第一章工业工程及其发展

1、生产要素： 人力.材料.机器.设施.信息.方法.转换产出生产的财富产品服务工业工程概述第一章工业工程及其发展第一节引言现代企业中，生产是最基本，最重要的一项活动。生产就是制造产品，侑形生产）广义的生产包括提供服务（即无形生 产）。企业只有通过各种类型的生产创造物质和经济财富，才能满足企业生存 和发展的日益增长的需要，推动企业前进。无论哪种生产都是把自然和社会资源转变成经济财富 （产品和服务），从 而增加附加价值的过程，换句话说，生产就是一种转换功能。如图1-11-1所示：生产的含义生产过程生产系统的这种转化功能，可用生产率来衡量，表示生产要素的使用效率 （生产率= =产出/ /投入），如果能用

2、较少的资源投入得到更多的产出，则生产 率提高了，也就是具有更高的经济效益，可获得更大的利润。因此，生产率成为 企业中人们最关心的一个指标，任何企业事实上都是在不断追求更高生产率 和利润为目标。生产率的提高，集中表现为改进生产技术和管理两个方面，不断发明新技术，新工艺，创造新工具，新机器和科学管理方法。正如人们常用的技 术和管理是生产和经济发展的两个轮子。实践也証明，在企业中技术和管理 只有很好结合起来，才能获得理想效果。工业工程（IndsurtialIndsurtial engineeringengineering,简称IEIE）就是在人们致力于提高工作 效率和生产率，降低成本的实践中产生的一

3、门学科，就是把技术和管理有机地 结合起来，去研究如何使生产要素组成生产力更高和更有效运行的系统，是实 现提高生产率目标的工程学科。所以学习和应用工业工程，不仅直接有利于企业自身提高效益和利润，在 激烈的市场竞争环境中求得自下而上和发展，而且也关系到加快台达经济发 展，增强实力，缩小与同行业先进水平差距的问题。第二節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生产的产物，一般认为是本世纪初起源于美国，并 且是从泰勒5(F.W.Taylor5(F.W.Taylor 185618561915)1915)等人创立的科学管理发展起来的。南北战争(1861-1865(1861-1865) )以后，

4、美国工业尤其是制造工业迅速发展。19001900年前后，制造业产值已超过农业 。但是，当时的工业生产和今天的方式大不相同，那时很少有生产计划和组织，生产一线的管理人员对工人作业只是口头上的指导，工人通常所受到的训练也很差，工作方法缺乏科学性和系统性，主要凭经验办 事。作业方法的改进一般都来源于工人自己为找到更容易和更简便的方法完成所 承担的任务而自发的努力，完全是一种各自分散的个人行动，几乎没有人注意一个工厂或一个工艺过程的改进和总体协调。因而效率低，浪费大，以泰勒为代表的一大批科学管理先驱者为改变这种状况，提高工作效率，降低成本进行了卓有成效的工作，幵创了科学管理，为工业工程的产生奠定了基础

5、，幵辟了道路。泰勒是一位工程师和效率专家，是 科学管理 的创始人，并且也是一位发 明家，一生中获得过一 百多项专利。18741874年他考取哈佛大学法学院 ，由于 视力不好，而被迫失学，进费城水泵制造公司学徒当模型工 。18781878年到米 德维尔(Midvale(Midvale ) )钢铁公司工作，当过普通工人，技工，工长，总技师以 及总工程师。这期间，他还上夜校功读，并于18831883获得史蒂芬工学院机械工程学位。这一经历使他对当时生产管理和劳动组织中的问题比较清楚认为管理没有采用科学方法，工人缺乏训练，没有正确的操作方法和程序大大影响了生产效率 。他相信通过对工作的分析，总可以找到改

6、进的方法，设计出效率更高的工作程序，并致力于研究。他系统地研究了工场作业和衡量方法，创立了 时间研究 （TimeTime studystudy ），改进操作方法，科学地制定劳 动定额，采用标准化，极大地提高了效率，降低了成本 。例如，1898189819011901 年在伯利恒（BethlehenBethlehen ）钢铁公司工作期间，他研究了铲煤和矿砂的工作，通 过试验和测定发现，每铲2121磅时，装卸效率最高。泰勒采用科学方法对工 人进行训练，结果使搬运量由原来每人每天12.5T12.5T增加到48T48T，搬运效率提高近4 4倍。经过这样改进，减少了所需的搬运工人数，使搬运费由每吨8 8

