第一讲工业工程概述.doc

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目录
工业工程概述 2
引言 2
1.典型的制造企业 2
2.生产率 3
工业工程的概念 3
工业工程的发展简史 4
现代工业工程的发展 6

工业工程概述
引言
1． 典型的制造企业
1）离散型机械制造企业
离散型制造是指以一个个单独得零部件组成最终成品的生产方式。其生产组织类型按其规模、重复性特点又可分为车间任务型和流水线型。在我国，离散型制造企业分布的行业较广，主要包括：机械加工、仪表仪器、汽车、服装、家具、五金、医疗设施、玩具等。
（1）车间任务型生产
指企业的生产同时在几个车间交叉进行，生产的零部件最终传送到装配车间装配，装配好的成品由质量部门检测，合格件出厂。主要适用于单件、小批量生产方式的机械制造企业。特点是每项生产任务仅使用整个企业的一小部分能力和资源，另一特点是生产设备一般按机群方式布置，将功能相同或类似的设备按空间和行政管理的隶属关系组建生产组织，形成诸如车、刨、铣、磨、钻、装配等工段或班组。
（2）流水线型生产
指加工对象按事先设计的工艺过程依次顺序地经过各个工位（工作地），并按统一的生产节拍完成每一道工序的加工内容。这是一种连续的、不断重复的生产过程。福特创造了世界第一条汽车装配流水线。
2）流程型钢铁制造企业
流程型制造包括重复生产和连续生产两种类型。重复生产又叫大批量生产，与连续生产有很多相同之处，区别仅在于生产的产品是否分离。重复生产的产品通常可一个个分开，它是由离散制造的高度标准化后，为批量生产而形成的一种生产方式；连续生产的产品则是连续不断地经过加工设备，一批产品通常不可分开。钢铁制造企业是典型的流程型制造企业。
3)重入离散型电子制造企业
重入型制造是指产品或零件在制造过程中被某些机器（至少1台）重复加工2次以上的制造过程。随着重复进入的机器数量和重复进入机器的次数增加，生产系统的管理和控制越来越复杂。从系统的组成和运作方式看，半导体制造业等高科技制造系统具有典型的重入型制造的特点。
4）服务型企业
2.生产率
一、生产的基本概念
生产就是制造产品（有形产品），提供服务（无形产品）的过程性活动

生产系统
产出
投入
生产要素
人力、物料、机器设备、设施、能源、信息……
有机转换
生产过程
生产财富
产 品
服 务
生产的含意

二、衡量生产的有效性指标
经济学上，用生产率（Productivity)来衡量生产系统的转换功能，表示生产要素的使用效率（生产率=产出/投入）。生产率的提高主要取决于生产过程中如何充分有效地发挥生产要素的作用，提高效率。一般通过两种方式来达到这种目的：改进生产技术和改善管理。
IE就是一门把技术和管理结合起来的学科，用来提高生产系统的生产率。
工业工程的概念
工业工程定义
在各种IE定义中，最具权威性和今天被广泛采用的是美国工业工程师于1955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。”
该定义表明IE实际是一门方法学，它告诉人们，为把人员、物料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。
工业工程的内涵
IE是一门实践性很强的应用学科，也是一门综合性很强的学科，学科范围广泛。工业工程的本质内涵可以概括为以下四个方面：
1. IE的核心是降低成本、提高质量和生产率
2. IE是综合性的应用知识体系
3. IE应用注重人的因素
4. IE是系统优化技术（IE强调的不仅是某种生产要素或某个局部（工序、生产线、车间等）的优化，而且是系统整体的优化，最终追求的是系统整体效益的最佳。所以，IE从提高系统生产率的总目标出发，对各种方案作定量化的分析比较，以寻求最佳的设计和改善方案，充分发挥各要素和各子系统的功能，使之协调有效地运行。）
工业工程的目标
工业工程的目标就是使生产系统投入的要素得到有效利用、降低成本，保证质量和安全，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进行设计(包括再设计，即改善)，再将各个组成部分恰当地综合起来，设计出系统整体．以实现生产要素合理配置，优化运行，保证以低成本、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。
工业工程（IE）基本职能
1.规划
    确定研究对象在未来一定时期内从事生产或服务所应采用的特定行动的预备活动，包括总体目标、政策、战略和战术的制定和各种分期实施计划的制定。
2.设计
为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，最优选择和蓝图绘制。
3.评价
    评价是对现存各种系统、规划方案、设计方案以及各类业绩按照一定的评价标准确定活动有效性的活动。包括各种评价指标和规程的制定，评价实施。
4.创新
    改进现行研究对象，使其更有效的生产、服务和运作。

