張璽，北京大學(xué)工學(xué)院工業(yè)工程及管理系特聘研究員。曾在上海交通大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化系和工商管理系獲雙學(xué)士學(xué)位，美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)工業(yè)工程系博士學(xué)位。

教育及工作經(jīng)歷：

2006年，上海交通大學(xué)，機(jī)械工程及自動(dòng)化，工程學(xué)士學(xué)位。

2006年，上海交通大學(xué)，工商管理，管理學(xué)第二學(xué)士學(xué)位。

2009年12月，美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)，工業(yè)管理與系統(tǒng)工程，博士學(xué)位。

北京大學(xué)特聘研究員。

學(xué)術(shù)兼職：

1、Reviewer

2、International Journal of Modeling, Identification and Control

3、Journal of Manufacturing Systems  

研究領(lǐng)域：

主要從事對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的過(guò)程建模和質(zhì)量監(jiān)控、生產(chǎn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)挖掘、診斷和可靠性分析，以及其工業(yè)中應(yīng)用的研究工作。

承擔(dān)科研項(xiàng)目情況：

資料更新中……

研究成果：

在先進(jìn)制造系統(tǒng)、公共醫(yī)療系統(tǒng)等領(lǐng)域得到良好應(yīng)用，并在國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物IEEE Transaction發(fā)表多篇論文。

發(fā)表期刊論文： 

1、Zhang, X., Huang, Q., 2010, “Analysis of Interaction Structure among Multiple Functional Process Variables for Process Monitoring in Semiconductor Manufacturing”,IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, vol. 23 (2), pp.263-272. ·

2、Zhang, X., Wang, H., Huang, Q., Kumar, A., and Zhai, J., 2009, “Statistical and Experimental Analysis of Correlated Time-varying Process Variables for Condition Diagnosis in Chemical-Mechanical Planarization”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, vol. 22 (3), pp.512-521. ·

3、Wang, H., Zhang, X., Kumar, A., Huang, Q., 2009, “Nonlinear Dynamics Modeling of Correlated Functional Process Variables for Condition Monitoring in Chemical-Mechanical Planarization”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, vol.22, pp. 188-195.

榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)：

1、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金NSF CMMI Graduate Student Travel Grant，2009。

2、上海交通大學(xué)飛利浦亞明獎(jiǎng)學(xué)金，2005。

3、上海交通大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生，2005。

4、上海交通大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金，2003-2005。

工業(yè)工程未來(lái)之域

——記北京大學(xué)工學(xué)院工業(yè)工程及管理系副教授張璽

1973年中東戰(zhàn)爭(zhēng)，以色列空軍以220架飛機(jī)打敗了埃及的480架飛機(jī)。以色列飛機(jī)從執(zhí)行完首次任務(wù)，在地面降落，裝彈、加油、調(diào)校，再次起飛只用了22分鐘，反觀埃及卻需要5個(gè)小時(shí)。埃以之間的差距，就在于作業(yè)流程安排和動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)不一樣，這正是工業(yè)工程要解決的核心問(wèn)題之一。

工業(yè)工程最早興起于美國(guó)的制造業(yè)，現(xiàn)在已擴(kuò)展到各種產(chǎn)業(yè)和社會(huì)領(lǐng)域。它是“以系統(tǒng)效率和效益為目標(biāo)，研究人、物料、設(shè)備、信息和能源等要素的集成規(guī)劃、設(shè)計(jì)、改善、控制和創(chuàng)新的工程技術(shù)”，用一句話概述，就是讓有人參與的投入產(chǎn)出系統(tǒng)更協(xié)調(diào)更高效。

為了更加深入地了解工業(yè)工程這一學(xué)科，記者特地走訪了北京大學(xué)工學(xué)院工業(yè)工程及管理系副教授張璽。多年來(lái)，張璽主要從事對(duì)復(fù)雜制造和服務(wù)系統(tǒng)的過(guò)程監(jiān)測(cè)、診斷和優(yōu)化控制，以及其工業(yè)中應(yīng)用的研究工作。研究成果在制造系統(tǒng)、醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)等領(lǐng)域得到良好應(yīng)用，并已在領(lǐng)域內(nèi)的知名期刊發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文。

