工业工程知识体系研究.doc

第一章 绪 论 6-19 1.1 问题的提出与研究意义 6-7 1.2 国内外相关研究与实践概况 7-17 1.3 IE理论与实践研究方面存在的问题 17-17 1.4 本论文的技术路线与研究内容 17-18 1.5 本论文的创新点 18-19 第二章 工业工程知识体系基本理论研究 19-32 2.1 工业工程知识体系的涵义 19-19 2.2 IEBOK的理论基础 19-32 第三章 工业工程知识体系结构 32-45 3.1 工业工程知识体系框架的建立 32-33 3.2 IEBOK战略层 33-36 3.3 IEBOK方法论层 36-36 3.4 IEBOK知识层 36-44 3.5 IEBOK 应用层 44-45 第四章 工业工程知识体系的应用 45-70 4.1 IE项目的实施策略 45-46 4.2 IE项目管理模式 46-57 4.3 IE的组织机构 57-61 4.4 IE项目中人的因素分析 61-64 4.5 案例 IE在A钢铁企业的推广应用 64-70 第五章 结束语 70-71 参考文献 71-72 发表论文和参加科研情况 72-73 致 谢 第一章 绪 论1.1 问题的提出与研究意义工业工程（Industrial Engineering，简称 IE）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。IE 引入我国已有十几年，社会上对于 IE 的认识程度也有了很大提高。1994年对湖南省的企业调查1显示，懂 IE 技术的比例为 4.76%，知道有 IE 学科的比例为 14.28%，根本不知道 IE 的比例为 80.96%，而应用了 IE 技术的企业数为零；1997 年对天津市的企业调查2显示，了解 IE 技术的比例为 11.2%，知道有 IE 的比例为 30.4%，不了解 IE 的比例为 52.1%；2000 年初对全国 110 家企业调查显示，很了解 IE 技术的比例为 8%，了解一些的比例为 52%，听说但不了解的比例为 37%，从未听说过的比例为 3%。据不完全统计，我国已有上百家企业不同程度地应用工业工程，其中机电行业推行工作研究效果显著。除去各地经济发展不平衡、大专院校分布不均匀等因素外，近年来对 IE 的宣传、培训和推广应用已取得一定的成效。另外，调查结果还显示，IE 推广应用的主要制约因素也发生了明显的变化。80 年代末 90 年代初，人们普遍认为开展 IE 应用的最大障碍，一为缺乏外在的压力，二为企业内部积极性不高。而现在认为没必要应用 IE 的企业已经很少，制约 IE 推广应用的因素中，缺少 IE 人才排在第一位，第二位是相当多的企业仍不了解 IE 的作用，企业不知怎样应用 IE 因素排在第三位。基于这样的国情，我们认为：（1）当前，IE 知识普及和宣传的重点应该从对 IE 基本概念的理解转向对IE 知识体系的完整、系统的认识。建立适合我国国情的，既有助于 IE 学科发展，又面向应用的 IE 知识体系是我们面临的课题之一。（2）IE 知识体系是一个多层次、多角度的理论体系，应该既包括战略层面的需求分析等，又应该包括对 IE 知识本身的归纳总结，还应该包括战术层面的IE 方法论和 IE 实施策略等。（3）IE 已经在一些行业和企业得到了应用，但由于我国工业整体水平的落后和发展的不平衡，怎样寻找一条适合于我国（或企业）实际情况的 IE 实施途径成为我们面临的又一课题。开发适合我国国情的工业工程知识体系将有助于回答上述问题。所以，本论文的主要目的在于：（1）为我国 IE 学科和专业的发展提供一定的借鉴。这两年，IE 学科在我国发展很快，很多高校都设置了 IE 专业，但如何进行IE 专业课程设置上没有一个共同的标准。IEBOK 不仅对 IE 学科所涉及的知识进行了归纳总结，并且将为什么应用 IE、如何应用 IE 的知识也纳入其中，强调了以应用为导向，有助于 IE 专业的学生形成完整的知识结构。（2）为在实践中应用 IE 提供指导。在企业中开展 IE 是一项系统工程，必须在战略层面、方法论层面、知识层面和实施层面具备相应的知识才能完成。IEBOK 正是系统总结了 IE 这四个层面上的理论和知识，为实施 IE 项目提供指导。1.2 国内外相关研究与实践概况1.2.1 知识体系概念方面所谓知识体系3，是指人类在实践中所获得的互相联系的认识的整体。其最初定义为关于自然的知识体系，即科学。随着历史的发展，科学的概念由本来意义上的自然科学演变为反映客观世界即自然界、人类社会、人类思维本质联系的知识体系。而所谓学科知识体系是指学科概念、规律及研究方法之间是怎样相互作用和相互联系的。一些新兴学科如项目管理、软件工程等在发展过程中就用了知识体系的概念。1项目管理知识体系4项目管理知识体系（Project Management Body of Knowledge 简称：PMBOK）的概念是由美国项目管理学会（Project Management Institute，简称 PMI）首先提出的，他们认为项目管理经过长期地发展，已初步形成为一门学科。