基础工业工程教学课件第一部分工业工程基本概念第一章 工业工程概述

实事求是基础工业工程国家级精品课程2一套技巧/能力一条道路/一种人生一门科学/学科一套知识/技能一个专业系统/领域一种理念/思维如何学好这门课学习愿景基本学习要求出勤考核分组评价现场5S控制专题分析讨论辩论现场视频实验研究第一部分工业工程基本概念第1章工业工程概述开篇案例小王是某大学工业工程本科毕业生，刚刚加入某生产装配型企业。厂长早就听说工业工程能够帮助企业提高生产效率、改善产品质量和全面提升企业生产服务水平，于是在他入职不久即找他谈话：“工厂新上一条生产线，当前质量偏低，天天加班还无法完成订单，希望你能够运用工业工程的方法解决这些问题。”小王满怀信心地接受了厂长的任务。可是当接受任务以后小王发现：NoProblem！开篇案例没有形成连续的生产线，产品固定装配，工人根据工序轮番前往工作；切割机每天都会发生故障停工，员工倒认为停了不用干活，很高兴；质保部门和生产部门争执频繁，生产部门认为质保部门有意刁难；产品工艺复杂，图纸难以看懂；生产时生产垃圾散落一地，下班前再集体清扫；运料小车相撞事件时有发生……没有明确的生产计划，每天早上八点班组长开会时生产部长制定一个大致目标，晚上下班前若发现没有完成即决定加班；开篇案例员工工作期间嬉笑打闹，经常暂停手头的工作，四处借用工具，工具箱内物品五花八门、杂乱无章；早完成分配工作的人会被再派任务，但无额外报酬，导致员工工作懒散；班组长也只能估计每个工序的时间，估计误差大约半个小时；用泰勒法测定工时困难重重，员工警惕性很高，有时故意放慢动作，无法确定合适的工时，而且工人操作随意，每次作业顺序都不一样。开篇案例小王一筹莫展，后悔自己学艺不精，赶紧查看本科学习的专业书籍。研讨题1、什么是工业工程，工业工程涵盖那些内容？2、工业工程师应掌握哪些知识和技能，掌握到什么程度？3、工业工程师应有哪些意识？4、建议小王该怎么做？主要内容1.1问题回顾1.2工业工程定义1.3工业工程的发展(100年历程)1.4工业工程的意识1.5工业工程的特征1.6工业工程的知识体系1.7工业工程人才及素质1.8工业工程在中国发展和应用特性第一章工业工程概述1.1问题回顾1.2工业工程概念1.3中国工业工程体系1.4工业工程的发展(100年历程)1.5工业工程发展与应用的趋势1.6工业工程的知识体系1.7工业工程人才及素质

产品和服务是如何生产出来的？

如何降低资源消耗？What？Where？When&Who？How？厂址与现场布局生产计划与排程工作方法与运作流程产品与质量战略

企业生产与运作管理关注的两大问题

生产与运作管理解决的具体问题1.1问题回顾Q(Quality)T/D (Time/Delivery)C (Cost)S (SafeorService)E (Environment)F (Flexible)1.1问题回顾

企业生产与运作管理的目的以汽车企业为例，拿到定单或预测产品需求后应该考虑：（1）如何在规定的时间内完成所需的产品品种和数量？（2）如何保证产品质量、降低产品的成本？（3）如何高效率地完成产品？问题解决途径和方法

企业的生产计划与控制

企业生产运作与管理存在的问题现场管理

运作流程与作业方法1.1问题回顾最佳作业方法的问题最佳作业方法的标准化及劳动定额问题与最佳作业方法相关的生产场所布置、物流路线设计、工具设计等问题工作设计问题现场管理问题基础工业工程可以解决的问题1.2什么是工业工程Thereisalwaysabetterway!泰勒的时间研究吉尔布雷斯的动作研究什么是工业工程？1.2工业工程定义1.2什么是工业工程1.2什么是工业工程约瑟夫·朱兰博士(Dr.J.M.Juran)：美国值得向全世界夸耀的东西就是IE，美国之所以打胜第一次世界大战，又有打胜第二次世界的力就是美国有IE。1.2工业工程定义1955年美国工业工程师学会（AIIE）首次正式定义工业工程：工业工程（IE）是综合运用数学、物理学和社会科学的基础知识及工程分析的方法，将人力、物资、装备、能量和信息组成一个集成系统,并对这样的系统进行规划、设计、评价和改进的活动。

