工业工程概论

1、1.工业工程概论引言工业工程概念工业工程学科范畴与特点工业工程中的系统分析方法企业中的工业工程活动工业工程的历史演变与发展趋势本章小结思考和习题1.1引言 1）工业工程产生于美国 2）企业管理项目 3）研究对象：生产和生产系统 质量（Q）资本（C）生产量和交货期（D）安全（S）员工士气（M）三个主要管理项目企业管理项目111生产1）概念 把生产要素转变为经济财富，包括有形的财富和无形的服务，从而通过增加附加价值创造效益的过程转变输入输出效益型态地点时间所有生产的财富生产要素生产过程直接的间接的生产对象（材料）劳动力生产资料生产信息多工序的转变过程生产率（=输出/输入）有形的财富（产品）无形的财

2、富（服务）图1-1生产的基本含义2）生产概念形成过程 农业过程，提炼过程和创造过程 效益 生产过程扩大到伴随生产的运输、销售和贸易等无形生产活动 生产过程：生产要素生产输出，创造有形和无形的财富112生产要素1）概念 购进的和生产过程中用于制造物品的生产输入2）分类 生产对象：完成生产活动所使用的材料，包括主要 材料和辅助材料 生产劳动：人的劳动，包括每个劳动者用于生产活 动的体力、脑力和智力 生产资料：借助于生产劳动把生产对象转变为产品 的手段 生产信息：有效地进行制造有形财富的生产过程所、 用的知识 3）生产信息和生产方法具有软件性，能有效地控制其他三个生产要素（硬件），面向未来信息在生产

3、中的作用将变得越来越重要。 113生产财富1）生产过程增加了使用价值的有形财富（产品）和无形财富（服务）2）从供方看，供应为生产财富提供如下效益 形态效益、时间效益、地点效益3）所有效益 用户从购得的产品里得到价值，扣除生产成本即为通过产品而加到产品上的附加值。从需方看，用户得到所有效益4）产品价值 内容：功能和质量、生产成本和价格、生产量 和时间 相关管理技术：质量控制、成本控制、生产控 制 114生产率1）生产率：衡量生产过程有效性程度的指标2）生产率标准反映了在经济活动中对人的主观能动作用的尊重和在此基础上对社会福利的追求3）表述 实物生产率和价值生产率 要素生产率和总生产率4）生产率本

4、质是衡量所节约的劳动5）相关术语：经济性、收益率、效率 115生产函数 概念：生产中的投入和产出的基本数量关系 假设：生产所投入的要素x1,x2,xn； 产出x0。 则 生产函数表达式 平均生产率 边际生产率116生产系统1161生产系统的结构意义1）概念：若干硬件的统一集合体，包括工人、 生产设备、材料运输设备和其他辅助 装置2）有生产信息、生产方法和生产工艺等软件支持3）作用于生产对象，产出具有某些功能的产品1162生产系统的转变意义 创造效益 1163生产系统的程序意义1）全局生产规划：长远和宏观决策 确定生产目标 规划生产资源需求订货信息生产计划信息生产进程信息生产结果数据生产控制信息

5、生产技术信息工艺过程信息总生产计划1生产进程计划3生产实施（在工厂中）4生产控制5工艺过程计划2图1-2制造系统的程序特征13245：计划阶段：实施阶段：控制阶段2）运行（具体）生产管理：短期内最优微观决策 3）集成制造系统，如图1-3 图1-3集成制造系统的功能市场需求产品设计阶段 研究和发展 确定产品技术规格 功能设计 最终产品设计 工艺过程计划阶段 制定工艺路线 机床选择 夹具选择 确定作业顺序 工具选择 确定切削条件 实施阶段 领取材料 零件制造 产品装配 产品检验产品运输117工业工程是面向工程的学科1）工程：指人类将自然科学知识、原理、应用于 工业、农业及多种产业甚至社会科学领 域

