IE工业工程基础绪论.ppt

1、Industrial Engineering,工业工程,大纲,概论 工作研究 设施规划与设计 物流系统分析与运作 工效学 生产过程控制 工程经济,JIT MRPERP 并行工程 CE 业务流程重组 BPR 同步制造 SM 供应链管理 SCM 敏捷制造 AM,工业工程导论,SCUT-School of Business Administration,Dept. of Management Science & Engineering,Importance,1968，Peter Drucker described the importance of Science Management-Indust

2、rial Engineering Scientific Management(Industrial Engineering) has proved to be the most effective idea of this century. It is the only basic American idea that has had worldwide acceptance and impact. Whenever it has been applied, it has raised the productivity and with it the earnings of the manua

3、l worker, and especially of the laborer, while greatly reducing his physical efforts and his hours of work. It has probably multiplied the laborers productivity by a factor of one hundred,20th Century,IE和MBA的关系,IE 和MBA (Master of Business Administration) 起源相同：渊源于19世纪初泰勒的“科学管理” 追求的目标相同：为企业谋求高效率和高收益 侧

4、重面不同 IE侧重从工程技术角度进行管理； MBA侧重从行政角度进行管理。 IE的名称危机（suffering a name crisis）1970年 “工业”泛指一切组织或机构（the overall organization）,IE和ERP的关系,单靠ERP难促企业“大跃进” 企业整体效能提高的过程应为：基础工业工程（IE）业务流程再造(BPR)制造资源计划（MRP2）企业资源计划（ERP）。 没有IE，ERP瘸腿 制造业 ERP是管理技术，不是计算机技术；是基础工业工程、成本会计、信息管理的系统集成。 莫让ERP成为应用的泡沫 中小型企业从基础IE做起，逐步实现信息化；大型企业也要先做前

5、期甲方咨询，审慎上马ERP。,工业工程导论,1 工业工程的定义 2 工业工程100年的发展历程 3 工业工程的内容体系 4 工业工程的研究对象和时代特征 5 工业工程的基本方法 6 工业工程的应用 7工业工程师的未来,21th Century,工业工程,工业工程是组织工业生产的科学管理技术 目的：通过优化整个生产系统以提高生产率,1 工业工程的定义,为什么需要工业工程,专业性问题由专业技术研究解决 1 转换过程由机械制造、发电、钢铁冶金等专业技术解决； 2 单一生产要素由机械制造、能源开发、信息技术、会计事务等解决。,综合性问题由工业工程研究解决 1 合理调整和运用生产资源 2 生产计划与控制

6、 3 质量管理与控制 4 成本控制 5 生产率及其影响生产率的因素,国内企业与国外企业相比缺乏大量的工业工程方面的人才，不光是生产企业，还包括服务行业、政府部门、社会系统部门等等。,工业工程的定义和目标,定义 1955年美国工业工程师学会（AIIE） （IIE最新的定义）工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知识和技术，以及工程分析和设计的原理和方法，对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。 工业工程是综合运用各种专门知识和系统工业工程的原理与方法，为把生产要素（人、物料、设备、能源、资金和信息等）组

7、成更富有生产力的系统所从事的规划、设计、评价、改进和创新活动，同时为科学管理提供决策依据。 目标 设计一个生产系统及该系统的控制方法，使它以最低的成本生产具有特定质量水平的某种或几种产品，并且这种生产必须是在保证工人和最终用户的健康和安全条件下进行,工业工程的定义,Industrial Engineering is concerned with the design, improvement, and installation of integrated systems of people, materials, information, equipment, and energy. It d

8、raws upon specialized knowledge and skill in the mathematical, physical, and social sciences together with the principles and methods of engineering analysis and design to specify, predict, and evaluate the results to be obtained from such systems.,工业工程的范畴,美国国家标准ANSI-Z94(1982修订版)把IE划分为17个分支 生物力学 成本管

9、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,组织规划与理论 生产规划与控制 实用心理学 方法研究与作业测定 人的因素 工资管理 人体测量 安全 职业卫生与医学,工业工程特点和基础,特点 可视为综合系统 需要分析、测定和实验 计划、控制和标准化三原则 涉及面广、分支多 从业人员应具备的素质 纯技术知识：机械工程、电工学和化工学等 数学知识：数学、统计学和数里统计等 经济和经营知识：会计学、运筹学、企业经营计划原理等 管理知识：作业研究、生产管理、质量管理、工厂计划、设备管理、组织和制度管理、行政管理数据处理和模拟等 劳动力知识：工业心理学、安全与卫生

