工业工程学科发展的形成与发展.ppt

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1、工业工程导论工业工程学科发展的形成与发展,管理科学与工程学院,工业工程技术和方法是企业提高生产率的直接途径，即工业工程是生产率工程的基础。工业工程技术的发展将推动生产率管理和控制方法的改善，而生产率改善方法的创新、发展将促进生产率工程的发展。生产率工程的发展将丰富工业工程技术、方法，推动工业工程的发展。,具有共同的目标:提高生产率。,2.1 工业工程与生产率的关系,工业工程,2.2 工业工程的产生与发展过程,2.2.1 工业工程的产生2.2.2 工业工程的发展历程,第二章工业工程概述,第一阶段：19世纪末到20世纪初期第二阶段：20世纪初叶到第二次世界大战前第三阶段：第二次世界大战到20世纪4

2、0年代末第四阶段：20世纪50-60年代第五阶段：20世纪70年代至今发展特点总结工业工程的发展方向,2.2.2 工业工程的发展过程,IE的产生与发展过程,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。1911年发表了科学管理原理一书。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

3、年，F.W.Harris研究应用经济批量控制库存量的理论。,第一阶段,IE的产生与发展过程,1911年美国Purdue大学机械工程系首先开设了工业工程选修课；1918年美国宾夕法尼亚州立大学建立了工业工程系；1920年美国成立了美国工业工程师协会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年首创“统计质量管理”；1924-1933年，通过“霍桑实验”首创“人际关系学说”；J.Fish 首创“工程经济”。,第二阶段,IE的产生与发展过程,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，并

4、将之运用于IE实践中。1948年，美国工业工程学会成立，它是国际上第一个致力于工业工程专业的发展和学术活动的专业性组织。第三阶段的IE与前两阶段的比较，表现为从以经验和定性分析为主发展为以定量分析为主。从以通过基层生产现场中作业研究来降低劳动成本为主转化为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。,第三阶段,IE的产生与发展过程,在50、60年代，系统科学（SS）以及系统工程（System Engineering，SE）成为IE学科发展的基础。SE的方法论+OR的定量方法+传统IE方法+工业专业知识=新IE,第四阶段,IE的产生与发展过程,新IE学科的“连续光谱”（co

5、ntinuum spectrum）,IE的产生与发展过程,70年代以来，特别是近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CIMS、进而为企业发展成为领先企业提供管理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（例如全美医疗保健系统的规划和设计）。,第五阶段,IE的产生与发展过程,工业工程发展特点总结,不断吸收现代科技成就，尤其是计算机科学、OR、SE及相关的学科知识，得以由经验为主发展到以定量分析为主；以研究

6、生产局部或小系统的改善，到研究大系统整体优化和生产率提高，成为一门独立的学科。,IE的产生与发展过程,应用范围从制造业扩大到服务业和非营利组织（非制造业工业工程应用大有可为）；应用重点从提升现场生产效率到提高系统的集成化综合效益（新型工业化）；特别依赖于信息科学与技术（计算机软硬件、网络与通信技术、数据库支撑环境等）；突出研究生产率和质量的改善。,工业工程的发展方向,可以说，工业工程的研究与发展水平，在一定程度上标志着一个国家或地区的经济和管理发展水平。,IE的产生与发展过程,经济全球化和网络化为IE发展带来新的机遇,全球化经济包括：全球化制造，全球化市场，和全球化服务。全球化制造使得供应商和

7、客户都是多层网络化结构，而且制造商与多层供应商和客户只有建立了利益共享、信息共享、风险共担的合作关系，才能取得双赢，这就是供应链管理。供应链管理是近年来IE研究的热门课题。在网络时代，以一个制造企业为核心，联合一些合作伙伴组织的临时合作组织，称为虚拟企业或动态联盟。虚拟企业也是近年来IE研究的热门课题。,2.3 工业工程在日本的起源与发展的历史沿革,上个世纪20年代便从美国引入IE，茺木一郎在美国学习期间见过埃 墨森 和吉尔佈雷斯。但其全面发展和应用是在二战之后的经济复苏中。日本结合本国文 化背景、民族传统，灵活运用IE，创造了卓有成效的管理技术和方 法，如：全面质量管理（TQM）、丰田生产方

