工业工程概论

工业工程概论第1页，共59页，2023年，2月20日，星期一工业工程概论清华大学工业工程系罗振璧第2页，共59页，2023年，2月20日，星期一绪论一、什么是工业工程？工业工程是各类组织的系统设计与运作优化的综合工程学。其任务是：规划与设计人活动的系统规划与设计管理控制系统规划与设计公用服务系统集成上述三个子系统规划、设计、测试与评价组织的性能与业绩第3页，共59页，2023年，2月20日，星期一一、什么是工业工程？1、美国人如何看工业工程？2、工业工程是美国的五大工程之一3、工业工程的定义AIIE的定义（1955年，1965年修订）IIE的定义（1989年）4、90年代的看法普渡大学工业工程学院（1996）Turner（1993）IIE的新定义（2001）第4页，共59页，2023年，2月20日，星期一一、什么是工业工程？5、小结工业工程是重要的工程科学工业工程是各类组织的系统设计与运作优化的综合工程学应该从实践和本质理解工业工程第5页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、从实践了解工业工程1、美国工厂的看法IEistosolveproblemsinplantIEistosolveproblemsinalltypesoforganizationalsystems2、成飞通过谈判了解IE3、一个美国小老板的故事（讨论）4、创新专业何在？第6页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、课程简介1、课程目标学习基本的概念、知识和理论初步掌握IE的基本方法通过Simulation学习IE的应用为进一步学习IE知识打下基础第7页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、课程主要内容工业与系统工程概论基本建模技术与方法先进的制造战略：灵捷制造工作研究3、课内/外学时32/324、教材5、考核办法：IE专业考试，其它考查第8页，共59页，2023年，2月20日，星期一第一章工业与系统工程概论第一节工业工程的基本概念一、产业的发展产业的发展几个概念工程、科学、管理与技术二、工业工程师干什么？1、工程师2、工业工程师（IEs）第9页，共59页，2023年，2月20日，星期一3、工业工程师干什么问题的解答者革新者设计师协调员系统集成人4、我国需要大量IE人才第10页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、工业工程的活动1、基本IE活动2、典型的IE任务生产运作（人活动的）系统管理（控制）系统公共服务（支持）系统系统集成系统测试、评价与改进第11页，共59页，2023年，2月20日，星期一四、工业工程的研究对象与学科特征1、研究对象传统的IE一个组织/企业为对象，是微观层次的现代的IE既研究一个组织又研究行业、市场、顾客、商务运作和市场气候，是社会技术的2、IE的基本特征工程性第12页，共59页，2023年，2月20日，星期一社会技术性接口性创新性实践性IE以其工程性区别于商学/管理科学IE以其社会技术性区别于其他工程科学IE以其（商务）实践性区别于自然科学IE以其创新和接口性屹立于科学之林第13页，共59页，2023年，2月20日，星期一五、工业工程的目标1、可获利性（Profitability)2、有效性（Effectiveness)3、高效率（Efficiency)4、适应性(Adaptability)5、响应性（Responsiveness)6、连续改进（ContinuousImprovement)第14页，共59页，2023年，2月20日，星期一六、工业工程的创新战略1、跳跃式创新2、不断创新3、不断改进4、创新－改进5、劣化效应及其影响6、经济可承受性的影响：黄金律第15页，共59页，2023年，2月20日，星期一七、工业工程的基本方法1、调查与实证：提问技术2、定量分析：量化分析3、简化4、连续改进5、不断创新6、抓主要矛盾－TOC方法第16页，共59页，2023年，2月20日，星期一八、工业工程意识1、以人为中心的意识2、问题与改革的意识3、全局、全过程、全寿命的意识4、简化的意识5、成本－效益的意识6、快速响应的意识7、连续改进的意识8、创新的意识第17页，共59页，2023年，2月20日，星期一第二节工业与系统工程基础一、系统设计的基础1、系统的概念与属性系统由有有机联系的组元构成的有序整体。