Introduction to Industrial Engineering,工业工程概论,南京理工大学机械工程学院工业工程系 NJUST Dep. of Industrial Engineering,2,工业工程概述,第1章,3,3,工业工程概论第3版 张绪柱译 清华大学出版社 ，2007,工业工程概论 薛伟 蒋祖华 机械工业出版社，2009,参考教材,4,4,本章内容提要,1.1 工业工程概念 1.2 工业工程起源与发展 1.3 工业工程的意识 1.4 工业工程的特征 1.5 工业工程的内容体系,5,管理大师Peter Drucker：工业工程已经被证明是20世纪是最为重要、最具影响力的工程技术，它是唯一世界范围内被接受和具有广泛影响的美国人的思想。无论何时，工业工程一旦应用将有可能将工人劳动生产率提高100倍。,引 言,6,质量管理之父约瑟夫朱兰（DR.J.M.Juran）：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。,7,丰田生产方式创始人大野耐一：20世纪50年代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。,8,美国伯克利大学工业工程系的主页上有一段话，描述什么是工业工程：,当你看到一个静止的物体的时候，那就是土木工程；当你看到一个物体在运动的时候，那就是机械工程；当你闻到味道的时候，那就是化学工程；当你看不到东西的时候，那就是电子工程；当你想都想不到的时候，那就是工业工程。,9,美国IIE学会:工业工程不是只限于某种特定工业的技能，所有希望其资本消耗能够获得最佳生产和质量的组织，都要聘用工业工程师。 工业工程成为美国重要的工程学科，是工程学院的7大学科之一（机械工程、电子工程、化学工程、土木工程、计算机、工业工程、航空工程）。美国一流大学都设置工业工程专业。美国工业工程大学毕业生占全国人口4.5%6.5%，硕士生占8.6%9.2%，博士生占3.7%以上。,10,1.1 工业工程概念,定义 工业工程 （Industrial Engineering, IE）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。它综合运用数学、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。 美国工业工程师协会（AIIE）,1955,11,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。为了规划、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。,12,IE定义的剖析 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IE的研究目标 能源和信息 是强调现代生产资源、要素的新内容,13,14,总结 具有权威性的是美国工业工程学会提出的定义。 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定义都旨在说明,15,15,本章内容提要,1.1 工业工程概念 1.2 工业工程起源与发展 1.3 工业工程的意识 1.4 工业工程的特征 1.5 工业工程的内容体系,16,1.2 IE的产生与发展,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 泰勒制：1911年科学管理原理,17,1.2.1 IE发展100年(孕育期),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）,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 Economy of Machinery Manufactures)，提出了时间研究的重要概念,18,1.2.2 IE发展100年(第一阶段),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； 1914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；,19,IE理论基础: 泰勒制体系,20,泰勒的时间研究Taylors shoveling 1898,21,列宁对泰勒的科学管理方法评价： 一方面是资产阶级剥削的最巧妙的残酷手段，另一方面是一系列的最丰富的科学成就，即按科学来分析人在劳动操作中的机械动作，省去多余的笨拙的动作，制定最精确的工作方法，实行最完善的统计和监督制等等。,22,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),23,著名的吉尔布雷斯砌砖研究,旧方法新方法 每砌一块砖动作数18 5 每人每小时砌砖数 120块 350块 效率提高 300,24,1.2.2 IE发展100年(第二阶段),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”。,25,（例）IE基础应用：福特生产流水线 劳动生产率大幅度提高 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 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,26,IE与BA（Business Administration）发展比较,27,IE与BA的异同,28,1.2.3 IE发展100年(第三阶段),20世纪40年代中期，英、美两国发表了关于运筹学成果的资料，立刻受到IE工作者的注意 第三阶段的IE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。,29,1.2.4 IE发展100年(第四阶段),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所需要的一种“统帅”学科。,30,IE发展100年历,新IE学科的“连续光谱”（continuum spectrum）,31,1.2.5 IE发展100年(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： 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 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 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,32,IE多方渗透,金融证券： Financial 计算机集成制造系统(CIMS);大规模定制(MC);敏捷制造系统(AM);企业资源计划(ERP);供应链管理(SCM)；全面质量管理(TQM),70,70,本章内容提要,1.1 工业工程概念 1.2 工业工程起源与发展 1.3 工业工程的意识 1.4 工业工程的特征 1.5 工业工程的内容体系,71,1.5 工业工程的内容体系,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、管理经济学、统计和数学应用等） 9.组织规划与理论,72,10. 生产规划与控制（含库存管理、运输路线、调度、发货等） 11. 实用心理学（含心理学、社会学、工作评价、人事实务） 12. 方法研究和作业测定 13. 人的因素 14. 工资管理 15. 人体测量 16. 安全 17. 职业卫生与医学,73,IE常用的方法和技术,美国G.萨尔文迪主编的对美国667家公司应用IE技术的实际情况调查统计, IE常用的方法与技术分为以下32种:,方法研究 作业测定(直接劳动) 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(间接劳动) 物料搬运设备选用 组织研究,职务评估 办公设备的选择 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 线形规划 排队论 投资风险分析,74,IE技术,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 质量管理与可靠性技术 工效学 组织行为学 管理信息系统 现代制造系统,75,工作研究 它是工业工程体系中最重要的基础技术，包括方法研究、时间研究。 方法研究：把工作简化并定出进行此项工作的更经济的方法和程序建立标准工作方法。 时间研究：确定进行某项工作所需时间的长短建立标准时间通过方法研究与时间研究制定工作标准，从而提高生产效率。,76,设施规划与设计 对系统进行具体的规划和设计，通过实现系统整体优化，提高整体效益。 生产计划与控制 通过对人、财、物、信息的合理组织调度，加快物流、信息流和资金周转率，从而达到高效率和高效益的统一。,77,工程经济 通过对整个生产系统的经济性研究，多种技术方案的成本与利润计算，投资风险分析评价与比价等，为选择技术先进、效益最高或费用最低的方案提供决策依据。 价值工程 它是工业工程师为寻求高效益、低成本方案常用的一种方法，主要用于新产品、新技术开发等过程中，为了有效地改善价值而进行的有组织的活动。,78,质量管理与可靠性技术 包括传统的质量控制方法、现代质量管理质量保证、生产保证、全面质量控制（TQC）、全面质量管理（TQM）、可靠性概念、故障及诊断分析等。 工效学 研究