8、式(TPS)。此外，日本企 业不仅重视技术创新，更加重视对生产技术和组织管理的不断改善。代表人物还有松下幸之助、丰田喜一郎、大野耐一等。,2.4 工业工程在台湾的起源与发展的历史沿革,五十年代引入IE。在六十年代电子工业发展过程中，台湾IE人员对工作研究、质量管理、成本控制、作业时间测量的研究和应用有力推动了IE在各行各业的应用。七十年代，工业发展模式由劳动密集型转向了资本密集型和技术密集型，在IE的应用中加入了计算机的应用，并且使IE的应用从生产领域拓展到了决策咨询、系统分析、组织行为、价值革新与人性管理等方面。九十年代后，走向服务领域。,如今，在制造业和第三产业的应用与推广成为台湾IE的一

9、大主要课题。截止到1997年，台湾IE学科共有6个博士点、14个硕士点，并且有25所大学招收本科生。据美籍华裔工业工程专家唐声瓒教授提供的数据：台湾大专院校每年注册的工业工程专业的学生约1000人以上，以台湾省的人口来算，也就是2万人中有1人读工业工程。,2.5 国际上形成工业工程管理哲理的两大应用模式,下一段,2.5.1 以美国为代表的西方工业工程管理哲理，体现为技术设 计型模式。如图2所示,2.5.2 以日本为代表的工业工程管理哲理表现为技术改善型模式。如图3 所示,美日IE的比较,美国IE注重以技术驱动，通过设计达到目的,日本IE注重以人驱动，通过改善达到目的,上述两种模式虽有差异，但都

10、是适应其各自实际国情的，而我国利用IE以期达到跨越式发展的目标，必须吸取美国和日本的成功经验，同时密切结合自己的实际国情创造出适合我国国情的IE应用模式。,2.6 现代工业工程发展趋势,国际化必须结合本国实情与管理科学密切结合新的IE理论技术不断产生，如与信息技术结合更加趋向于多种技术和多种学科的综合应用应用领域正在从制造业向第三产业等其它领域拓展工业工程的目标正在从追求“best way”转向“continuous improvement”,随着经济所发展、技术的进步、生产规模的扩大和人们认识的深化，赋予了工业工程定义中的内容以新的含义，并从狭义向广义延伸。具体表现在以下几个方面：,70年代

11、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。应用重点从提升现场生产效率到提高系统的集成化综合效益（新型工业化）早期的IE单兵独进，现代IE已经成为为企业CIMS、进而为企业发展到LAF”（Lean-Agile-Flexible,高效快速重组生产系统）企业提供管理集成基础结构的有效工具。特别依赖于信息科学与技术（计算机软硬件、网络与通信技术、数据库支撑环境等）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）。即应用范围从制造业扩大到

12、服务业和非营利组织（非制造业工业工程应用大有可为）,美国是工业工程的发源地，工业工程为美国的经济发展起到了重要作用。60年代后期开始形成以MRP、闭环MRP、MRPII为代表的美国IE模式。90年代刮起了BPR旋风。日本的IE最初也是从基础工业工程开始的，在60-70年代创立了TQC模式。70年代以来，推出了以JIT/LP/TPS为代表的日本IE模式,工业工程的部分技术,工作设计（工作研究+人机工程）设施规划与物流系统设计工程经济分析生产计划与控制质量管理与质量保证成本控制现场管理优化,根据中国工业工程协会（CIE）所发布的技术标准：在我国实行的工业工程的技术体系包括 1 设计和改善2 分析和

13、决策3 计划和控制,1 设计和改善,1.1工业工程基础(工作研究):利用方法研究和作业测定(工作衡量)两大技术,分析影响工作效率的各种因素，帮助企业挖潜、革新、消除人力、物力、财力和时间方面的浪费，减少劳动强度，合理安排作业，并制定各作业时间，从而提高工作效率。方法研究目的是减少工作量，建立更经济的作业方法；时间研究旨在制定相应的时间标准。1.2 设施规划与设计：对系统进行具体的规划设计，包括选址、平面布置、物流分析、物料搬运方法与设备选择等，使个生产要素和各子系统（设计、生产制造、供应、后勤保障、销售等部门）按照IE 要求得到合理的配置，组成有效地集成系统。1.3 工效学又称人类工程学(Hu