作为一门独立的学科，应该有其自身的知识体系。1981 年，PMI 正式批准一个项目来研究项目管理专业所必须的概念和过程，该项目研究的目标包括下列三个方面：（1）作为一个实践性专业的明显特征（规范）；（2）项目管理知识体系的内容和结构（标准）；（3）项目管理专业的有关资质认证（认证）。其中的标准研究就是知识体系的研究。两年后，上述项目的研究结果以专题报告的形式发表在 1983 年 8 月的项目管理杂志上，标志着文件化的项目管理知识体系的问世。项目管理知识体系这一专业术语是指在项目管理领域中知识的总体，但并不是简单的知识堆集，而是在实践的基础上对项目管理所综合运用的若干不同领域的知识进行分类、组合、分析、探索，从而归纳总结的一套用以指导项目实践的知识的有机整体。项目管理是管理科学的一个分支，同时又与项目相关的专业技术领域密不可分，项目管理专业领域所涉及的知识极为广泛。目前国际项目管理界普遍认为，项目管理知识体系的知识范畴主要包括三大部分，即项目管理所特有的知识、一般管理的知识及项目相关应用领域的知识。如图 1-1 所示。项目管理知识体系从图 1-1 可看到，项目管理学科的知识体系与其它学科的知识体系在内容上有所交叉，这也符合学科发展的一般规律。通常，一个学科和专业的知识体系可能包括一些已被其它的学科和专业所包含但仍为本专业人员普遍接受的知识领域。但是，作为一门独立的学科和一个独立的专业，必须有其独特的知识体系，这个知识体系既不是另一专业知识体系的翻版，也不是一些其它专业知识体系内容的简单组合。现实的情况应该是，一个专业的知识体系与其它专业知识体系在内容上有所重叠，但它必须拥有与本专业领域相关的独特的知识内容。显然，项目管理所特有的知识是项目管理知识体系的核心。就概念而言，项目管理知识体系应包括项目管理专业领域相关的全部知识。但由于项目管理是一门实践性强的交叉学科，又涉及到不同的应用领域中各具特色的项目，加之学科和专业本身不断发展的特性，要建立一个完全的 PMBOK 文件几乎是不可能的。因而，各国项目管理知识体系的研究与开发，其核心是解决好以下三个关键问题：（1） 为什么要建立 PMBOK 文件？（2） 哪些知识应包括在 PMBOK 文件中？（3） 如何将这些知识组织成为一个有机的体系？解决这三个问题的实质是在明确建立 PMBOK 的目的的基础上，解决好知识体系的范畴和结构问题。从目前已问世的不同版本的项目管理知识体系文件来看，虽然不同版本的知识体系文件在目的、范畴和结构上有所差别4，但它们存在共同的基础：项目管理知识体系界定了作为一个项目管理专业人员所必须掌握的知识领域，同时也是对项目管理专业人员进行职业资质认证时专业知识测试的基础。2IEEE 的软件工程知识体系（SWEBOK）5IEEE 的计算机协会（Computer Society）在构建软件工程知识体系（SoftwareEngineering Body of Knowledge, 简称 SWEBOK）时指出：（1）知识体系是学科和职业资质认证发展的核心，对于软件工程知识体系的内容取得一致认识是至关重要的。虽然全球现在有数以万计的软件工作者，但软件工程还没有形成一个正式的工程学科，也没有形成公认的职业。所以，如果的职业资质认证，也无法进行合理的课程设置。所以，IEEE 认为他们建立软件工程知识体系要达到以下五个目标： 刻画软件工程学科的内容； 为软件工程学习者提供进入软件工程知识体系的途径； 促进全球范围内关于软件工程学科内容达成一致认识； 界定软件工程的学科范畴，以区别于计算机科学、项目管理、计算机工程、数学等学科； 为软件工程课程体系和职业资质认证提供基础。（2）SWEBOK 使用逐层分解的方式将软件工程所包含的知识内容划分为十个知识领域（KnowledgeArea），分别是：软件构架管理、软件结构、软件设计、软件工程基础结构、软件工程管理、软件工程流程、软件升级与维护、软件质量分析、软件需求分析、软件测试。每个知识领域又分解为一系列的主题（Topics）。主题的分类方法是根据Walter Vincenti 提出的工程设计知识的分类法。他将工程设计知识分为六类：基本设计概念、标准和规范、理论方法、数据、实践因素、问题解决方法。两个或三个层次的分解，可以让使用者很容易得找到需要的主题。这些知识领域以及每个知识领域中的主题构成软件工程的核心知识。软件工程师也应该了解相关学科的知识，这些相关学科包括认知科学与人因工程、计算机工程、管理科学、数学、项目管理、系统工程等。（3）SWEBOK 着重研究普遍接受的知识（GenerallyAccepted Knowledge）“软件工程知识体系”这意味着 SWEBOK 包含了软件工程职业范围内的所有知识。一般说来，不可能将一个新兴学科的所有知识总结到一个文件中。一个学科的知识由普遍接受的知识、研究前沿的知识和应用于特定行业的专业化知识，如图 1-2 所示。普遍接受的知识是区别于后两者而言的，是指在软件工程项目中通用的、得到普遍认可的、不存在争议的知识。可以看出，SWEBOK 在“哪些知识应该包括在知识体系中”这一问题的认识上，与项目管理的知识体系是一致的。