教案第一章工业工程概论

1、 基础工业工程课 程 教 案2008 9 学年第 1 学期院系 （部）教 研 室任 课 教 师职 称 二 八 年 七 月第一章 工业工程概述教学时数：3学时教学目的与要求：1、了解工业工程的产生和发展过程；认识现代工业工程发展迅速的特点和发展趋势。2、了解关于工业工程的各种定义，并掌握工业工程的内涵；熟悉和深刻理解定义的内容，明确IE的目标和功能，为学好IE打好基础。3、了解工业工程的内容体系和学科特点；了解工业工程学科涉及的知识领域，认识该学科范畴广阔的特点和边缘学科的性质，理解工业工程与相关学科的关系，尤其是与管理的关系。4、了解工业工程人才的素质结构和知识结构。5、掌握反映工业工程学科实

2、质的基本特点，树立工业工程意识。教学内容：1、工业工程的产生和发展过程、现代工业工程发展迅速的特点和发展趋势。2、工业工程的各种定义，比较美、日和中国关于工业工程的定义，说明其内涵。3、工业工程的内容体系和学科特点。4、工业工程人才的素质结构和知识结构。5、工业工程学科的基本特点，工业工程意识。教学重点IE的定义、特点和意识；教学难点：IE的特点和意识 。时间安排：第一节课：1）课程定位、课程体系分析、参考资料介绍（15分钟）2）课程内容介绍（10分钟）3）课堂讨论（10分钟）4）工业工程的定义（15分钟）第二节课： 4）工业工程的特点（10分钟） 5）工业工程学科的意识（10分钟） 6）工业

3、工程的发展（28分钟） 6）布置课外作业和参考资料（3分钟）第三节课： 1）工业工程的学科特点（10分钟） 2）工业工程的内容体系（20分钟） 3）工业工程的人才素质（20分钟）导入新课：首先，对课程定位、课程体系、课堂纪律、成绩构成、教学方法、参考资料进行简单介绍。以阐述下你心目中的工业工程?这一问题引入本课程。作为工业工程专业的学生，入学两年后，以对工业工程的认识进行讨论。激发学生的学习兴趣和热情。然后，以一漫画生动形象地引入工业工程的理念和精神所在。简单介绍工业工程经典的两个故事。第一节 工业工程的定义和特点一、工业工程定义1.工业工程的定义 （1）美国工业工程师学会(AIIE)工业工程

4、(Industrial Engineering)是对有关人员、物资、设备、能源和信息所组成的集成系统(Integrated System)进行设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、物理和社会科学方面的专门知识与技术，并且使用工程分析的原理和方法，对上述系统可能取得的成果予以确定、预测和评价。 （2）日本工业工程师学会（JIIE）IE的定义是在美国AIIE于1955年的定义的基础上略加修改而制定的。其定义如下：“IE是对人、材料、设备所集成的系统进行设计、改善和实施。为了对系统的成果进行确定、预测和评价，在利用数学、自然科学、社会科学中的专门知识和技术的同时，还采用工程上的分析和设计的原理

5、和方法。” 此后，进行了修改，又在“人、材料、设备”上加上了信息和能源。JIIE根据IE长期（特别战后）在日本应用所取得的成果和广泛的应用，IE不论在理论上和方法上都取得了很大的发展。对IE重新定义如下： “IE是这样一种活动，它以科学的方法，有效地利用人、财、物、信息、时间等经营资源，优质、廉价并及时地提供市场所需要的商品和服务，同时探求各种方法给从事这些工作的人们带来满足和幸福。” （3）中国工业工程学会工业工程是一门工程技术与管理技术相结合的综合性工程学科，是将科学技术转化为生产力的技术，它以降低成本、提高质量和生产率为导向，采用系统化、专业化和科学化地方法，综合运用多种专业的工程技术、

