工业工程导论

1、1工作工作 研研 究究2目目 录录1 工业工程导论2 程序分析3 作业分析4 动作分析31 工业工程与方法研究概述工业工程与方法研究概述1.1 工业工程工业工程 1.1.1 工业工程的定义工业工程的定义 1.1.2 工业工程的发展概况工业工程的发展概况 1.1.3 工业工程的内容体系工业工程的内容体系 1.1.4 工业工程的时代特征工业工程的时代特征 1.1.5 工业工程的基本方法工业工程的基本方法1.2 工作研究工作研究 1.2.1 概述概述 1.2.2 工作研究的内容及相互关系工作研究的内容及相互关系 1.2.3 工作研究的实施步骤工作研究的实施步骤1.3 方法研究方法研究 1.3.1 方

2、法研究概述方法研究概述 1.3.2 方法研究的内容方法研究的内容 1.3.3 方法研究的基本程序方法研究的基本程序 思考与讨论思考与讨论41.1 .1 工业工程是什么工业工程是什么工业工程（Industrial Engineering，简称IE）是综合运用各种专门知识和系统工业工程的原理与方法，为把生产要素（人、物料、设备、能源、资金和信息等）组成更富有生产力的系统所从事的规划、设计、评价、改进和创新活动，同时为科学管理提供决策依据。规 划实 施（制造系统、现场）控 制原材料能源产品与服务需求及其变化信息流物料流成本流能量流误差流5为什么需要工业工程为什么需要工业工程专业性问题专业性问题由专业

3、技术研究解决由专业技术研究解决 1 1 转换过程由机械制造、发电、钢铁转换过程由机械制造、发电、钢铁冶金等专业技术解决；冶金等专业技术解决； 2 2 单一生产要素由机械制造、能源开单一生产要素由机械制造、能源开发、信息技术、会计事务等解决。发、信息技术、会计事务等解决。综合性（交叉性）问题综合性（交叉性）问题由工业工程研究解决由工业工程研究解决1 1 合理调整和运用生产资源合理调整和运用生产资源2 2 生产计划与控制生产计划与控制3 3 质量管理与控制质量管理与控制4 4 成本控制成本控制5 5 生产率及其影响生产率的因素生产率及其影响生产率的因素 6工业工程定义的内涵工业工程定义的内涵v I

4、E是一门工程类科学技术，是技术与管理交叉的复合学科；v IE的任务是如何将由人、物料、设备、能源、资金、信息等生产要素组成一个集成系统，并不断改善，从而实现更有效地运行；v IE的目标是提高生产率和效益，降低成本、保证质量和安全，获取多方面的综合效益；企业产品全生命周期企业产品全生命周期信息技术信息技术现代管理技术现代管理技术制造技术制造技术信息集成信息集成过程优化过程优化资源优化资源优化物物流流信信息息流流价值流价值流人人/组织组织技技术术经营经营管理管理T（时间）时间）Q（质量）质量）C（成本）成本）S（服务）服务）E（环境）环境）应变能力应变能力竞争能力竞争能力7v IE采用和依托的理论

5、与方法，来自数学、自然科学、社会科学中的专门知识和工程学中的分析、规划、设计等理论。特别是系统工程的理论和方法、计算机系统技术关系密切；v IE的功能是对生产系统进行规划、设计、评价、改进和创新。v IE的研究对象是由人、物料、能源、资金和信息生产要素构成的各种生产及经营管理系统。且不限于工业生产领域；8工业工程在非工业领域的应用工业工程在非工业领域的应用v 美国滨州大学的Benjamin教授指出：目前在美国，雇佣在制造业的劳动力只占20%，而80%的劳动力则雇佣在服务行业和管理岗位上，因此，应该更加重视IE在非制造业领域的研究与应用；v 山东大学的研究者将IE原理应用于餐饮服务业，以图提高餐

