上海交大-工业工程理论与方法.ppt

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 引子 一个人的传奇故事 泰勒 FrederickW Taylor 科学管理之父 工业工程的先驱 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 Timestudy 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 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 引子 一个人的传奇故事 续 引子 福特汽车 引子 福特汽车 续 作坊式生产 流水线式生产 引子 丰田汽车 丰田精益生产的核心理念 JustinTime DrJamesP WomackVisitedIE MDept ofSJTU 引子 名人名言 内容 什么是工业工程 效率效益质量服务 任务 对象 知识与工具 目标 IE是追求卓越方法 以正确的方法把事情做好 IE解读 IE解读 工业工程的思想精髓 工业工程的思想精髓 工业工程的思想精髓 工业工程的思想精髓 工业工程的思想精髓 内容 IE的起源与发展历程 IE的起源与发展历程 IE的起源与发展历程 IE的起源与发展历程 IE的起源与发展历程 IE的起源与发展历程 IE的起源与发展历程 IE的起源与发展历程 TheodoreRoosevelt 1858 1919 美国第26届总统 1901 1909 IE的历史贡献之一 美国全国效率的觉醒 我们看到森林在消失 水力资源在浪费 土壤流失到大海 以及煤与铁的耗尽 但是 由于草率行事 错误指挥和低效率导致的人力资源的浪费每天都在发生 Roose velt总统称其为 整个国家都缺少的效率 这种浪费不易被查觉 没有引起重视 Roosevelt总统实现美国 效率的觉醒 泰勒的科学管理启动了美国整个国家的 效率 运动 IE的历史贡献之二 若干事实 在美国得到高度的重视并得到泛应用 美国制造业发达历就是工业工程发展的历史 现代制造系统与先进制造系统无不与IE关联 美国企业都设立工业工程部门 设立工业工程岗位 工业工程最繁忙 美国具有一只庞大的工业工程师队伍 IE的历史贡献之三全方位渗透 金融证券 Financial Stock 医疗卫生 Healthcaresystem 体育竞赛 1996AtlantaOlympics 交通运输 Transportation 行政管理 GovernmentAdministration 其他服务Services 信息系统决策支持系统电子政务工作流优化 门诊的流程图记录急救中心的配置人员的工作调度工作研究 金融证券分析投资理财评估税率优化 后勤保障系统赛场运输问题 交通网络的设计顾客需求与运输计划车辆调度 电子商务物流服务顾客满意度的优化服务成本与质量 IE的历史贡献之四丰田生产方式 将IE和管理实践紧密联系强调现场的管理优化 70 从美国引进IE 创新的先进管理思想 IE的历史贡献之五 台湾的工业工程 IE的历史贡献之五 台湾的工业工程 工业工程的基本职能系统规划功能系统设计与实施功能系统评价功能系统创新功能 系统规划功能宏观系统规划 产业政策 产业结构 产业技术政策 技术发展规划 工业教育及培训规划等 微观系统规划 企业产品开发 业务开发 企业经营战略 技术更新与改造 安全环境规划 质量成本规划 产品标准及系列规划 职工教育及人力资源开发规划等 IE体系 四大基本功能 系统设计与实施功能系统设计与实施 制造系统 质量保证系统 组织结构系统 信息管理系统 物流系统 工作研究与实施 包括生产流程设计 生产技术选择 作业程序方法设计 作业时间及动作标准制定 作业环境设计 人力资源开发与设计等 生产过程控制 包括制造资源计划 质量控制与系统可靠性 生产计划与控制 过程成本控制 IE体系 四大基本功能 工业工程的基本职能系统规划功能系统设计与实施功能系统评价功能系统创新功能 系统评价功能主要借助各种分析工具对系统的效益或成果进行评价分析 以达到最优的结果 包括技术经济发展预测预测评价 投资分析 产品设计评价 工程经济分析与评价 各种规划设计方案的评价 现存各子系统的评价 质量与可靠性评价 职工业绩评价等 IE体系 四大基本功能 工业工程的基本职能系统规划功能系统设计与实施功能系统评价功能系统创新功能 系统创新功能通过对系统的分析评价 完善改造以达到促进系统不断创新的目标 包括产品改进 工艺改进 设施改进 系统组织改进 工作方式改进 技术创新的激励与组织 IE体系 四大基本功能 工业工程的基本职能系统规划功能系统设计与实施功能系统评价功能系统创新功能 IndustrialEngineering 美国G 萨尔文主编的对美667家公司应用IE技术实际情况调查统计 IE常用方法与技术分为以下32种 方法研究作业测定奖励工资制度工厂布置表格设计物料搬运信息系统开发成本与利润作业测定物料搬运设备选用组织研究 职务评估办公设备选择管理的发展系统分析库存管理与控制计算机编程项目网络技术计划网络技术办公室工作测评动作研究的经济效果目标管理 价值分析资源分配网络技术工效学成组技术事故与可靠性操作分析模拟技术影片摄制线性规划排队论投资风险分析 IE常用的方法 工业工程方法 统筹兼顾 建模与优化 工业工程的特点是强调 系统观念 重视研究对象的 统筹规划 整体优化和综合原理 对研究对象的活动运用系统科学的方法 进行建模 运用运筹学 数学方法 统计方法 模拟方法 的方法对模型加以研究 以便最大限度地发挥有限资源的效益 达到总体最优的目标 工业工程方法 建模与优化 工业系统日益复杂 为要更精确 更科学地进行研究 人们将物理学中所用的研究方法引入生产研究中 物理学的研究方法 将物理学的研究方法转化为系统科学的研究方法 工业工程方法 建模与优化 模型是客观真实世界的复映 Replica 或抽象 Abstraction 包括 物理模型 图形模型 数学模型 数学模型 属于高度抽象的模型 也是定量表达模型 数学模型过去是为物理学服务 如今则也可为管理科学所用 由于数学模型能精确表达问题的现状 所以便成为一种有用的研究工具 