聽(tīng)說(shuō)記者對(duì)工業(yè)工程學(xué)科感興趣，張璽非常熱情地接受了采訪。采訪中他一直說(shuō)：“國(guó)內(nèi)的同學(xué)和企業(yè)界人士對(duì)工業(yè)工程的了解的確太少了，如果通過(guò)這篇報(bào)道能夠讓更多的人了解工業(yè)工程，我將知無(wú)不言。”

工業(yè)工程的中國(guó)契機(jī)

工業(yè)工程是張璽完成四年機(jī)械工程與自動(dòng)化專業(yè)本科學(xué)習(xí)之后的選擇，其中既有興趣使然，又有機(jī)緣巧合。

剛上大學(xué)時(shí)的張璽對(duì)自己的專業(yè)并沒(méi)有很深刻的了解，對(duì)未來(lái)的規(guī)劃也并不清晰。直到大二，他修讀了第二專業(yè)——工商管理，一個(gè)完全不同的學(xué)科一下子令他腦洞大開(kāi)，“我突然發(fā)現(xiàn)，原來(lái)很多問(wèn)題都可以從另一個(gè)角度去思考。”對(duì)管理學(xué)的興趣，讓一個(gè)融合了各種工程和管理內(nèi)容的學(xué)科受到了張璽的青睞，這就是工業(yè)工程學(xué)。

大學(xué)快畢業(yè)的時(shí)候，班里的大部分同學(xué)都忙著研究出國(guó)深造的事情，張璽也跟著“湊熱鬧”，沒(méi)想到，這一湊竟成就了張璽的未來(lái)。

“我當(dāng)時(shí)覺(jué)得我有工程的背景，又對(duì)管理學(xué)感興趣，于是出國(guó)讀研的時(shí)候我就申報(bào)了工業(yè)工程這個(gè)學(xué)科”，實(shí)際上，張璽在出國(guó)之初，對(duì)工業(yè)工程也沒(méi)有一個(gè)完全明晰的概念，“當(dāng)時(shí)我以為工業(yè)工程是偏向生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理這個(gè)方向的”，入學(xué)后他才知道，導(dǎo)師負(fù)責(zé)的項(xiàng)目是做“復(fù)雜制造系統(tǒng)的監(jiān)控與診斷”這一方向的，并且專注于半導(dǎo)體制造，機(jī)緣巧合之下，張璽又做回了機(jī)械這個(gè)老本行。

在國(guó)外的第一年，張璽的心里還有過(guò)小動(dòng)蕩，因?yàn)橐磺卸寂c他預(yù)想的不同。

“我當(dāng)時(shí)參與了一個(gè)項(xiàng)目，做半導(dǎo)體晶片表面的拋光實(shí)驗(yàn)”，這一實(shí)驗(yàn)的目的是研發(fā)一套即時(shí)的診斷方法使其能夠自動(dòng)判定當(dāng)前的半導(dǎo)體磨削工藝是否處于一個(gè)良好狀態(tài)。“這個(gè)項(xiàng)目需要做大量的實(shí)驗(yàn)，這也是非常令人頭疼的一件事情。”

原來(lái)，一個(gè)磨削過(guò)程只需要三分鐘左右，也就是說(shuō)，張璽要做重復(fù)實(shí)驗(yàn)，就意味著他要每隔三分鐘就重復(fù)一次換片的工作，“作為一個(gè)博士，還要時(shí)時(shí)刻刻重復(fù)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單勞動(dòng)，我當(dāng)時(shí)有點(diǎn)兒想不明白。”張璽笑了笑，說(shuō)：“不過(guò)現(xiàn)在想想，當(dāng)時(shí)的自己還是太年輕。實(shí)際上要做基礎(chǔ)性的科研工作，如果沒(méi)有沒(méi)有大量實(shí)踐性工作經(jīng)驗(yàn)的積累和對(duì)過(guò)程的深入了解，后續(xù)的一起工作都將是空中樓閣。”如今，張璽把當(dāng)年的“簡(jiǎn)單重復(fù)”當(dāng)成一種歷練，甚至看做是工作經(jīng)驗(yàn)上的一種補(bǔ)足。“如果沒(méi)有深入到最基層的工作當(dāng)中，那么你的研究工作將失去所有的意義。”