另外，分解（breakdown）方法还应该具有前瞻性，即不仅包括现在的普遍接受的知识还应该考虑未来两三年内即将成为“普遍接受的知识” 的知识。四、SWEBOK 的建立并不是提出了新的关于软件工程的知识，而是关于知识范畴及其结构的统一定义。SWEBOK 的目标是取得关于软件工程学科的各核心知识集合的一致认识。五、IEEE 的 SWEBOK 框架如图 1-3 所示。（各个知识领域中的知识主题属于专业范畴，在这里不详细列出。）1.2.2 工业工程理论研究方面目前，无论理论研究方面还是应用研究方面，还没有提出“工业工程知识体系”的概念，但是一些专家和学者从学科范畴、学科体系、技术体系等角度进行了讨论，为本论文提供了有价值的参考。另外，一些企业中的工业工程推广者从实际应用的角度讨论了工业工程学科发展与工业工程在企业中实施的关系。1国外研究情况概述关于 IE 学科范畴，比较规范的是美国国家标准 ANSI-Z94，从学科角度把 IE知识领域划分为 17 个分支6，即：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（含工厂设计、物料搬运等）、材料加工（含工地研究、工具设计、自动化）应用数学（含 OR、统计质及控制），组织规划与理论、生产计划与控制、应用心理学、作业测定与方法、人的因素、工资管理、人体测量、安全、职业卫生与医学等。日本从应用的角度把 IE 技术分为 20 类 113 种7，包括：方法研究与作业测定、质量管理、标准化、工厂设计、能力开发等。美国 G萨尔文迪主编的工业工程手册8根据哈里斯（N eville Harris）对英国 667 公司应用 IE 的实际情况调查统计，常用的方法和技术为以下 32种：表 1-1 IE 常用的方法和技术1、 方法研究 2、 作业测定（直接劳动）3、 奖励4、 工厂布置5、 表格设计6、 物料搬运7、 信息系统开发8、 成本与利润分析9、 组织研究 10、 作业测定（间接劳动）11、 物料搬运设备选用12、 职务评估13、 办公设备选择14、 管理的发展15、 系统分析16、 库存控制与分析17、 计算机编程18、 办公室工作测定19、 项目网络技术20、 动作研究的经济效果21、 计划网络技术22、 目标管理23、 价值分析24、 资源分配网络技术25、 工效学26、 成络技术（GT）27、 事故与可操作性分析28、模拟技术29、影片摄制30、线性规划31、排队论32、投资风险分析台湾近几十年经济快速成长已使工业由劳力密集转变为技术密集的形态，因此必须建立一套科学管理技术体系，从预测、计划、生产、管制、改善、综合协调与整合相对有限的资源作合理和优化的分配以获得最大的整体利益。根据国科会工业工程学科 1983 年度规划报告9将工业工程学科分为运筹学、信息系统、人因工程、生产系统、科技管理与服务等五大子学科，学科之间彼此息息相关、相辅相成，如图 1-4 所示。2国内研究情况概述汪应洛10指出工业工程作为一种新型的技术综合体，包括各类专门的方法与技术。每类专门的技术方法又有其特定的具体分析与设计方法。要真正形成工业工程的综合效能，并使各类、各种专门的工业工程方法与技术具有内在的逻辑一致性，必须要确立工业工程的方法论，明确工业工程在实践一应遵从的基本思想与原则，着重掌握工业工程的基本方法及技术体系。系统工程是指导各类工业工程方法与技术应用的方法论。参照系统工程中的霍尔（A.D.Hall）三维结构，可将 IE 方法论的形式体系归结如图 1-5 所示。按照系统工程的思想方法和系统性与实用性相结合的要求，工业工程在实践中应遵从以下十条思想和原则，即问题导向、着眼整体、组织先行、全员参与、苦练内功、规范管理、思变求新、特色取胜、方法集成、系统推进。齐二石、汪应洛11提出了中国工业工程（CIE）理论及技术体系的概念，并从 CIE 的概念、CIE 的理论基础、CIE 的技术体系等三个方面进行了讨论。赵涛、齐二石12按照 IE 各种技术特点和功能，将工业工程的支撑技术分为三类：1.设计、改善类，包括：工作研究(含时间研究、方法和动作研究)也称基础 IE。设施设计与物流系统技术，也可称物流工程。主要是解决生产与管理过程空间组织和物料的过程控制与改善。人机工程，也称人类工效学，解决人机环境系统的设计与改善。组织设计，企业的组织与管理过程设计与改善。2.分析与决策类，包括：工程经济，用于企业经济效益分析，投资分析与决策等。可靠性工程，用于企业质量系统和生产系统可靠性分析。市场预测，用统计学等方法研究市场需求。人力资源管理，解决人力资源的使用与考核等。3.控制类，包括：生产计划与控制，用于生产过程的数量计划与过程控制。质量控制，指全过程管理的质量控制技术等。成本控制，指全过程成本在现场生产、管理和供应的控制技术。信息控制，指为实现设计系统运行而进行管理信息系统的控制等。由于当前先进制造技术，如 MRP/ERP、CAD/CAM、CAPP、FMS、CIMS等都是工业工程技术在信息时代与其它技术与管理结合的模式，不作为单项技术来列出。