6、厅的服务水平；v 天津理工大学的研究者将IE原理应用于医院，重构医院的服务业务流程，以提高服务质量。91.1.2 工业工程的发展概况工业工程的发展概况qIE的萌芽：18世纪中叶到19世纪末q经典IE的建立：20世纪初q经典IE的发展：第二次世界大战及战后q现代IE的建立：5070年代q进入80年代，国际上IE的发展与应用相当广泛，收效甚佳10IEIE的萌芽：的萌芽：1818世纪中叶到世纪中叶到1919世纪末世纪末v 零件的互换性标准化 (E.Whitney)v 劳动专业化分工专业化 (A.Smith)v 时间研究 (W.Babbage)v 组织化、通讯联系和情报资料的管理原则(H.V.Poor

7、)11经典经典IEIE的建立：的建立：2020世纪初世纪初v F.W.Taylor：科学管理原理，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、作业测定、工资激励制度与职能组织等。他还首创了生产现场的时间研究方法。(1911)v Frank & L.Gilbreth：从事动作研究和工作流程研究，设定了17种动作的基本因素，为工作与操作方法的改进与预定时间标准创造了科学依据，提供了基本方法。（1910）v H.Ford：提出了装配流水线大批量生产方式的形成。 （1913）v H.I.Gantt：进行作业进度规划研究，计件工资制研究，发明了甘特图。 （1914）v H.Fayol：

8、提出了工业经营的6项职能，管理的五种职能和14条原则。 （1916）v F.W.Harris：研究应用经批量控制库存的理论（1917）。v 美国滨州州立大学在1908年设立工业工程课程，随后设立独立的工业工程系。12经典经典IE的发展：第二次世界大战及战后的发展：第二次世界大战及战后v 工作研究、质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划等成为IE的内容；v 战后，运筹学(Operations Research)与IE结合，成为IE的方法基础。13现代现代IE的建立：的建立：5070年代年代v 系统工程、计算机技术引入了IE学科，逐步奠定了现代IE的理论基础与技术基础；14进入进入80年代，

9、国际上年代，国际上IE的发展与应用相当广泛，的发展与应用相当广泛，收效甚佳收效甚佳v 美国：有100多所大学开设有IE系或IE学院，为五大工程学科之一（机械工程、电机与电气工程、化学工程、建筑与建材工程、工业工程）v 日本：从60年代引入IE研究，70年代推出JIT，TPM JIT：Just In Time，准时制生产，美国90年代将其总结为精益生产 (Lean Production) PTM：Total Productive Maintenance, 日本汉字为全员生产保全。v 新加坡、泰国、香港、台湾、印度等都已建立IE的研究、教育、开发和推广应用体系。151.1.3 工业工程的内容体系工

10、业工程的内容体系制造企业信息支撑平台现代设计制造先进制造系统现代管理技术管理信息系统企业资源计划产品数据管理现代集成制造供应链管理客户关系管理决策支持系统全面质量管理业务流程重组项目管理电子商务办公自动化知识管理CAD/CAMCAPPCAMRP/GT/CEAI/ES准时制生产精良生产敏捷制造柔性制造服务器技术网络支撑技术数据仓库技术中间件技术防火墙技术161.1.3 工业工程的内容体系工业工程的内容体系q 人因与效率工程q 生产及其制造系统工程q 现代经营工程q IE中的系统分析方法与技术17人因与效率工程人因与效率工程v 工作研究：分析影响工作效率的各种因素，消除浪费，提高生产率；v 工效学

11、：研究生产系统中人、机、环境之间的相互作用和协调性，是工作研究的基础，其目的也是提高效率；v 组织设计：协调组织中人与事、人与人之间的关系，最大限度的发挥人的作用；v 人力资源开发与管理：充分利用人力资源，提高素质，开发潜能，增进效益。18生产及其制造系统工程生产及其制造系统工程v 设施规划与物流系统设计：使各生产要素合理配置与布局，组成高效的生产集成系统；v 先进制造系统：在计算机技术与信息技术基础上发展集成生产和相应的先进制造技术；v 生产计划与控制：生产及各种资源的组织、计划、调度和控制；v 现代质量工程：为保证产品质量或工作质量所进行的质量调查、计划、组织、协调与控制等工作。供应商制

