工业工程概论1.ppt

工业工程概论,TheInstructionofIndustrialEngineering,机械工程系机制专业,工业工程导论教学专题,1.概述（chapter1，2）,2.制造技术（chapter3，7，10）,3.设备布局与材料运送（chapter4，5）,4.工作设计与操作控制（chapter6）,5.人的因素与人员管理（chapter9，11，21）,6.质量控制（chapter8）,7.资金管理与工程经济（chapter13）,8.资源管理（chapter12）,9.项目管理（chapter17）,10.设计：运筹学，管理系统，计算机与信息系统，仿真（chapter14，15，19，20，16）,第一部分概述,工业工程的历史发展工业工程在发展生产中的作用工业工程学科定义和职能工业工程最新发展,主要内容,工业工程历史发展,早期发展科学管理时期运筹学时期定量和精细化时期全球化和网络化时期,早期发展,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,科学范畴,科学与工程平行发展的关系,工程范畴,基础知识,科学知识应用解决问题，并获得“更好的生活”,Chapter1,南京工程学院,Chapter1,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,1.EarlyDevelopment,Before1800工程技术主要在物理性质方面的工作:,克服摩擦力;提升物体;储存;搬运;构筑;固定物体;,later,涉及化学和分子方面的问题:,电学；材料特性；热力过程；燃烧和一些其他的化学过程；,anexample,Chapter1,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,1.EarlyDevelopment,工程的发展推动数学知识的发展,精确的测量：距离;角度;重量和时间;,抽象语言描述现实世界:,建立复杂系统的数学模型,勾股定律,抽象模型建立,工程的基础工具,行为科学,数学、物理学、化学;,IE的基本组成元素,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,道路、桥梁、要寨等用于军事方面的工程,militaryengineering;,实际工程过程中，发展了机械工程；mechanicalprinciples,早期工程涉及的方面:,道路、桥梁、用于非军事方面的工程，土木工程civilengineering;,Early19th.-出现机械工程mechanicalengineering;,后期工程涉及的方面:,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,另一些重要的发展是电和磁的发现electricityandmagnetism:,基于电气工程和机械工程：出现化学工程mechanicalengineeringelectricalengineering-emergedChemicalengineering;,latter19th.-出现电气工程；electricalengineering;,Chapter1,军事工程militaryengineering,土木工程civilengineering,机械工程mechanicalengineering,电气工程electricalengineering,化学Chemicalengineering,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,生产规模的不断变大和变的复杂，出现满足快速发展的技术创新和大规模生产需求;,Chapter1,乡村,农业经济和农业社会；,城市，工业经济和工业社会,实现大规模生产是基于2方面的发展massproduction,*零件互换性技术interchangeabilityofparts*劳动力的专业化Specializationoflabor,小商店，小企业的经营和管理,大而且复杂的生产机构组织,需要更好的管理模式-工业工程理念industrialengineering,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,一战期间工程分支：5大类,核工程nuclearengineering,电子工程electronicengineering,航空工程aeronauticalengineering,计算机工程computerengineering,宇航工程astronauticalengineering,空间时代:,环境工程environmentalengineering,近代:,生物学工程bioengineering,军事工程,土木工程,机械工程,电气工程,化学工程,二战以后，其他工程分支：,IndustrialEngineering,出现工业工程：IndustrialEngineering(I.E.)-在现在及未来高技术时代，为解决复杂问题而存在的工程方向;,工业工程涉及从系统观点设计未来的运行系统例如“设计工厂”这样复杂的任务,*基础科学;*工程科学;*行为科学;*计算机和信息科学;*经济学;*涉及生产系统基本原理的各种知识;,所需要的知识:,（1）科学管理的核心是提高生产率；（2）挑选最好的工人，制定劳动定额；（3）实行工资报酬制度，激励员工努力工作；（4）使业主和工人认识到，提高生产率对双方都有利；（5）为了提高生产率，应将计划控制职能与执行操作的职能分开（6）对大型企业要实行例外管理（分层管理）。,这时期以泰勒的“科学管理”为代表，其的基本原则：,科学管理时期,吉尔布雷斯夫妇（F.B.Gilbreth,1868-1924L.M.Gilbreth,1878-1972）,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，侧重对管理心理学方面进行研究，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)他们后来被誉“动作研究之父”,科学管理代表人,运筹学时期,运筹学成为IE的数学基础；运筹学也是系统工程学的数学基础；运筹学主要解决优化问题，包括：线性规划、整数规划、排队论、存贮论、对策论、资源分配、运输问题和网络理论等。