工业工程理论与方法

Shanghai Jiao Tong University 江志斌 教授 工业工程与物流工程系 主任 2011.3.29 工业工程概论 Shanghai Jiao Tong University 引子 一个人的传奇故事 泰勒（ Frederick W. Taylor） 科学管理之父、工业工程的先驱 Shanghai Jiao Tong University 引子 : 一个人的传奇故事 考入世界最著名的大学，却无缘完成学业。 从普通工人、技工、工长，总技师一直做到总工程 师的成长经历。 系统地进行了 工场作业和衡量方法研究 ，创立了 “ 时间研究 ” (Time study)，改进操作方法，科学地 指定劳动定额，采用标准化，从而大大地提高了工 作效率，降低了成本 。 著名的 “ 铁锹实验 ” ; 提出了一系列科学管理原理与方法，主要著作： 计件工资 （ 1895）、 工场管理 （ 1903）以及 科学管理 （ 1911） 。 Shanghai Jiao Tong University 引子 : 一个人的传奇故事（续） 泰勒制的基本特征是 ”三定 ”：定标准作业方 法，定标准工作时间，定每日的工作量，形 成了高工资与低生产成本的管理 。 Shanghai Jiao Tong University 引子： 一个人的传奇故事（续） Shanghai Jiao Tong University 引子： 福特汽车 Shanghai Jiao Tong University 引子：福特汽车 (续） 作坊式生产 流水线式生产 Shanghai Jiao Tong University 引子： 丰田汽车 丰田精益生产的核心理念 ： Just in Time Shanghai Jiao Tong University Dr James P. Womack Visited IE vxij=the flow from the source i to sink j for 1 im and 1jn; vcij =the cost of shipping one unit from source i to sink j; Subject to Results: x12=45, x21=42, x22=78, x31=38, x33=47, and x34=10; The cost is $297,000. 工业工程方法：建模与优化 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：建模与优化 pTraveling Salesman Problem Description A salesman starts at his home base, labeled City 1. He must make stops at n-1 other cities, visit each city exactly once. The problem is to optimize sequence in which to visit all the cities to minimize the total distance traveled. pThe complexity in finding the solution: If the number is small, it is possible to enumerate all the possible tours, and select the shortest one; For n cities, there n! different sequences; If we could evaluate 1 trillion sequences per second on a supercomputer, then a 25-city problem, nearly 500,000 years are required to evaluate all the sequences; Mathematically NP hard-no polynomial, meaning that the time required to solve such problems is an exponential function of the number of cities rather than a polynomial function. Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：建模与优化 项目管理： 某公司研制新产品 p项目的最短完成时间是多少？ p每一阶段什么时候开始进行？ 活动代号 活动名称（或内容） 周期 直接前序 a 产品设计与工艺设计 60 - b 外购配套零件 15 a c 外购生产原料 13 a d 自制主件 38 c e 主配件可靠性试验 8 b, d 1 2 4 5 3 a b c e d 60 15 13 38 8 一些简单的例子 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：建模与优化 一些例子 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：建模与优化 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：注意细节（预定时间法） PTS的发展： 1934年，美国无线电公司的 J.H.Quick创立了工作因素法 （ Work Factor System)，简称 WF法； 1948年，美国西屋电气公司 H. B. Maynad、 G. J. Stegemerth、 J.L.Schwab公开了方法时间衡量（ Methods Time Measurement)简称 MTM； 1966年，澳大利亚的 G. C. Heyde博士创建了模特排时法 (Modular Arrangement of Predetermined Time Standard）简称 MOD法 。 预定时间系统 (Predetermined Time System)简称 PTS法 利用预先为各种动作制定的时间标准来确定各种操作所需 要的时间，而不是通过直接观察和测定。 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：预定时间法 预定时间法的特点 在作业测定中，不需要对操作者的速度、努力程度等进行评 价，就能预定客观地确定作业的标准时间； 可以详细记述操作方法，并得到各项基本动作时间值，从而 对操作进行合理的改进； 可以不使用秒表，在工作前就决定标准时间，并制定操作规 程； 当作业方法变更时，必须修订作业的标准时间，但所依据的 预定动作时间标准不变； 用 PTS法平整流水线是最佳方法。 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：预定时间法 Shanghai Jiao Tong University Shanghai Jiao Tong University 工 厂 常 见 的 操 作 动 作 上肢 动作 移动动作 移动动作 M1手指动作 注 1、 2：需要 注意的动作； 独：只有在其 他动作停止的 情况下独立进 行的动作； 往：往复动作 。