第一章工业工程概述

1、第一章 工业工程概述1.1 引言本章学习要点：了解工业工程产生的背景了解工业工程与生产管理的关系掌握工业工程的概念和内涵掌握工业工程的内容体系理解并能灵活运用工业工程的思维意识1.2 工业工程的定义1.3 工业工程的发展简史1.4 工业工程的意识1.5工业工程的特征1.6工业工程的知识体系1.7工业工程的人才及素质1.1 引言1.企业生产与运作管理关注的两大问题产品和服务是如何生产出来的？如何降低资源消耗？2.生产与运作管理解决的具体问题（5W1H一种思维逻辑法）What&Why ？ 产品与质量战略Where ？ 厂址与现场布局When & Who ？ 生产计划与排程How ？ 工作方法与运作

2、流程3. 企业生产与运作管理的目的T/D(Time/Delivery)时间效率Q (Quality)质量C(Cost)成本S(Safe or Service)服务F(Flexible)柔性E(Environment)环境4.企业生产运作与管理存在的问题问题解决途径和方法企业的生产计划与控制现场管理运作流程与 作业方法以汽车企业为例，拿到定单或预测产品需求后应该考虑：（1）如何在规定的时间内完成所需的产品品种和数量？（2）如何保证产品质量、降低产品的成本？（3）如何高效率地完成产品？ 基础工业工程可以解决的问题最佳作业方法的问题最佳作业方法的标准化及劳动定额问题与最佳作业方法相关的生产场所布置、

3、物流路线设计、工具设计等问题工作设计问题现场管理问题1.2 工业工程的定义引例：WHAT IS IE ？一根绳子拴了两只小狗，谁也吃不到摆在面前的骨头。提问：用什么方法让小狗能吃到骨头且不剪断绳子？答：让两只小狗面朝同一方向吃同一根骨头，然后再一起吃另一根骨头，每一个小狗代表一个团队，其寓意加强团队意识，目标一致，不要只考虑自己的利益，要考虑共同的利益，会收获到更好的效果。工业工程的发展已今为之已有一个多世纪。由于它涉及范围广泛，内容不断充实和深化，所以，在其形成和发展过程中，不同时期、不同国家、不同组织所下的定义也不同。11955年美国工业工程师学会（AIIE）首次正式定义工业工程：Indu

4、strial Engineering Terminology，美国质量管理权威朱兰博士说：美国值得向全世界夸耀的东西就是IE，美国之所以打胜第一次世界大战，又有打胜第二次世界的力量，就是美国有IE。（1955）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。（1982）工业工程(Industrial Engineering)是对有关人员、物资、设备、能源和信息所组成的集成系统(Integrated System)进行设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、物理和社会科学方面的

5、专门知识与技术，并且使用工程分析的原理和方法，对上述系统可能取得的成果予以确定、预测和评价。工业指是会生产、建设、交通、服务等产业的集合，不局限于工业生产集成系统指管理对象的全部工程分析不仅指一般工程技术的分析，而且包括系统工程的原理和方法能源和信息是强调现代生产资源、要素的新内容2日本工业工程师学会（JIIE）工业工程是从事把人员、原材料、设备作为一个整体系统去发挥其功能的科学；它是进行经营管理系统方面的设计、改善与设置工作的学科。为了规定、预测、评价经营管理系统的成果，运用数学、自然科学、社会科学中的特定知识，同时使用技术分析与归纳的原理和方法。丰田生产方式创始人大野耐一：20世纪50年代

6、全日本都在研究工业工程这种赚钱的技术所谓丰田生产方式就是丰田式的工业工程3中国工业工程学会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。4总结（1）在各种定义中，被广泛接受的，具有权威性的是美国工业工程学会提出的定义。即：（2）尽管各种定义的表述方式不同，说明的侧重点不同，但其内涵基本是一致的。各种IE定