,二战中由于战争的需求，发展了一门新的数学“运筹学”，战后又得到飞速的发展，使得：,二战后，工业工程发展为独立的学科,运筹学的局限性,运筹学遇到了挑战：反政府控制、反计划倾向、管理扁平化、市场多变、预测愈来愈难，等。另一方面，研究者只注意学科的系统性，不注重实际。近年来，计算机技术使运筹学又有了改进和发展。,定量化和精确化时期,运筹学必须与计算机结合才有生命力：假设有70条船向70个港口运货，要制定一个运输费用最低的方案，如果用枚举法计算，计算方案有70!70100个。计划期趋短：汽车以天，计算MRP手算几个月，只有靠计算机软件；生产中有大量数据需要处理，作为决策支持。,全球化和网络化时期,新的管理模式：,全球供应链管理；虚拟企业；精益生产；制造全球化；（网络应用）,顾客需求多样化，产品生命周期越来越短；竞争已从质量、成本转向快速响应市场；已经不存在全能型企业。,40年代末50年代,日本经济处于瘫痪状态美国著名质量管理专家Deming,Juran到日本从质量管理入手从石油危机的70年代开始,日本研究出JIT管理体制以杜绝一切浪费为目标、追求零库存为目标1980年日本在汽车和家电许多产业超过美国汽车的世界市场:日本占28.4%,美国为22.6%,工业工程在发展生产中的作用,IE在先进国家的应用,美国MIT组织50名管理专家赴日本欧洲考察把日本的生产管理制命名”精益生产”美国Wight提出：制造业是社会财富的基本源泉美国制造业重新整顿1990年再度领先域、超过日本通用电气排名第一,前50名中美国占28名,工业工程在先进国家的应用,美国近10年来，生产率每年增加2.5%，其中决定生产率提高的3个主要因素所占比例如下：,提高生产率,工业工程在发展生产中的作用,工业工程在发展生产中的作用,主要国家每一雇员生产率发展,美国就业人数分配,工业工程在发展生产中的作用,国内企业存在的问题,-经济运行质量不高,生产率低：钢铁为例：32/224/760（吨/人年）只5%；能力利用率低：30%-60%（美国70%-90%，“中钢”为87%）；资产负债率高：1998年为106%（“中钢”为34%）；GDP增长高，但属粗放型：资本贡献率占72%，科技贡献率占28%，美国相应为30%/70%库存高：1998年工业品库存达6301亿，同年利润为900亿,IndustrialEngineeringisconcernedwiththedesign,improvement,andinstallationofintegratedsystemsofpeople,materials,information,equipment,andenergy.Itdrawsuponspecializedknowledgeandskillinthemathematical,physical,andsocialsciences,togetherwiththeprinciplesandmethodsofengineeringanalysisanddesign,tospecifypredictandevaluatetheresultstobeobtainedfromsuchsystems.,定义原文,工业工程定义和职能,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。,工业工程定义和职能,IIE的定义,制造企业的典型组织结构,工业工程定义和职能IE位置,I.环境相容性（EnvironmentalCompatibility);可重组企业（Reconfigurableenterprise）创新过程(InnovativeProcesses).,美国科学研究院提出的美国2020年制造业的10大关键技术,可重组制造系统（ReconfigurableMfg.System);无废料加工(Waste-freeProcessing);新材料工艺(NewMaterialProcesses)制造中的生物技术(BiotechnologyforMfg.);企业建模及仿真(EnterpriseModelingandSimulation);信息技术(InformationTechnology);产品和过程设计方法学(ProductandProcessDesignMethodology);增强的人机界面(EnhancedMachine-HumanInterfaces);人员教育和培训(WorkforceEducationandTraining);智能合作系统的软件(SoftwareforIntelligentCollaborationSystem).,80年代以来3C力量（Customer，Competition，Change）给企业带来巨大冲击，使原有的管理变得迟顿。到了90年代，美国许多企业经过困难的结构重组，取得了经验，信息技术（IT）的快速发展，给企业提供了有力的工具，于是BPR便逐步形成。,-商务流程重组(BRP),工业工程当前发展,以作业过程为中心，摆脱传统组织分工理论的束缚，以顾客需求为导向，提倡组织变通和职工授权，充分应用现代消息技术，到企业的生产和经营过程中去进行分析和改造，通过过程的重新设计，以消除过程的瓶颈，加速消息流动和作业进程，达到适应快速变化的外部环境的目的。,BPR目标和内涵,工业工程当前发展,背景：1988年，美国Lehigh与Incocca研究所拟定了一个未来发展规划，被美国会认定为“21世纪制造业的战略”，首次提出“敏捷性”概念。目标:建立有市场竞争力强的制造组织和活动。一般说来是建立一种对用户需求的产品和服务作出灵敏快速响应(品种、变批量)的，集人的智能、信息和柔性设备为一体的制造系统。,-敏捷制造,工业工程当前发展,与批量个体化生产（Mass-customerization）相联系与动态联盟（Virtualorganization）相联系与再造工程（Reengineering）相联系与精益生产（Leanproduction）相联系与自学习（Self-study）相联系,-敏捷制造特点,工业工程当前发展,90年代以来国际市场的竞争焦点已从质量转向快速响应的能力。一个企业其资源是有限的，而且，为了某个订货任务去添置设备和其他资源是不合算的。这迫使企业在组织形态和结构方面进行调整。