第1章-工业工程概述-2013-11-9

第1章-工业工程概述-2013-11-9第一页，共48页。工业工程导论本课程教学环节课堂讲授案例研讨习题作业本课程考核方式出勤与作业（30%）期末笔试（70%），开卷。第二页，共48页。工业工程导论教材及参考书薛伟、蒋祖华主编《工业工程概论》机械工业出版社，2009罗振壁、朱立强编著《工业工程导论》机械工业出版社，2003蒋祖华等编著《工业工程实践案例及方法》清华大学出版社，2008汪应洛主编《工业工程概论》（修订版）中国科学技术出版社，2005第三页，共48页。工业工程导论第1章工业工程概述4学时第2章工业工程理论2学时第3章工作研究6学时第4章人因工程4学时第5章生产计划与控制6学时第6章设施规划与物流分析6学时第7章现代质量工程0学时第8章现代制造系统4学时本课程学时分配第四页，共48页。第1章工业工程概述教学目的与要求1.了解工业工程的发展与应用2.理解工业工程的概念、学科性质以及内容体系

3.了解现代工业工程面临的挑战及其发展趋势

用工程的方法改进管理用管理的理念策划工程第五页，共48页。第1章工业工程概述主要内容工业工程的发展和应用工业工程的概念和内容

现代工业工程面临的挑战和发展123工业工程的产生和发展历程工业工程的概念工业工程在我国的发展和应用工业工程的学科特点工业工程内容体系现代工业工程面临的挑战现代工业工程的发展趋势第六页，共48页。第1章工业工程概述工业工程社会生产力发展的需求

科学技术日新月异的成果

社会环境/

经济形态

科学技术成果动因支持运筹学统计学系统工程计算机工程信息技术工业工程（IndustrialEngineering,IE）的产生第七页，共48页。第1章工业工程概述社会发展与经济形态原始经济狩猎经济农业经济工业经济和谐经济游牧业农耕（少数）农牧业手工业商业农业工程化工业化服务业工业化手工业（少数）50-100万年前AC175020002020自然经济（封闭式）商品经济（开放式）信息经济全球化市场第八页，共48页。第1章工业工程概述三次工业革命的比较比较内容第一次（工业革命或产业革命）第二次（科技革命）第三次（高新科技革命）开始时间18世纪60年代19世纪70年代20世纪四五十年代完成时间19世纪上半期19世纪末20初正在进行主要标志蒸汽机的发明、改进及广泛使用电力的发明与广泛应用信息（电子计算机）、生物、材料、空间（航天）、海洋、能源（原子能）为主导的高技术重大突破、发展与应用代表人物瓦特爱迪生比尔·盖茨理论基础牛顿的力学法拉第的电磁学爱因斯坦的相对论领先国家英国美、德美国对生产方式的影响实现了生产方式的机械化实现了生产方式的电气化实现了生产方式的自动化，并向信息化、智能化方向发展进入的时代蒸汽时代电气时代网络信息时代交通工具汽船（轮船）、火车电车、汽车、飞艇、飞机宇宙飞船新兴的部门石油化工、汽车制造、电力工业信息技术产业、核工业、航空航天工业、电子工业第九页，共48页。三次工业革命的后果:三次科技革命都促进了生产力发展,都引起社会关系的巨变,都对世界格局发生巨大影响.三次工业革命的后果表明生产关系必须适应生产力的发展，生产力决定生产关系；科学技术是产力(马克思主义的基本原理)，科学技术是第一生产力（邓小平）；要树立科教兴国的战略思想。第十页，共48页。Industry4.0Time物联网和制造业正宣告着第四次工业革命—工业4.0的到来第1章工业工程概述第十一页，共48页。第1章工业工程概述工业工程形成和发展的演变过程，实际上就是各种用于提高效率、降低成本的知识、原理和方法产生与应用的历史，工业工程技术随着社会和科学技术的发展不断充实新的内容。一般认为，工业工程最早于19世纪末起源与美国。泰勒时间研究（Timestudy)吉尔布赖斯夫妇动作研究（Motionsduty)IE发展经历了四个（或三个）相互交叉的阶段/时期。第一阶段：19世纪末-20世纪30年代初，工业工程奠基期，科学管理时期第二阶段：20世纪30-40年代，工业工程的成长期，定量化精细管理时期第三阶段：20世纪40-70年代，工业工程的成熟期，运筹学优化管理时期20世纪80-至今，工业工程创新时期，全球化和网络化系统管理时期第十二页，共48页。第一阶段（19世纪末～20世纪30年代初）：IE萌芽和奠基的时期。