7、义都旨在说明：学科性质：是一门工程科学技术，且主要解决管理问题的工程技术；研究对象：是由人、物料、设备、能源、信息等生产要素所构成的各种生产及经营管理系统，且不局限于工业生产领域；研究方法：综合运用各种工程技术与方法；任务和目标：降低成本，提高质量和生产率1.3 工业工程的发展简史一、工业工程的起源 工业工程是工业化的产物，一般认为最早起源于美国。是在具备了一下几方面条件之后才产生的：经济形态：18-19世纪完成工业资本积累科学技术：20世纪初进入电动机时代生产力：生产效率普遍低下，福特生产线的出现泰勒制：1911年科学管理原理的出版二、工业工程的百年发展历程（结合教材P24 图21IE发展年

8、表）1.孕育期（1）特点管理的意识随着氏族的形成就已经产生了工程的概念直到土木、机械、电气、化学四大技术在18、19世纪先后发展起来之后，才开始萌发早期的工程原理首先是在土木建筑方面发展起来的，当时叫做民用工程（Civil Engineering）（2）这一时期IE发展的主要成就产业革命促进了大批革新项目，制造业的规模和复杂性大幅度增加。零件互换性(E.Whitney)和劳动分工(A. Smith)，是促使大量生产成为可能的两个重要的IE观念在德国兴起的标准化同样也是促进大量生产和工业化的重要IE成就1832年，英国的Charles W. Babbage发表了机械制造业经济论(On the E

9、conomy of Machinery Manufactures)，提出了时间研究的重要概念2.科学管理阶段（IE萌芽期）（1）F.W.泰勒(1856-1915)，被誉为工业工程之父。通过著名的“铁铲实验”、“搬运实验”和“切削实验”，总结了称为“科学管理”的一套思想，其内容涉及制造工艺过程、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，其科学性和系统性为IE开创了通向今天的道路。1910年，Frank Gilbreth和Lillian Gilbreth从事动作研究(砌墙实验)和工业心理学研究；1913年，Henry Ford发明流水装配线；19

10、14年，Harry Gantt从事作业进度规划研究和按技能高低与工时付酬的计件工资制的研究；1917年，F. W. Harris研究应用经济批量控制库存量的理论；（2）示例泰勒的“铁铲实验”： 泰勒在钢铁工厂工作期间研究了铲煤和砂矿的工作，他发现用同一把铁锨铲这两种物质的重量不同，煤3.5磅，铁砂38磅，显然用同一把铁锨铲这两种物质的的工作效率是不等的，经无数次试验，太累发明了用不同铁锨面积的铁锨来铲不同比重的物质，密度小的物质用大面积铁锨，密度大的用小面积铁锨。经过太累的无数次试验和测定，发现人们在装、卸料每一铁锨铲21.5磅的时候是工作效率最高的时候。IE的理论基础泰勒制体系见下图比较项目

11、改善前改善后员工人数400600140铲费改善后减少50%工人工资增加60%成本年节省78000美元吉尔布雷斯夫妇的动作研究后人称为“动作研究之父”；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)。比较项目改善前改善后动作数185工作效率（砌砖数/小时）120350砌砖试验：对建筑工人的砌砖过程进行动作研究，确定砌砖过程中的无效、笨拙动作，并通过改进作业地布置和作业工具，取得了

12、显著效果：3.传统IE阶段（科学管理原理的继承和发展）1908年美国宾夕法尼亚州立大学首先建立了工业工程系；1911年美国Purdue大学开设了工业工程选修课；1920年美国成立了美国工业工程师协会（American Society of Industrial Engineer ,ASIE；后又成立AIIE），工厂中出现专门从事IE的职业；1922年马肯著预算控制，1924年著会计管理；1924-1931年W.A.Shewhart首创“统计质量管理”；1924-1933年，G.F.Mayo通过“霍桑实验”首创“人际关系学说”；J.Fish 首创“工程经济”。该阶段IE应用的代表人物亨利福特汽车