10、、疲劳研究、人体工程学、劳动组织与人学、劳动和工资率 电子计算机知识：计算机原理、软件工程、数据库、网络和管理信息系统,日科技连IE研究会,工业工程定义的进一步说明,IE是一门工程类科学技术，是技术与管理交叉的复合学科； IE的研究对象是由人、物料、能源、资金和信息生产要素构成的各种生产及经营管理系统。且不限于工业生产领域； IE采用和依托的理论与方法，来自数学、自然科学、社会科学中的专门知识和工程学中的分析、规划、设计等理论。特别是系统工程的理论和方法、计算机系统技术关系密切； IE的任务是如何将由人、物料、设备、能源、资金、信息等生产要素组成一个集成系统，并不断改善，从而实现更有效地运行；

11、 IE的目标是提高生产率和效益，降低成本、保证质量和安全，获取多方面的综合效益； IE的功能是对生产系统进行规划、设计、评价、改进和创新。,工业工程在非工业领域的应用,美国滨州大学的Benjamin教授指出：目前在美国，雇佣在制造业的劳动力只占20%，而75%的劳动力则雇佣在服务行业和管理岗位上，因此，应该更加重视IE在非制造业领域的研究与应用； 七十年代后，工业工程师的就业部门已经扩展到服务业（如银行、医院、旅游业）和政府部门。,2 工业工程的发展历程,工业工程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

12、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（Civil Engineering）,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Charles W. Babbage发表了机械制造业经济论(On the Economy of Machinery Manufactures)，提出了时间研究的重要概念。,工业工程100年(第一阶段),F.W.泰勒(1856-19

13、15)，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”（1911）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，Frank Gilbreth和Lillian Gilbreth从事动作研究(砌墙实验)和工业心理学研究； 1913年，Henry Ford发明流水装配线； 1914年，Harry Gantt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

14、经济批量控制库存量的理论；,工业工程100年(第二阶段),1902年堪萨斯大学的Hugo Diemer教授开设第一门工业工程课程 “Factory Economic(工厂经济)”。 1911年美国Purdue大学机械工程系首先开设了工业工程选修课； 1918年美国宾夕法尼亚州立大学建立了工业工程系； 1920年美国成立了美国工业工程师协会（American Society of Industrial Engineer ,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”

15、； 1924-1933年，G.F.Mayo通过“霍桑实验”首创“人际关系学说”；,工业工程的冷落和“崛起”,1930 年代，美国及世界各国遭受空前的经济大萧条(Economic Depression)，美国工商业为求自保，乃致力于提高生产力的工作，于是为工业工程的原理与技术，创造良好的应用环境，此门科学才得以重振声威。,工业工程100年(第三阶段),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。OR是包括数学规划、优化理论、排队论、存贮论、博奕论等理论和方法在内的比较系统的学科体系，可以用来描绘、分析和设计多种不同类型的运行系统。 例如，对于设施设计（faci

16、lity design），传统的IE主要凭工业的专门知识和经验设计车间、仓库的最佳布置和最优位置，使用的传统方法不外乎是流程图、模型板、规范清单等。而现在则可用OR的排队分析、数学规划，更系统、更方便、更精确地进行各种设施的设计，而且把IE的设施设计范围扩展到其他更复杂、更庞大的设施系统。,工业工程100年(第三阶段小结),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W.A. Shewhart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

17、高整体系统的生产率为主。,工业工程100年(第四阶段),在50、60年代，系统科学有了长足进展。一种承袭了SS思想和包含自然科学、社会科学知识的、并声称也以OR为理论基础但很注重工程应用的技术系统工程（System Engineering, 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的定量方法,传统IE的专门技术,新IE？,新IE学科的“连续光谱”（continuum spectrum）,工业工程100年(第五阶段),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

18、： 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CIMS、进而为企业发展到LAF企业（Lean-Agile-Flexible，高效快速重组）提供管理集成的有效工具。 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）。,第五阶段小结工业工程向何处去？,应用范围从制造业扩大到服务业和非营利组织（非制造业工业工程应用大有可为） 应用重点从提升现场生产效率到提高系统的集成化综合效益（新型工业化） 特别依赖于信息科学与技术（计算机软硬件、网络与通信技

19、术、数据库支撑环境等）,Industrial Engineering Organizations,1912 Society to Promote the Science of Management 1916 The name was changed to Taylor Society 1920 Society of Industrial Engineers was formed 1922 American Management Association was formed 1936 Taylor Society and the Society of Industrial Engineers c