7、美分降低到4 4美分。他提出了一系列科学管理原理和方法，主要著作有；计件工资（18951895年），工场管理（19031903年）以及 科学管理原理 （19111911年），），这是系统 阐述他的研究成果和科学管理思想的代表作，对现代管理发展作出重大贡献 ，并被公认为工业工程的幵端 。所以，泰勒在美国管理史上被称作 科学管理 之父 。吉尔布雷斯（FrankFrank B.Gilbreth,B.Gilbreth, 1868186819241924）是和泰勒差不多同一时期的另一位工业工程奠基人，他也是一名工程师，其夫人是心理学家，他们的主要贡献 是创造了与时间研究密切相关的 动作研究 （Motio

8、nMotion sturdysturdy ，就是对人在从事 生产作业中的动作进行分解 ，确定基本的动作要素（称为 动素 ），然后科学 分析，建立起省工，省时，效率最高和最满意的操作顺序。例如，当时按照他的方法培训的砌砖工人平均作业效率由每小时120120块提高到350350块。19121912年吉尔布雷斯夫妇进一步改进动作研究方法，把工人操作时的动作拍成影片创造了影片分析法，对动作进行更细微的研究。19211921年他们又创造了工序图，为分析和建立良好的作业顺序提供了工具。他们在技能研究，疲劳研究和时间研究等方面也有卓越的成就，尤其重视研究生产中人的价值作用及其对工作环境的反应等。甘特( (H

9、enryHenry L.GaL.Ga nttntt ) )也是工业工程先驱者之一，他的重大贡献是发明了著名的 甘特图(Gantt(Gantt ChartChart ) )，这是一种预先计划和安排作业活动，检查进度以及更新计划的系统图表方法，为工作计划，进度控制和检查提供了十分有用的方法和工具 ，直到今天它仍然被广泛地用于生产计划与控制这一工业工程主 要领域。还有许多科学家和工程师对科学管理早期工业工程的发展做出了贡献，如17761776年英国经济学家亚当。史密斯(Adam(Adam SmithSmith ) )在其 一书中提出劳动分工概念；李嘉图(Ricardo(Ricardo ) )的 (1

10、817(1817 年) )； 穆勒(Stuart(Stuart mill)mill) 的 (1848(1848年) )等， 应该说都对第三节 工业工程定义，目标和功能一工业工程的定义工业工程的发展迄今将近一个世纪了。由于它涉及范围广泛，内容不断充实和深化， 所以，在其形成和发展的过程中，不同时期， 不同国家， 不同组 织和学者下过许多定义。在各种IEIE定义中，最具有权威性和今天被广泛采用的是美国工业工程学会 （ALLLEALLLE）于19551955年正式提出，后经修订的定义，表述 如下： 工业工程是对人员，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

11、数，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与方法，对该系统所取得的成果进行确 定，预测和评价。该定义表明IEIE实际是一门方法学，它告诉人们，为把人员，物资和设施组成有效 的系统，需要运用哪些知识，采用什么方法去研究问题以及如何解决问题。二工业工程的目标工业工程目标就是使生产系统投入的要素得到有效利用，降低成本，保証质量和安全，提高生产率，获得最佳效益。具体地讲，就是通过研究，分析和评估，对人机系统的每个组成部分都进行设计（包括再设计即改善），再将各化运行，保証以低成本，低消耗，安全，优质，准时，高效地完成生产任务（机器制造，桥梁建设，化工生产 . ），从而达到上述目标