13、行业中不可不提的两个人物卡尔本茨奔驰汽车的创始人，汽车的发明者，汽车生产工艺方面贡献巨大，本茨用团队理念来生产汽车，使得生产效率极其低下，但价格昂贵，限制了汽车的生产和普及。亨利福特流水生产线的创始人，发明了先进的生产组织技术，是汽车业的划时代人物之一。福特流水生产线使得劳动生产率大幅度提高；推动了世界汽车工业的进步汽车全面普及，成为必不可少的生活用品1908年514分钟（8.56小时）/车1913年2.3分钟/车1914年流水生产线1.19分钟/车4.IE与OR相结合的阶段（1）20世纪40年代中期，英、美两国发表了关于运筹学（OR）成果的资料，立刻受到IE工作者的注意。（2）第三阶段的IE

14、与前两阶段的比较以经验和定性分析为主以定量分析为主。实际上，从休哈特开始，这些方法的发展使管理开始真正有了科学的依据，而不再只是一种艺术或经验。以通过基层生产现场中作业研究来降低劳动成本为主以研究整体系统的优化、降低各种资源消耗、提高整体系统的生产率为主。5.IE与SE相结合的阶段现代工业工程在20世纪50、60年代，系统科学（SS）有了长足进展。一种承袭了SS思想和包含自然科学、社会科学知识的、以OR为理论基础但很注重工程应用的技术系统工程（System Engineering,SE）脱颖而出。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

15、所需要的一种“统帅”学科。6.第五阶段20世纪70年代以来，特别是最近10年来，IE的发展出现了一些新动向：（1）早期的IE以提高制造现场作业效率和改进生产管理为主；现代IE则面向企业经营管理全过程（2）早期的IE单兵独进，现代IE已经成为为企业管理提供集成基础结构的有效工具（3）早期的IE只应用于制造业，现代IE已经普及到交通、建筑、服务和行政管理等多种产业中（例如全美医疗保健系统的规划和设计）1.4工业工程意识1成本和效率意识降低成本、提高效率和质量是IE的核心特点，IE人员必须树立成本和效率意识。一切工作必须从大处着眼，小处着手。IE人员做事最忌讳眼高手低，好高骛远。并且，要把80%的精

16、力用在对生产力有贡献的事情上，而不要把80%的精力用在对生产力只有20%的贡献的琐碎事上。IE人员讨论任何问题都要根据生产现场的实际来进行，决不允许脱离生产现场来进行盲目的决策。否则，成本和效率意识的培养都是一句空话。在生产现场，IE可以从以下几个方面进行成本和效率意识的培养： 成本、质量、效率节省辅料减少呆料优化工序避免返工缩短搬运距离减少搬运次数提高效率降低成本提高质量目的相互影响IE的职责2问题和改革意识IE追求合理性和有效性，使投入生产系统的生产要素达到物尽其值，人尽其用。它包括从作业方法、生产流程直至组织管理等各项业务及各个子系统的合理化。工业工程师有一个基本理念，即做任何工作都会找

17、到更好的方法，改善无止境。也就是我们所说的“持续改善”。为了使工作方法更趋合理，就要坚持改善、再改善。因此，IE人员必须树立问题和改革意识，不断发现问题、分析问题、寻求对策，勇于改革创新。 现举例来说明IE人员问题和改革意识的思维形式。3工作简化和标准化意识IE追求高效和优质的统一。IE产生以来，推行工作简化（Simplification）、专门化（Specialization）和标准化（Standardization），即所谓的“3S”，对降低成本、提高效率起到重要作用。尽管现代企业面对多变的市场需求，必须不断开发新产品、新工艺、更新技术，以多品种、小批量为主要生产方式。但是，工作简化和标准

18、化依然是保证高效率和优质生产的基本条件。在实际工作中，也可以体会到，越是简单、熟练的作业，工作效率就越高，出错率就越低。所以，IE设计工作内容或进行工艺、工具改善时，都要朝向简单化、防呆化、专门化的方向努力，并且尽量将每一次生产技术改进结果以标准化的形式确定下来，并加以贯彻，这是IE的重要手法。4全局和整体意识。 IE人员考虑问题必须考虑全局和整个生产系统，不要改善了这个问题，同时又造成其他方面的问题，要考虑综合效率。即成本、质量、效率兼顾，但又不能工作没有重点。要懂得轻重缓急！不要怕问题多，问题多没关系，只要一个一个解决就可以了，但一定要作到从根本上解决问题，解决问题不能用睹老鼠洞的办法，要

