第一章工业工程概述12节

工业工程

南昌航空大学姜俊华第1章工业工程概述

1.1什么是工业工程1.1.1工业工程的定义

工业工程（IndustrialEngineering，简称IE）是一门交叉学科，它是一门技术与管理相结合的工程技术科学,也是一门技术与管理融为一体的实践性和实用性都很强的应用科学。它既是一种充分发挥生产要素作用、靠内涵扩大生产、提高产品质量、提高生产效率和经济效益的工程技术，又是一种现代管理技术。

IE定义表明了四个方面的涵义：第一，IE是管理、技术之间的桥;第二，IE研究的对象是一个系统工程;第三，IE是门交叉性学科，它集工程科学、管理科学、系统科学、计算机科学的最新成果组成了现代管理科学的核心内容;第四，IE的目标、任务是以技术为内涵提高工作效率和经济效益。

1.1.2工业工程的目标

工业工程的目标就是使生产系统投入的要素得到有效利用，降低成本，保证质量和安全，提高生产率，获得最佳效益。具体地讲，其目标就是将人、原材料、设备等放到一个立体空间内，使其统一地、巧妙地、最佳地组合到一起，进行综合分析，统一设计，全面改善，整体确定，以实现各种要素合理配置，优化运行，以达到低成本、低消耗、安全优质、准时和高效的目的。

1.1.3工业工程的基本职能

工业工程的基本职能为：规划、设计、评价和创新四个方面。

1.1.4工业工程的基本特点

（1）IE的核心是降低成本、提高质量和生产率、经济效益。（2）IE是一门综合性的多种学科知识和应用技术的庞大体系。简单地说，IE实际上就是把技术和管理有机地结合起来的学科。

（3）注重人的因素是IE区别其它工程学科的显著特点之一。（4）IE的重点是面向微观管理。（5）IE是系统优化技术。

1.1.5工业工程的意识

(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（本）的意识。1.2工业工程的起源与发展

1.2.1国内

工业工程学术活动的概况是：

90年——第一次学术会（天津大学）91年——第二次学术会（上海）93年——第三次学术会（北京）海峡两岸的研讨会

95年——第四次学术会（沈阳）97年——第五次学术会（武汉）99年——第六次学术会（西安）国际学术会议IE&EM’199901年——第七次学术会（天津）天津大学主办国际学术会议IE&EM’200102年——第八次学术会（吉林）全国高等学校IE专业实践环节研讨会03年——第九次学术会（宁夏银川市）召开WTO需求IE人才培养与专业发展研讨会

03年——第十次学术会（上海）上海交大主办国际学术会议IE&EM’200305年——第十一次学术会（沈阳）东北大学主办05年——第十二次学术会（重庆）重庆大学主办国际学术会议IE&EM’200507年——第14届工业工程与工程管理国际学术会（天津滨海新区）IE&EM’2007暨东亚IE第二次论坛……

在撰写工业工程学术论文方面：（2000年以前的统计）在以往的论文集中汇集了几百篇（就有我们撰写的6余篇），这是在递交的上千篇论文中挑选出的。这些论文论述了IE理论、教育、应用等方面的内容。尤其是一些应用性成果倍受欢迎。目前，我们学校是团体会员;我们有IE研究室;开办了IE专业：部分教职工是IE会员;有IE专家和IE师还有省级学会的IE理事。

我们从90年就涉入IE工作，培养出了多届毕业生。他们深得用人单位的欢迎。有位学生入厂不到一年便被提拔为厂方的三号人物。大多数均成为了技术骨干。

1.2.2国外

(1)工业工程的发展历程：表1-2中横轴上不同年代有很多原理和方法产生。这里的年代只表示事件的开始，而不是结束。例如，关于时间研究，至今仍是IE的基本方法。

表1-2IE大致可划分为四个发展时期：

第一时期：从产业革命到十九世纪末叶（1890～1899）称摇篮期。惠特雷（E.Whitney）提出“互换性”概念，奠定了合理化、标准化、专业化的基础，推动了生产力的再发展。人们开始用新的思考方式来研究提高效率等。这就孕育了IE的思想，为IE的诞生和发展提供了基本元素。