12、。三工业工程的功能如IEIE定义所表明的IEIE的基本功能是：”研究人员，物料，设备，能源 ，信息 所组成的集成系统，进行设计，改善和设置”。针对一个企业这样的系统，IEIE的功能具体表现为规划设计，评价，创新等四个方面，如图1-31-3所示，并列举了各类专业活动。1.规划确定一个组织在未来一定时期内从事生产所应采取的特定行动的预备活动，包括总体目标，方针政策，战略和战术的制定，也包括分期（短期，中期，长期）实施计划的制定。是协调资源利用，以获得最佳效用的重要工具。IEIE从事的规划侧重于技术发展规划。2.设计实现某一既定目标而创建具体实施系统的前期工作，包括技术准则，规范，标准的拟订，最优方

13、案选择和蓝图绘制。IEIE的设计不同于一般的机器设计，而是侧重于工程系统设计，包括系统总体设计和部分设计；概念设计和具体工程项目设计等。3.评价对现存的各种系统，各种规划和计划方案以及个人与组织的业绩作出是价工作的实施否符合既定目标或准则的评审与鉴定活动，包括各种评价指标和规程的制订及评IEIE评价是为高层管理者的决策提供科学依据，避免决策失误的重要手段。4.创新对现存各种系统的改进和提出崭新的，富于创造性和建设性见解的活动。任何一个系统，不论是一种产品，一条生产线，一个企业，还是一个产业部门， 都将随着时间推移而耗损，老化，乃至失效衰亡，只有通过创新使其获得新的生命力。所以，创新是系统维护和

14、发展的重要途径。第五节工业工程的特点和意识一工业工程的特点IEIE是实践性很强的应用学科，国外IEIE应用与发展情况表明，各国都根据自己的国情（如社会文化传统，技术与管理的体制和水平等）形成富有自己特色的IEIE 体系，甚至名称也不尽相同。例如，日本从美国引进IEIE，经过半个多世纪发展，形成了富有日本特色的IEIE，即把IEIE与管理实践紧密结合，强调现场管理优化，而美国则更强调IEIE的工程性。然而，无论哪个国家的IEIE，尽管特色 不同，其本质是一致的。所以，我们弄清IEIE的本质，对于建立符合我国国情 的IEIE学科体系具有重要意义。综合分析IEIE的定义，内容（范畴）和目标，反映现代

15、IEIE本质的基本特点，可 概括为以下几下方面 ：1 1. IEIE的核心是降低成本，提咼质量和生产率 。如前所述，“ IEIE的目的是提高生产率，利润和效率”。因此，可以说IEIE实质上是一门提高生产率的学问。工业工程手册 指出，如果要用一句话来表明工业工程师的抱负的话，那就是提高生产率。换句话说，提高生产率是IEIE的出发点和最终目标，是工业工程师的第一使命o把降低成本，提高质量和生产率联系起来综合研究，追求生产系统的最佳整体效益，是反映IEIE实质的一个重要特点 。2 IE是综合性的应用知识体系IEIE定义的内容清楚地表明，IEIE是一个包括多种学科知识和技术的庞大体系，因此，人们很容易

16、产生这样的疑惑，究竟什么是IEIE ?这个问题恰好需要通过IEIE的综合性和整体性来回答。知识范围大是IEIE的一个明显特点，然而，这只有其外在特征 ，它的本质还在 于综合的运用这些知识的技术，而且特别体现在应用的整体性上；这是由IEIE的目标-提高生产率所决定的。因为生产率不仅体现各生产要素的使用效果，尤其取决于各个要素之间，系统 的各部分（如各部门，车间）之间的协调配合。一个企业要提高其经济效益 ，必须运用IEIIEI全面研究，解决生产 和经营中的各 种问题，即有技术问题又有管理问题 ；既有物的问题，又有人的问题。因而， 必然要用到包括自然科学 ，工程技术，社会科学及人文科学在内的各种活动

17、。这些领域的知识和技术不应是孤立的运用，而要围绕研究的整个系统（如一条生产线，一个车间，整个企业 等）的生产率提高有选择地，综合地运用，这就是整体性。IEIE的综合性集中体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，把管理称作软件，由于两者的性质和功能不同 ，容易形成分离的局面 。 IEIE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 。所以， 简单地说，IEIE实际是把技术与管理有机地结合起来的学科 。2.注重人的因素是I