19、灭鼠才能从根本上解决问题。新问题老问题由图可以看出，问题就像水中的冰山，水面以上部分是新问题，水面以下部分是老问题，我们解决问题，要从根本上解决，要清除整个冰山，而不是仅解决露出水面的部分。5以人为中心的意识。 人是生产经营活动中最重要的一个要素，任何事情，归根揭底都是通过人来最终实现的，从某种意义来说，人是根本，人是资本，人是成本。因此，必须坚持以人为中心来研究生产系统的设计、管理、革新和发展，使每个人都关心和参加改进工作，提高生产效率。1.5 IE学科的特征一、IE学科的特征1IE的核心是降低成本、提高质量和生产率质量是企业的生命，有些人将提高质量和降低成本以及提高生产率对立起来，认为降低

20、成本和提高生产率，就没办法保证质量。实际上，这三个方面是完全统一的，如果企业的质量低下，势必增加企业的质量成本，也必然影响企业的生产率。把降低成本、提高质量和生产率联系起来综合研究，追求生产系统的综合效益，是反应IE实质的一个重要特点。现在我们通过一个例子来说明这个问题：2IE是综合性的应用知识体系 IE要解决的问题涉及到企业的方方面面，既有技术问题，也有管理问题。这就要求IE人员必须是一个通才，需要掌握自然科学、工程技术、管理科学、社会科学及人文科学在内的各种知识。比如，IE人员要提高工人的工作效率，首先得了解影响工人工作效率的各个因素，包括人、机、料、法、环等环节，这就要求IE人员必须具备

21、相关环节的知识，才可能找出影响工人工作效率的主要环节。如果IE人员只是具备某一个环节的知识，这样分析问题就有局限性，制定的改善方案必然偏面，分析问题必须找出影响问题的关键因素，才能从根本上解决问题。3注重人的因素是IE区别于其他工程学科的特点 泰勒的科学管理理论诞生于世纪初，它的诞生是人类管理学科的一次飞跃和革命，它将人类的管理思想从抽象的经验管理发展到具体科学的标准化管理，在近一个世纪的理论研究和实践活动中发挥了重大作用。但是，随着人类社会的发展和管理实践不断向纵深的延伸，标准化管理越来越多地暴露出种种弊端，昔日的“科学管理”显出其明显的不科学成份。与此同时，以人为本，解决人的系统问题成为世

22、纪管理理论与实践的核心问题。所以，现代IE开始深入研究人的因素，开展以人为本的管理研究。 （人是根本，人是资本，人是成本）4IE的重点是面向微观管理 为了达到减少浪费、降低成本的目的，IE重点面向微观管理，解决各个生产环节管理问题，从制定作业标准和劳动定额到现场管理优化，直至各职能部门之间的协调和管理改善，都需要IE发挥作用。5IE是系统优化技术 IE所强调的优化是系统整体的优化，不单是某个生产要素（人、物料、设备、方法、环境）或某个局部（工序、生产线、车间）的优化，后者是以前者为前提的优化，最终追求的是系统整体效益最佳。二、IE与管理技术管理创新所依据的基本手段就是IEIE始终是目标驱动的管

23、理技术统计数据：美国在1889年以来的100多年的时间里，一直保持生产率以平均每年仅2.5%的速度增长，这种增长使美国财富每隔30年便翻一番。在这每年2.5%的增长中，劳动力素质的提高的贡献是0.5%，大量投入资本的贡献是0.4%，而管理创新的贡献是1.6%，占整个生产率增长的64%。1.6工业工程的内容体系一、美国国家标准ANSI-Z94（1982年修订版），从学科角度把IE知识领域划分为17个分支，也就是工业工程的内容体系，即：1.生物力学；2.成本管理； 3.数据处理及系统设计； 4.销售与市场； 5.工程经济；6.设施规划与物流（含工厂设计、维修保养、物料搬运等）；7.材料加工（含工具设计、工艺研究、自动化等）；8.应用数学（含运筹学、管理