20、ombined to form the Society for the Advanced Management 1948 American Institute of Industrial Engineers was founded 1981 AIIE was changed to IIE through a vote of its membership,3 工业工程的内容体系,人因与效率工程 生产及其制造系统工程 现代经营工程 IE中的系统分析方法与技术,工业工程的范畴,美国国家标准ANSI-Z94(1982修订版)把IE划分为17个分支 生物力学 成本管理 数据处理与系统设计 销售与市场 工

21、程经济 设施规划 材料加工 应用数学组织规划与理论,组织规划与理论 生产规划与控制 实用心理学 方法研究与作业测定 人的因素 工资管理 人体测量 安全 职业卫生与医学,工业工程主要范畴,制造资源规划 MRP 准时生产 JIT 同步生产 并行工程 Concurrent Engineering 全面质量管理 TQM,企业组织和经营方式 基于职能部门的层次结构 大批量生产 Master Production,工业工程主要范畴,业务流程重组BPR 企业资源规划 ERP 供应链管理 SCM 物流管理 Logistics Management 敏捷制造 Agile Manufacturing,企业组织方式

22、和经营方法 基于流程的企业重组 个性化制造 Customized Production E-Commerce, B2C and B2B,工业工程学图解,工业工程简介,SCUT-School of Business Administration,Dept. of Management Science & Engineering,工作研究 工效学,设施规划与设计 物流系统分析与运作 运作管理（生产过程控制) 项目管理 预测 生产规划 作业排序 库存控制与管理 质量管理 制造过程仿真,工程经济,工业工程中的定量分析方法 概率与数理统计 运筹学 优化,现代工业工程管理理念 准时生产 JIT 并行工程

23、CE 企业流程重组 BRP 企业资源规划 ERP 同步制造 SM 供应链管理 SCM 敏捷制造 Agile Mfg.,人因与效率工程,工作研究：分析影响工作效率的各种因素，消除浪费，提高生产率； 工效学：研究生产系统中人、机、环境之间的相互作用和协调性，是工作研究的基础，其目的也是提高效率； 组织设计：协调组织中人与事、人与人之间的关系，最大限度的发挥人的作用； 人力资源开发与管理：充分利用人力资源，提高素质，开发潜能，增进效益。,工作研究（Work Study）,Taylor 搬运实验与 劳动定额,Gilbreth 砌墙实验与 动作经济性原则,方法工程,程序分析 工艺程序分析 流程程序分析

24、操作分析 动作分析,生产及其制造系统工程,设施规划与物流系统设计：使各生产要素合理配置与布局，组成高效的生产集成系统； 先进制造系统：在计算机技术与信息技术基础上发展集成生产和相应的先进制造技术； 生产计划与控制：生产及各种资源的组织、计划、调度和控制； 现代质量工程：为保证产品质量或工作质量所进行的质量调查、计划、组织、协调与控制等工作。,现代经营工程,工程经济：企业投资的可行性、评价其合理性与经济性，提供决策支持； 工业设计：通过产品的审美设计和人与产品的界面设计，来完成工业产品的功能使用性、造型美观性、人机系统性和商业经济性的有机结合。 企业战略管理：通过现状综合诊断。外部环境与变化分析

25、、内部功能分析，确定企业的经营与发展目标。,系统分析方法与技术,量化分析方法：应用建模、预测、优化、仿真、评价技术对系统的各个方面进行定量和定性分析，目的是选择最优或满意的系统方案，具体技术有：运筹学、系统工程、统计学等； 计算机技术与信息技术：硬件与软件基础、数据库原理、网络技术、管理信息系统等。,4 工业工程的研究对象和时代特征,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、

26、控制、管理以及有关信息处理技术等要素有机结合起来的一个人造系统。,经济全球化 动态市场带来的挑战和机会 社会加速信息化 技术创新加快,生产系统新特点,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； 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； 突出重视生产率和质量的研究； 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； 重视人的作用、注重人与机器的最佳配合； 重视形成面向问题的适宜的IE工作模式。,现代IE发展的显著特征,5 工业工程的基本方法,系统分析方法解决“干什么”

27、 系统设计方法解决“怎样干” 创造性技术 系统图表法,系统分析方法和系统设计方法,系统分析：在若干选定的目标和准则下，分析构成各项事务的系统的功能及其相互之间的关系，利用定量方法提供允许和可用的数据，以制定可用的方案、并推断可能生产的效果，以期寻求对系统的整体效益最大的策略。,系统设计：在系统分析的基础上，按照系统思想和优化要求，综合运用各有关学科的知识、技术和经验、通过总体研究和详细设计等环节，落实到具体工作和项目上，以创造出满足设计目的的人造系统。,创造性技术,提问法：5W1H 根据需要研究的对象列出有关问题，形成检查表，然后一个个核对讨论，从而发掘出解决问题的大量设想的创造性技术。,创造