對(duì)張璽來(lái)說(shuō)，“下基層，到一線”是一筆寶貴的財(cái)富，并且已經(jīng)成為了他的工作習(xí)慣。回國(guó)后，但凡張璽負(fù)責(zé)的項(xiàng)目，他都一定會(huì)親自去工廠做詳細(xì)的調(diào)研和學(xué)習(xí)。

“我記得當(dāng)年有個(gè)企業(yè)委托的研發(fā)項(xiàng)目，那個(gè)工廠的環(huán)境非常差，一進(jìn)去到處是氨水的味道，非常刺鼻，不僅如此，地上還到處是堿水，不但特別滑而且很容易被燒傷。”即便如此，張璽還是堅(jiān)持在一線收集資料，他說(shuō)：“這個(gè)工廠的工藝比較復(fù)雜，必須把所有的流程摸清楚項(xiàng)目才能順利進(jìn)行。”于是，張璽一遍一遍的去工廠，請(qǐng)一線的技術(shù)工人一起喝茶吃糍粑從而打成一片，順利地請(qǐng)教他們平時(shí)是根據(jù)怎樣的經(jīng)驗(yàn)去判斷當(dāng)前的生產(chǎn)過(guò)程，之后他把收集的內(nèi)容加以整理，作為項(xiàng)目研究的資料。“通過(guò)詢問(wèn)，可以了解一些實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在的真實(shí)問(wèn)題，如果你沒(méi)有下過(guò)基層，光靠資料是不可能知道所有信息的。這也是我們工業(yè)工程學(xué)科的一個(gè)特點(diǎn)，我們的實(shí)驗(yàn)室不全都分布在高校里，工廠才是我們真正能開(kāi)展工作的地方。”

也許是受專業(yè)的影響，張璽是個(gè)計(jì)劃性非常強(qiáng)的人，在國(guó)外的日子里他始終與國(guó)內(nèi)的同學(xué)保持著聯(lián)系，掌握國(guó)內(nèi)工業(yè)工程學(xué)科發(fā)展的情況。“從管理學(xué)角度講，當(dāng)國(guó)家的各種硬件條件提高的時(shí)候，就需要用軟服務(wù)來(lái)系統(tǒng)化地提升國(guó)家的綜合實(shí)力”，張璽說(shuō)，“相比于美國(guó)，雖然國(guó)內(nèi)的工業(yè)工程技術(shù)的發(fā)展還處于一個(gè)相對(duì)初級(jí)的階段，但是我認(rèn)為國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了大量需求點(diǎn)，比如國(guó)內(nèi)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)制需要優(yōu)化和設(shè)計(jì)來(lái)滿足各種醫(yī)療資源的短缺及其均衡利用，國(guó)內(nèi)的機(jī)場(chǎng)調(diào)度管理需要航班運(yùn)營(yíng)管理來(lái)降低航班延遲率等等，這些都是工業(yè)工程學(xué)科需要解決的問(wèn)題，這就是我們工業(yè)工程學(xué)者的發(fā)展空間和方向。”

2010年秋天，張璽作為北京大學(xué)工學(xué)院工業(yè)工程與管理系招聘的第一位研究人員回國(guó)發(fā)展。

用“工業(yè)工程”解決生活難題

總體來(lái)說(shuō)，張璽回國(guó)后的研究工作主要基于傳感器的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，應(yīng)用在對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、診斷、控制、優(yōu)化和設(shè)計(jì)。“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來(lái)自不同的傳感器，目前的傳感器技術(shù)已經(jīng)能夠讓生產(chǎn)系統(tǒng)或其他復(fù)雜系統(tǒng)處在一個(gè)數(shù)據(jù)富集的環(huán)境中了，當(dāng)獲得這些傳感器的數(shù)據(jù)后，通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆治隹梢缘玫接杏玫男畔ⅲ�再結(jié)合生產(chǎn)的特點(diǎn)就可以獲得相應(yīng)的知識(shí)，從而科學(xué)地幫助和指導(dǎo)管理層的人做一些決策，這些決策相對(duì)于以往憑經(jīng)驗(yàn)做出的決策會(huì)更加可靠。”張璽這樣解釋自己的工作。