6、对人员、物料、设备、能源、和信息所组成的集成系统进行设计、改善和设置，使之成为更为有效、更为合理的综合优化系统、并对系统取得的成果进行鉴定、预测和评价。（4）工业工程的最新定义国际工业工程学会主席Allen Soyster，在2005年国际工业工程学会度会议上这个定义的解释的背景资料：工业工程就是设计与改善系统。 设计：生成概念、构造和产生一个产品，过程或者系统；基于未来推理的一种绝对模式；对需要的和可执行的产品的规划和发展；创新；更深入的理解，工业工程包括所有的规划和设计方面。 改善：必须认识到最好的或最正确的回答是从来得不到的；连续改善的机理在商业系统和过程中是明确一致的；寻找效率最大化；

7、减少浪费；达到最好的质量。 系统：一系列相互影响的、相互依赖的要素为达到共同目标而结合的有机整体，对于工业工程来说，系统包含人、信息和经济因素。系统的界限是视情况而定的。一些不同情况下定义的系统的例子包括：生产产品和服务的企业系统，一个制造工厂，一个工厂里的一个部门，一个工作单元，一项具体的工作；信息和知识管理系统；战略规划系统；服务流程系统；和资源管理系统 。尽管各种定义的表述方式不同，说明的侧重点不同，但其内涵基本是一致的。各种IE定义都旨在说明：（1）学科性质：是一门技术和管理结合的交叉学科；（2）研究对象：由人、物料、设备、能源、信息等所构成的各种生产及经营管理系统以及服务系统；（3）

8、任务：如何将各种要素设计和建立成一个集成系统，并不断改善，从而实现更有效运行；（4）研究方法：综合运用各种工程技术与方法；（5）目标：提高生产率、降低成本、保证质量和安全 ；（6）功 能：对系统进行规划、设计、评价和创新。二、IE的特点和意识1.特点：uIE的核心是降低成本、提高质量和生产率uIE是综合性的应用知识体系（80/20原则）u注重人的因素是IE区别于其他工程学科的特点 uIE的重点是面向微观管理uIE是系统优化技术2.意识：u成本和效率意识u问题和改革意识（“5W1H”提问技巧和鱼骨要因图分析技术）u工作简化和标准化意识 （Simplification）、专门化（Specializ

9、ation）和标准化（Standardization），即所谓的“3S”u全局和整体意识u以人为中心的意识第二节 工业工程的生产与发展一、工业工程的产生任何一门科学能被人们所接受并成为人们改造自然和社会强有力的工具，必然存在其赖以生存和发展的基础、环境和动因。概况地说IE发展的动因在于三个方面，即社会生产力发展的需求、科学技术日新月异的成果的支持作用和社会环境(或说经济形态)，确切地说是商品经济所提供的社会发展环境。生产力的发展使生产与管理系统的规模越来越大和越来越多样化。这客观上要求必需存在着分析、设计、改善这些系统和管理的技术体系，因而本世纪初在生产力开始快速发展时，才产生工业工程。而科学

10、技术成果如运筹学、统计学、系统工程、计算机工程及信息技术都为工业工程技术体系提供支持和手段。商品经济提供了企业竞争的社会环境，谁做得更好，谁就生存、成功，否则消亡。这样客观需要提供竞争的武器。因而无论是工业发达国家，还是像印度、泰国、马来西亚这样的发展中国家都不约而同地采用工业工程来提高企业竞争能力，且收效甚佳。也可说工业工程是商品经济的产物。根据上述分析就很容易理解工业工程发展的历史原因和过程。二、工业工程的发展历程1.IE的萌芽时期（20世纪初30年代中期）F.W.泰勒(1856-1915)，被誉为工业工程之父。通过著名的“铁铲实验”、“搬运实验” ，总结了“科学管理”的一套思想。1911

11、年发表了科学管理原理一书。1908年美国宾夕法尼亚州立大学首次开设工业工程课程；1910年，Frank Gilbreth和Lillian Gilbreth从事动作研究(砌墙实验)和工业心理学研究；1913年，Henry Ford发明流水装配线；1914年，Harry Gantt从事作业进度规划研究和按技能高低与工时付酬的计件工资制的研究；1917年，美国成立工业工程师协会ASIE；后又成立AIIE，工厂中出现专门从事IE的职业 。2.传统IE或经典IE时代（20世纪20年代后期40年代中期）IE吸收了数学和统计学知识，创立了一系列的IE原理和方法。如休哈特建立了“统计质量控制”。另外，进度图、