系统的基本属性：集合性相关性层次性目的性适应性可学习性第18页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、系统的寿命期和功能系统的寿命期从顾客到顾客的周期系统寿命期内的功能3、用框图表达系统4、进行系统思考的要点按相关性研究系统按事物的特性思考按因果关系思考考虑可测度性与可预测性考虑协同作用：交互作用与接口第19页，共59页，2023年，2月20日，星期一5、系统工程与分析的概念6、今天系统的方法变得越来越重要了全球化趋势的推动高科技技术、计算机和通信技术的飞速发展为适应顾客需求和市场气候的快速变化，使信息搜集与处理和决策高速化系统复杂化动态化TOC理论的要求识别新名词与泡沫云雾的要求交互作用和接口界面设计的要求第20页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、系统建模与优化1、建模的目的推动对事物本质的研究和认识可进行量化分析与预测可以利用计算机建模方法物理模型图解模型数学模型仿真模型第21页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、系统设计基础1、大小系统的含义2、三种系统的基本设计方法归纳设计法推断设计法创造性求解设计法3、大系统的设计方法模块化设计法分层设计法全系统设计法第22页，共59页，2023年，2月20日，星期一四、工业工程的系统设计1、人活动的子系统设计产品（货物与服务）的设计过程的设计制造（生产）系统的设计物流设施规划工作流程设计工作地设计维护与辅助工作程序设计安全程序设计，等。第23页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、管理控制子系统设计全信息系统设计组织设计资源配置与定位质量保证系统设计运作控制库存控制MRP/MRP2/ERP、JIT或TOC系统的设计人力资源规划与控制再造（Reengineering)第24页，共59页，2023年，2月20日，星期一3、公用服务子系统设计目标战略与规划、建模、分析和决策市场研究与营销（marketing)供应保障（Logistics)与供应链管理（SCM)客户关系管理（CRM)企业内外部合作企业业绩测试、评价与改进政策法规与沟通的支持数据库金融与投资监测、分析与决策再造决策，等。第25页，共59页，2023年，2月20日，星期一4、企业测度指标第一类测度指标：产销量、库存和运作费用，或生产率、成本和利润率交货期（T)、成本（C)和质量（Q)，等。第二类测度指标：质量水平企业竞争力员工索质，等。第26页，共59页，2023年，2月20日，星期一5、运作规划与控制产品开发营销计划对信息流、物流的规划与控制CRM供应商选择、管理与合作采购与库存控制财务控制外部变化（干扰），等（图1-14)第27页，共59页，2023年，2月20日，星期一6、公理六（理论机器公理）7、公理七（发明级公理）8、公理八（功能独立公理）在系统设计中应保持功能要求的独立。9、公理九（信息公理）有最小信息量的系统设计方案是最优的方案。第28页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、设计域、设计矩阵、设计方程与产品开发过程1、设计域2、设计矩阵3、设计方程｛FR｝=｛A｝｛DP｝｛DP｝=｛B｝｛PV｝｛FR｝=｛AB｝｛PV｝

4、产品开发过程第29页，共59页，2023年，2月20日，星期一第三节发展中的工业工程一、工业工程的公理1、公理一（系统革新公理）一个人工的或人参与的系统总是可以改进的，除非它已经消亡或不值得再利用了。2、公理二（系统发展公理）所有的工程系统服从相同的发展规律。3、公理三（需求冲突公理）4、公理四（解决冲突公理）5、公理五（发明途径公理）第30页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、现代信息基础1、基本概念信息信息技术（IT)信息处理2、信息量3、有序度第31页，共59页，2023年，2月20日，星期一SIMULATIONONE

搜集信息的重要性准备要求：1、每班推选四人作为代表参加竞赛2、每班推选一人作为裁判3、课后每人交一份报告第32页，共59页，2023年，2月20日，星期一Simulation1搜集信息的重要性一、要求每个小组代表一个公司争夺观测塔的开发生产权只能用扑克牌建造塔身，生鸡蛋代表天文望远镜二、试验过程设计阶段（20min)：搜集信息，构思方案制造阶段（20min)：制造塔的样品测试评价（10min)：评出一个优胜小组三、用户的要求塔高不低于180mm，越高越好塔顶可以稳定地安装望远镜（鸡蛋），抗地震安全，造价低第33页，共59页，2023年，2月20日，星期一第二章工业工程的基本建模技术与工程方法第一节决策、模式与实用决策方法一、概述1、决策决策决策就是决定，是一种选择行为决策的两个假定：事实的假定，价值的假定2、决策过程3、决策活动二、决策的模式程序化决策模式非程序化决策模式第34页，共59页，2023年，2月20日，星期一第一节决策、模式与实用决策方法三、决策的类型确定型决策风险型决策不确定型决策冲突（遗憾）型决策Laplace决策竞争型决策四、简明工程决策方法（自学）第35页，共59页，2023年，2月20日，星期一第一节决策、模式与实用决策方法五、工程决策的特点应该是：有多个可行的备选方案的，是不能直接观察出方案的优劣的，是无法简单地找到结果的。