以劳动专业化分工、时间研究、动作研究、标准化等方法的出现为主要标志。巴贝奇

、吉尔布雷斯夫妇、福特、甘特、泰勒、Whitney

提出时间研究的概念、发明流水装配线、“铁铲实验”、“搬运实验”和“切削实验”、动素研究等。时期主要内容

代表人物主要事件1.1工业工程的发展与应用第十三页，共48页。

1800，Whitney,倡导零件标准化.生于1765年;卒于18251798年,获得政府合同生产10,000枝步枪。指出机器工具可以精确地按照说明制造出步枪部件，步枪部件可以被用到任何步枪上。零件标准化零件互换性第一阶段代表人物1.1工业工程的发展与应用第十四页，共48页。1881，Taylor,“科学管理”1856——1915，世称“科学管理之父”1881年,他担任米德威尔钢铁厂的总工程师，研究了如何完成工作任务，开创了时间和工作研究，创造性提出效率原则。“铁铲实验”“搬运实验”“切削实验”

第一阶段代表人物1.1工业工程的发展与应用泰勒主义（Taylorism）第十五页，共48页。弗兰克(1868-1924);林莲(1878-1972)夫妻工程小组进一步发展了工作衡量方法将效率原则应用到家庭和12个孩子当中发明了18个动素弗兰克·吉尔布赖斯&林莲·吉尔布赖斯(FrankandLillianGilbreth)第一阶段代表人物1.1工业工程的发展与应用第十六页，共48页。

1913，HenryFord

，“流水生产线”让它们都一样!1863—19471903年建立福特汽车公司1913年首次使用移动装配线生产T型车，半成品通过传送带到达各个工作站。在1911年的水平上给予工人优厚的工资(5美元一天!)1920s-30s，福特(大量生产理念）+通用斯隆（组织技术），“大量生产方式”（MassProduction,MP）第一阶段代表人物1.1工业工程的发展与应用第十七页，共48页。第二阶段20世纪30年代初～40年代中期：工业工程的成长时期。吸收了数学和统计学的知识，创立了许多IE的原理和方法，形成了现代IE的主体。

相关实践人员美国高校成立了更多的IE专业或系，并且出现了专门从事IE的职业。

时期主要内容

代表人物主要事件1.1工业工程的发展与应用第十八页，共48页。第三阶段20世纪40年代中期～70年代末：工业工程的成熟时期

运筹学和系统工程成为IE的理论基础，计算机为IE提供有效的技术手段，IE得到了重大发展。美国工业工程师学会

、日本、亚洲四小龙、德国美国成立了工业工程师学会。首次给出了IE的正式定义。IE被成功引入亚太地区。时期主要内容

代表人物主要事件1.1工业工程的发展与应用第十九页，共48页。第四阶段20世纪70年代末～至今：工业工程的扩展与创新期系统工程原理和方法用于IE，完善了IE的理论基础和分析方法，IE的应用范围从微观系统扩展到宏观系统.工业和制造部门、政府部门和各种组织。IE的应用从工业部门到政府部门和各种组织时期主要内容

代表人物主要事件1.1工业工程的发展与应用第二十页，共48页。从工业工程发展的四个阶段看，工业工程技术是从着眼局部改造的工作研究开始，逐步到第二个阶段的设施设计、物料搬运、人机工程、生产计划与控制、质量控制、工程经济及成本控制等。其特点是着眼于生产、管理的全过程和整体系统的效益提高。第三、四个阶段在全面性、整体性的基础上，吸收了信息技术的特点，面向企业的柔性化、集成化、系统化、网络化、虚拟化又产生了诸如CAD/CAM、MRP、MRPII、准时制（JIT）、敏捷制造(AM)、并行工程(CE)、企业流程重组(BPR)、CIMS等先进制造技术与管理模式。1.1工业工程的发展与应用第二十一页，共48页。制造模式发展TimeQualityServiceCostEnvironmentFlexibilityProductivityManualproductionInflexibleManufacturingJITTQM

FMCLPFutureManufacturingAMNMIMVMCEFMGMPropertiesofManufacturingSystemMPDMDevelopmentofManufacturingModes第二十二页，共48页。AdvancedManufacturingModesJustInTime