具體來(lái)講，“實(shí)時(shí)診斷”是張璽正在研究的一個(gè)項(xiàng)目。

“實(shí)時(shí)診斷”怎么會(huì)和“工業(yè)工程”扯上關(guān)系呢？實(shí)際上日常生活中許多問(wèn)題都可以用工業(yè)工程的方法來(lái)解決。

比如航母上起起落落的殲擊機(jī)，是靠什么指揮？原來(lái)上百米的跑道、巨大的噪聲、語(yǔ)音通訊早就不靈光了，其實(shí)它靠的是顏色：操作員著藍(lán)色，飛機(jī)誘導(dǎo)員著黃色，裝備員著灰色……利用顏色進(jìn)行管理，這就是工業(yè)工程的具體應(yīng)用。

張璽向記者介紹說(shuō)：“有報(bào)道稱到2024年，中國(guó)將全面進(jìn)入老齡化社會(huì)，到時(shí)有兩點(diǎn)問(wèn)題是必須解決的，一是養(yǎng)老問(wèn)題，二是實(shí)時(shí)診斷問(wèn)題。”張璽要研究解決的就是第二個(gè)問(wèn)題。“由于醫(yī)療資源的匱乏，目前醫(yī)生少患者多的情況已成事實(shí)，患者就醫(yī)不及時(shí)自然爭(zhēng)端頻發(fā)。我們利用工業(yè)工程來(lái)解決及時(shí)醫(yī)療問(wèn)題的直接思路是：提供一種自動(dòng)的，無(wú)需醫(yī)生參與的，可以讓病人在家做些初步篩查的方法。”

“目前有一種無(wú)線的傳感貼片，把它們貼在相應(yīng)的部位，它們就可以作為傳感器采集人們的生理信號(hào)，通過(guò)與某些移動(dòng)終端的通信，就可以把這些信號(hào)發(fā)送到出去。”根據(jù)這一思路，目前張璽和他的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)多通道的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者健康狀況的評(píng)估和對(duì)相關(guān)病癥的自動(dòng)篩查，目前研究的成果已經(jīng)可以對(duì)阻塞性睡眠呼吸暫停癥進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其他一些病癥諸如心梗、小兒癲癇還在驗(yàn)證階段。他說(shuō):“有了這套系統(tǒng)，患者就可以通過(guò)佩戴無(wú)線傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)即時(shí)健康狀況監(jiān)控和某些疾病的初篩了，節(jié)省了直接去醫(yī)院的各種成本，也間接釋放了醫(yī)療資源。”

由此可見(jiàn)，工業(yè)工程不僅對(duì)工業(yè)制造業(yè)，對(duì)服務(wù)業(yè)、醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)有作用，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)人類生產(chǎn)生活各個(gè)方面都大有益處。因?yàn)楣�業(yè)工程的應(yīng)用可以靠人的智慧節(jié)約資源、提高效率、保障質(zhì)量，是工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)律性手段和重要方法，作用之大令人驚訝。

糧食倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程優(yōu)化的是張璽參與的一個(gè)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的大型公益性項(xiàng)目。

糧食是一種特殊商品，是重要的戰(zhàn)略物資，歷來(lái)受到政府的高度重視。在日常的糧食行業(yè)中，糧食倉(cāng)儲(chǔ)管理工作使其重要組成部分，也是新形勢(shì)下保障糧食安全的重要環(huán)節(jié)。

針對(duì)糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)的實(shí)際情況，把工業(yè)工程的相關(guān)理論與安全管理緊密結(jié)合在一起，利用有關(guān)工業(yè)工程管理的方法和思維進(jìn)行工作優(yōu)化，有效控制并降低儲(chǔ)糧企業(yè)的浪費(fèi)率。

