張洪亮

（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

基于企業(yè)工程的企業(yè)構(gòu)建及運維護(hù)過程中熵理論的應(yīng)用

張洪亮

（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

將企業(yè)的構(gòu)建及運行維護(hù)過程劃分為企業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建前、企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立及企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)3個階段；對各階段的任務(wù)、目的和衡量方式進(jìn)行了論述。同時將熵理論引入到企業(yè)構(gòu)建和運維3個階段中,為熵理論在企業(yè)工程中的應(yīng)用提供了新的思路。

企業(yè)企業(yè)工程企業(yè)構(gòu)建階段熵

1 引言

企業(yè)是由組織、過程、信息及支持技術(shù)集合而成的復(fù)雜系統(tǒng)。為應(yīng)對日益復(fù)雜的外部競爭環(huán)境，如何設(shè)計、構(gòu)建企業(yè)，管理、維護(hù)與改造現(xiàn)有企業(yè)，評價企業(yè)系統(tǒng)的有效性，成為目前學(xué)術(shù)界積極探討的一個課題。作為設(shè)計、建立、運行和維護(hù)企業(yè)的學(xué)科——企業(yè)工程（Enterprise Engineering）已經(jīng)被學(xué)者提出。對企業(yè)運行規(guī)律的研究，已經(jīng)從簡單系統(tǒng)的研究思路，日益拓展到復(fù)雜系統(tǒng)。

本文首先介紹了企業(yè)工程，然后簡述熵理論的發(fā)展過程；之后分析熵理論應(yīng)用于企業(yè)系統(tǒng)及企業(yè)構(gòu)建過程的機(jī)理；最后將企業(yè)的構(gòu)建及運行維護(hù)過程，劃分為企業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建前、企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立、企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)3個階段。該劃分方式是對企業(yè)工程的理論與實踐的一個有益的補(bǔ)充。在對各階段的特點進(jìn)行論述的同時，將熵理論引入到其中，為熵理論在企業(yè)工程中的應(yīng)用提供新的思路。

2 企業(yè)工程的發(fā)展

在業(yè)務(wù)過程中的重規(guī)劃、信息工程、工業(yè)工程、系統(tǒng)工程、計算機(jī)集成企業(yè)、企業(yè)管理等學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上，許多機(jī)構(gòu)和學(xué)者對企業(yè)工程進(jìn)行了探討。

1995年James Martin給出的企業(yè)工程的定義是：企業(yè)工程是構(gòu)建和改變企業(yè)及其流程和系統(tǒng)的學(xué)科集合[1]。1995年Donald H.Liles,Mary E.Johnson和Laura Meade給出的企業(yè)工程的定義是：分析、設(shè)計、實現(xiàn)和操作一個企業(yè)的知識、原則和實踐的整體[2]。1995年美國企業(yè)工程協(xié)會將企業(yè)工程定義為：設(shè)計、建設(shè)、維護(hù)與改造企業(yè)的綜合學(xué)科[3]。國際企業(yè)工程協(xié)會的定義是：企業(yè)工程是對企業(yè)的所有要素進(jìn)行分析、設(shè)計、實施和運作的知識、原理和學(xué)科的總和。企業(yè)工程方法包括建模、成本分析、模擬、工作流分析、瓶頸分析、全面質(zhì)量管理（Total Quality Management）、準(zhǔn)時生產(chǎn)方式（JustⅠn Time）、變化管理，以及附加價值分析[4]。