在此基础上，IE 的学科体系31如图 1-6 所示。范中志、张树武、孙义敏13等指出 IE 是综合性的应用知识体系。IE 的本质需要通过 IE 的综合性和整体性来回答。IE 的综合性集中的表现在技术和管理的结合上。通常，人们习惯于把技术称作硬件，把管理称为软件，由于两者的性质和功能不同，容易形成分离的情况。IE 从提高生产率的目标出发，不仅要研究和发展硬件部分，即制造技术、工具和程序，而且要提高软件水平，即改善各种管理与控制，使人和其它各种要素（技术、机器、信息等）有机地协调，使硬件部分发挥出最佳效用。还有人14把 IE 学科体系比拟为如图 1-7 所示的一条连续“光谱”：中间部分是工业专门知识，该部分既反映解决实际问题所需要的专业知识，也表示 IE 所要研究和处理的一些实际问题；左侧是 IE 的基础理论和方法；右侧是表示 IE 的工艺。粟滋、陈煦、王仁康15认为比较完备的学术体系由 SE 的方法论、OR 的数理分析、IE 的传统技术与工业专门知识有机地组成。这样，IE 既可对小至一个劳动岗位进行分析，也可对整个生产线、整个企业、大至整个工业系统进行分析和设计，正像机械工程作为一门完整体系的学科一样，既可以设计一个小零件，也可以设计一整套机器系统。但这些分析和设计都要在一定的整体系统思想指导下进行。张树武16认为要系统、普遍、深入、持久的应用和发展 IE，必须加强 IE 学科建设，这至少应该包括以下内容：确立 IE 为一门独立的学科和专业职业；建立 IE 专业教育体系；制定 IE 定义和术语标准。要形成完善的 IE 知识体系，首先要确立 IE 为一门独立的学科和专业职业。在制订学科标准时，考虑到 IE 学科特点和我国实际情况，应先以传统 IE 为主来确定 IE 的范畴并对各分支的涵义做出统一解释。另外，应允许 IE 与相关学科有所交叉，如质量管理在企业管理中也可列出，这样容易为各方面人们接受和运用，不致造成不利于 IE 推行的矛盾。1.2.3 工业工程实践方面钱省三17分析了境外 IE 发展的历史过程，认为社会对 IE 的需求是随着国民经济发展的步伐逐步发展的。一般来说，IE 先应用于制造业，从改进工作出发，由工业工程师在工厂中研究工作方法以及工人和机器、工具的关系；以后又由于信息技术的发展，IE 扩展到致力于整个系统的研究；现代 IE 已用越了制造业的范围，扩展到服务业方面，进人到医疗、银行、公用事业及政府交通运输等事业。鉴于我国制造业的劳动生产率尚处于一个比较低级的阶段，特别是机械工业企业的水平更低。因此，比较难以激起工业企业对 IE 应用的需求感，他建议我国的 IE 应用可以先从政府部门和服务部门开始，前者对 IE 的了解比基层多，容易贯彻；后者（特别是银行、医疗及公用事业单位的劳动生产率明显高于制造业，经济效益也比较好袁治平17提出要在实践中形成符合中国国情的 IE 系统推进模式，认为推进IE 实施要以系统工程的思想方法为指导，按照 IE 的内容体系和我国工业界的现实需要，他指出在我国研究和应用 IE 应该系统认识和正确处理好以下六个关系：1推广 IE 与解决企业现实问题的关系。推进 IE 的研究和应用有望对以下问题的解决发挥重要作用：完善社会主义市场经济体制要求企业建立现代企业制度；全面提高管理水平加快现有企业技术改造；加入 WTO 使我国工业企业面临的国际挑战。2IE 的方法和方法论的关系。系统工程是符合 IE 的需要，指导 IE 方法和技术的方法论。IE 方法与方法论的关系，就体现在 IE 与系统工程的关系中。3IE 的效率目标与效益目标的关系。在我国现阶段 IE 的系统化开发和推进过程中，注意防止在确定目标和模式、选择与推进过程中的片面性和极端化倾向，要努力实现整个生产系统总目标的最优化。4IE 的规划、设计功能与评价、创新功能的关系。从我国当前企业生产和工业经济的实际出发，应立足与已有企业的改造和提高，着重在实现 IE 的评价和创新功能上下功夫，尤其应重视和组织好对现有企业生产过程的系统诊断和综合治理。5IE 中的物质要素和人的要素的关系。在我国推进应用 IE 并选择和实施各种设计或改造方案种，应注意到处在不同环境条件下的各利益主体及各类人员对新方案所持的态度，尽可能化消极因素为积极因素。6IE 中传统方法与现代技术的关系。要从我国组织生产系统和工业经济系统总体的低水平和发展中的不平衡的实际情况出发，即不片面循规于 IE 的传统方法，又不一味追求 IE 的现代技术，选择适宜的 IE 技术方法解决问题。李先正32认为目前，IE 普遍分为经典 IE 和现代 IE 的提法在学术上是对的，但是根据我国企业目前管理的实际情况，其宣传效果并不好，这种提法容易使人们产生一种错觉，觉得传统 IE 太简单己经过时了。但由于我国企业的基础工作本来就很薄弱，无法满足现代 IE 技术方法和先进的制造技术的要求，忽视经典IE 的做法使得现代 IE 技术方法和先进的制造技术如同建立在沙滩上的空中楼阁。就我国企业目前的管理水平，实施任何一项先进的 IE 技术的必要条件是：掌握 IE 精髓，从实践做起，先进行经典 IE，从基础工作做起。基础 IE 体系如表1-2 所示。