作业测定。

以典型车型的装配作业工位分配优化结果为基础，对不同车型的装配作业进行工位分配。

并应用混流装配的数学模型评价函数进行优化评价，提出了一种优化方案，降低了车型混流装配作业引起的工位负荷不平衡。

单班生产能力由22辆提高到30辆，生产节拍由20分钟降为15分钟，同时生产线平衡得以明显改善。

<案例3>电路板贴片生产快速换线

来自富士康科技集团工程硕士班的学生，针对电子电路板高速贴片生产线更换产品品种的生产调整准备时间较长的问题，运用所学的精益生产方式中快速换模（SMED）的思想，通过以下措施压缩换线时间：

（1）严格定义内部作业时间，换线过程实现标准化作业；

（2）转化内部作业为外部作业来压缩整体换线时间；（3）对于无法转化为外部作业的事项，采取相关技术和管理措施来压缩其时间；（4）内部与外部作业并行工作。

目前换线平均时间已经从以前的45分钟降到21分钟。

每条生产线可因此每年节约成本数十万元。

<案例4>清华同方电脑生产基地选址

来自清华同方计算机公司的工程硕士学生，针对公司新的生产基地选址问题进行案例研究。

随着同方电脑销售量的急剧增加，原有的生产基地难以满足日益增长的市场需求，而且由于生产基地与目标市场和原材料供用地之间距离较远，导致物流成本居高不下，影响销售利润。

针对华东地区这一未来主要市场，对未来工厂的选址模型进行了物流流量、距离和成本计算与优化，并综合考虑了运输能力、劳动力素质与数量、土地成本、水电供应的方面因素，最后决定在无锡建厂的方案。

<案例5>手机制造企业产品需求预测

来自某手机制造企业的工程硕士学生，针对产品需求预测误差过大的问题进行案例研究。

由于行业特点所致，其产品需求量波动幅度很大，如果不能很好预测，则无法实现稳定生产。

使用了基于季节因素的方法，并作相应的调整，将静态预测同动态环境相结合，所得到的预测结果同实际发生值比较接近，预测误差率从原来的30％左右降低到5～10％，对生产计划有重要指导意义，同时相应的库存也稳步降低。

<案例6>设备维修备件的库存管理

来自某汽车零部件制造企业的工程硕士学生，分析了汽车零部件行业面临异常激烈竞争态势的特点：

一方面要求保证设备满负荷运行，以及时足量地满足整车厂的需求；另一方面要努力降低设备维修备件的库存成本。

由于备件是在设备出故障时才会用到，是典型的不确定性需求下的库存控制问题。

结合定期订货的要求，根据需求的波动情况确定了各种备件备品的合理安全库存水平，通过了汽车行业的TS/16949国际质量体系认证。

<案例7>新技术园区发展规划

来自某市新技术园区的工程硕士学生，对园区过去十年的经济发展数据进行了综合分析，根据产品与工艺生命周期理论和帕累托“二八”规律，探讨、总结了企业发展“五年上升节律，十年发展平稳期”的规律。

提出了园区在未来五年内经济发展的各类产业结构，并构建了预测模型，为园区经济发展的规划提供了重要的量化数据。

<案例8>军工制造企业供应链管理

来自某军工企业的工程硕士学生，针对日益市场化的物资供应体系，运用供应链管理思想对供应商进行分类管理；运用库存控制理论，对库存实施科学控制，达到了快速满足需要，柔性供应，降低库存的目的。

运用ABC管理的思想，提出将物资按库存占用和采购难度分别划分为A、B、C三大类，组成A、B、C管理矩阵，实行矩阵管理，对不同类的物资采用不同的采购策略，实现库存优化。

在保证需求的前提下大幅度降低了采购供应的成本。

在学生完成案例研究分析工作，并撰写了案例报告之后，一般是在课程的期中和期末分别安排一次专题案例研讨会。

学生在会上首先报告专题案例的生产背景和面临的主要问题，然后介绍对于从生产现场收集的数据进行整理、汇总、分析的结果，找出问题的主要成因，提出解决问题的技术与管理方案。

如果是已经完成的工作，可以直接介绍改善的效果。

对于正在进行的工作，可以用计算或仿真的结果对改善的效果进行预测。

在汇报演讲过程中，或者演讲完成后，教师和其他学生们就会针对演讲人所采用的方法提出质疑，台上台下反复交锋，气氛热烈。

通过这样的专题案例研讨会，一方面案例的提出者可以得到教师和同学们的意见与建议，不断完善自己的解决方案；另一方面台下同学们也得到了对生产运作管理的某一方面问题进行分析、研究、改进的思路。

此外，不断积累的案例为今后的教学工作提供了很好的素材。

教师们计划在近一两年内编辑一本《生产运作管理案例集》，用于本科生和研究生教学。

五、收获与提高

在近几年来的教学实践中，我们逐步探索了互动式的教学模式，并结合基于企业真实情景的专题案例研究分析，走出了一条把课程知识与企业实践有机结合的教学新路。

工程硕士学生们也从最初的被动接受课堂讲授知识，到现在的积极主动参与课堂讨论，在学习和思考的深度、广度和效率上都有了显著的改善。

他们不仅学会了书本上的概念、方法和算法，而是更深入地理解了理论背后的历史渊源、发展过程、本质意义和使用条件。

在此理论基础上，在今后的研究和工作中可以根据实际情况融会贯通，灵活运用。

课堂讨论中的实例，反映了我国制造业在全球化制造大潮中的风云变幻，实时性强，代表面广，对于课程内容的丰富和更新提供了很好的素材。

相对而言，专题案例报告更具系统性、全面性。

针对某一专题，指出当前企业中的现实情况和亟待解决的问题，运行课堂中学到的知识与方法提出问题的解决方案，一方面促进了课程学习的深入程度，达到了学生之间互相学习的效果；另一方面，对于所在企业的实际工作也有推动作用，使企业看到了派出人员到清华大学进行工程硕士教育也可以得到直接效益。

六、结论

1．工程实践性管理课程必须理论与实践并重，并且密切结合，才能达到培养高素质、高能力工程人才的目的。

2．对企业真实案例的研究分析是培养学生应用理论解决实际问题能力的有效手段，并为后期的工程硕士论文研究工作奠定基础。

3．来自企业的工程硕士学生主动参与课堂教学，形成互动的教学模式，对于课程的完善和发展起到重要的促进作用。

参考文献

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