企業(yè)工程的概念提出后，國內(nèi)外一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開展了一系列的研究或?qū)嵺`。國內(nèi)學(xué)者李從東、余彤鷹等人較早地對企業(yè)工程概念作了研究與拓展[3～4]，近年也涌現(xiàn)出一批基于企業(yè)工程概念的研究成果。張惠琴和趙波從企業(yè)工程的角度界定了企業(yè)家的職能，構(gòu)造了基于企業(yè)工程體系的企業(yè)家素質(zhì)模型[5]。采用企業(yè)工程的理論與實踐方法，丁俊提出“可演進(jìn)”的物流企業(yè)發(fā)展工程設(shè)計[6]。黃艷提出企業(yè)工程框架下企業(yè)信息文化的構(gòu)建方案，對企業(yè)工程與企業(yè)信息文化，企業(yè)文化之間的關(guān)系進(jìn)行描述[7]。管金富以企業(yè)工程方法論為基礎(chǔ)，構(gòu)建了企業(yè)并購后資訊整合策略[8]。

2013年5月，Jean Leonardus Gerardus Dietz、Johannes Adrianus Petrus Hoogervorst等18位署名作者，共同在《Ⅰnternational Journal of Organizational Design and Engineering》上發(fā)表了題為"The discipline of enterprise engineering"的文章，對企業(yè)工程的使命，從“哲學(xué)、本體、意識和技術(shù)（philosophical,ontological,ideological and technological）”4個方面進(jìn)行了定義和明確[9]。

在現(xiàn)有的企業(yè)工程研究文獻(xiàn)中，筆者尚未發(fā)現(xiàn)對企業(yè)建立及運行各階段的劃分，以及基于企業(yè)建立及運行各階段劃分的評價方式及工具。

3 熵理論的發(fā)展

熵（entropy）的概念，最初是1854年由德國物理學(xué)家克勞修斯（Rudolph Clausius）在闡述熱力學(xué)第二定律時提出來的。其經(jīng)典定義為[10]

式中，

R——可逆過程；

dS——體系的熵變；

Q——從熱源中吸取的熱量；

t——熱源溫度。

1872年，玻爾茲曼（Boltzmann）指出熵是大量微觀粒子的位置和速度的分布概率（稱為熱力學(xué)概率）的函數(shù)[10]。1945年普里高津（Prigoging）發(fā)展了熵定律，擴(kuò)大了熵定律使用范圍，提出了新的熵定律表達(dá)式[11]

式中，

dis——體系內(nèi)部引起熵值的增加，稱為熵產(chǎn)生；

des——由于體系與環(huán)境之間，因發(fā)生物質(zhì)與能量傳遞而引起的熵值變化，稱之為熵流。

熵定律也滲透于信息論中。20世紀(jì)40年代，信息論的創(chuàng)始人申農(nóng)（Shannon）引入了科學(xué)的信息概念，指出熵增與信息的表述獲取有關(guān)[11]。布里淵（Brillouin）提出信息熵的概念并與熱力學(xué)聯(lián)系起來[11]，他認(rèn)為信息與負(fù)熵等價。

近年來，系統(tǒng)的概念普遍應(yīng)用，人們對于復(fù)雜系統(tǒng)及其演化規(guī)律研究的需要，如不確定性的度量，系統(tǒng)復(fù)雜度的度量，信息熵等，使熵的概念與理論被推廣應(yīng)用到幾乎所有的領(lǐng)域。

4 熵理論應(yīng)用于企業(yè)構(gòu)建及運維過程的機(jī)理

企業(yè)是由內(nèi)部諸多子系統(tǒng)（要素）構(gòu)成的系統(tǒng)。其內(nèi)部子系統(tǒng)包括生產(chǎn)系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)、員工培養(yǎng)系統(tǒng)、信息技術(shù)系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、文化、宗旨、價值觀等等。如果企業(yè)內(nèi)部各子系統(tǒng)相互沖突，各部門為自身利益相互爭奪資源，內(nèi)部矛盾增長，可能導(dǎo)致企業(yè)狀態(tài)混亂或無序，即處于熵增狀態(tài)。作為狀態(tài)的混亂性或無序性的度量，熵完全可以用于描述企業(yè)系統(tǒng)。