由于信息技术和网络技术的发展，使核心企业易于寻找互补的合作伙伴，将这些实体的有关资源集聚起来组织动态联盟。特定的任务完成了，联盟就解散。这种动态联盟就是虚拟企业。,工业工程当前发展,-虚拟企业(VE),没有行政的隶属关系，靠合约和共同利益相联系；组织构成的动态性和可重构性；规模的可调性；对市场响应的快速性；资源的互补性；以生产产品或提供服务的主导企业为核心组织联盟；对信息技术的依赖性。,工业工程当前发展,-虚拟企业特点,更高的质量（Q）更低的成本（C）更佳的服务（S）更符合环保要求（E）,工业工程当前发展,-虚拟企业优越性,企业要重视利用外部资源树立合作竞争的观念企业规模不是越大越好利用企业自己的资源优势去联合,工业工程当前发展,-虚拟企业借鉴作用,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,4.EngineeringasaProfession,1.Asignificantbodyofspecialknowledge,Thevocationsarecommonlyreferredtoasprofessionsandcommoncharacteristic:,2.Preparationforaprofessionincludesaninternship-liketrainingperiodfollowingtheformaleducation;,3.Standardofaprofessionaremaintainedathighlevelthroughaself-policingsy-stemofcontroloverthosepracticingtheprofession,includingtheethics;,4.Eachmemberofaprofessionrecognizeshisresponsibilitiestosocietyoverandaboveresponsibilitiestohisclientortoothermembersoftheprofession;,Continuedstudy!Publicservice!,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,5.ProfessionalEthics,1.Thedesignofparticulardevicesalwaysinvolvesthesafetyoftheuser;,EngineersarefrequentlyinvolvedindecisionsthataProfoundeffectonsociety:,2.Thedesignofprocessesfrequentlyaffectstheenvironment,3.Thedesignandlocationofafactoryaffectsthecommunityanditscitizens;,4.Thedesignofamanagementsystemgreatlyaffectstheindividualsworkingfortheorganization-theircomfort,theirsenseofworth,theirfinancialstatus,andsoon;,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,6.ProfessionalLicensing,Thereareall50states,thedistrictofColumbia,4U.S.territorieshaveengineeringregistrationlaws;,Licensingofengineersistypicallyreferredtoas“professionalregistration”,2.TherearesignificantdifferenceintherequirementforE.R.,3.Theemergingpattern:*Engineeringstudentstaketheengineerintraining(EIT)examduringtheirlastyearincollege;*Studentsgraduate,takejobandpracticetheengineeringprofessionforaspecifiedperiodoftime;*Theythentakeanexaminationasafinalstepintheregistrationprocess.,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,8.ChronologyofIndustrialEngineering,Anumberofsignificanteventanddevelopmentshaveoccurredintheevolutionofindustrialengineering;,Therearefouroverlappingperiodsofemphasis:,Scientificmanagement(1900mid-1930),Industrialengineering(1920presenttime),Operationsresearch(1940mid-1970),Industrialandsystemsengineering(1970future),南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,9.IndustrialEngineeringOrganization,Theorganizationwhichmembersoftheprofessionformand/orjoin,*TheAmericanSocietyofMechanicalengineer,*TheSocietytoPromotetheScienceofManagement(1912),waschangedtoTaylorSociety(1916),*TheSocietyofindustrialengineering(1920),*TheAmericanManagementAssociation(1922),*TheSocietyforAdvancementManagement(1936)theTaylorSociety+TheSocietyofindustrialengineering,*TheAmericanInstituteofIndustrialengineering(1948),*TheInstituteofIndustrialengineering(1981),南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,9.IndustrialEngineeringOrganization,ManypracticingindustrialengineerbelongtootherorganizationsthatarerelatedtotheI.E.field,*OperationsResearchSocietyofAmerica,*SocietyforDecisionSciences,*AmericanProductionandInventorycontrolSociety,*TheAssociationforComputerMachinery,*SocietyofAmericanValueengineers,*TheAmericanSocietyforQualityControl,*TheInstituteformanagementSciences,*AmericanAssociationofCostengineers,*SocietyofManufacturingengineers,*RobotSocietyofAmerica,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,11.IndustrialEngineeringEducation,ThefirstseparatedepartmentsofI.E.wereestablished,*atPennsylvaniastateUni.(1908),*atPurdueUni.(1911),anI.E.optionwithinamechanicaleng.dept.wasthepredominantpatternuntiltheendworldwar2,By1990over150Uni.WereofferingcurriculaofI.E.,ofwhich92wereaccreditedbytheABET;Anumberoftheaccreditedprogramsofferthemastersdegree;andapproximately175studentsreceiveddoctoraldegreeeachyear;,aftertheworldwar2,theseparatedepartmentsofI.E.wereestablishedincollegesanduniversitiesthroughoutthecountry,南京工程学院,HistoryofEngineeringandDevelopmentofIE,Chapter1,12.ImpactofRelatedDevelopments,TheevolutionofI.,ThegraduatesofI.E.willdesignmodernmanufacturingfacilities,heath-caredeliverysystem,transportationsystem,orothersystemthatprovideservicesnotonlymanufacturedproducts,南京工程学院,insuchareasas,Industrialengineersarenowpracticinginallphasesofmanufacturingindustries,serviceindustries,andgovernmentagencies,Introduction,南京工程学院,*systemdesign,*policyanalysis,*productionmanagement,*evaluationofcapitalequipmentproposals,*improvedproductreliability,*statisticalqualitycontrol,*increasedproductivityandcustomersatisfactionprograms.*designsofmanufacturingprocessesincludingcomputer-aided-manufacturing,*useofrobotics,*production-schedulingprocedures,*facilitiesdesign,*automatedmaterialhandling,*humanfactors,*ergonomics,*safety,*worksimplification,etc.,Introduction,南京工程学院,ActivitiesOfIndustrialEngineering,Industrialengineersdesignintegratedsystemscombiningpeople,machines,andmaterialresourcesforgreateroveralleffectiveness.,Intheseintegratedsystems,thepersoninvolvedcanbeamachineoperator,hospitaladministrator,productionscheduler,banker,transitoperator,orconstructionforeman.,Introduction,南京工程学院,ActivitiesOfIndustrialEngineering,Themachineresourcecanbeahospital,rollingmill,loandepartment,subwayfleet,orpavingmachine.Thematerialresourcecanbethephysicalsubstancesbeingprocessedorthepersonsusingthesystem,suchasmetalfo