12、库存模型、人的激励、组织理论、工程经济、工厂布置、物料搬运等。3.IE与运筹学结合时期（40年代中期70年代中期）数学规划、优化理论、博奕论、排队论、存贮论4.工业与系统工程时期（70年代中后期未来）系统分析与设计、信息系统、决策理论、控制理论工业工程的发展方向：早期的IE以提高制造现场作业效率和改进生产管理为主；现代IE则面向企业经营管理全过程。早期的IE单兵独进，现代IE已经成为为企业CIMS、进而为企业发展成为领先企业提供管理集成基础结构的有效工具。早期的IE只应用于制造业，现代IE已经普及到交通、建筑、服务和行政管理等多种产业中（例如全美医疗保健系统的规划和设计）。查阅资料讨论：1、工

13、业工程在我国的发展应用情况；（1）发展情况（2）应用领域（3）应用内容（4）应用效果2、工业工程在我国的发展前景；（1）先进的工业工程技术（2）先进的工业工程方法第三节 工业工程的内容体系和人才发展（3）IE与管理的主要区别：两者是相互交叉相互依存但是又互不混同的关系：就其目的而言，二者都是为了实现生产系统中产品结构、生产计划、生产管理的合理化，从而降低成本，提高产品质量，提高劳动生产率，使企业生产和经营达到最佳状态。工业工程与管理就学科体系来说，二者却有着许多差异：职能不同。IE的任务是研究管理方法和手段，为各级管理提供方法和咨询，所从事的是生产系统的研究、分析、设计和改进等工程活动；而管理

14、则是偏重于对各部门(也包括1E部门)及整个企业活动的决策和指挥，实施组织、控制和监督等行政职能。工业工程是透过工程途径，应用科学上及工程上之方法与技术，考虑人员、机器、设备、制程、方法、时间等因素来解决管理上遭遇的问题，而企业管理、行政管理，便无法采取工程途径去解决管理上的问题。工业工程的效果是通过本身的作业来实现的，管理的效果则是通过别人的作业表现出来的。（4）工业工程与管理科学的桥梁 换句话说，工业工程就是衔接工程学与管理学之间的一门新兴科学。有人称工业工程=(机械工程电机工程化学工程土木工程)*管理。实际上，最简单的解释就是：工业工程是用工程的改善手法去解决与工程和管理有关的问题。在工厂

15、里，一个纯粹研究制造的人和一个精于管理的人常无法沟通，此时就有赖工业工程作桥梁了。所以说：IE既是技术又是管理。三、IE的发展方向及在制造业中的应用1.发展方向：应用范围从制造业扩大到服务业和非营利组织（非制造业工业工程应用大有可为）；应用重点从提升现场生产效率到提高系统的集成化综合效益（新型工业化）；特别依赖于信息科学与技术（计算机软硬件、网络与通信技术、数据库支撑环境等）；突出研究生产率和质量的改善。2.现代IE发展的主要特征：研究对象和应用范围扩大到系统整体。采用计算机技术、管理信息系统(MIS)和网络通信技术为支撑条件。重点转向集成(或综合)生产。突出研究生产率和质量的改善。探索有关新

16、理论，发展新方法等。3.工业工程在制造业中的应用 工业工程基础(工作研究)：利用方法研究和作业测定(工作衡量)两大技术,分析影响工作效率的各种因素，帮助企业挖潜、革新、消除人力、物力、财力和时间方面的浪费，减少劳动强度，合理安排作业，并制定各作业时间，从而提高工作效率。方法研究目的是减少工作量，建立更经济的作业方法；时间研究旨在制定相应的时间标准。 设施规划与设计：对系统（工厂、医院、学校、商店等）进行具体的规划设计，包括选址、平面布置、物流分析、物料搬运方法与设备选择等，使个生产要素和各子系统（设计、生产制造、供应、后勤保障、销售等部门）按照IE 要求得到合理的配置，组成有效地集成系统。涉及