企業(yè)系統(tǒng)時刻與環(huán)境發(fā)生著物質(zhì)、信息和能量的交換：面臨市場環(huán)境、與其他企業(yè)的競爭、受國家法律法規(guī)以及安全環(huán)保規(guī)定的約束、從外界招聘人員、滿足國家關(guān)于員工工資增長的要求、滿足客戶要求等等；某些企業(yè)還與投資者、股東等發(fā)生著聯(lián)系。如果企業(yè)在與外界環(huán)境交互的過程中，不斷地引進(jìn)新技術(shù)、人才、資金和信息（負(fù)熵流），并通過內(nèi)部的自適應(yīng)、自組織，可以抵消企業(yè)內(nèi)部無序度的增加和管理效率的遞減。

企業(yè)本身也有一個建立和成長的過程，有其生命周期。企業(yè)在不同的階段，需要完成不同的任務(wù)。某個階段可能需要內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整、可能需要開展各種活動，也可能是改革、改善創(chuàng)造利潤的過程，也可能是進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售過程的重組，也可能是加強(qiáng)自我調(diào)整的能力、進(jìn)行危機(jī)處理等等。在每一個階段，都會出現(xiàn)大量的某種狀態(tài)的幾率研究問題，即不確定性的問題。如信息不完備性、條件不充分性、事物的隨機(jī)性、概念的模糊性等等。這些不確定性，也可以用熵的概念來統(tǒng)一描述。

在信息時代的企業(yè)經(jīng)營管理過程中，會產(chǎn)生大量的、龐雜的信息。這些數(shù)據(jù)、資料、指標(biāo)、圖紙、報表等信息，是企業(yè)系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。信息的結(jié)構(gòu)是否合理、信息流動是否暢通，很大程度上決定著企業(yè)經(jīng)營結(jié)果的好壞。企業(yè)系統(tǒng)需要通過信息反饋，來調(diào)整企業(yè)自身的行為。信息通道的通暢程度與信息流量的損失率，可以用信息熵的概念來描述。

5 企業(yè)構(gòu)建、運行維護(hù)階段劃分及熵理論應(yīng)用

本文將企業(yè)構(gòu)建、運行維護(hù)過程劃分為企業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建前、企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立及企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)3個階段，這3個階段的任務(wù)、目標(biāo)、使用工具和衡量方式都有所不同。

5.1 企業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建前階段

企業(yè)是由人組建的，所以在企業(yè)構(gòu)建前必須有人的存在。本文將構(gòu)建企業(yè)的人員稱為“企業(yè)開發(fā)者組織”。企業(yè)開發(fā)者組織可以是一個人，也可以是由多人構(gòu)成的組織。在企業(yè)構(gòu)建前這個階段，企業(yè)尚未進(jìn)入實際的構(gòu)建過程，而企業(yè)開發(fā)者已經(jīng)組建起來了。

企業(yè)開發(fā)者組織，是由多學(xué)科、多領(lǐng)域的工程師等高信息攜帶者參與組成的專家群體，具體可以由“企業(yè)工程”師、未來的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、相關(guān)專業(yè)人員以及決策者構(gòu)成，他們應(yīng)具有與企業(yè)構(gòu)建及企業(yè)運行維護(hù)有關(guān)的知識和經(jīng)驗。

企業(yè)開發(fā)者組織的任務(wù)是設(shè)計、構(gòu)建一個滿足特定目標(biāo)的企業(yè)。要完成該任務(wù)，企業(yè)開發(fā)者組織要同時實現(xiàn)2個目標(biāo)，一是保證物理過程的最優(yōu)實現(xiàn)--開發(fā)出最優(yōu)的或滿意的對象系統(tǒng)；二是開發(fā)者組織自身運行過程的最優(yōu)化——通過有效的組織管理使開發(fā)過程時間短、投入少、收益大。