12、造 系 统存 储运 送变换中 间存 储变换存 储货物顾客使用（产品 ）（装配 、检测）（工作站加 工）（原材料）原材料物 料供应系统制 造系统后勤 系统物 理配送系统（延 滞）19现代经营工程现代经营工程v 工程经济：企业投资的可行性、评价其合理性与经济性，提供决策支持；v 工业设计：通过产品的审美设计和人与产品的界面设计，来完成工业产品的功能使用性、造型美观性、人机系统性和商业经济性的有机结合。v 企业战略管理：通过现状综合诊断。外部环境与变化分析、内部功能分析，确定企业的经营与发展目标。20工业工程中的系统分析方法与技术工业工程中的系统分析方法与技术v 量化分析方法：应用建模、预测、优化、

13、仿真、评价量化分析方法：应用建模、预测、优化、仿真、评价技术对系统的各个方面进行定量和定性分析，目的是技术对系统的各个方面进行定量和定性分析，目的是选择最优或满意的系统方案，具体技术有：运筹学、选择最优或满意的系统方案，具体技术有：运筹学、系统工程、统计学等；系统工程、统计学等；v 计算机技术与信息技术：硬件与软件基础、数据库原计算机技术与信息技术：硬件与软件基础、数据库原理、网络技术、管理信息系统等。理、网络技术、管理信息系统等。21制造系统的设计制造系统的设计需求定义概念设计1预研与探索制造 / 建造4过程设计实施、评估与分析修改、改进或再设计顾客市场需求市场气候变化科学技术的发展系统使用

14、与后勤支持5#评价与分析修改、改进与再造/ 再设计系统退役6#退役处理、拆卸污染处理回收功能分析初步综合与设计判据系统优化系统综合与定义初步设计细化原型开发原型试验评价初步设计2#详细设计3#详细设计#221.1.4 工业工程的时代特征工业工程的时代特征23生产系统新特点生产系统新特点 近年来，一系列新的制造系统模式还在不断出现，如近年来，一系列新的制造系统模式还在不断出现，如CIMS、并行工程、精良生产、敏捷制造、并行工程、精良生产、敏捷制造、CALS、虚拟、虚拟制造系统、大批量定制生产模式制造系统、大批量定制生产模式(Mass Customization)、NGMS制造系统模式制造系统模式

15、(Next Generation Manufacturing System)、全能制造系统模式、全能制造系统模式(Hollonic Manufacturing System)、分形企业模式、分形企业模式(Fractal Enterprise)等等。步入等等。步入21世纪，现代制造模式的特点呈现为集成特性、快速响世纪，现代制造模式的特点呈现为集成特性、快速响应、以顾客为中心、满意质量以及绿色特性。现代制造应、以顾客为中心、满意质量以及绿色特性。现代制造系统模式为适应系统模式为适应21世纪制造业的需要不断发展，其发展世纪制造业的需要不断发展，其发展趋势可用趋势可用“五化五化”简要描述，即集成化、全

16、球化、网络简要描述，即集成化、全球化、网络信息化、柔性化和绿色化。信息化、柔性化和绿色化。24IE发展的时代特征发展的时代特征v 研究对象和应用范围逐步扩大到整个生产系统甚至网络化制造系统，并日益注重用系统观点和系统工程方法来处理问题；v 广泛采用计算机强化信息的采集、处理、传输、开发MIS与DSS等计算机辅助管理系统和信息化、智能化、网络化制造系统；v 突出重视生产率和质量的研究；v 努力实现不断改善可持续发展和综合创新这一现代IE的本质功能；v 重视人的作用、注重人与机器的最佳配合；v 重视形成面向问题的适宜的IE工作模式。251.1.5 工业工程的基本方法工业工程的基本方法q 系统分析方

17、法解决“干什么”q 系统设计方法解决“怎样干”q 创造性技术q 系统图表法q 改进时遵守的“ECRS”四大原则26“ECRS”四大原则四大原则q E: Eliminate，取消。在经过“5W1H”之后，若结论为不必要，则予以取消。 Case1: In a setup operation, adjustment typically took a large portion of the operators time. But simple solutions can often be found to eliminate adjustment work. If die height was st