收录美国国家标准Z94，及工业工程术语标准。美国工业工程师学会（AIIE）——IndustrialEngineeringTerminology,1955

工业工程(IndustrialEngineering)是对有关人员、物资、设备、能源和信息所组成的集成系统(IntegratedSystem)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。美国工业工程师学会（AIIE）——IndustrialEngineeringTerminology,ANSI94,19821.2工业工程定义工业指是会生产、建设、交通、服务等产业的集合，不局限于工业生产集成系统指管理对象的全部工程分析不仅指一般工程技术的分析，而且包括系统工程的原理和方法能源和信息是强调现代生产资源、要素的新内容1.2IE的概念与特征1.2工业工程定义丰田生产方式创始人大野耐一20世纪50年代全日本都在研究工业工程这种赚钱的技术……

所谓丰田生产方式（ToyotaProductionSystem,TPS）就是丰田式的工业工程。

工业工程是从事把人员、原材料、设备作为一个整体系统去发挥其功能的科学；它是进行经营管理系统方面的设计、改善与设置工作的学科。为了规划、预测、评价经营管理系统的成果，运用数学、自然科学、社会科学中的特定知识，同时使用技术分析与归纳的原理和方法。日本工业工程师学会（JIIE）1.2工业工程定义人员物料设备能源信息综合体系利用设计Design改善Improve配置Installation数学物理学社会科学知识技术期待的成果规划设计评价改进创新工学的分析设计原理方法通过PQCDSF1.2工业工程定义1.2什么是工业工程学科性质是一门具有管理属性的综合性工程科学技术，日本人称之为管理技术。研究对象人员、物料、设备、能源、信息等生产要素所构成的各种生产及经营管理系统，不限于行业和组织。研究方法综合运用各种工程技术与方法任务和目标效率、质量、成本、柔性、安全、环境。1.3工业工程技术体系工业工程的体系结构一个基本概念六项基本功能五种关键意识四项原则与特性三大专业技术体系两种技术特性1.3工业工程技术体系工业工程概念工业工程(IndustrialEngineering)是对有关人员、物资、设备、能源和信息所组成的集成系统(IntegratedSystem)进行设计、改善和配置的一门学科。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。IE的内涵性质：IE是多种专业工程技术与管理相结合，而具有管理属性的工程技术体系，日本人称之为管理技术；特点：IE有自身的结构、内容、方法和工具，是系统化、专业化、科学化的知识，可以学习和传授；对象：IE有明确对象和方向，对人员、物料、设备、能源和信息所组成的系统及过程进行分析、设计、运行、控制、评价、优化的体系，覆盖所有行业领域。目标：IE有明确的目的，以低成本、高质量、高效率的方式提供产品和服务，是将各类科学技术转化为生产力的独特技术。1.3工业工程技术体系IE的两种技术特性专业工程技术：关于产品、设备、材料、工艺的“硬”技术，它解决生产过程的基本能力；管理技术：关于生产要素、人和环境的资源组合配置的“软”技术，是解决生产效率、质量、成本和改善工作环境的能力技术，即工业工程技术。IE=工程技术+管理=综合管理技术1.3工业工程技术体系基础理论体系：数学、物理学、管理学、经济学、社会学支撑技术体系：专业工程技术、信息技术专业技术体系分析评价类技术工程经济预测、决策技术可靠性工程系统分析与评价……管理控制类技术生产计划与控制质量管理成本控制信息控制……设计改善类技术工作研究物流工程人因工程精益设计……1.3工业工程技术体系IE四大管理特征