企業(yè)系統(tǒng)的產(chǎn)生、子系統(tǒng)的劃分和功能的分配，完全是企業(yè)開發(fā)者主觀信息的產(chǎn)物。要實現(xiàn)企業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的物理過程的最優(yōu)化，需要大量的各方面的信息（知識）。如何衡量企業(yè)開發(fā)者是否具有構(gòu)建企業(yè)的能力？企業(yè)開發(fā)者是否掌握將非常規(guī)、非程序化的問題簡化為一系列常規(guī)、程序化問題的思路與方法？開發(fā)者對自己的活動進(jìn)行組織管理的能力如何？要回答這些問題，就應(yīng)當(dāng)建立一個評價體系。

本文建立以下指標(biāo)體系，對企業(yè)開發(fā)者進(jìn)行評價和衡量，參見圖1。指標(biāo)體系建立后，可以設(shè)定評分標(biāo)準(zhǔn)，采用熵值法計算出企業(yè)開發(fā)者的綜合評價值[12]。綜合評價值一方面可以用來選擇企業(yè)開發(fā)者，另一方面也可以對現(xiàn)有的企業(yè)開發(fā)者進(jìn)行評價和衡量。在實際應(yīng)用的過程中，可以根據(jù)指標(biāo)的熵和熵權(quán)對評價指標(biāo)進(jìn)行增減、調(diào)整，以便于做出更精確、更可靠的評價。

圖1 企業(yè)開發(fā)者評價和衡量指標(biāo)體系

5.2 企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立階段

企業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計和建立過程就是企業(yè)開發(fā)者組織利用其掌握的有關(guān)企業(yè)工程的知識設(shè)計企業(yè)建立方案，并對其進(jìn)行評價、選擇和實施的過程。企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立階段的主要任務(wù)是如何高效、快速、有序地構(gòu)建一個滿足需要的企業(yè)。

企業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計和建立是之后企業(yè)運行的基礎(chǔ)。企業(yè)系統(tǒng)是由若干個子系統(tǒng)構(gòu)成的。其子系統(tǒng)的劃分與功能分配，一般存在著多種方案，也就是說其結(jié)構(gòu)具有不確定性。所以在設(shè)計和建立階段，要注重提高企業(yè)對象系統(tǒng)的有序度。若設(shè)計出的企業(yè)架構(gòu)良好，功能合理，層次少，系統(tǒng)總熵較小，將會有利于企業(yè)的良性運行。

對于設(shè)計和建立過程中的企業(yè)，可以借用企業(yè)組織管理系統(tǒng)復(fù)雜性的評價方式，用熵理論來評價其架構(gòu)、功能和信息的復(fù)雜性。評價域由結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、功能復(fù)雜性和信息轉(zhuǎn)化復(fù)雜性（信息轉(zhuǎn)化率）構(gòu)成[13]。其中結(jié)構(gòu)復(fù)雜性包括管理層次、管理跨度，功能復(fù)雜性包括部門功能耦合、職能凝聚度，信息轉(zhuǎn)化復(fù)雜性則包括溝通網(wǎng)絡(luò)、信息反饋環(huán)[13]。定義Ex為信息轉(zhuǎn)化矢量空間，Ey為功能矢量空間，Ez為結(jié)構(gòu)矢量空間，則Ex×Ey×Ez為三維線性熵空間。將這3個復(fù)雜性空間結(jié)合，并在新的空間上定義一個復(fù)雜性尺度，則[13]

式中，

B——熵信息；

m——組織結(jié)構(gòu)階段或?qū)哟巍?/p>

此計算結(jié)果即為該組織系統(tǒng)統(tǒng)一的管理復(fù)雜性尺度。

由以上計算方法，可以得到處于設(shè)計和建立過程中任一階段的企業(yè)系統(tǒng)的統(tǒng)一復(fù)雜性熵信息量。通過對比設(shè)計和建立過程中不同方案和不同階段的復(fù)雜性熵信息量，可以對企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性做出衡量。