黎小平、胡家齐18认为企业 IE 的实施模式包括两方面的内容：一是 IE 的组织机构；二是 IE 的实施策略。由于 IE 在我国应用时间不长，IE 对绝大多数企业来说还比较陌生，实施时需要有专门的机构和专职人员为企业推行 IE 做好长远规划、制定出具体目标，并统一领导各项具体的实施工作。同时要有计划地进行 IE 知识和技术的培训为实施创造条件。因此成立一个 IE 的专职机构是非常必要的。企业 IE 的实施要分为以下三个阶段：起步阶段、发展阶段和高级阶段。另外还要处理好 IE 实施中的几个问题：研究与推广应用之间的关系、重视 IE 知识普及和培训工作、要增强成功实施 IE 的信心。1.3 IE 理论与实践研究方面存在的问题1.现在关于 IE 的研究主要集中在各种技术、方法的上，而较少系统的论述IE 的学科体系或知识体系。即使已有的 IE 学科体系或技术体系等，都是进行学术或理论上的讨论，而不是面向应用的，在实际中缺乏可操作性。2.目前，IE 学科的发展很快，涌现出了很多新的理论、技术和方法，所以有必要界定 IE 的知识范围，建立系统的知识体系，使得 IE 的发展不背离 IE 的本质，以利于 IE 学科的发展。3.近年来，随着项目管理研究与应用的深入，企业在许多方面采用项目管理思想，组织、管理企业资源完成既定目标。另一方面，目前 IE 在企业中的实施也主要是以项目的形式开展，所以将项目管理的思想和原理引入工业工程知识体系，用以指导 IE 项目的实施具有非常重要的现实意义。而关于这方面的研究现在还很少。4.IE 的学科特点所决定了 IE 的理论、技术在内容上包罗万象，但这也造成了企业在应用 IE 时无法弄清 IE 的本质，不知从何处下手。另外，IE 的理论、技术在层次上既包括微观范畴的技术，如对单个劳动岗位的分析；又包括宏观范畴的技术，如对整个生产线、整个企业乃至整个工业系统的分析和设计，这就需要在 IE 实施过程中有科学的方法论的指导。1.4 本论文的技术路线与研究内容本文采用系统研究与比较研究、规范研究与实证研究的研究方法。综合运用工业工程、系统工程、项目管理等最新研究成果，从诸学科的交叉视野出发，通过整理归纳中外文献资料，研究了工业工程的知识体系，为 IE 学科发展和推广应用提供了一个参考框架。在调查研究国内外 IE 理论和实践状况的基础上，研究了工业工程知识体系（简称 IEBOK）的基本理论：给出了 IEBOK 的定义，提出将项目管理理论引入IEBOK，认为 IE 理论与技术体系、系统工程、项目管理等是 IEBOK 的理论基础。从战略层、方法论层、知识层、应用层等层面构建了工业工程知识体系，并对各个层次进行了详细的阐述。分析了 IE 发展的一般规律及在我国的应用需求；对 IE 学科知识进行了层次上的划分，界定了作为工业工程人员所必须掌握的知识领域，从而为 IE 学科的发展和课程设置提供了借鉴；提出了基于项目管理的IE 项目实施模式，为企业实施 IE 项目提供了指导，起到了方法论的作用。最后，结合案例阐述了 IE 项目管理模式在企业种的应用。本文的章节安排如下：第一章 阐述了本文研究的背景与意义，主要介绍了一些学科的知识体系框架以及国内外 IE 理论与实践的研究状况，在此基础上提出了本文的研究内容。第二章 进行了工业工程知识体系（IEBOK）基本理论的研究，给出了 IEBOK的定义，提出将项目管理理论引入 IEBOK，对 IE 理论与技术体系、系统工程、项目管理等 IEBOK 的理论基础进行了研究。第三章 提出了 IEBOK 框架，详细阐述了框架体系中的各个层面。第四章 研究了 IEBOK 的应用情况，主要从实施策略、IE 项目管理、组织机构以及人的因素四个方面进行讨论，最后以一个案例论证了 IE 项目管理模式的正确性。1.5 本论文的创新点本论文主要有以下创新点：1基于 IE 的新发展，从战略层、方法论层、知识层、应用层等层面系统地构建了工业工程知识体系框架，2对 IE 的学科知识体系进行了归纳总结，提出了一个新的学科知识框架结构，并将项目管理的理论和方法引入 IE，认为项目管理是 IE 人员必须掌握的一门知识，从而为 IE 学科的发展提供了一定的借鉴作用。3研究了项目管理在企业中的应用，认为 IE 项目管理也属于项目管理的范畴，应采取项目管理的模式进行。在此基础上提出了 IE 项目管理的模式，为企业应用 IE、实施 IE 项目提供了一定的指导。第二章 工业工程知识体系基本理论研究2.1 工业工程知识体系的涵义工业工程知识体系（Chinese Industrial Engineering Body of Knowledge，简称IEBOK）是指工业工程领域中知识的总体，是在实践的基础上对我国工业工程学科及应用中所涉及到的不同层次的知识进行分类、组合、分析、探索，从而归纳总结的一套用以指导我国工业工程学科发展和工业工程实践的知识的有机整体。IEBOK 中的知识不仅包括 IE 作为一门学科所形成的概念、原理、方法及工具，还包括人们在应用这些概念、原理、方法及工具的过程中所总结的各种原则、模式等。