14、man Engineering)或人因学（Human Factors）或人机工程(Ergonomics)，研究生产系统中人、机器与环境之间的相互作用，是IE的一个重要分支。通过对作业中的人体机能、能量消耗、疲劳测定、环境与效率的关系等的研究，在系统设计中科学地进行工作组织和职务设计、设施与工具设计、工作场地布置、确定合理的操作方法等，使作业人员获得安全、健康、舒适、可靠的作业环境，从而提高工作效率。,2 分析和决策,2.1 工程经济：IE必备的经济知识，既投资效益分析与评价的原理与方法。通过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、投资风险评价与比较等，为选择技术先进、效益最高或

15、费用最低的方案提供决策依据。包括：工程经济原理、资金的时间价值、工程项目可靠性研究、技术改造与设备更新的经济分析。2.2 价值工程：寻求高效益、低成本方案，主要用于新产品、新技术开发过程。2.3 人力资源开发与管理：研究如何有效地利用人力资源和提高劳动者的素质（承诺感、对组织献身和忠诚、良好的沟通才能与能力、社会责任感、专业技术技能和感受变化敏感程度）。,3 计划和控制,3.1 生产计划与控制：研究生产过程和资源的组织、计划、调度和控制，保障生产系统有效地运行。包括生产过程的时间与空间上的组织、生产与作业计划、生产线平衡、库存控制等。采用的方法：网络计划（计划评审技术PERT、关键路线法CPM

16、）、经济定货量(EOQ)、经济生产批量(EPQ)、物料需求计划MRP以及生产资源计划MRP-II和准时制JIT。3.2 质量管理与可靠性技术：包括为保证产品或工作质量进行质量调查、计划、组织、协调与控制等各项工作，核心是为了到达规定的质量标准，利用科学方法对生产进行严格检查和控制，预防不合格品产生。内容包括传统的质量控制方法，现代质量管理-保证，生产保证、全面质量控制TQC与全面质量控制TQM。可靠性技术是现有系统有效运行的原理与方法，包括可靠性概念、故障及诊断分析、使用可靠性、系统可靠性设计、系统维护与保养策略等。3.3 管理信息系统：它为一个企业的经营、管理和决策提供信息支持的用户计算机综

17、合系统，是现代IE应用的重要基础与手段。包括计算机管理系统的组成，数据库技术、信息系统设计与开发等。（MRP-II、ERP、PDM、CIMS）3.4 现代制造系统：IE的基础和组成部分，包括成组技术GT、计算机辅助工艺过程设计、柔性制造单元FMC与系统FMS、计算机集成制造、敏捷制造、虚拟企业、网络制造、虚拟制造、可重组制造系统（Re-configurable Manufacturing system）、孤岛制造系统(Holonic Manufacturing System),基于智能体的制造系统(Agent-based Manufacturing system)、自组织制造系统等。,2.7

18、工业工程学科在中国产生和发展历史分析,下一段,2.7.1 中国应用与发展工业工程的动因分析,我国目前所处的工业化中期发展阶段就社会形态而言，我国尚未进入后工业经济阶段（有的地区还保留农业经济的特征，又被推入知识经济时代，处在两元经济并存的特殊历史环境下，局面十分不利。可以用图4说明：,我国管理科学与工程学科发展环境分析,发达国家,中 国,农 业 经 济,工 业 经 济,知 识 经 济,农 业 经 济,工 业 经 济,知 识 经 济,现阶段 2020年,图4 我国处于两元经济形态下,下一段,管理的积累与水平,企业的管理需要积累，积累的程度越高，企业的管理基础越好，竞争能力和创,新能力越强，管理的

19、积累过程实质上就是改革和创新的过程是人力资源改善的过程。,管理基础的积累过程不能省略，西方发达国家是按照这个规律走过来的，亚,洲四小龙亦是如此，我国也不可能例外。关键是如何利用工业工程的技术和方法，,少走弯路，加速这种积累，使我国的行业、企业快速完成科学管理的积累。,IE,下一段,下一段,工业工程在生产系统中的基本职能与作用,下一段,下一段,资料来源：中国工业发展报告,2000,2.7.2 中国企业应用工业工程的必要性与需求分析,下一段,制造业发展世界工厂,中国作为世界工厂存在问题,经济效益低 技术创新能力低 引进落后再引进再落后,设计制造一体化,多领域需求 第三产业、金融、服务、医院、军事自