在企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立的過程中，需要最大限度地簡化企業(yè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，減少管理環(huán)節(jié)，避免信息流與物質(zhì)流的阻力，降低管理成本。這需要企業(yè)構(gòu)成要素，如組織、流程和技術(shù)，最大程度地和諧共存，充分、極大地提高管理效率，使企業(yè)系統(tǒng)向高效方向發(fā)展。

企業(yè)工程開發(fā)者可以通過總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)或向先進(jìn)者學(xué)習(xí)，獲取企業(yè)工程方面的新知識（信息），因而其創(chuàng)造和設(shè)計出的不同微觀結(jié)構(gòu)的概率將發(fā)生變化。某些被實踐證明是較好的結(jié)構(gòu)被采納的概率增大。目前一些企業(yè)采用“復(fù)制”工廠的方式建立新工廠，即將成熟工廠的結(jié)構(gòu)直接運用到新工廠中，取得了較好的效果。

5.3 企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)階段

企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立階段完成后，就進(jìn)入企業(yè)運行和維護(hù)階段。一般而言，企業(yè)運行和維護(hù)階段的時間跨度會比企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立階段的時間跨度要長得多。所以，企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)階段，其主體、目標(biāo)、任務(wù)、衡量方式，都與前一階段企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立階段不同。

企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)階段的主體，與企業(yè)開發(fā)者組織，可能是不同的人員。企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)階段的人員，其技能應(yīng)更偏向于為企業(yè)相關(guān)者（股東或投資者、員工、社會、供應(yīng)商和客戶）提供多種形式（有形和無形）的收益。所以，本階段的評價及衡量方式與企業(yè)設(shè)計和建立階段不一樣，可以用基于利益相關(guān)者的企業(yè)管理系統(tǒng)總熵值S來評價企業(yè)經(jīng)營管理的綜合績效[14]。

其中，i是影響相對封閉管理系統(tǒng)熵值的各種內(nèi)部因素，如組織結(jié)構(gòu)因素、人的因素、制度因素、文化因素等；ki是企業(yè)在特定行業(yè)、特定階段時的各種因素的權(quán)重；Si是各種影響因素所產(chǎn)生的熵值。

企業(yè)系統(tǒng)總熵值的大小，反映了系統(tǒng)內(nèi)部管理效率的高低?？傡刂翟酱螅髽I(yè)管理效益越低，績效越低。在企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)階段的所有周期中，該熵值S都具有評價、診斷和預(yù)警功能。

企業(yè)工程開發(fā)者，通過企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立階段建立起來的企業(yè)，是一個有序或比較有序的系統(tǒng)。它包括了人員結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)等的有序。但在企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)階段，在企業(yè)整體與企業(yè)環(huán)境之間的相互作用中，企業(yè)要素資源之間、企業(yè)要素資源與企業(yè)整體之間、企業(yè)要素資源與企業(yè)整體環(huán)境之間的相互關(guān)系都是變化的，存在著相互之間的不協(xié)調(diào)與不適應(yīng)，導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的紊亂與企業(yè)整體功能的減弱（熵增）。所以企業(yè)運行和維護(hù)階段的主要任務(wù)就是消除各因素間不協(xié)調(diào)與不適應(yīng)（減少熵值），目標(biāo)是實現(xiàn)企業(yè)成長。

為了保證企業(yè)成長，企業(yè)必須成為一個動態(tài)的開放系統(tǒng)，不斷地進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)行持續(xù)改善。企業(yè)必須不斷地自我研究或從外界引進(jìn)新的組織管理體制與方法，不斷吸收及應(yīng)用企業(yè)工程中新鮮的知識(負(fù)熵流)。企業(yè)不僅要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，還應(yīng)該進(jìn)行組織創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、市場創(chuàng)新、生產(chǎn)創(chuàng)新、文化創(chuàng)新以及人才創(chuàng)新，從而確保運行和維護(hù)階段企業(yè)的健康發(fā)展。