工业工程的发展简史
年份
概念或方法
创始者(发展者)
国别
1370年
机械时钟
维克(Wyek)
法国
1430年左右
威尼斯兵工厂的船只外装备装配线
威尼斯船厂
意大利
1776年
劳动分工的经济利益
亚当．斯密司
(Adam Smith)
英国
1798年
互换件
爱立．维脱耐
(Eli Whitney)
美国
1832年
按技能高低付酬；工时研究的一般概念
查理．倍倍奇
(Charles Babbage)
英国
1911年
科学管理原理；正式的时间研究概念
泰勒
(Frederick W.Teylor)
美国
1911年
动作研究；工业心理学的基本概念
吉尔布雷斯
(Frank and Lillian Gilbreth)
美国
1913年
移动的装配线
亨利．福特
(Henry Ford)
美国
1914
工作进度图表
亨利·甘特
(Henry L.Gantt)
美国
1917
应用经济批量方法控制存贮
F.W.哈利斯(F.W.Harris)
美国
1931
质量控制的抽样检查和统计表
瓦脱．休哈脱等
(walter Shewhart etc.)
美国
1927-1933
霍桑研究对工人积极性的新见解
爱尔顿．梅耶
(Elton Mayo)
美国
1934年
工作活动的抽样调查
L.H.C.铁佩特
(Tippett)
英国
1940年
解决复杂系统问题用的协作方法
运筹学小组
英国
1947年
线性规划的单纯形法
G.B.但泽
(Dantzig)
美国
1949年
人的因素的研究
人机工程学会