工业工程方法 建模与优化 模型 算法 真实世界复杂问题 数据 科学化决策 效率成本服务水平 优化决策过程 最优化路径问题 一家坐落在Berne的公司经常要把它的产品运送到Milan 如何为它的卡车司机设计驾驶路线 一些例子 工业工程方法 建模与优化 Dijkstra 迪杰斯特拉 算法 B I W A C M 321 工业工程方法 建模与优化 Fig 6 2PearDiskDriveTransportationProblem 运输问题 用线型规划求解Letm 3 bethenumberofsourcesandn 4 bethenumberofsinks xij theflowfromthesourceitosinkjfor1 i mand1 j n cij thecostofshippingoneunitfromsourceitosinkj Subjectto Results x12 45 x21 42 x22 78 x31 38 x33 47 andx34 10 Thecostis 297 000 工业工程方法 建模与优化 工业工程方法 建模与优化 TravelingSalesmanProblemDescriptionAsalesmanstartsathishomebase labeledCity1 Hemustmakestopsatn 1othercities visiteachcityexactlyonce Theproblemistooptimizesequenceinwhichtovisitallthecitiestominimizethetotaldistancetraveled Thecomplexityinfindingthesolution Ifthenumberissmall itispossibletoenumerateallthepossibletours andselecttheshortestone Forncities theren differentsequences Ifwecouldevaluate1trillionsequencespersecondonasupercomputer thena25 cityproblem nearly500 000yearsarerequiredtoevaluateallthesequences MathematicallyNPhard nopolynomial meaningthatthetimerequiredtosolvesuchproblemsisanexponentialfunctionofthenumberofcitiesratherthanapolynomialfunction 工业工程方法 建模与优化 项目管理 某公司研制新产品 项目的最短完成时间是多少 每一阶段什么时候开始进行 一些简单的例子 工业工程方法 建模与优化 一些例子 工业工程方法 建模与优化 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 WorkFactorSystem 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 MethodsTimeMeasurement 简称MTM 1966年 澳大利亚的G C Heyde博士创建了模特排时法 ModularArrangementofPredeterminedTimeStandard 简称MOD法 预定时间系统 PredeterminedTimeSystem 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 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 工业工程方法 预定时间法 模特法动作分类及其时间 工业工程方法 预定时间法 工业工程方法 预定时间法 工业工程方法 持续改进 工作研究 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 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 工业工程方法 系统设计 设施规划与设计 E Factory工厂设计优化系统 工业工程方法 设施规划与设计 JAC瑞风底盘装配线物流系统计算机三维仿真研究 JAC瑞风底盘装配线物流系统计算机三维仿真研究 底盘装配线工位作业时间描述 底盘装配线的物流图 底盘装配线的物料控制 调度图表 配送时间 次 工业工程方法 设施规划与设计 工业工程方法 以人为本 人因工程 工业工程方法 以人为本 人因工程 Jack人因工厂分析系统 工业工程方法 质量第一 质量管理与可靠性技术 工业工程方法 DEDS建模仿真 离散事件系统DEDS的概念 DEDS的用途 工业工程方法 DEDS建模仿真 工业工程方法 DEDS建模仿真 ProModel AuoModWitness Arena 数字化工厂 eMPowerTM CPN Design OpEMCSS workwithExtend DEDS的平台 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 给定条件 机器运行成本 工人成本 问题 为了总成本最低 几个人 工业工程方法 DEDS建模仿真 ProModel演示2 定单处理系统优化参数 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 分析 资源和人的利用率 出货能力 定单处理平均与最大时间 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 1 2多学科交叉 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 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 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