18、E区别于其它工程学科的特点之一生产系统的各组成要素之中，人是最活跃的和不确定性最大的因素，IEIE为实现其目标，在进行系统设计，实施控制和改善的过程中，都必须充分考虑到人和其它要素之间的关系和相互作用，以人为中心进行设计。从操作方式，工作站设计，岗位和职务设计直到整个系统的组织设计，IEIE都十分重视研究人的因素，包括人机关系，环境对人的影响（生理和心理等方面），人的工作主动 性，积极性和创造性，激励方法等，寻求合理配置人和其它因素，建立适合人的生理和心理特点的机器和环境系统，使人能够充分发挥能动作用，达到在生产过程中提高效率，安全，健康，舒适地工作，并能最好地发挥各生产要素 的作用。4.IE

19、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， IEIE重点面向微观管理，解决各环节 管理问题，从制定作业标准和劳动定额 ，现场管理优化直至各职能之间的协调和 管理改善，都需要IEIE发挥作用。5.IE是系统优化技术IEIE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）或某个局部（工序, ,产生线，车间）的优化，后者是以前者为前提的优化，并为前者服务，最终追求的是系统整体效益最佳（少投入，多产出）。所以，IEIE从提高系统总生产率的目标出发，对各种生产资源和环节作具体的研究 统筹分析，合理的配置；对各种方案作定量化的分析比较，寻求最佳的设计和改 善方案，这样才能充分

20、发挥各要素和各子系统的功能，协调有效地运行。二工业工程的意识所谓IEIE意识就是IEIE实践的产物，是对IEIE应用有指导作用的思想方法。主要包括以下几个方面：1 .成本和效率意识IEIE追求最佳整体效益 （即以提高总生产率为目标），必须树立成本和效率意识。一切工作从大处着眼，从总目标出发；从小处着手，力求节约，杜绝浪费，寻求以成本更低，效率更高的方式方法完成。2.问题和改革意识IEIE追求合理性，使各生产要素达到有效地结合，形成一个有机整体系统，它包括从损操作方法，生产流程直至组织管理各项业务及各个系统的合理化。工业工程师有一个基本信念，即做任何工作都会找到更好的方法，改善无止境。为使工作方

21、法更趋合理，就是坚持改善，再改善。3.工作简化和标准化意识门化（SpecializationSpecialization）和标准化 StandardizationStandardization）,即所谓“ 3 3 S S”，对降低成本，提高效率起到重要作用。尽管现代企业面对变化多端的市场需求，必须经常幵发新产品，新工艺，更新技术，以多品种，小批量为主要方式生产 ，但是， 工作简化和标准化依然是保証高效率和优质生产的基本条件。每一次生产技术改进的成果都以标准化形式确定下来并加以贯彻，是IEIE的重要手法。4 4.全局整体意识现代IEIE追求系统整体优化，生产要素和子系统效率的提高，必须从全局和整

22、体需要出发。针对研究对象的具体情况选择适当的 IEIE方法，并注重应用的综合性 和整体性，才能取得良好效果 。6.以人为中心的意识人是以生产经营活动中最重要的一个要素，其它要素都要通过人的参与才能发挥作用。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 ，提高效率。IEIE涉及知识范围很广，方法很多，而且发展很快，新的方法不断创造出来。因此，对于工业工程师来说，掌握方法与技术（如作业测定，方法研究，物料搬运，经济评估，信息技术等）是必要的，但更重要的是掌握IEIE本质，树立IEIE意识，学会运用IEIE考察，分析和解决问题的思想方法，这样才能以不变（IEIE实质）应万变（各种具体事物），从研究对象的实际情况出 发，选择适当的知识和技术处理问题。只有这样才能使IEIE的应用取得理想的沁园春雪北国风光，千里冰封，万里雪飘。望长城内外,惟余莽莽；大河上下，顿失滔滔。山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试比高。须晴日，看红装素裹，分外妖娆。江山如此多娇， 引无数央雄竞折腰。惜秦皇汉武,略输文采；唐宗宋祖，稍逊风骚。一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。俱往矣，数风流人物，还看今朝。“出师表两汉：诸葛亮先帝