20、是与TQC有关行业都需要IE,2.7.3 中国工业工程学科发展的历史沿革,第一阶段（19491978）荫荣阶段，企业成果占主导第二阶段（19781989）停滞阶段，国外管理理论第三阶段（19892000）启动阶段第四阶段（2001现在）发展阶段,怎样看待国外工业工程与国内的落差,一元经济与多元经济，中国企业的三个层次正确认识中国工业工程的时代特征M时代（机器、物料、劳动力是核心资源。自1864年以来机器力、蒸汽力主导的工业化时代，工业工程的目标效率优先）E时代（资本是核心资源。自20世纪起，电气化、电子化、光电子化、网络化主导的工业化时代，工业工程的目标多样性和整体性）B时代（综合技术是核心资

21、源。纳米、DNA主导的工业化时代，工业工程的目标技术的有效融合）K时代（知识是核心资源。以原创性知识产权主导的工业化时代，工业工程的目标促进创新）H时代（人本主义人性化时代，尊重人的情感，弘扬人类文化，追求人的高质素生活，例如身体和心理的健康）时代的交叉与重合,中国工业工程应用存在的问题,了解不多、应用不广、水平不高企业尚未从系统的角度认识工业工程的价值缺乏社会化应用环境（IE宣传、咨询服务、培训、认证等）医、药、丹关系错位有病不求医，甚至讳疾忌医得病乱求医跨过诊断程序，直接要求下处方（买药的、卖药的皆大欢喜）企望仙丹一粒定乾坤,如何进一步深化工业工程的应用？,提供从企业诊断、企业规划、企业设

22、计到企业改造等各个阶段的全过程解决方案提供从资本视图、物理视图、信息视图、业务视图到组织视图等各个方面的全方位解决方案在多变的经济环境、市场环境和技术环境下，企业系统必须经常调整自身的目标、功能（以及结构形态）、输入和输出。如何将“摸着石头过河”式的企业改造转变为有目标、有方法、有工具（集）的改造？,企业工程学的思考模式,认识企业现状企业描述方法学设定企业未来企业设计方法学对照未来比差距企业评价方法学立足现状走向未来企业建造改造方法学动态企业模型，从BPR到BPI、Kaizen，优势进化与退化,非制造业工业工程应用大有可为,采掘业工业工程应用问题工程建设业工业工程应用问题医疗保健业工业工程应用

23、问题教育产业工业工程应用问题物流产业工业工程应用问题其他产业工业工程应用问题,3.8 工业工程主要课程介绍,我国工业工程学科发展的描述,下一段,课程结构,下一段,有关工程学（产业学）应占较大的学时，课程设计以知识面宽广，不强调深入 以机械、电子、化工、冶金、材料、土木其中一门为主 专业课分为三大类：设计改善类：工作研究，人因（机）工程、物流工程、组织设计 控制管理类：计划控制、成本控制、质量控制、信息控制 分析评价类：工程经济学、预测与评价,新IE学科的“连续光谱”（continuum spectrum）,人因工程（Human Engineering）工效学（Ergonomics）,应用生理学

24、、心理学、工程技术的方法研究人与机器、人与环境之间的关系，以求设计一个最佳的人、机、环境系统，使生产效率得到改善与提高产品的工效标准设计人机分工及适应人机信息交互安全工程与产业疲劳,设施规划与物流系统设计,设施规划（Facilities Planning）在给定的系统环境和条件下，根据对象系统的功能要求进行优化设计包括设施布置方案、物料搬运方案、信息流方案等规划内容,物流系统设计（Material Flow System Design）物流系统的规划设计运输与贮存的管理运输或搬运设备容器、包装的设计与管理,工程经济分析,项目的投资经济分析方案的评价与决策价值分析/价值工程,生产计划与控制,推动

25、式生产计划与控制以排序理论为基础的计划模型，MRP、CRP拉动式生产计划与控制JIT/LP/TPS工艺管理设备管理,质量管理与质量保证,质量工程ISO9000体系的计划与实施统计质量管理，方法与技术(SPC、DOE等)全面顾客满意（TCS）的策略与措施CSI6西格玛连续改进(Continue Improving),成本控制,经典的成本管理思想成本计划，分析，控制现代成本管理思想集成化成本管理，面向过程的成本管理,成本计划控制型企业机制,供应过程,采购周期、采购批量、物料品质 控制,制造过程,标准成本,实际成本,指标值差异控制,销售过程,产成品存储费用控制,产成品运输及保险费用控制,标准成本动态