6、中，为使物质、能源、信息转换为另 外一种对人类有用的物质、能量、信息， 而有目的地使用各种技术的活动过程 工程学：对工程应用分析、设计及实现转换的 技术方法与实践经验2）分类 专业工程，如机械工程、电子工程等 一般工程，即工业工程，目的是针对各专业工程，对有关生产产品的人员、资金、原材料、能源、信息等，在一定的环境下进行最佳的组合、设计、规划、评价、控制、改进、创新，以使上述资源最有效地利用，以达到生产过程及管理系统成为最有效和最富有生产力 工程学的特点：分析与综合 问题的迹象或需要的表述问题的确定包括所期望结果的说明分析（或许包括实验）综合可供选择的解决方法决定（决策）选择一个可采用的方案解

7、决问题的答案系统或方法图1-4基本的工程程序12工业工程的概念 1）多种，如美国工业工程协会、日本工业工程协会及我国学者对工业工程的定义2）内涵 是一门工程学 研究对象是生产系统或生产经营系统的人、材料、设 备的设计、改善和运用等问题，从系统整体的角度考 虑 研究方法综合运用运筹学、系统科学和社会科学等多个学科的知识进行系统设计、改善和设置 目的是通过规划、预测、评价整体系统的效果，合理地设计和改善系统，以使其能以较少的输入得到相对较输出 区别于管理：异同点 13工业工程学科范畴和特点 131工业工程学科范畴（17个）1）生物力学 11）实用心理学2）成本管理 12）方法研究和作业测定3）数据

8、处理和系统设计13）人的因素4）销售和市场 14）工资管理5）工程经济 15）人体测量6）设施规划 16）安全7）材料加工 17）职业卫生与医学8）应用数学9）组织规划与理论10）生产规划与控制记住工业工程的十门经典课程 工作研究 设施规划与设计 生产计划与控制 工程经济 价值工程 质量管理与可靠性 工效学 组织行为学 管理信息系统 现代制造系统面向物流方向的工业工程主要专业课程 工业工程基础 生产与运作管理 市场营销学 组织行为学 财务管理 人类工效学 质量管理学 现代制造系统 物流管理学 物流与供应链管理 包装学 仓储与运输管理 物流系统设计 自动化仓库设计 物流信息系统132工业工程的特

9、点1）核心是降低成本、提高质量和生产率2）综合性的应用知识体系3）注重人的因素，各工业工程活动必须充分考虑到人和其他要素之间的关系和相互作用，以人为中心进行设计4）系统整体动态优化技术 14工业工程中的系统分析方法 141生产系统的分析模型1）系统的四个属性 集合性：由多个可区别的单元组成 相关性：各单元相互联系、相互作用 目的性：系统要完成一定的任务，达到一个 或多个目的，并力求以最高水平达 到目的 环境适应性：一个具体的实际系统必须能适 应周围环境的变化2）系统要素 系统的目标 系统约束：有外部约束和内部约束之分 3）生产系统分析模型 实物模型，如沙盘，汽车碰撞模型等 图式模型，如工艺流程

10、图，质量管理直方图等 数学分析模型，如运筹学，图论等142工业工程中常用的系统分析方法1）活动规划因素 流程图：包括系统流程图和程序流程图，分别 用于系统的规划工作阶段和思维程序 层次投入过程产出图：对工程系统进 行层次分析和规划各项活动的投入项 目、过程项目和产出项目 工作分配表：把计划中的工作项目分配给适当 的人选 工作进度表：给各项工作项目分配时间和确定 时间先后顺序2）问题分析图表 分析和表达各种问题中的构成因素或要素及其因果关系 1422系统工程与运筹学方法1）数学规划方法 解决：如何运用现有资源安排生产，使产值 最大或利润最高问题； 给定任务，如何合理安培以便使用最 小的资源消耗去

11、完成问题 方法：线性规划、非线性规划、动态规划等2）网络分析理论 CPM,PERT3）其他 库存理论、设备更新理论、排序理论、质量控制、决策理论、对策论、预测理论和计算机模拟技术等15企业中的工业工程活动 151工业工程技术人员1）工业工程技术人员：为了达到经营的目标（使企业取得最佳利润，且冒最小风险）而贡献出技术的人2）工业工程师应具备 工程技术知识 管理科学知识 数学和统计学知识 人类和社会科学知识 经济知识 经营管理知识 基础工业工程知识 计算机科学与信息技术知识等 152企业中的工业工程组织 1521企业中工业工程组织的发展 1521企业工业工程组织形式 1）中小型企业 P31图1-6