28、性技术,列举法 通过集体启发的形式，将所研究问题的特点、缺点、希望状态罗列出来，提出相应的改经措施，从而形成具有独创性的系统方案； 头脑风暴法 针对一定问题，召集有关人员参加小型会议，在融洽轻松的会议气氛中，与会者敞开思想，各抒己见，自由联系，相互启发和激励，使创造性设想起连锁反映，从而获得众多解决问题的方案。 情景分析法 在专家召集推测的基础上，对可能的未来情景的描述。即通过一系列有目的的、有步骤的探索与分析。设想未来情景以及各种影响因素的变化，从而更好的帮助决策者制定出灵活且富有弹性的规划、计划或对策。,系统图表法,是IE及系统分析中最常用的一种结构化模型方法，在规划活动进程，分析复杂问题

29、方面具有直观、简捷和富有启发性等特点。 问题分析图表：关联树图、矩阵表、特征因素等 活动规划图表：流程图、活动一览表、工作分配表、工作进度表等。,工业系统的基本构成,汪应洛,外购件、装配件仓库控制,装配进度控制,工装仓库控制,搬运控制,加工进度控制,毛坯制造进度控制,毛坯仓库控制,生产控制子系统,检验、试车,部件装配、总装配,成品出入库、工装等的检查和维修,在制品装卸、搬运和保管,预加工、主加工、调整加工、特殊加工、检验,毛坯、外购件、外协件出入库控制、检验核保管,生产过程子系统,产品设计,初步设计 详细设计 工作图设计,生产工艺设计,零件分类 毛坯制造工艺设计 工艺规程设计 工序设计 装配设

30、计,产品设计管理,设计技术信息管理 图样管理 设计进度管理 设计计划,生产管理,生产计划 材料计划 生产作业计划 设备负荷计划 质量管理,进度管理 在制品管理 库存管理 工装管理 设备管理,技术信息处理子系统,管理信息处理子系统,产品计划子系统,工业系统的制约环境,汪应洛,6 工业工程的应用,Prof Benjamin 的调查,The top 10 items utilized on recent IE graduatess 1 flow process charts 88% 2 flow diagrams 83% 3 teamwork 79% 4 costing 76% 5 faciliti

31、es layout 76% 6 training 72% 7 safety principles 71% 8 OSHA（职业安全与卫生条例） regulations 64% 9 workplace layout 64% 10 job evaluation 64%,工业工程业务时间分配表,1964年，佐治亚理工大学工业工程教研室对美国250个大企业工业工程业务调查的结果,日科技连IE研究会,工业工程在国外的发展（1）,美国是工业工程的发源地，工业工程为美国的经济发展起到了重要作用 60年代后期开始形成以MRP、闭环MRP、MRPII为代表的美国IE模式 90年代刮起了BPR旋风,工业工程在美国,

32、工业工程在国外的发展（2）,工业工程在日本,日本的IE最初也是从基础工业工程开始的 在6070年代创立了TQC模式 70年代以来，推出了以JIT/LP/TPS为代表的日本IE模式,韩国和我国港台地区IE的发展,韩国的工业工程 高等教育与学术组织（汉阳大学、KAIST、POSTECH、东义大学、庆星大学等，KIIE/KSIEKSCMS） 企业应用情况（三星、现代、LG等） 香港的工业工程 台湾的工业工程,IE在日本和欧美,欧美IE注重管理方法和管理信息系统的建设 装配线 物料需求规划MRP，企业资源规划ERP 并行工程CE 同步制造SM 供应链管理SCM 敏捷制造AM 日本则强调IE在操作级的实际应用 产品设计 JIT 质量控制 两种IE方式的融合,美日IE的比较,美国IE注重以技术驱动，通过设计达到目的,日本IE注重以人驱动，通过改善达到目的,中国工业工程的时代特征,一元经济与多元经济，中国企业的三个层次 正确认识中国工业工程的时代特征 M时代（机器、物料、劳动力是核心资源。自1864年以来机器力、蒸汽力主导的工业化时代，工业工程的目标效率优先） e时代（资本是核心资源。自20世纪起，电气化、电子化、光电子化、网络化主导的工业化时代，工业工程的目标多样性和整体性） B时代（综合技术是核心资源。纳米、