第二时期：从十九世纪末（1899年）到第一次世界大战期间，称奠基期。泰勒（F·W·Taylor,1856-1915）和吉尔布雷斯（Frank·B·Gilbreth,1868-1924）及其志同道合者成为IE的创始人。泰勒是一位工程师、效率专家和发明家，他一生中获得过100多项专利，他是一位勤奋、自学成才的典范。

泰勒当过普通工人、技工、工长、总技师、总工程师，并通过上夜校获得史帝芬理工学院机械工程学士学位。为了决定“公正的一天”（工作量），他首先使用秒表记录工作时间，并对工作方法加以改善和标准化。他做金属切削试验前后持续了26年，切去80万磅材料，正式有记录的试验达近5万次，最后制订了“切削用量标准”，并发现了“高速钢”，对促进生产力的提高产生了巨大作用。他是“科学管理”的创始人。

泰勒创立了“时间研究”（TimeStudy），系统地研究了工场作业和衡量方法，改进操作方法，科学地制定劳动定额，并使之标准化，极大地提高了效率，降低了成本。如：1889年他对装卸工使用铁铲的效率进行了研究，通过试验和测定发现，每次铲运的重量在10kg(约22磅)左右时，劳动效率最高。因此，他便设计了许多大小不同的铁铲，以适应装卸不同的物料。在此之前，泰勒还进行了搬运生铁块的工效研究，通过试验规定了工人每次的搬运重量，搬运速度，中间休息时间，使作业者大大地发挥了劳动潜力，搬运量由原来平均每人每天12.5t增加到48t,搬运效率提高近4倍，而工人并没有感到比原先劳累。泰勒提出了一系列科学管理方法，主要著作有：《计件工资》（1895年）、《工场管理》（1903年）以及《科学管理原理》（1911年），这是系统阐述他的研究成果和科学管理思想的代表作，对现代管理发展做出了重大贡献，并被公认为是工业工程的开端。所以，泰勒在美国管理史上被称作“科学管理之父”，也被称作“工业工程之父”。

吉尔布雷斯是和泰勒差不多是同一时期的另一位工业工程奠基人，他也是一名工程师，其夫人是心理学家，他们的主要贡献是创造了与时间研究密切相关的“动作研究”（MotionStudy）。典型的例子是对建筑工人的砌砖过程进行动作研究，通过给砌砖工人拍摄操作照片，分析出砌砖过程中的无效、笨拙动作，并通过改进作业场合布置和作业工具，使原先砌一块砖需18个动作简化到5个动作（在简单作业场合只需两个动作）。使砌砖效率由过去的每小时170块提高到350块。吉氏夫妇的动作研究把人的动作划分为17种基本动作要素，认为任何作业的动作都可由这17种动素加以组合或者分解。他还设计了这17种基本动作要素的记录符号和代号。这些符号虽然尚未形成国际标准，但一直为各国IE工作者承认和应用。他们还制定了使动作变得容易、迅速而又减少疲劳的“动作经济原则”。1921年他们又创造了“生产流程图”，为分析和建立良好的作业顺序提供了工具。

他们对生产中人的价值、作用及其对工作环境的反应等，即对“人—机工程”方面的研究也卓有成就。吉氏被称为“工作研究之父”，吉氏夫人是第一位女教授，第一位女院士，是美国五届总统的工程顾问，被誉为工程界的第一夫人。

甘特（Henry·L·Gantt）也是工业工程的先驱者之一，他的重大贡献是发明了著名的“甘特图”，这是一种预先计划安排作业活动、检查进度以及更新计划的系统图表的方法，它是对工作进行计划、进度控制和检查的一种十分有用的方法，直到今天它仍然被广泛地应用于生产计划与控制工程领域。

第三时期：从第一次世界大战到第二次世界大战期间，称成熟期。广泛地将当时的数学和其他自然科学和社会科学的成果引入IE中。IE工程师们已开始用多种学科的知识来考察、分析和改进所研究的系统。1921年～1932年，梅奥（Mayo）在西方电气公司霍桑工厂所进行的著名“霍桑实验”，使人们认识到，生产过程中人的行为和作用对生产效率的提高更为重要，提高职工的士气是提高生产效率的有效方式。