即往返一次 回到原来的状 态。 M2手腕动作 M3小臂动作 M4大臂动作 M5伸直的动作 反复多次反射动作 指、腕、小大臂作时间依次减：为 M1/2, M1, M2, M3； 终结动作 触摸动作、抓握动 作 G0碰、接触 G1简单地抓取 G3复杂地抓取 （注 1) 放置动作 P0简单地放置 P2较复杂地放置 （注 2) P5组装（注 3) 其他 动作 下肢动作 F3足踏板动作 W5走步动作 附加因素 L1重量因素 其他 动作 E2（ 独 ）目视 R2（ 独 ）校正 D3（ 独 ）单纯地判断反应 A4（ 独 ）按下 C4旋转动作 B17（ 往 ）弯体动作 S30（ 往 ）起身动作 模特法动作分类及其时间 工业工程方法：预定时间法 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：预定时间法 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：持续改进（ 工作研究） Shanghai Jiao Tong University p 对系统（工厂、医院、学校、商店等）进行 具体的规划设计，包括选址、平面布置、物流 分析、物料搬运方法与设备选择等，使个生产 要素和各子系统（设计、生产制造、供应、后 勤保障、销售等部门）按照 IE 要求得到合理的 配置，组成有效地集成系统。 p涉及 SE、 OR、 工作研究、成组技术、管理信 息系统、工效学、工程经济学、计算机模拟等 知识。 工业工程方法：系统设计（设施规划与设计） Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：系统设计（设施规划与设计 ） FactoryFLOW n AuoMod n Witness; n Arena； n 数字化工厂 (eMPowerTM)； n CPN/Design; n OpEMCSS (work with Extend) ; p DEDS的平台的平台 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法 -DEDS建模仿真 ProModel演示 1:简单的制造系统成本分析 收料区 数控车床 1 数控车床 2 去油 检测产品堆放区 v给定条件： 机器运行成本； 工人成本； v问题：为了总成本最低，几个人？ Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法 -DEDS建模仿真 ProModel演示演示 2: 定单处理系统定单处理系统 n 优化参数： 装箱叉车的数量； 配货叉车数量； 接单员数量； 装箱工数量； 货场巡视员数量； n 分析： n 资源和人的利用率； n 出货能力； n 定单处理平均与最大时间； Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法：其它 约束理论：抓主要矛盾 系统观与全局观 集成观： 1+12 多学科交叉 。 Shanghai Jiao Tong University 工业工程发展与应用 先进制造业 半导体芯片制造 纳米制造 重大装备 (飞机、船舶 )制造 非制造业 物流 物联网 金融 服务型制造 娱乐业 医院及健康医疗 政府管理 咨询业 Shanghai Jiao Tong University 工业工程若干前沿研究 半导体芯片制造大规模复杂系统优化调度控制 服务型制造运作管理 复杂医疗过程优化调度 基于物联网的运作管理 服务运作管理 行为运筹学 协同物流 低碳生产系统 应急物流 。 Shanghai Jiao Tong University IE毕业去向 2006级毕业生去向，共 53人 出国深造： 15人，占 28； 读研： 10人，占 18.9% 大型骨干生产企业（含跨国公司）： 15人，占 28.3%; 现代服务行业（咨询公司、金融行业、现代服 务业等）： 10人，占 18.9%。 其他：名留学生毕业回国；人尚未毕业。 Shanghai Jiao Tong University IE毕业生出国留学情况 刘丹丹 5060209006 出国 巴黎高科 ecole des ponts paristech 秦珠婷 5060209039 出国 U of Michigan Ann Arbor 崔宇骄 5060209074 出国 USC 王述恺 5060209088 出国 Johns Hopkins University 于湉 5060209112 出国 University of British Columbia/Sauder School of Business 宋雨 5060209147 出国 USC或者 UW-madison 邬显彬 5060209159 出国 罗格斯大学 RUTGERS 谢梦得 5060209194 出国 佐治亚理工学院 许多 5060209303 出国 Bristol/KCL/Manchester 戴时超 5060209333 出国 UT Austin 韩文浩 5060209357 出国 Lehigh University 庄静 5061509149 出国 新加坡南洋理工 翁仁荣 5061719026 出国 新加坡国立 徐言华 5062029026 出国 新加坡国立 潘坚 5068047011 出国 美国南加州大学 Shanghai Jiao Tong University IE毕业生读研情况 姓名 学号 毕业去向 学校 /公司 汪苗锋 5060209058 直研 上海交通大学 沈冰 5060209078 外推 清华大学深圳物流院 张梦霞 5060209114 外推 清华大学深圳物流院 乔学斌 5060209134 外推 同济大学 龚夏冰 5060209191 外推 同济大学 肯特 5060209258 直博 上海交通大学 李林 5060209350 直研 上海交通大学 孙娜 5061509070 外推 清华大学 章欣已 5061509177 读研 上海交通大学 桂小娅 5062029015 直研 上海交通大学 Shanghai Jiao Tong University IE毕业生在制造业就业情况 姓名 毕业去向 学校 /公司 庄才华 工作 上海通用汽车 杨智强 工作 上海烟草（集团）公司 江泽荣 工作 米其林 孔令兴 工作 南车集团 桂沁一 工作 P for other engineering disciplines, the possibility is only 30%. Shanghai Jiao Tong University 结束语 工业工程太神奇了，难以想象 ！ Shanghai Jiao Tong University 谢谢大家谢谢大家 ！ Shanghai Jiao Tong University 铁锹实验 Shanghai Jiao Tong University 工业工程方法： 工作研究 人力浪费 作业方法效率低下 物料组织无序 国际市场分额： 日本、韩国共占据约 70%的份额， 我国还仅在 5%到 7%之间波动。 生产效率 ： 日、韩造船 生产效率 已达 10工时 /修正总吨， 我国的这一数据是 100左右。 中国中国 与日与日 本、本、 韩国韩国 的