工业工程的研究对象课件

1、工业工程导论（Introduction to Industrial Engineering）第三章 工业工程的研究对象及发展趋势第三章 工业工程的研究对象及时代特征教学目的和任务： 通过本章的学习，了解工业工程的研究对象重点与难点： 工业工程的研究对象教学手段与方法： 以教师教授为主参考资料： 1工业工程的研究对象IE的研究对象：由人、物料、设备、能源、信息和环境等生产要素构成的各种生产及经营管理系统，且不局限与工业生产领域。生产过程将各种生产要素转换成有形（产品）和无形（服务）生产财富，在此过程中生产附加价值。生产系统将与生产过程有关的固有技术和计划、设计、加工制造、控制、管理以及有关信息处

2、理技术等要素有机结合起来的一个人造系统。工业工程的研究对象 IE的研究对象是随着IE的发展而不断扩大的。传统IE主要研究生产过程，仍然属于微观范畴；现代IE的研究对象己经扩展到包括研究开发、设计和销售在内的广义生产系统，继而延伸到整个经营管理系统。当前，IE在服务业、政府部门等非制造业也找到了用武之地。IE已经成为研究微观和宏观系统，追求系统整体优化和综合效益的工具。IE的追求IE = Rationalization, Optimization合理化，最妥善的方法 Improving Constantly 持续不断的改善 Through 经由 Solving problems 解决问题 Eli

3、minating Waste 消除浪费Accurate要准确Better 更好Cheaper 更省钱Doable 可行的Easier 更容易Faster 更快IE意识1）成本和效率意识2）问题和改革意识3）工作简化和标准化意识 4）全局和整体意识 5）以人为中心的意识 IE 追求最佳整体效益，力求节约、杜绝浪费，寻求以成本更低、效率更高的方式完成任务。 IE追求合理性，改善无止境，不断发现问题，考察分析，寻求对策，勇于改革和创新 IE 追求高效与优质的统一，推行工作简化、专门化、标准化，降低成本、提高效率。 现代 IE 追求系统整体优化以人为中心来研究生产系统设计、管理、革新和发展，使每个人关

4、心和参加改进工作，提高效率。成本和效率意识生产要素人 财 物投入转换产出生产的财富产品 服务生产率=产出/投入技术管理生产系统增值的概念站在客户的立场上，有四种增值的工作 - 使物料变形 - 组装 - 改变性能 - 部分包装物料从进厂到出厂，只有不到 10% 的时间是增值的！Definition of Wastes 什么是浪费？ Anything other than absolute minimum resource of material， machine and manpower required to add value to the product 除了使产品增值所需的材料，设备和人

5、力资源之绝对最小量以外的一切东西 Anything Other Than Necessary 任何非必需的东西！Overproduction 过量生产Inventory 库存Correction 返工Motion 多余动作Processing 过程不当Waiting 等待Conveyance 搬运Eliminate Wastes 消除七种浪费 消除浪费降低成本的过程第一层次的浪费（过剩的生产能力）过多的人员过剩的设备过剩的库存多余的劳务费多余的折旧费多余的利息支出第二层次的浪费（最大的浪费）制造过剩的浪费（工作进展过度）用能销售的速度制造（丰田生产方式的中心课题）等待时间显在化消除制造过剩的浪

6、费第三层次的浪费过剩库存的浪费利息支出(机会成本)的增加第四层次的浪费多余的仓库多余的搬运工多余的搬运设备多余的库存管理、质量维护人员多余的电脑消除第三和第四层次的浪费以作业的再分配减少人员设备折旧费和间接劳务费等的增加产品成本增加间接制造费降低劳务费降低产品成本降低问题和改革意识問題是什麼？問題： 當現狀與標準或期望發生了差距，即遇到了問題。 Deviation from should過去未來現在目標問題的結構现象（可感觉、可衡量）一次因（近因）治标n次因（根因）治本问题的改善改进发生问题现状分析原因分析区分主要原因实行研讨 尽快解决方案 一般解决方案 圆满解决方案为防止问题的反复发生制定的