26、优化维护,产成品装卸费用控制,其它费用控制,工业工程在制造业中的应用,IE的内容体系和人才素质,工业工程技术人员是为了达到经营者的目标（目标的根本含义是要使企业取得最佳利润，且冒最小风险）而贡献出技术的人。工业工程技术人员帮助上下各级管理人员，在业务运作的设想、计划、实施、控制方法等方面从事发明和研究，以期达到更有效地利用人力和经济资源。,职责,IE的内容体系和人才素质,2.3.3 工业工程人才的素质结构,一个称职的工业工程师还应有良好的技术素质和科学品德，如进取和创新精神、全局观点、善于团结协作、以及敏锐的观察、分析能力等。,总结,知识结构,能力结构,工程技术知识；数学与统计学知识；经济学知

27、识；经营管理知识；IE学科知识；管理科学知识；人类与社会科学知识；计算机科学与信息技术。,观察试验能力；调查研究能力；综合分析/集成能力；规划设计能力；协调/社交能力；适应能力；创新能力；语言与文字表达能力；计算机应用能力；外语阅读能力。,IE的内容体系和人才素质,工业工程的特点,IE制定作业标准和劳动定额。,IE的重点是面向微观管理。,日本强调现场优化，而美国则更强调IE的工程性。,IE是系统集成和优化技术。,注重人的因素是IE区别于其他工程学科特点之一。,IE是综合性的应用知识体系（技术+管理）。,提高生产效率是IE的出发点和最终目标。,IE的核心是降低成本，提高质量和生产率。,以人为中心

28、的意识。,成本和效率意识；,问题和改革意识；,工作简化和标准化意识；,全局和整体化意识；,工业工程的意识,工作研究（Work Study）,Taylor搬运实验与劳动定额,Gilbreth砌墙实验与动作经济性原则,工作研究的定义：IE里“工作研究”是以生产工厂的整个制造系统为主要的活动对象，并对系统诊断分析，以提高生产率。而工作研究的动作技巧主要是由“方法研究”及“作业测定”所构成。方法研究的定义：对现有的或拟议的工作（加工、制造、装配、操作）进行系统的记录和严格的考查，作为开发和应用更容易、更有效的工作方法，以及降低成本的一种手段。“作业测定”又是由“时间研究”发展而来，与“方法研究”同时配

29、合进行，或者可说是方法研究所确定的生产系统及工作方法，定量测定“多余的时间”要素及“无效的时间”要素等非生产部分，并进行削减，并作为以后管理计划及控制的依据。作业测定的定义：作业测定（工作测量）是运用各种技术确定合格工人按规定的作业标准完成某项工作所需要的时间。,现场管理优化,5S活动（地面、机床、工具、工位器具、杂屑整理、整顿、清扫、清洁、素养）定置管理（人、机、物的关系）目视管理（公开化与视觉显示统一、简明、醒目、实用、严格）,3.9 现代工业工程的研究课题,研究与开发未来的制造,利用信息技术提升企业组织对市场的快速响应能力 快速捕捉、搜集竞争信息,并迅速把它们转换成竞争情报和知识 快速配

30、置和系统地集成人、技术和资源 消除或控制污染,提高企业对环境的适应性 发展可重组企业 创新和改进了的流(过)程,工业工程应对上述挑战的十大关键技术,可重组制造系统 RMSs(Reconfigurable Manufacturing Systems)无损耗的处理(Waste free Processing)新的物料过程(New Materials Process)制造用生物技术(Biotechnology for Manufacturing)企业建模与仿真(Enterprise Modeling and Simulation)信息技术(Information Technology)产品与过程的设计方法(Product and Process Design Methods)增强了的机器-人的接口(Enhanced Machine Human Interfaces)员工的教育与培训(Workforce Education and Training)智能合作系统软件(Software for Intelligent Collaboration Systems),研究、开发和利用信息技术、信息系统和知识管理系统 研究、开发和建立管理系统工程 积极参与服务领域企业的创新与改进 企业员工教育与培训的革新 流程(过程)技术的研究与开发,THANK YOU!,