18、andardized so that setup was much simpler, then eliminate the adjustment process. The same idea may be applied in other areas such as eliminating horizontal adjustment by providing locator pins or standardizing bolt heads. 27“ECRS”四大原则四大原则q C: Combine，合并。对必要的工序、操作或动作，则应考虑能否通过合并达到省时简化的目的。 Case 2: To

19、improve stamping（冲压）（冲压） capacity, a specially designed grabbing（抓）（抓） device (an iron hand) was installed to take the stamped part out of the machine quickly, utilizing the upward moving force of the machine. With this arrangement, the upward force, which in itself does not add value to the product

20、, is now combined with the work of the iron hand. Since this device was designed to reach the part even before the upper die reached the highest point of its stroke, additional stamping capacity was gained. 28“ECRS”四大原则四大原则q R: Rearrange，重排。经取消、合并后，可在根据“何人、何处、何时”三提问进行重排，制定最佳工作、操作和动作顺序。 Case 3: A mac

21、hining operation used two machines, each handled by a different operator. Since each machine was highly automated, the operators time was not well utilized. They spent most of their time watching the machine operation - adding no value to the product. By moving the machines closer together and combi

22、ning the work, one operator could run both machines and still produce the same total output. 29“ECRS”四大原则四大原则q S: Simplify，简化。最后可考虑能否采用最简单的方法与设备，以节省人力、时间和费用。 Case 4: In an assembly operation, an operator was using two different parts for making two different products. Because the two parts were simi

23、lar, occasional mistakes resulted when the wrong part was used. 30“ECRS”四大原则四大原则q E: Eliminate，取消。在经过“5W1H”之后，若结论为不必要，则予以取消。q C: Combine，合并。对必要的工序、操作或动作，则应考虑能否通过合并达到省时简化的目的。q R: Rearrange，重排。经取消、合并后，可在根据“何人、何处、何时”三提问进行重排，制定最佳工作、操作和动作顺序。q S: Simplify，简化。最后可考虑能否采用最简单的方法与设备，以节省人力、时间和费用。31系统分析方法：解决干什么的问

24、题系统分析方法：解决干什么的问题v 在若干选定的目标和准则下，分析构成各项事务的系统的功能及其相互之间的关系，利用定量方法提供允许和可用的数据，以制定可用的方案、并推断可能生产的效果，以期寻求对系统的整体效益最大的策略。v 例如：表表 5-3 问问题题的的提提取取水水平平、目目标标和和边边界界条条件件提 取 水 平问题的水平除去噪声保持简洁的品质保持简洁的整体问题的目标设计革新的低噪声系统设计革新的系统特性研究、设计和开发系统/产品问题的约束必须提供占市场优势的特征检查系统的市场前景成本效益如何32例如：问题提取的替代选择分析过程（例如：问题提取的替代选择分析过程（Baxter，1996）改进

25、 现有 系统为 什么？为 追赶 竞 争 对 手 而引 进 新 系统为 什么？避 免 丢失 市 场 份额（共 享 ）为 什么？预 防年 周 转率 下降为 什么？保持现有 间 接 费用 的 分配为 什么？保持利 润 储备为 什么？开发新 产品可 替 代 否?扩 展新 市 场可 替 代 否?做 广 告 / 宣 传可 替 代 否?降 低间 接 费用可 替 代 否?冻结 费用 计划可 替 代 否?33系统设计方法系统设计方法v 在系统分析的基础上，按照系统思想和优化要求，综合运用各有关学科的知识、技术和经验、通过总体研究和详细设计等环节，落实到具体工作和项目上，以创造出满足设计目的的人造系统。信息交换及