累积性

创新性

发展性

满意度准则1.3工业工程技术体系IE的五种重要意识

问题和改革意识

质量、成本和效率意识

工作简化与标准化意识

整体优化与持续改进意识

以人为中心的意识1.3工业工程技术体系IE的六项基本功能创新设计规划改进IE控制分析/评价1.3工业工程体系结构经济形态：18-19世纪完成工业资本积累科学技术：20世纪初进入电动机时代生产力：生产效率普遍低下，福特生产线泰勒制：1911年《科学管理原理》1.4IE的产生与发展1.4.1IE发展100年(孕育期)

管理的意识随着氏族的形成就已经产生了工程的概念直到土木、机械、电气、化学四大技术在18、19世纪先后发展起来之后，才开始萌发早期的工程原理首先是在土木建筑方面发展起来的，当时叫做民用工程（CivilEngineering）产业革命促进了大批革新项目，制造业的规模和复杂性大幅度增加。零件互换性(E.Whitney)和劳动分工(A.Smith)，是促使大量生产成为可能的两个重要的IE观念在德国兴起的标准化同样也是促进大量生产和工业化的重要IE成就1832年，英国的CharlesW.Babbage发表了《机械制造业经济论》(OntheEconomyofMachineryManufactures)，提出了时间研究的重要概念1.4.2IE发展100年(第一阶段)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”和“切削实验”，总结了称为“科学管理”的一套思想，其内容涉及制造工艺过程、劳动组织、专业化分工、标准化、工作方法、作业测量、工资激励制度以及生产规划和控制等问题的改进，其科学性和系统性为IE开创了通向今天的道路。1910年，FrankGilbreth和LillianGilbreth从事动作研究(砌墙实验)和工业心理学研究；1913年，HenryFord发明流水装配线；1914年，HarryGantt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，F.W.Harris研究应用经济批量控制库存量的理论；IE理论基础:泰勒制体系比较项目改善前改善后员工数(个)400-600140铲费改善后减少50%工人工资增加60%成本年节省78000美元泰勒的时间研究（F.W.Taylor,1856-1915）后人称为“动作研究之父”F.B.Gilbreth扩大了对动作和疲劳的研究，首创了分解动作研究，并提出“合并、简化和取消”思路L.M.Gilbreth是心理学家，侧重对管理心理学进行研究，并得出结论：传统的管理完全依靠报酬和惩罚，而科学的管理则努力争取工人的合作动素（Therblig)吉尔布雷斯夫妇的动作研究（F.B.Gilbreth,1868-1924；L.M.Gilbreth,1878-1972）效率每铲重量21.5磅比较项目改善前改善后动作数185工作效率(砌砖数/小时)120350吉尔布雷斯夫妇的动作研究1.4.2IE发展100年(第二阶段)1908年美国宾夕法尼亚州立大学首先建立了工业工程系；1911年美国Purdue大学开设了工业工程选修课；1920年美国成立了美国工业工程师协会（AmericanSocietyofIndustrialEngineer,ASIE；后又成立AIIE），工厂中出现专门从事IE的职业；1922年马肯著《预算控制》，1924年著《会计管理》；1924-1931年W.A.Shewhart首创“统计质量管理”；1924-1933年，G.F.Mayo通过“霍桑实验”首创“人际关系学说”；J.Fish首创“工程经济”。劳动生产率大幅度提高1908年——514分钟（8.56小时）/车1913年——2.3分钟/车1914年——流水生产线1.19分钟/车推动了世界汽车工业的进步——汽车全面普及，成为必不可少的生活用品(例)IE基础应用：福特流水线工商管理(设在商学院)1908年宾州大学成立IE系1881年澳顿管理学院创立1911年普渡大学设立IE课程1908年哈佛大学成立商学院1912年联合成立科学管理学会,后改为Taylor学会1920年工业工程学会成立1922年管理学会成立1934年合并成立管理促进学会1948年美国工业工程学会（AIIE）成立各类工商管理学会工业工程系(设在工学院)分析：IE与BA发展比较生产管理市场财务人事自然科学工业工程社会科学工商管理分析：IE与BA的异同1.4.3IE发展100年(第三阶段)20世纪40年代中期，英、美两国发表了关于运筹学成果的资料，立刻受到IE工作者的注意第三阶段的IE与前两阶段的比较以经验和定性分析为主以定量分析为主。实际上，从休哈特开始，这些方法的发展使管理开始真正有了科学的依据，而不再只是一种艺术或经验。以通过基层生产现场中作业研究来降低劳动成本为主以研究整体系统的优化、降低各种资源消耗、提高整体系统的生产率为主。1.4.4IE发展100年(第四阶段)在20世纪50、60年代，系统科学（SS）有了长足进展。一种承袭了SS思想和包含自然科学、社会科学知识的、以OR为理论基础但很注重工程应用的技术——系统工程（SystemEngineering,SE）脱颖而出。SE重视系统哲学思想的培养和系统分析方法的训练，又包含有较丰富的自然科学和社会科学的知识，正是IE所需要的一种“统帅”学科。SE的方法论OR的定量分析方法传统IE技术技术新IE学科的“连续光谱”（continuumspectrum）1.4.4IE发展100年1.4.5IE发展100年(第五阶段)20世纪70年代以来，特别是最近10年来，IE的发展出现了一些新动向：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已经成为为企业管理提供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）1.5工业工程的特征遵循持续改善的原则，注重精益流程观综合应用多学科的理论和知识研究世界级制造和服务应用范围越来越广——服务业和非营利机构以组织的整体作为研究对象关注T、Q、C、S、E、K：Time/Quality/Cost/Service(Safety)/Environment/KnowledgeIT的综合运用探索新的理论和方法，创新应用模式1.5.1