另外，IEBOK 还应该包括被其它的学科和专业所包含但仍为 IE 人员普遍接受的知识，如社会学、心理学、管理学中的知识等。所以这里的 “知识”不是指 IE 学科的知识这个狭义的概念，而是一个广义的概念。2.2 IEBOK 的理论基础本文通过研究和分析已有的 IE 理论，结合 IE 的新发展，探讨了 IEBOK 的理论基础。2.2.1 IE 理论的发展历程IE 形成和发展演变过程，实际上就是各种用于提高效率、降低成本的知识、原理和方法产生和应用的历史。通过对 IE 理论发展历程的回顾，我们一方面能够了解 IE 的技术方法体系的内容和形成过程，另一方面也有助于更好的理解IEBOK 体系结构产生和形成的基础。IE 的发展历程可用图 2-1 所示的 IE 发展年表概括表示。该图横坐标表示 IE发展历程中原理和方法产生的时间，这个时间只表示时间的开始，而不是结束。1 科学管理年代从 18 世纪初期，蒸汽机开始促进机械化生产起至 20 世纪 30 年代中期的这段时期，被称为科学管理年代，是 IE 的前身。在这段时期中发生了两件大事：一是第一次产业革命；二是泰勒的科学管理运动（1900 年前后）。产业革命促进了大批的技术革新项目，制造企业的规模和复杂性也大幅度增大了。这时在英国兴起的零件可互换性和劳动专业化分工，被认为是促使大量生产成为可能的两个重要的 IE 观念。美国人把 IE 的开端归功于 20 世纪初期的泰勒，奉泰勒为 IE 之父。他的科学管理的原理一书的内容广泛涉及制造工艺过程、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，其科学性和系统性引起了人们研究更富于系统思想的管理科学的兴趣，为 IE 开创了通向今天的道路。例如： 1910 年左右弗兰克和吉尔布雷思夫妇从事的动作研究和工业心理学研究；1914 年左右甘特从事的作业进度规划研究（发明了甘特图）和按技能高低与工时付酬的计件工资制的研究；1913 年福特汽车厂发明的移动装配线；1917年哈里思研究应用经济批量控制库存量的理论；1931 年休哈特等人研究质量控制的抽样检验法和统计质量管理原理；1927-1933 年哈佛大学的霍桑研究，提出发挥工人积极性的新见解和有关劳动组织的研究等，都是受到泰勒思想影响的。这个年代的特点是：生产的机械化程度还不高，还存在着大量的手工劳动，因而提高工人的劳动效率就成为当时的最重要的研究课题，研究的主题就集中在人的问题上，而人的问题被看作是管理。当时所谓的管理科学原理主要产生干经验的总结，还缺少科学试验和定量分析，各项工作没有形成独立于管理的工程意识和实践。2工业工程年代工业工程年代是开始于 20 世纪 20 年代后期直到现在还在延伸的年代。这个年代又分为三个阶段：（1）传统的 IE（20 年代后期40 年代中期）。它是泰勒科学管理原理的继承与发展，但有三个方面的变化：正式出现了 IE 的概念、名词、学系、研究机构、专业人员和学会。统计、概率等数理分析方法进入 IE 领域，不仅改造了从科学管理年代继承下来的各种方法的内容，使之具有定量分析的能力和更高的理论基础，而且还发展了一些新的方法，更适应于机械化、自动化的大量生产的需要。重视与工程技术相结合，使 IE 本身具有独立的专业工程性质。一方面要求 IE 工程师具有相关的专业（例如机械工程）基础知识；另一方面又要求 IE 的工作从技术设施改进和技术发展方面去研究提高生产效率的途径，而不单纯地研究提高工人劳动效率问题。于是在这个阶段发展了工厂布置、设施设计、工具设计、人机关系、物料搬运等富于工程技术内容的 IE 理论和方法。由于以上三大变化，使 IE 不同于管理的概念和职能得到了确立，使之成为一种在技术与管理之间起着桥梁作用的新型工程技术。（2） IE 与 OR 结合（40 年代中期-70 年代中期）。IE 早期的发展虽然取得了很多的成绩，但在 IE 的统一名称之下其内容却是一个个孤立、分散的理论、方法和技术。与其他工程专业相比，IE 一直缺少一种统一的科学理论基础。40 年代中期，英、美两国发表了在第二次世界大战时期研究出来的运筹学（OR）成果的保密资料，立刻受到许多 IE 工作者的注意。OR 有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。OR 在 IE 中经过一段时期的改进研究和试用，取得了进展。人们普遍认为可以把 OR 作为 IE 的理论基础，不仅是因为可以用 OR 的原理来改进 IE 的传统方法，使之提高到一个新的水平，而且还因为 OR 的系统性可以把 IE 的各种方法综合起来用于解决较大的系统问题。50 年代的 10 年是 IE 与 OR 结合试验最活跃的年代，美国和其他国家的一些大学的 IE 系把 OR 定为必修课程；有些原有的 IE 学系和研究单位改名为工业工程与运筹学系或研究所；美国工业工程师学会成立了美国运筹学学会（ORSA）的分会机构；IE 的书籍增添了 OR 的篇章。（3） IE 与 SE 结合（70 年代中后期至今）。IE 与 OR 结合确实是一大进步。