第1章 工业工程概述 2013-11-9

工业工程导论 主讲：钱燕云 教授 管理学院 MEM 2 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 工业工程导论工业工程导论 1本课程教学环节本课程教学环节 课堂讲授 案例研讨 习题作业 1本课程考核方式本课程考核方式 出勤与作业（ 30% ） 期末笔试（ 70% ），开卷。 3 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 工业工程导论工业工程导论 1教材及参考书教材及参考书 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 4 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 工业工程导论工业工程导论 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 1本课程学时分配本课程学时分配 5 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述工业工程概述工业工程概述 第第 1章章 工业工程概述工业工程概述 v教学目的与要求教学目的与要求 p1.了解工业工程的了解工业工程的 发展与应用发展与应用 p2.理解工业工程的理解工业工程的 概念、学科性质以及内容体系概念、学科性质以及内容体系 p3.了解现代工业工程了解现代工业工程 面临的挑战及其发展趋势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 6 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 第第 1章章 工业工程概述工业工程概述 v主要内容主要内容 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 1 2 3 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 7 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 第第 1章章 工业工程概述工业工程概述 工业工程 n 社会生产力发展 的 需求 n 科学技术日新月 异的成果 n 社会环境 / 经济形态 n 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 v工业工程（ Industrial Engineering, IE）的产生 8 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 第 1章 工业工程概述 v社会发展与经济形态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 l游牧业 l农耕（少数 ） l农牧业 l手工业 l商业 l农业工程化 l工业化 l服务业工业化 l手工业（少数 ） 50-100万年前 AC 1750 2000 2020 自然经济（封闭式） 商品经济（开放式） 信息经济全球化市场 9 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 第 1章 工业工程概述 v三次工业革命的比较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 10 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v三次工业革命三次工业革命 的后果的后果 : 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 . v三次工业革命三次工业革命 的后果表明的后果表明 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。 11 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 Industry 4.0 Time v 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 12 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 第 1章 工业工程概述 v 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。 v 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（ Time study) 吉尔布赖斯夫妇 动作研究（ Motion sduty) v 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 13 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 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 14 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 1800， Whitney , 倡导零件标准化 . 生于 1765年 ; 卒于 1825 1798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 v第一阶段代表人物 1.1工业工程的发展与应用 15 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 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 ” v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） /programs/view/1HYHpBSY9Go/ 16 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 弗兰克 (1868-1924); 林莲 (1878-1972) u 夫妻工程小组 u 进一步发展了 工作衡量方法 u 将效率原则应用到家庭和 12个孩子当中 u 发明了 18个动素 弗兰克弗兰克 吉尔布赖斯吉尔布赖斯 1976, Japan, FMC） u Lean Production (LP) (1989,America) u Intelligent Manufacturing (IM) (1989, Japan) u Agile Manufacturing (AM) (1988, America) u Virtual Manufacturing (VM)(1991, America) u Fractal Manufacturing (FM) (1990s, German) u Bionic Manufacturing (BM) (1990s, German) u Network Manufacturing (NM) (1993,America） u Green Manufacturing (GM) (1996,America) u Computer/Contemporary Integrated Manufacturing (CIM) (1973, America； 1998,China) u 24 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v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 25 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v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。 u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 1000 2000 1618 1382 1764 26 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v工业工程在我国的发展和应用（ 80年代） 主要事件 u 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； u 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； u 北京、大连等地推 广应用工业工程。 代表人物 u 机械电子工业部门 u 有关部门和许多有 识之士 u 北京、大连等地 起因 u 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 27 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v工业工程在我国的发展和应用（ 90年代） 主要事件 u 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。 u 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 ” 。 u 有了一定水平的工 业工程应用案例 代表人物 u 中国机械工程学会 工业工程分会 u 高等院校 u 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 u 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 28 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v工业工程在我国的发展和应用（ 90年代以后 ） 主要事件 u 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； u 工业工程应用的范 围增大； u IE的应用方面存在 盲目性 。 代表人物 u 一汽集团 u 对工业工程认识还 处于萌芽状态的企业 起因 u 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 29 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 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 30 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 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） Industrial Engineering Terminology, ANSI 94, 1982 q 工业工程 (Industrial Engineering)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。 v工业工程概念 31 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 日本工业工程师学会（ JIIE） q 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 v工业工程概念 32 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 1.2 工业工程的概念和内容 中国工业工程学会 q 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。 v工业工程概念 33 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 p 工业工程师是一种 复合型人才 ； p 工业工程的工程属性很强，是一门 工程类科学技术 ； p 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； p 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； p 它 追求 综合系统的整体效益； p 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 v工业工程概念 34 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 IE定义简化成一句话 q IE是质量和生产率的技术和人文状态。 或 q 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 v工业工程概念 35 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 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 v工业工程范畴 1.2 工业工程的概念和内容 36 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v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 n工程技术 n管理技术 n自然科学 n社会科学 n人工智能技术 n经济管理 n现代软科学 n系统工程 n工程技术 n管理技术 n计算机技术 1.2 工业工程的概念和内容 37 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 工业工程的内容体系 1.2 工业工程的概念和内容 v工业工程学科特点 38 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 v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 39 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 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 （ Work study） 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 v技术层 1.2 工业工程的概念和内容 认知工效学 （ Cognitive Ergonomics） 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。 40 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 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 、 CIMS FMC， 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、协调与 控制等各项工作，以保 证达到规定的质量标准 ，预防不合格品产生。 v生产及其制造 系统工程 技术层次 41 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 现代经营工程 技术层次 1.2 工业工程的概念和内容 42 工业工程导论 工业工程概述工业工程概述 系统工程方法论 把分析对象 作为整体系统 来考虑，进行 分析、设计、 制造和使用时 的基本思想方 法和工作方法 。 采用