(JIT)(1960s,Japan)FlexibleManufacturing(FM)(1967,Britain,FMS;1976,Japan,

FMC）LeanProduction

(LP)(1989,America)IntelligentManufacturing(IM)(1989,Japan)AgileManufacturing(AM)(1988,America)VirtualManufacturing(VM)(1991,America)FractalManufacturing(FM)(1990s,German)BionicManufacturing(BM)(1990s,German)NetworkManufacturing(NM)(1993,America）GreenManufacturing(GM)(1996,America)Computer/ContemporaryIntegratedManufacturing(CIM)(1973,America；1998,China)…第二十三页，共48页。工业工程在我国的发展和应用（50-70年代）1951年，郝建秀“细纱工作法”1953年，“倪志福钻头”（三尖七刃麻花钻）1960-1970，华罗庚的优选法、统筹法1965年《统筹方法平话》1971年《统筹方法平话及补充》，增加了实际应用案例1971年《优选法平话》，着重介绍了0.618法(黄金分割法)：左端点+(右端点—前一点)

=

后一点

左端点+(右端点—前一点)

=

后一点

如用折纸条和香烟烧洞的方法讲解0.618法

1.1工业工程的发展与应用第二十四页，共48页。华罗庚的“优选法”应用案例：某保健饮料开发公司在试验配制一种新型饮料时，需要加入某种化学成分K。根据已往的研究经验，估计每100

kg饮料大约可加入K的量在1000～2000

g之间。要研究出其口感、营养、颜色、气味俱佳的饮料，就需要作大量的试验。如果以每10

g作一次试验的语，就要作100次试验，显然这样就要耗费许多人力、物力、财力以及时间。公司采用“优选法”：用一张有刻度的纸条表示1000～2000

g

，在这张纸的黄金分割1618位置处划一条线，：1000+(2000—1000)×0．618=1618把纸条对折，前一线（1618）落在1382处划线。即：1000+（2000—1618）=

1382

把两次试验的效果进行比较，如果认为1382

g的浓度比较低，则在1

382处把纸条的左边一段剪掉；反之，就在1

618处剪掉右边的一段)。把剩下的纸条再对折一次，再划线，再做实验，并将实验结果与前面的实验效果比较，如此反复进行试验、比较，逐步接近最好的加入量，直到满意为止。有研究表明，用这种“优选法”做16次试验相当于用“均分法”

2500多次试验所达到的精度。1.1工业工程的发展与应用10002000161813821764第二十五页，共48页。工业工程在我国的发展和应用（80年代）主要事件机械电子工业部门最早提出“加强企业管理，实行整体优化”的要求；有关部门普遍认为工业工程技术比较适合中国现阶段经济发展的需要；北京、大连等地推广应用工业工程。代表人物机械电子工业部门有关部门和许多有

识之士北京、大连等地起因工业部门认识到工业工程的推广和应用将会对其经济发展产生巨大的影响。1.1工业工程的发展与应用第二十六页，共48页。工业工程在我国的发展和应用（90年代）主要事件成立了国内第一个工业工程学术团体——中国机械工程学会工业工程分会。大多数高等院校都已相继设立“管理工程系”或者“工业工程系”。有了一定水平的工业工程应用案例代表人物中国机械工程学会工业工程分会高等院校第一汽车集团、一汽大众有限公司、广东科龙集团、广东美的集团以及东南沿海的许多企业起因中国企业面临直接进入国际市场竞争的挑战，急需提高管理水平，降低成本，提高效益。1.1工业工程的发展历程第二十七页，共48页。工业工程在我国的发展和应用（90年代以后）主要事件一汽成立了工业工程科，这标志着一汽工业工程的应用进入了一个新的阶段；工业工程应用的范围增大；IE的应用方面存在盲目性。代表人物一汽集团对工业工程认识还处于萌芽状态的企业起因随着改革开放的深入，各种先进的管理理念为更多的企业所认识，中国的企业也逐渐认识到了工业工程对提高企业竞争力的重要作用。1.1工业工程的发展历程第二十八页，共48页。我国高校工业工程专业排名排名学校简介1清华大1993年第一批获准设立工业工程硕士专业，1997年起设立本科专业并开始招生，2001年10月正式成立工业工程系，特聘美国工程院院士、普渡大学萨文迪教授出任首届系主任和讲席教授。2西安交通大学1992年创建工业工程系，是我国最早开办工业工程专业的教学与研究单位。3天津大学是1992年国家教委批准试办工业工程专业(本科)的首批高等学校之一，也是首批获得工业工程硕士授予权的首批高等学校之一。1999年，国务院学位办批准天津大学等学校培养工业工程工程硕士，2000年4月已经招生。4重庆大学机械工程学院工业工程系创建于1993年，为国家教委首批正式批准的工业工程专业本科招生单位，目前已具有管理科学与工程硕士、博士学位授予权。5上海交通大学工业工程系成立于1996年，2002年3月扩编并更名为上海交通大学工业工程与管理系。设有工业工程与物流工程2个本科专业;具有工业工程博士、硕士学位授予权;拥有工业工程领域和物流工程领域2个工程硕士点。…………？上海理工大学第二十九页，共48页。在IE发展的不同时期，不同背景，不同国家的学者、学术团体对其所下的定义也不尽相同，但其内涵大体相似。