但 OR 的各种方法虽具有较强的系统性，但方法与方法之间，以及 OR 方法与 IE 传统方法之间仍然缺少自然的联系，因而常被局部地、孤立地应用，而难以取得综合的效果。此外，OR 虽然扩大了 IE的应用范围，但 OR 毕竟只分析事理，还只能使 IE 限于处理一定范围内的工程问题，即企业内部或工程项目等微观系统问题，而现代的工业企业的事务越来越复杂，微观和宏观问题交织在一起，只探讨微观问题已嫌不足。恰在 50、6O 年代，系统科学（SS）也有了长足进展，系统工程（SE）脱颖而出，受到人们广泛的重视。许多 IE 学者认为：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，可以把 SE 的方法论、OR 的数理分析、IE 的传统技术与工业专门知识有机地结合起来，形成一个比较完备的学术体系。使 IE 既可对小至一个劳动岗位进行分析，也可对整个生产线、整个企业、大至整个工业系统进行分析和设计，正像机械工程作为一门完整体系的学科一样，既可以设计一个小零件，也可以设计一整套机器系统。但这些分析和设计都要在一定的整体系统思想指导下进行。（4）“先进制造技术”悄然来临。信息技术的长足发展变革了人类的生活和生产活动的方方面面，对 IE 也不例外。计算机数控（CNC）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助作业计划（CAP）、计算机辅助质量控制（CAQ）、计算机辅助工程（CAE）以及其他计算机辅助作业在工业领域的广泛应用无不涉及 IE。它们的发展和应用固然得助于计算机（硬件和软件）技术的发展和应用，但计算机技术在工业中的应用，它与其他生产技术和作业的恰当结合，没有现代 IE 的系统知识做基础是不可设想的。另一方面，这些计算机辅助技术在工业中的应用则要求 IE 的一些原理、原则和技术方法作相应的变革，推动了 IE 新的发展。各种计算机辅助技术在工业中的应用，开始都是个别地孤立地进行的。随着计算机技术综合能力的进步，人们已能把某些孤岛似的计算机辅助技术综合成可共同运作的系统，赋予更高级的功能，例如 DNC，CAD/CAM，FMS 等。1973年美国 IE 学者 J哈里恩顿更提出了 CIM（计算机集成制造）的战略思想，设想把生产企业的全部生产作业（包括计划、控制。产品设计开发和生产技术装备）实现计算机辅助化，并作某种合理的综合集成，借助于中央数据库和网络控制，构成一个高度自动化和柔性（机动灵活性）的生产系统，以增强企业适应多变的市场竞争的需求。这一思想受到世界工业界的普遍重视，引发了广泛的积极的研究，人们提出了许多设计方案和模型，并建造了若干条实体的 CIMS 系统。2.2.2 IE 系统分析22IE 在其职能范围内所要处理的各种问题大多具有很强的系统性，都是需要统筹规划、综合治理的问题。因而系统分析（Systems Analysis，简称 SA）成为IE 履行日常任务不可缺少的一种重要工作手段。IE 系统分析（SA）是系统工程（SE）的原理在解决 IE 现实问题中应用的一种工作方式。它要在系统观念的指导下，遵循一定的思维法则、思维程序和工作阶段，根据充分的事实和相关信息（包括专业知识），运用适当的科学方法，对研究的问题进行迭代式的分析与综合，最终要为解决问题提出一个体现统筹规划、综合治理和切实可行的系统模型或方案，以利于进一步处理问题。IE 系统分析如图 22 所示。IE 人员在解决现实问题时进行系统分析取得成功的关键是：要有系统观念的素养；遵循合理的思维法则、思维程序、工作阶段；掌握充分的事实和相关信息；善于运用适当的科学分析方法；提出体现统筹规划、综合治理和切实可行的系统模型和方案。2.2.2.1 系统观念系统观念是以系统科学所揭示的系统概念和哲理为基础的思维方式，是系统分析的主导思想，在潜移默化中规范着人们的工作行为。各种 IE 问题，例如产品质量问题，不论是问题的发生，还是为解决问题而提出办法，虽然通常都是以单项的方案形式出现，而实质上却是涉及企业内、外许多方面的系统问题。问题的发生和解决都会对整个企业系统产生一定的扰动和刺激。对于这类问题，人们如果缺乏系统观念、只抱着就事论事的态度，单独进行个别的处理，结果不但不能取得意愿中的效果，其所产生的扰动和刺激往往会使系统失去平衡。因此，IE 要求人们把研究的问题看作一个系统，强调按系统的性质、从系统的整体性出发去分析问题和解决问题。然而，系统观念不能局限于一些抽象的指导原则，而要为分析问题提出科学的方法和合乎逻辑的工作步骤作为它的重要组成部分，才能形成完整体系的观念和思想，才能产生实际的指导作用。思维法则、思维程序和工作阶段是系统观念在实际系统分析工作中的具体化，用以规范人们分析问题的行为，使之按系统观念的正确思维方式，有条不紊地去思考问题，避免疏忽和差错。这种行为规范的另一目的和功效还在于培养人们的逻辑思维能力和精细的观察能力，培养责任心和提高工作效率，从而保证系统分析的顺利进行及其最终结果的正确性和可靠性。2.2.2.2 系统思维法则系统分析的目的有两个，一是深入认识问题；二是创造性地解决问题。