IE学科特征科学管理基础IE现代IE组织行为科学管理理论丛林现代管理哲理＋管理技术系统管理科学管理创新所依据的基本手段就是IEIE始终是目标驱动的管理技术统计数据：美国在1889年以来的100多年的时间里，一直保持生产率以平均每年仅2.5%的速度增长，这种增长使美国财富每隔30年便翻一番。在这每年2.5%的增长中，劳动力素质的提高的贡献是0.5%，大量投入资本的贡献是0.4%，而管理创新的贡献是1.6%，占整个生产率增长的64%。1.5.2IE与管理技术1.5.3工业工程与相关学科的关系管理工程制造工程IEME1ME2系统工程SEME1——管理工程；ME2——制造工程；SE——系统工程；IE——工业工程IE

190019201940195019601970198019902000

科学管理法库存模型统计质量控制OR价值工程工厂布置物料搬运网络计划工程经济MRP闭环MRPMRPIITQC/TQMERPCIMS最优生产与TOC敏捷制造SCMJIT电子商务精益生产系统模拟ISO9000决策理论系统工程行为科学1.5.4IE演进与管理发展的关系低成本高效率实现企业目标以持续改善为原则，不断优化运作流程促进企业人才培养与进步实现企业管理累积推动企业管理创新1.5.5

IE的目标特性管理模式与组织创新系统性；集成性；敏捷性；学习型应用手段创新IT应用日趋广泛和深入，形成“IE+IT”融合创新体系；既关注效率，又关注效果。成果创新丰田生产方式(TPS);计算机集成制造系统(CIMS);大规模定制(MC);敏捷制造系统(AM);企业资源计划(ERP);供应链管理(SCM)；全面质量管理(TQM)；1.5.6IE的创新特性1.5.6IE的创新特性成果创新面向服务和架构SaaS:Softwareasaservice;SOA:service-orientedarchitecture物联网云技术/云服务1.生物力学；2.成本管理；

3.数据处理及系统设计；

4.销售与市场；

5.工程经济；6.设施规划与物流（含工厂设计、维修保养、物料搬运等）；7.材料加工（含工具设计、工艺研究、自动化等）；8.应用数学（含运筹学、管理经济学、统计和数学应用等）；9.组织规划