1950年后
模拟、决策理论数学规划、计算机技术的应用和发展

美国和
西欧
70年代后
完善的工业工程理论和技术，研制出软件包

一般认为泰勒（Frederick W.Taylor 1856~1915）和吉尔布雷斯（Frank B.Gilbreth 1868~1924）是IE的开山鼻祖。
十九世纪八十年代，泰勒和吉尔布雷斯分别通过自己的实践，仔细观察工人的作业方式，再寻找效率最高的作业方法，并且设定标准时间进行效率评估。结果，不仅生产效率得以提高，工人的收入也得以增加。从而开创了工业工程研究的先河。
泰勒和吉尔布雷斯都是通过研究劳动者的作业方式，以扎实的资料为依据进行分析，而不是依赖直觉，进而提高生产效率。不过，两人的侧重点有所不同，泰勒偏重于“作业测定”（Work Measurement简称WM），吉尔布雷斯则以“方法改善”（Method Engineering简称ME）的始祖自居。
我们可以通过泰勒和吉尔布雷斯研究的具体事例来初步认识IE和它所起的作用。
1．铁锹研究
1898年，泰勒在匹斯连钢公司发现以下现象：当时，不管铲取铁石还是搬运煤炭，都使用铁锹进行人工搬运，雇佣的搬运工动不动达五六百名。优秀的搬运工一般不愿使用公司发放的铁锹，宁愿使用个人拥有的铁锹。同时一个是基层干部要管理五六十名搬运工，且所涉及的作业范围又相当广泛。在一次调查中，泰勒发现搬运工一次可铲起3又1/2磅（约1.6公斤）的煤粉，而铁矿石则可铲起38磅（约17公斤）。为了获得一天最大的搬运量，泰勒开始着手研究每一锹最合理的铲取量。泰勒找了两名优秀的搬运工用不同大小的铁锹做实验，每次都使用秒表记录时间。最后发现：一锹铲取量为21又1/2镑（约10公斤）时，一天的材料搬运量为最大。同时也得出一个结论，在搬运铁矿石和煤粉时，最好使用不同的铁锹。此外，还展开生产计划，以改善基层管理干部的管理范围。进一步的，还设定了一天的标准工作量，对超过标准的员工，给予薪资以外的补贴，达不到标准的员工，则要进行作业分析，指导他们的作业方式，使他们也能达到标准。结果，在三年以后，原本要五六百名员工进行的作业，只要140名就可以完成，材料浪费也大大降低。
2.砌墙动作的研究
吉尔布雷斯从事的是建筑业。十九世纪末的建筑业，砌砖墙是施工的一个重要部分。吉尔布雷斯发现不同的施工者在不同的场合下动作各不相同，他认为其中一定存在一种最合理的施工方法，能使效率最高，施工人员的疲劳度也最低。
例如：当时，砌墙时砖头摆放在地面上，施工人员必须一次次的弯腰选择砖头，选择比较良好的侧面。这样，不但施工人员容易疲劳，效率也不可能高。吉尔布雷斯通过一系列研究，改进了施工方法，在施工人员容易取放的高度上设置了一个摆放砖头的同时，另一只手拿着沾满混凝土的抹板，改以前的单手作业为双手作业。
经过这样的改进后，施工速度是以前的三倍以上，施工人员的疲劳度也大降低。从以上事例中我们可以发现通过实施IE改善，不但可以生产效率得到提升，而且可以降低员工劳动强度，并且为绩效管理提供了基准。对企业而言，无疑是求之不得的好事。特别对于我国目前大多数企业而言，多数属劳动密集型企业，管理以直觉为主，引进IE一定可以收到巨大的成效。
现代工业工程的发展
工业工程的发展具有鲜明的时代待征。现代IE就是在现代科学技术和生产力条件下研究生产(工作)系统提高生产率和竞争力的学科。由于现代科学技术和生产力的高度发展，尤其是高新技术的出现和应用，今天的生产经营环境和条件与过去相比，发生了很大的变化，主要表现在：
①市场需要多样化，产品生产周期大大缩短，竞争激烈，要求不断开发新产品。
②系统的、成套产品的服务和市场不断扩大，用户越来越多地需要优质、可靠、系统的服务，如交钥匙工程。
③严格保证交货期，提供周到、及时的售后服务。
④现代制造技术，包括NC、CNC(数据技术)，CAD／CAM(计算机辅助设计与制造)，CT(成组技术)，FMC／FMS(柔性制造单元和系统)，CAPP(计算机辅助工艺设计)，MRP(物料需求计划)，MRPII(制造资料计划)，JIT(准时制)，CIMS(计算机集成制造)，等等。这些技术迅速发展，为高速、高效、高精度和优质生产提供了条件。
⑤信息技术的发展为生产经营决策科学化和增强应变能力提供了手段，等等。
为了适应这些变化和要求，现代IE吸收了越来越多的新学科和高新技术，如信息科学、自动化技术、模拟技术相优化理论等。
(1)研究对象和应用范围扩大到系统整体
IE发展史表明，在泰勒时代，主要研究各个作业和改进现场管理；传统IE主要研究生产过程，仍属于微观范畴；而现代四则扩展到包括研究开发、设计和销售服务在内的广义生产系统，并进而延伸到整个经营管理系统，已成为研究微观和宏观系统，追求系统整体优化和综合效益的工具。
(2)采用计算机和管理信息系统(MIS)为支撑
如前所述，产品生产周期缩短、市场竞争激烈，现代生产必须适应瞬息万变的市场需求。所以，现代IE以能够高速处理数据的计算机为手段，在生产系统设计中建立完善的信息网络，因而能够做到信息传递迅速、反馈及时。这是现代生产环境和市场条件下，提高生产率必不可少的条件和手段。因此，有的学者指出：“在泰勒时代，我们把产品看作原材料的一系列物理转换：而现在我们进
入了这样一个时代，产品生产是由一系列信息变换完成的。”
(3)重点转向集成(或综合)制造
随着计算科学和自动化技术(含机器人)等高新技术迅速发展，传统的生产结构正经历着根本性的变革，出现了单元制造(即能完成一组加工任务的制造单元)、计算机辅助设计与制造、柔性制造单元和系统、自动库存和取货系统(AS／RS)以及整个生产过程的计算机集成制造等。研究在这种新的环境中如何处理资源(主要是人、物料、设备、信息)协调、控制的一系列问题，因而产生了像制造资源计划(MRPⅡ)和准时制(JIT)那样的新管理技术。一些发达国家竞相推行IE新技术，获得了很大成功，从而把IE这门提高生产率的技术推进到一个新的水平和深度。
(4)突出研究生产率和质量
提高生产率和质量永远是工业工程追求的目标。随着生产技术、组织和环境发生变化，现代IE针对现代制造技术和新出现的生产组织和环境、把提高生产率、保证质量放在突出位置来研究生产率理论、测定方法及相关的问题。例如，现代制造系统的质量与可靠性保证，生产率与柔性制造，在物料需求计划(MRP)和准时制(JIT)生产环境中的生产问题等等。其目的，是如何更好地应用先进生产技术，发展现代制造系统，不断提高生产率和质量。
(5)探索有关新理论，发展新方法
为适应上述发展变化的需求，现代1E必须研究生产要素之间的新规律，为创造新的IE技术寻求理论依据。其中，最重要的是人和其他管理资源之间的关系，要解决在高效率设施条件下，人的适应性和提高生产率问题。例如其中一个重要课题是，研究在复杂的计算机控制的多机器环境中，人的心理和生理因素，这需要测定各种数据，寻求相应的人——机关系原理，为设计高度自动化的系统提供依据。所以，工效学的研究正在深入发展。据预测，工业工程的下一个主要发展领域可能是生物学和生命科学的应用。
在生产技术方面，除上述集成制造外，现代IE研究的另一个重点是采用同步工程或并行工程，它是一种新的管理思想和方法，即以用户需求为目标，使生产从研究开发到设计、制造(生产)、销售等各阶段协调配合，各类人员早期介入前期活动，同时进行有关工作(如在设计阶段即做生产准备)，缩短研制时间，提高效率，降低成本。

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