26、反馈可行性论证初步设计详细设计实施与测试系统运行与维护系统需求分析开发初始原型系统运行初始原型系统并进行修改与补充用户与设计者是否满意修改与增强原型系统目标系统34创造性技术创造性技术v 提问法：5W1H 根据需要研究的对象列出有关问题，形成检查表，然后一个个核对讨论，从而发掘出解决问题的大量设想的创造性技术。评价评价改进改进35创造性技术创造性技术v 列举法 通过集体启发的形式，将所研究问题的特点、缺点、希望状态罗列出来，提出相应的改经措施，从而形成具有独创性的系统方案；v 头脑风暴法 针对一定问题，召集有关人员参加小型会议，在融洽轻松的会议气氛中，与会者敞开思想，各抒己见，自由联系，相互启

27、发和激励，使创造性设想起连锁反映，从而获得众多解决问题的方案。表表 5-4 FMEA 分析表分析表（示例）（示例）功 能潜在故障模式原 因事件发生影 响严重性设计验证检测风险优先数回转手柄转动不畅容（公）差不当被污物堵塞62回转失效回转失效44原型测试原型测试4948216例如：故障模式和影响分析法例如：故障模式和影响分析法36创造性技术创造性技术v 情景分析法 在专家召集推测的基础上，对可能的未来情景的描述。即通过一系列有目的的、有步骤的探索与分析。设想未来情景以及各种影响因素的变化，从而更好的帮助决策者制定出灵活且富有弹性的规划、计划或对策。37系统图表法系统图表法 是IE及系统分析中最常

28、用的一种结构化模型方法，在规划活动进程，分析复杂问题方面具有直观、简捷和富有启发性等特点。 问题分析图表：关联树图、矩阵表、特征因素等 活动规划图表：流程图、活动一览表、工作分配表、工作进度表等。38例如：某工例如：某工序的流程程序的流程程序图序图工序系列 工作说明 距离 时间 加工 检查 搬运 等待 贮存 材料在货架上 D D 搬下下料机 3 D D 下料 D D 搬往下一工序 25 D D 铣料边 D D 检查 D D 搬往下一工序 25 D D 卷制 D D 检查 D D 搬到下一工序 3 D D 暂存 D D 搬到下一工序 15 D D 粘接 D D 检查 D D 搬到下一工序 6 D

29、 D 干燥 D D 检查 D D 搬到下一工序 8 D D 封边 D D 检查 D D 搬到下一工序 4 D D 锯边 D D 检查 D D 搬到下一工序 2 D D 打磨 D D 搬到下一工序 1 D D 浸油 D D 搬到下一工序 D D 暂存 D D 39Prof Benjamin 的调查的调查The top 10 items utilized on recent IE graduatess 1 flow process charts 88% 2 flow diagrams 83% 3 teamwork 79% 4 costing 76% 5 facilities layout 76%

30、6 training 72% 7 safety principles 71% 8 OSHA regulations 64% 9 workplace layout 64%10 job evaluation 64%401.2.1 工作研究概述工作研究概述q寻找一种最经济有效、最令人愉快胜任的工作寻找一种最经济有效、最令人愉快胜任的工作方法与工作时间，以保证人员及物料等资源均方法与工作时间，以保证人员及物料等资源均能作最有效的运用，达到提高生产力、降低成能作最有效的运用，达到提高生产力、降低成本、改善工作环境的目标。本、改善工作环境的目标。411.2.1 工作研究概述工作研究概述q 工作研究 以生产

31、系统的微观基础作业或操作系统为研究对象，基本功能是生产系统的诊断分析，最终目的是提高生产率。q 工作研究的特点 在不需要投资或很少投资的情况下，可以使企业的生产率明显提高，从而提高企业的经济效益，增强竞争能力。工作研究是在资源投入有限的情况下提高生产率的首选技术。421.2.2 工作研究的内容及相互关系工作研究的内容及相互关系q 内容：包括方法研究和作业测定两个技术v 方法研究：用以确定最佳的作业方法的一系列研究技术，包括 程序分析 作业（操作）分析 动作分析v 作业测定：用以确定按上述标准作业方法进行作业时所需时间的测定技术，包括： 秒表测时法 工作抽样法 预定时间标准法 标准资料法431.2.2 工作研究的内容及相互关系工作研究的内容及相互关系q 相互关系v 方法研究着眼于现有工作方法的改进，其实施效果要运用作业测定来评价v