“糧食是個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，長(zhǎng)期儲(chǔ)存在糧倉(cāng)的糧食，由于濕度和溫度的變化，糧食會(huì)發(fā)生變質(zhì)，如何在上萬(wàn)平米的糧倉(cāng)中及時(shí)知曉那部分糧食是否變質(zhì)呢？我們這個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)就可以發(fā)揮作用了。”張璽如是說(shuō)。

傳統(tǒng)的做法是在糧食中放傳感器，通過(guò)回傳的數(shù)據(jù)來(lái)判定糧食的情況。“這種傳統(tǒng)的手段涉及到的第一個(gè)問(wèn)題就是傳感器的價(jià)格和糧倉(cāng)大小比例的關(guān)系。目前一個(gè)溫度和濕度集成的傳感器的價(jià)格大概在千元左右，對(duì)于監(jiān)控效果來(lái)說(shuō)，當(dāng)然是傳感器越多越好，但是如果傳感器布局越密，糧食倉(cāng)儲(chǔ)和糧倉(cāng)維護(hù)的成本就會(huì)越高，合理的布局優(yōu)化才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。”“一個(gè)糧倉(cāng)要安置多少個(gè)傳感器才能以最低的成本發(fā)揮最大的作用呢？”這就是該項(xiàng)目要解決的問(wèn)題。

“我們做的其中一項(xiàng)研究是基于倉(cāng)內(nèi)傳感器的數(shù)據(jù)融合，并且能夠預(yù)測(cè)在未來(lái)一定時(shí)間內(nèi)糧倉(cāng)內(nèi)部的糧食變質(zhì)的發(fā)展方向。如糧食內(nèi)部的某一處發(fā)生了霉變，我就可以根據(jù)它周邊傳感器回傳的數(shù)據(jù)判斷霉變將向哪個(gè)方向發(fā)展，這樣就可以進(jìn)行處理或者提前有所準(zhǔn)備；另一方面，我們也可以動(dòng)態(tài)優(yōu)化各種傳感器采集數(shù)據(jù)的策略，比如當(dāng)糧倉(cāng)傳感器數(shù)據(jù)傳輸通道已經(jīng)飽和以后，設(shè)置什么時(shí)候采集哪些傳感器的數(shù)據(jù)就成為一個(gè)值得考慮的問(wèn)題了，而這個(gè)問(wèn)題恰恰就是工業(yè)工程學(xué)科能夠解決的。”，張璽說(shuō)：“中國(guó)的怪現(xiàn)象之一就是中國(guó)糧食年年豐收，可糧食進(jìn)口卻逐年增加，其中一部分原因就在于在糧食儲(chǔ)存的過(guò)程中無(wú)端了增加了許多‘莫須有’的成本，比如因監(jiān)測(cè)不到位引起的霉變，因監(jiān)測(cè)范圍的不精準(zhǔn)造成的人力物力的浪費(fèi)等，如果通過(guò)我們工業(yè)工程的手段可以把這些額外的成本降下來(lái)一些，那對(duì)我們的國(guó)際和人民來(lái)說(shuō)意義將是重大的。”

臨近采訪結(jié)束，張璽還不忘囑咐記者：“希望可以通過(guò)《科學(xué)中國(guó)人》讓更多的人了解工業(yè)工程這一學(xué)科，了解其更多的實(shí)際應(yīng)用。”他說(shuō)，“雖然工業(yè)工程是對(duì)人、物料、設(shè)備、能源、和信息等所組成的集成系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善和實(shí)施的一門(mén)學(xué)科，但是我們卻可以實(shí)實(shí)在在的解決現(xiàn)實(shí)生活中很多棘手的問(wèn)題。”

看到張璽的努力，記者相信，在未來(lái)，具有中國(guó)特色的工業(yè)工程體系必將為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出不可替代的貢獻(xiàn)。

       來(lái)源：科學(xué)中國(guó)人  2016年第8期