7、对策制定对策3 现代IE发展的显著特征1、研究对象和应用范围逐步扩大到整个生产系统，并日益注重用系统观点和系统工程方法来处理问题；2、广泛采用计算机强化信息的采集、处理、传输、开发MIS与DSS等计算机辅助管理系统和信息化、智能化制造系统；3、突出重视生产率和质量的研究；4、努力实现不断改善可持续发展的药酒和综合创新这一现代IE的本质功能；5、重视人的作用、注重人与机器的最佳配合；6、重视形成面向问题的适宜的IE工作模式。未来IE的发展Integration：将工程技术与管理技术整合 Information：信息系统的应用 Intelligence ：发挥高度的智能 Interaction：协

8、调沟通与团队精神的发挥 Idea：创造力的发展 International：国际观的心胸及视野工业工程必须随时代的需求而变化。未来我国工业的经营型态与经营环境将由传统性工业迈进高科技工业，国家经济进入世界性经济体系。面对未来的环境，IE的英文第一个I字要变得更有意义。未来IE应用发展趋势（一） 进入21世纪，由于经济的全球化以及计算机和信息技术的发展，未来工业工程的发展将体现在以下几个方面：工业工程技术将被广泛应用于非制造领 虽然，目前制造现场和制造领域仍是我国IE技术应用的主体 ，但随着经济的发展，在流通、商贸、服务业等非制造领域IE技术也会得到广泛应用。例如，可以将IE技术应用在医院住院手

9、续及病人看病程序设计中，优化住院看病程序，减少病人的等待时间；将IE技术特快专递服务、110服务及游乐园管理等中，提高服务效率和质量。IE在这些领域应用所产生的示范作用将会促进社会发展，并推动工业工程学科的自身建设。 未来IE应用发展趋势（二）新的工业工程研究手段不断涌现 随着计算机技术的不断发展，人们使用计算机进行许多高级数字仿真。数字仿真技术为实际系统的描述、分析和性能预测提供了一种定量化的手段。而且，最新的仿真技术可以将仿真与虚拟现实技术相结合，将设计者置于虚拟现实的环境中，使其能够“身临其境”地发现潜在的问题，从而降低制造成本，缩短实施时间，减少设计的反复。 此外，其他学科领域发展起来

10、的新方法，如模糊逻辑、遗传算法和神经网络等，也不断被引到IE的研究之中。模糊逻辑可用于项策支持等工作；遗传算法是一种用于系统优化的人工智能方法，被用于求解双目标运输问题、设施布局设计等；神经网络被用于研究、开发CAPP和并行工程等。未来IE应用发展趋势（三） IE更加趋向于多种技术和多种学科的综合应用 随着计算机 、通信和全球网络化技术的发展，将使得工业工程与信息技术紧密融合。同时，IE正在广泛吸收人工智能、专家系统、数据库系统等技术来充实、扩展其技能和工具手段，并广泛地应用于企业的计算机制造、决策支持、物料供应、生产计划、库存管理、财务管理、企业销售管理、项目控制等系统以及更广泛的经济与控制

11、系统，形成物流、价值流、信息流三流集成管理的格局，提高了系统的柔性以及企业的设计和研发能力，实现“个性化可制定”的策略，提高企业的竞争能力。未来IE应用发展趋势（四）国际化与本土化并行 产品的全球制造、全球销售导致业之间的竞争全球化，国际市场形成，贸易壁垒逐步削弱。世界许多著名大学如MIT、斯坦福大学、哈佛大学等经常与其他国家合作，承揽IE的培训、开发等项目。IE的作用逐步被世界各国所认识，对IE的研究和应用也已国际化。 IE是一种与国家的政治、经济、文化、社会传统密切相关的技术，受各民族、文化传统等因素的影响，不具备完全可复制性 。为了适应我国行业、企业的应用需要，我们要在吸取美国、日本等发

12、达国家先进经验的基础上，创造出适合中国国情的、具有中国特色的IE应用模式。 IE学科建设与改革 IE学科应用发展趋势决定了学科建设和专业改革的方向。因此，在研究其趋势的同时，要在专业课程体系和实践环节的设计等方面不断进行调整，以适应市场环境的变化和经济发展的需要，加速高素质复合型IE人才的培养。日趋完善IE学科体系。在对IE传统领域继续深入研究的同时，不断探索新兴领域 。如南开大学IE专业课中开设服务品质管理、软件开发技术、系统建模与仿真、工业工程实务等课程。吸收国内外优秀人才，不断壮大研究队伍。未来中国IE领域的研究核心 根据前面我们对中国工业工程应用特点极其知识体系发展趋势的分析，在未来的