二者都要依赖于思维，要求思维从感性认识进入理性认识再升华为创造力。这是一个十分精细而又十分艰难的过程，必须遵守一定的基本准则，才能顺利达成。这种基本准则称为思维法则。下面介绍的赫尔思维法则，是为正确运用系统工程方法论、保证正常的思维过程和思维质量所提出的基本法则。赫尔思维法则是：1.一时一事律。要求在思维过程中一心不二用、不受外界的干扰。2.排除主观律。要求在思维过程中持尊重事实的客观态度和立场，排除先入为主的意念和主观愿望。3.简化、形象化律。要求把思维过程中形成的概念一再予以简化，并尽可能用形象的模型表达出来。4.同一律。要求在同一思维过程中，任何概念或判断，不论重复多少次，都应始终与自身保持同一。5.不矛盾律。要求在同一思维过程中产生的概念或判断不自相矛盾和否定、不含糊不清和模棱两可。6.充分理由律。要求推理的判断必须有充分理由做根据。7.科学验证律。要求提出的概念和判断都有科学的验证证明。1 至 3 条法则是保证思维健康发展的必要条件：一时一事律为思维创造良好的外部环境条件；排除主观律保证思维的客观性；简化、形象化律优化思维的结构；同一律保证思维的相对确定性；不矛盾律排除思维的自相矛盾、保证思维的绝对确定性；充分理由律则保证思维具有论证性，解决理由与推断联系的逻辑性。科学验证律是一条关键的思维法则，它包括论证和实验。论证。论证是用已知为真的判断（包括科学定理、科学试验结果和为实践所证明的规律）去判断某一判断的真实性或虚假性的思维过程。实验。实验是通过科学试验把主观认识与客观现实相比较的思维过程，旨在证实某一认识是否具有真理性。论证与实验互相依托，实验验证论证的道理；论证深化实验的认识，帮助人们把实验的认识升华为系统的理论知识，产生创造力。2.2.2.3 系统思维程序思维程序是人们认识客观事物和解决问题在思维上的逻辑顺序，是霍尔系统工程方法论的三维结构中的一维，称为逻辑维。霍尔思维程序是：1.弄清问题。所谓问题是指需要研究和解决的疑难事物。人们在发现问题和提出问题时往往只看到问题的某些表征，而不一定是它的实质，弄清问题是要弄清问题的实质和细节，其所能采取的途径很多，但合理的思维程序是要在充分掌握有关信息，充分研究实际需要、可变因素、约束条件、相关社会领域的基础上，采用迭代方式和最小承诺原则逐步确定问题的：（1）主题。反映问题实质的梗概，作为以后各个思维程序所要研究的中心议题；（2）范围。反映问题实质的细节，初步作为以后各个思维程序所要研究的范围；（3）目的。针对主题和范围，初步确定解决问题所要达到的各项目的或目标。2.设计价值系统。问题弄清之后，就要为解决问题的各项目设计一套评价其系统功能的判据或指标，作为解决问题设计各种方案的定性、定量的依据。这类判据或指标要赋予社会价值、经济价值和工程技术价值的内涵，而且要形成内在逻辑关联的系统，故称为价值系统。设计价值系统时，要以弄清问题阶段所从事的实际需要研究的结果和确定的目的为基本依据，并考虑工程技术、社会和经济因素。3.系统综合。为了达到既定的目的及其价值系统所确定的各项指标要求，需要系统地、综合地研究各种可供选择的方案，即要把各种潜在的方案与表征实际需要和目的的价值系统联系起来综合考虑，使这些方案概念化，形成一套概念明朗的可供选择的方案系统，在这套系统中可能有若干个用来解决问题的不同概念，在每一概念之下可能有若干个子系统，每一子系统又可能有若干个可供选择的具体方案。此处所谓概念是指能满足实际需要和价值系统要求，解决问题的基本途径，其子系统则是基本途径中可供选择的分支途径。4.系统分析。在系统综合程序中，人们的思维集中在要尽可能多地找出初步符合实际需要及其价值系统的可供选择的方案。找出的备选方案越多，从其中挑出理想的或最优的方案的可能性越大。系统分析的目的则是要对众多的备选方案进行分析比较，并作初步的筛选。为此要对每一个备选方案进行技术可实现性、经济合算性和可行性的分析，由此剔除那些在技术上不可实现、在经济上不合算不可行的方案。5.最优化。经过系统分析筛选后留下的备选方案基本上都符合既定目的、实际需要及其价值系统的要求，但不一定是最优方案。最优化的目的不仅在于从这些备选方案中挑选出其中最优的方案，而且还要对选定的方案本身进行参量优化，使之真正成为工程技术上、社会和经济效益上综合的最优方案。6.决策。在 IE 系统分析的思维程序中，决策是主管人员的职能，但 IE 人员要为决策提供一套合理的制度、程序和方法，使决策制度化和科学化，保证决策的正确性，避免决策失误。决策的组织一般要由主管人员、专家和系统分析人员组成决策小组。主管人员是最终决策者。为了做好决策，往往需要选用适当的决策技术，决策思维必须以效用或利益为基点，因此决策过程常被称为效用评价。IE 系统分析中的决策的目的有三个：一是审查系统分析的质量和可靠性；二是认可或否决所提的最优方案，或从所提的几个方案中选择最优方案；三是确定决策后的行动计划原则大纲。7.行动计划。经过决策选定最优方案、并为实施该方案确定行动计划大纲之后，系统分析人员应在其他有关部门的协助和配合下着手制订行动计划的细则，其内容主要涉及任务和资源分配、技术要求、工程进度、管理计划。行动