1.2工业工程的概念和内容美国工业工程师学会（AIIE）IndustrialEngineeringTerminology,ANSI94,1982工业工程(IndustrialEngineering)是研究人、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统的设计、改善和设置的工程技术。它综合运用数学、物理等自然科学和社会科学方面的专门知识与技术，以及工程分析和设计的原理和方法，来确定、预测和评价上述系统可能取得的结果。工业工程概念第三十页，共48页。日本工业工程师学会（JIIE）工业工程是这样一种活动，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。1.2工业工程的概念和内容工业工程概念第三十一页，共48页。1.2工业工程的概念和内容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、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。工业工程概念第三十二页，共48页。工业工程师是一种复合型人才；工业工程的工程属性很强，是一门工程类科学技术；工业工程研究的对象是由人、物料、设备、能源、信息等生产要素所组成的各种生产及经营管理系统，且不局限于工业生产领域；工业工程采用的理论与方法是来自于数学、自然科学、社会科学中的专门知识和工程学中的理论和技术；它追求综合系统的整体效益；现代工业工程不仅是一种工程技术而且还是一种哲理，特别强调发挥系统中人的作用。各种IE定义都旨在说明：1.2工业工程的概念和内容工业工程概念第三十三页，共48页。IE定义简化成一句话IE是质量和生产率的技术和人文状态。

或

IE是用软科学的方法获得最高的效率与效益。1.2工业工程的概念和内容工业工程概念第三十四页，共48页。生物力学成本管理数据处理与系统设计销售与市场工程经济设施规划材料加工应用数学组织规划与理论生产计划与控制实用心理学作业测定及方法人的因素工资管理人体测量安全职业卫生与医学工业工程范畴1.2工业工程的概念和内容第三十五页，共48页。工业工程学科特点

工业工程是一门综合性很强的交叉学科。它是一门技术和管理有机地结合的边缘科学。工业工程工程技术管理技术自然科学社会科学人工智能技术经济管理现代软科学系统工程工程技术管理技术计算机技术1.2工业工程的概念和内容第三十六页，共48页。工业工程的内容体系1.2工业工程的概念和内容工业工程学科特点第三十七页，共48页。策略层经营战略是企业发展中带有长远性、根本性和全局性的谋略，以战略研究和制定为核心的战略管理是现代工业工程的重要内容。企业战略研究的基本方法是系统分析方法，主要包括：对企业现状的综合诊断、企业外部环境及其变化的分析、企业内部条件的分析、企业经营和发展目标的确定、战略制定、战略评价、战略实施及推进等。企业经营战略的层次性：公司战略、经营战略、职能战略等。由于战略的全局性，企业战略管理会涉及生产系统内外的各种要素和工业工程工作的许多方面。策略层次1.2工业工程的概念和内容第三十八页，共48页。工效学（Ergonomics）研究人、机械、环境相互间的合理关系，以保证人们安全、健康、舒适地工作，并取得满意的工作效果的机械工程分支学科。工作研究（Workstudy）利用动作研究等技术分析影响工作效率的各种因素，改善生产系统，以消除消费，从而提高劳动生产率和经济效益。人因与效率工程技术层1.2工业工程的概念和内容认知工效学（CognitiveErgonomics）以提高脑力劳动的效率和准确性为目标，研究作业人员认知过程模式和判断及决策过程中人与工作对象及环境的相互关系。第三十九页，共48页。3.生产计划与控制2.现代制造工程4.质量管理与可靠性1.设施规划与物流分析对对象系统的位置选择、平面布置、物流分析、物料搬运方式及运输工具的选择等进行具体的规划与设计，从而使各生产要素和各子系统按照工业工程的要求得到合理的配置和布局，组成高效率的生产集成系统。

是在计算机系统技术的基础上发展集成生产和相应的现代制造技术。包括：CAD/CAM、CAPP、NC、CIMSFMC，FMS等技术。主要研究生产过程及各种资源的组织、计划、协调和控制，内容包括生产系统的分析与设计、制造过程的计划与控制、库存管理与控制、维修计划与控制、生产能力的测定与管理等。通过对人、财、物和信息的合理组织及调度，保证生产过程均衡、高效运作，加速物流、信息流的流转，提高资金周转率。

为保证产品质量或工作质量所进行的质量调查、计划、组织