17、SE、OR、 工作研究、成组技术、管理信息系统、工效学、工程经济学、计算机模拟等知识。 生产计划与控制：研究生产过程和资源的组织、计划、调度和控制，保障生产系统有效地运行。包括生产过程的时间与空间上的组织、生产与作业计划、生产线平衡、库存控制等。采用的方法：网络计划（计划评审技术PERT、关键路线法CPM）、经济定货量(EOQ)、经济生产批量(EPQ)、物料需求计划MRP以及生产资源计划MRP-II和准时制JIT。 工程经济：IE必备的经济知识，既投资效益分析与评价的原理与方法。通过整个生产系统的经济性研究、多种技术方案的成本与利润计算、投资风险评价与比较等，为选择技术先进、效益最高或费用最低

18、的方案提供决策依据。包括：工程经济原理、资金的时间价值、工程项目可靠性研究、技术改造与设备更新的经济分析。 价值工程：寻求高效益、低成本方案，主要用于新产品、新技术开发过程。 质量管理与可靠性技术：包括为保证产品或工作质量进行质量调查、计划、组织、协调与控制等各项工作，核心是为了到达规定的质量标准，利用科学方法对生产进行严格检查和控制，预防不合格品产生。内容包括传统的质量控制方法，现代质量管理-保证，生产保证、全面质量控制TQC与全面质量控制TQM。可靠性技术是现有系统有效运行的原理与方法，包括可靠性概念、故障及诊断分析、使用可靠性、系统可靠性设计、系统维护与保养策略等。 工效学：又称人类工程

19、学(Human Engineering)或人因学（Human Factors）或人机工程 (Ergonomics)，它综合运用生理学、心理学、卫生学、人体测量学、社会学和工程技术等知识，研究生产系统中人、机器与环境之间的相互作用的一门边缘科学，是IE的一个重要分支与专门知识。通过对作业中的人体机能、能量消耗、疲劳测定、环境与效率的关系等的研究，在系统设计中科学地进行工作职务设计、设施与工具设计、工作场地布置、确定合理的操作方法等，使作业人员获得安全、健康、舒适、可靠的作业环境，从而提高工作效率。 人力资源开发与管理：研究如何有效地利用人力资源和提高劳动者的素质（承诺感、对组织献身和忠诚、良好的

20、沟通才能与能力、社会责任感、专业技术技能和感受变化敏感程度）。 企业文化； 技术培训与在职教育； 激励机制； 政治思想工作 管理信息系统：它为一个企业的经营、管理和决策提供信息支持的用户计算机综合系统，是现代IE应用的重要基础与手段。包括计算机管理系统的组成，数据库技术、信息系统设计与开发等。（MRP-II、ERP、PDM、CIMS） 现代制造系统：IE的基础和组成部分，包括成组技术GT、计算机辅助工艺过程设计、柔性制造单元FMC与系统FMS、计算机集成制造、敏捷制造、虚拟企业、网络制造、虚拟制造、可重组制造系统（Re-configurable Manufacturing system）、孤岛

21、制造系统(Holonic Manufacturing System), 基于智能体的制造系统(Agent-based Manufacturing system) 、自组织制造系统等。 四、工业工程学科 IE “管理科学与工程”一级学科下的一个分支，工业工程专业是综合工程科学与管理科学的复合型专业，它有别于“工商管理”，更强调工程技术层面的管理和科学技术的应用。管理科学、运筹学、系统工程和工效学等都是IE的基础和相关学科，与IE有很多共同点，目标都是使管理得到优化，资源得到有效利用，但涉及的范围、研究的方法和侧重点与IE不同。“IE”是管理技术，侧重于研究管理的方法和手段，为管理提供技术和决策依据，是一种工程活动。而“管理”是指利用物质和人力资源去实现预定目标的过程。企业管理过程是对企业生产经营活动进行计划、组织、指挥、协调和控制的活动的总称，与IE的主要区别在于其偏重于对部门及整个企业的决策、指挥、组织与协调等行政职能。由于“工业”和“工程”两个词的含义非常广，而含义越广，越容易使人捉摸不定。同时，IE自身的定义不像数学、机械工程等老专业深入人心，也不像环境工程、电子商务等新专业容易被大众所理解和接受。另外，我国企业的内部组织结构、制度还缺少IE专业的明确岗位和职务。这些因素使得整个社会即使高校也对IE学科和专