1924年数学家休哈特（W.A.Shewhart）首创“数量控制图”，有效地将数学分析与统计方法应用到质量控制中，从而统计学成为IE有力的工具。它广泛应用于质量控制、库存控制、财物与成本控制，以及市场预测等方面。第二次世界大战期间，关于工作研究（包括：时间研究、方法研究）、质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划等方面都已成为IE的内容。随着机械制造业的发展，费希开创工程经济分析研究的研究方法，解决机器设备的经济问题。当时，由于战争的需要，尤其是二战后建设的需要，（40年代中期～70年代）运筹学“OR”的产生为决策者提供在多种方案中进行决策的方法，IE师们将其应用到企业管理中的生产决策、销售方案、计划、资源最优配置等工作中。因而，“OR”中的线性规划、网络技术、博弈论、排队论等都成为IE师们的手段。IE的技术内容得到大的丰富与发展。

第四时期：70年代以后，称革新期。

“现代工业工程”。IE应用定量分析与设计的能力大大增强。应用数学的成果使人们开始通过数学模型的建立来分析研究、设计、描述复杂的工业生产系统。尤其是工程科学、系统科学、计算机科学的产生，使IE能够吸收现代科学技术的最新成果，对大规模的经济与社会系统进行分析、实验、多方案比较与决策以及运行过程的控制与创新。人们又称这个时期的IE为“现代工业工程（现代IE）。

(2)现代IE（有五个特点）：

①快。②效率高、质量高。③高新技术。进入了信息化时代。目前在工业发达国家，IE研究的内容，在很大程度上是：计算机辅助设计（CAD：ComputerAidedDesign）;计算机辅助制造（CAM：ComputerAidedManufacturing）;计算机辅助工艺过程设计（CAPP：ComputerAidedProgrammingPlan）;计算机辅助工程（CAE：ComputerAidedEngineering）;计算机辅助教学（CAT：ComputerAidedTeaching）;计算机集成制造系统（CIMS：ComputerIntegeterManufacturingSystem）;制造需求资源计划（MRP）;精益生产（LP）;敏捷制造（AM）;智能制造（IMS）;柔性制造系统（FMS）等，即计算机综合制造系统，涉及到自动化与高科技领域中的内容。

④“国际交流”。国际间的引进、吸收、交流、改造、移植相当活跃。如：“看板管理”、“田口方法”、“精益方式”等。这些技术方法输入到各国，许多企业从中收到良好效果。

⑤

普及、发展、创新。现代工业工程的理论、方法仍在不断发展，应用范围不断扩大，虽然应用的重点在企业管理上，但在交通、文教、医疗、体育、行政管理等多种宏、微观领域中已经得到普及。现代工业工程学科体系可以比拟为一条连续光谱：如图1-2所示。中间是工业专业知识，该部分既反映解决实际问题所需要的专业知识，也表示工业工程所要研究和处理的一些实际问题;左侧是工业工程的基础理论和方法;右侧表示工业工程的工艺。图1-2

（3）现代工业工程发展趋势

①更加注重博采众长。

②更加应用广泛。

③更加重视定性与定量研究相结合。

④更加突出以人为本。

⑤更加突出战略性。

需要指出的是：IE的发展是随着科学技术的发展而发展的。在美国、加拿大等发达国家中，IE研究的主要内容之一是计算机综合制造系统，学术会议为计算机与工业工程国际会（ICC&IE）。而在发展中国家与地区，工作研究、工厂平面布置、人-机工程等则是应用与开发的重点。我们可以毫无疑问地说，没有IE的开发与应用，要实现社会经济的高速发展是不大可能的！

目前，各国都在根据本国国情，建立自己的IE应用与开发体系。泰国、印度等亚太地区国家和我国台湾所建立的IE体系和名称，与美国、加拿大相似;而日本建立了经营工学、能率协会、IE学会等IE学术团体;在欧洲各国除了用IE名称外，还有用“生产与制造工程”等名称。但其研究与开发的内容，达到的目标是相似的。

当今，IE已成为国际上通用的、广泛的科学技术，内容越来越广泛，应用的领域已经远远超出工业生产的领域。可以说，现代工业工程广泛应用于社会、经济、军事等各个领域中，IE师也是最受欢迎和就业范围最广的职业。在世界银行的人才专家库中就专门设有IE专家库。可以说，IE的研究与发展水平，在一定程度上标志一个国家或地区的经济和管理发展水平。9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2月-252月-25Tuesday,February18,202510、人的志向通常和他们的能力成正比例。11:38:1511:38:1511:382/18/202511:38:15AM11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2月-2511:38:1511:38Feb-2518-Feb-2512、越