执行置信度最高原则。六、集中决策与群（分散）决策第36页，共59页，2023年，2月20日，星期一第二节基本建模技术与工程方法一、八种基本统计过程控制模型1、流程图（FlowChart)2、检测表（CheckSheet)3、柏拉图（ParetoAnalysis）4、因果图（Cause&Effect)5、直方图（Histogram)6、散布图(Scatter)7、试验设计（DesignedExperimentation)8、控制图（ControlChart)第37页，共59页，2023年，2月20日，星期一第38页，共59页，2023年，2月20日，星期一第39页，共59页，2023年，2月20日，星期一第二节基本建模技术与工程方法二、八种基本分析工具与表达方式1、甘特图（GranttTypeChart)2、线/棒图（Line－BarChart)3、决策表（DecisionMakingTables)4、决策树（DecisionMakingTree）5、结构英语（StructureEnglish)6、项目成本报告（ProjectCostReport)7、关键路径网络（CriticalPathNetwork)8、基本图－饼图与台阶图第40页，共59页，2023年，2月20日，星期一第41页，共59页，2023年，2月20日，星期一第42页，共59页，2023年，2月20日，星期一第二节基本建模技术与工程方法三、流程图1、流程图是用框图表征过程中发生/出现的一系列活动及其相互联系的方法。2、表达用的元素图示例一Motorola公司标准（1997）示例二IBM公司标准（1988）3、绘制指南四、因果图第43页，共59页，2023年，2月20日，星期一第44页，共59页，2023年，2月20日，星期一第45页，共59页，2023年，2月20日，星期一第46页，共59页，2023年，2月20日，星期一第二节基本建模技术与工程方法五、柏拉图1、80/20规则2、应用指南3、实施步骤六、散布（相关）图七、按SPC进行思考八、实施SPC的10个步骤第47页，共59页，2023年，2月20日，星期一一、目的与要求目的：学习应用前四种SPC模型要求：1、每班选出4名队员参加竞赛，投掷一种式样的UFO，每班共投16次。2、每班选出1名裁判员，年级公推1名裁判长，由裁判长统一组织竞赛。3、总结SIMULATIONTWOUFO第48页，共59页，2023年，2月20日，星期一SIMULATIONTWOUFO二、步骤1、设计UFO（15min)2、裁判长统一发令，用统一的纸在20秒内完成UFO制作，超时者记下人数3、顺序投掷UFO，记录结果4、计算DPU，逆向排名5、每人记录试验结果6、评比与总结第49页，共59页，2023年，2月20日，星期一第三章灵捷制造第一节世界制造业面临的形势一、传统制造遇到的困境传统产品过剩，传统制造装备闲置率高“工业空洞效应”引发世界制造结构大调整高物耗、高能耗、高污染引发生存发展危机中高级人才不足利润与投资效益下滑More定理的限制第50页，共59页，2023年，2月20日，星期一第一节世界制造业面临的形势二、高技术制造中的泡沫夸大与炒作投机：发大财三、制造管理的不足一窝蜂、制假、无序竞争新名词形成云雾，使管理无所适从不是系统的管理，不抓瓶颈改进与社会科学结合不密切企业目标与测度不当第51页，共59页，2023年，2月20日，星期一第二节灵捷制造战略产生的背景一、1970－1980年代美国制造业的衰落MIT的研究结论（1986）W.B.Rouse的研究结论（1991）二、经济复苏的对策－振兴制造业MIT/IMVP计划：精益生产/改变世界的机器LehighUniv./IE系与GM的战略：灵捷制造第52页，共59页，2023年，2月20日，星期一第三节灵捷制造的战略步骤与核心概念一、战略步骤2006年前2006年以后二、核心概念以人为中心充分利用信息与信息技术建立竞争－合作机制对需求的变化实现快速响应不断把创新与改进相结合实施“多品种变批量”生产第53页，共59页，2023年，2