6 研究結(jié)論

本文提出將企業(yè)的構(gòu)建及運行維護(hù)過程，劃分為構(gòu)建前、企業(yè)系統(tǒng)設(shè)計和建立、企業(yè)系統(tǒng)運行和維護(hù)3個階段，分析了每個階段的任務(wù)、目的，引入了基于熵理論的各階段評價及衡量方式。對3個階段進(jìn)行了清晰明確的分界，對每個階段的具體工具集、任務(wù)集，以及各階段之間的影響關(guān)系，尚需作進(jìn)一步的研究、探討。本文引入熵理論來對每一個階段進(jìn)行評價，其評價公式及過程也需要進(jìn)一步的簡化。

總體而言，本文認(rèn)為可以應(yīng)用熵理論，描述企業(yè)構(gòu)建及運行維護(hù)過程的多變性與復(fù)雜性，評價企業(yè)構(gòu)建及運行維護(hù)過程的效率與效果。把熵理論應(yīng)用于企業(yè)系統(tǒng)和企業(yè)工程，作為一種軟科學(xué)的認(rèn)識論與方法論，是必要的，也是十分合理與自然的。

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表12 裝載機(jī)作業(yè)油耗試驗與仿真對比

6 總結(jié)

從上述仿真計算結(jié)果與實際測試結(jié)果分析得知，通過對柴油機(jī)設(shè)置不同的功率輸出模式，裝載機(jī)可以順利實現(xiàn)不同的動力特性和燃油經(jīng)濟(jì)特性。動力性由強(qiáng)到弱排序依次為：P檔、N檔、E檔；經(jīng)濟(jì)性由高到低排序依次為：E檔、N檔、P檔。終端用戶可以根據(jù)不同的工作負(fù)荷選擇不同的功率模式，在保證動力性不下降的情況下，最大限度地降低燃油消耗量。針對終端用戶部分工期內(nèi)可能會對整車動力性要求較高，根據(jù)仿真結(jié)果，可以將柴油機(jī)設(shè)置超P檔模式，輸出功率比P檔更大。用戶可以根據(jù)實際需求進(jìn)行功率模式選擇，滿足特定工況的需求，而又不影響用戶的長期用車成本，可以明顯提升裝載機(jī)的適用性。

基于CRUⅠSE的整車模型，其仿真計算經(jīng)過實測數(shù)據(jù)驗證，證明其是準(zhǔn)確可信的。對于采用線性多元回歸建立的柴油機(jī)萬有特性數(shù)學(xué)模型，得益于采用了分段函數(shù)，萬有特性油耗數(shù)據(jù)估測值與實測值的誤差在±5%以內(nèi)，精確度較高。本文中對作業(yè)工況燃油耗的仿真計算只是采集了一個裝載機(jī)的工作循環(huán)，正如本文中P檔的作業(yè)油耗仿真計算，僅僅以單個工作循環(huán)去評估小時耗油量可能會有較大的誤差。因為單個工作循環(huán)的油耗存在偶然性，若需要更高的計算精度，可以采集多個工作循環(huán)載荷譜數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

參考文獻(xiàn)

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Application of Entropy Theory in Enterprise Architecture Operation and Maintenance Based on Enterprise Engineering

Zhang Hongliang
（Shanghai Diesel Enine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,China）

The process of enterprise architecture,operation and maintenance is divided into three stages:pre-architecture,design and architecture,operation and maintenance.The task,objective and measure of each stage are discussed.The entropy theory is introduced in three stages.This study can serves as reference for the application of entropy theory in the enterprise engineering.

enterprise,enterprise engineering,enterprise architecture,stage,entropy

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.02.013

來稿日期：2013-11-15

張洪亮（1974-），男，博士，研究方向為企業(yè)建模與集成化管理、現(xiàn)代工業(yè)工程理論及應(yīng)用。