13、时间里，中国工业工程领域的研究和应用主要集中在基于网络的制造系统，人因工程，运筹学等八大领域（具体见下表）。而且，中国学术界的专家们已提议建立以清华大学、西安交通大学、天津大学、上海交通大学和重庆大学为主体的国家工业工程技术中心，加强IE在实践中的实用性与应用性。中美IE未来新兴研究领域对比当前，中国工业工程的研究和应用领域主要在制 造行业和服务行业。现在又出现了很多新的研究领域。对中国IE应用者和学术界来说，如何找到未来工 业工程的正确研究方向是很重要的。下表列举了 10个新兴领域并对中美两国的研究与应用情况进行了比较。Emerging AreasUSAChinaStatusRelevant

14、 IE coreStatusRelevant IE core21st Century WorkforceActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyNone/EmergingKnowledge-based EfficiencyMental workload Study21st Century ManufacturingActiveEfficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration Methodology

15、Operations ResearchActive/Emerging Network-based ManufacturingLogistics/ SCMBiomedical IndustryActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchNetwork-based Manufac

16、turingLogistics/ SCMCivil Infrastructure Active/Emerging Quality EngineeringSystem Integration MethodologyOperations ResearchNone/EmergingOperations ResearchLogistics/ SCMService EngineeringConstruction AutomationActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyO

17、perations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchQuality EngineeringLogistics/ SCMEnterprises EngineeringActive Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringActive/Emerging Operations Resea

18、rchQuality EngineeringNetwork-based ManufacturingLogistics/ SCMHealth CareActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchLogistics/ SCMService EngineeringHomeland

19、SecurityActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchNone/EmergingOperations ResearchLogistics/ SCMService EngineeringNano-ManufacturingEmergingEfficiency and ProductivitySystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringN

20、one/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchQuality EngineeringKnowledge-based EfficiencyInternet WorkingActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringActive/Emerging Human Factors and ErgonomicsOperations R

21、esearchKnowledge-based EfficiencyNetwork-based ManufacturingLogistics/ SCMNumberLocationCenter NameRoles and Features1Chongqing University,Chongqing CitySouthwestern Branch of IE Technology CenterMain research areas are E-works, Green Manufacturing, main application areas are auto industry, motor in

22、dustry, equipments industry2Shanghai JiaotongUniversity, Shanghai CityEastern Branch of IE Technology CenterMain research areas are advanced planning system, manufacturing systems modeling, health engineering, main application areas are semiconductor industry, ship building industry and health engin

23、eering3Tianjin University,Tianjin CityNortheastern Branch of IE Technology CenterMain research areas are quality engineering and modern logistics, main application areas are auto industry and logistics industry4Tsinghua Graduate School (Shenzhen), Shenzhen CitySouthern Branch of IE Technology Center

24、Main application areas are intelligent transportation and modern Logistics5Tsinghua University,Beijing CityNational IE Technology CenterLeader of all sub-centers, guidance of sub-centers, bridge between sub-centers and National Government, common key technologies research and implementation6Xian Jia

25、otong University,Xian CityNorthwestern Branch of IE Technology CenterMain research areas are human factors and logistics, main application areas are mining industry and equipments industry未来中国IE发展的关键技术 目前，中国工业工程主要应用于制造领域。未来，工业工程将广泛地应用于非制造领域。信息时代计算机、系统工程、通讯技术、高技术的发展，为工业工程的发展提供了新的技术和手段。在制造行业，常用的关键技术有智

26、能生产计划与调度系统（厂级）、高级车间控制和管理系统（车间级）和智能远程生产与维护系统等。在服务行业 ，常用的关键技术有电子商务、电子管理系统、铁路运输优化技术与优化系统等（详细内容见下表）。PriorityManufacturing IndustryFuture challengesService IndustryFuture challenges1Intelligent Production Plan and Schedule system (factory level)How to fit with different enterprises production patterns?E-

27、Business and E-GovernmentTrust crisis issue, the safety of online transaction and business confidential information.2Advanced workshop control and Management system (workshop level)How to integrate the basic information and support decision making effectively? Modern airport logistic optimization an

28、d system developmentAir transportation capacity simulation, optimization, system design and development3Intelligent remote production and maintenance systemHow to allocate distributed manufacturing resources and merge the conflicts? Rail transportation optimization technology and systemRail transportation capacity simulation, optimization, system design and development4Quality assurance and control systemHow to keep the balance between quality monitoring cost and quality assu