12、 图1-6中小企业IE组织作业测定 方法工程 生产计划 生产控制 工资激励 销售经理 法律与公共关系 人事经理 生产经理 财务经理 IE部经理总 经 理2）大中型企业 集中式：IE人员集中输入IE部门管理，被指派 到各部门服务IE经理甲分部总经理乙分部总经理工程与发展部主任工业工程总部主任法律副总裁后勤副总裁总裁科研副总裁财务副总裁行政首长人事经理生产经营经理市场经理分配经理财务经理1号工厂主管2号工厂主管3号工厂主管1号工厂督导2号工厂督导3号工厂督导 分散式：IE人员固定在低层次部门工作，他们同 高层次的IE经理只是保持业务上的联系， 接受指导和监督1号工厂主管2号工厂主管3号工厂主管制造

13、部门工业工程专职人员制造部门工业工程专职人员制造部门工业工程专职人员经营经理工业工程经理副总裁兼经营分部经理公司董事（工业工程）总裁图1-7矩阵式工业工程组织工业工程部督导1*工场（车间）工业工程师督导2*工场（车间）工业工程师督导3*工场（车间）工业工程师工厂布置专家作业测定专家方法研究专家奖励制度质量保证 矩阵式：IE人员集中为IE部的成员，但根据需 要，不同的IE人员被指派到工场或车 间、部门去工作，受督导管理，任务 完成后在按需要到别的工场，有很大 的灵活性。图1-7 153典型的工业工程活动 工业工程部门职能 1）进行工作研究，确定作业标准和标准时间2）生产设计3）工艺装备设计4）生

14、产技术准备5）设施规划与设计6）生产计划与控制7）质量管理8）经济分析9）全员预防性维修保养10）制定规划、计划及工作制度11）建立评价、考核和奖励制度12）系统分析与综合诊断13）同企业内部各部门配合，为其服务和进行协调 154工业工程意识 1） 成本和效率意识 2） 问题和改革意识 5W1H和ECRS 3） 工作简化和标准化意识 3S 4） 全局和整体意识 5） 以人为中心的意识 特别注意:作为从事工业工程工作的人员，需要深刻掌握IE本质、树立IE意识，学会运用IE考察、分析和解决问题的思想方法，这样才能使IE的应用取得理想的效果，有效实现IE目标。16工业工程的历史演变与发展趋势 161

15、工业工程起源1）泰勒 工业工程之父 时间研究 操作分析2）吉尔吉布斯夫妇 动作研究3）甘特 甘特图4）其他162经典工业工程1）特点：运用统计，概率等数学分析方法，改造 了从泰勒科学管理继承下来的各种方法 和内容，使之具有定量分析的特征和更 高的理论基础，并且发展了用概率原理 的排队论进行生产计划和日程安排等一 些新方法，使管理方法适应机械化、自 动化大量生产的需要，从而使管理开始 真正有了科学的依据2）工业工程和专业技术结合，使工业工程本身具有独立的专业工程性质 163现代工业工程 运筹学、系统工程、计算机科学、行为科学、人 机工程学的融入使得现代工业工程的学科体系丰富化。如图1-8 图1-8现代工业工程的学科体系（工业工程“光谱”） 2）和经典工业工程比较，现代工业工程特点 环境不同：简单机械化自动化大生产多 品种小批量柔性化生产、计算机 集成控制的系统生产体制 引入了行为科学和人机工程学的成果 由于引入了OP和SE，使由分析和设计微观工 程系统发展到现在分析和设计微观、宏观系 统的双重功能 164现代工业工程的发展趋势 1）研究对象扩大到系统整体 2）应用范围遍及生产及其其他领域 3）采用计算机及信息系统为工具 4）转向集成制造 5）更加强调和重视人的作用 6）支持生产经营战略决策 7）吸收相关学科最新成果以保持现代化水平 本章小结 本章中生产及其过程要素的概念出发，讨