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1、Fundament of Industrial Engineering,工业工程基础,吴 晟,2,1.基础工业工程阚树林高等教育出版社 出版日期20062.基础工业工程(21世纪工业工程专业规划教材)易树平、郭伏机械工业出版社 出版日期2005,2,3,工业工程概论第3版张绪柱译 清华大学出版社，2007,工业工程导论罗振壁 机械工业出版社，2003,参考教材：,4,课程教学目标,（1）建立完整的现代工业工程概念，认识工业工程专业主要研究领域；（2）掌握工业工程的研究问题的基本方法和基本工具；（3）培养树立工业工程意识，学会用系统的观点分析解决问题，提高工作效率。,5,第1章工业工程概述,6,
2、管理大师Peter Drucker：历史上，工业工程被认为是最为重要、最具影响力的工程技术工业工程已经被证明是20世纪最有效的思想，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提高生产率，降低工人的体力劳动强度和工作时间，它有可能将工人劳动生产率提高100倍,引 言,7,质量管理之父约瑟夫朱兰（）：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。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。,8,美国伯克利大学工业工程系的
3、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,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,INYONG HAM,博士美国滨洲大学工业工程系前系主任、杰出的IE终身教授；被誉为G
4、T之父；为CIMS开发与应用做出了杰出的贡献；领导开发与推广CAPP。,If you want to be a head(of an organization),please major in IE,the possibility is about 70%;for other engineering disciplines,the possibility is only 30%.,11,与其他工程学科的关系,12,内容提要,1.1 工业工程概念1.2工业工程的起源与发展1.3工业工程体系1.4工业工程师的职责1.5工业工程的精髓1.6工业工程的意识,13,工业工程的定义,IE 是对人员、物料、
5、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,工业工程(Industrial Engineering,IE),14,IE定义的剖析,对于“工业”的理解：泛指一切组织；不仅适应于制造业，也适应于非制造业；IE的研究对象集成系统-生产系统+服务系统+公用设施；广阔的应用面IE所采用的知识与方法自然科学+社会科学+工程分析与设计原理；交叉性学科。IE的研究目标实现系统优化运行（高效率，低成本、高质量、快速响应能力
6、等）,15,内容提要,1.1 工业工程概念1.2工业工程的起源与发展1.3工业工程体系1.4工业工程师的职责1.5工业工程的精髓1.6工业工程的意识,16,IE的起源与发展历程,工业工程发展历史进程,1776,亚当斯密,“劳动专门化”国家的财富,创建期(科学管理)（19001930）,发展期(19301970),创新期(1970至今),萌芽期（十九世纪以前）,1798,惠特尼(美),棉花扎花机；零件互换性；大规模化生产,1800,波顿、小瓦特(英),组织改善,1832,巴帕奇(英),“劳动分工”机器与制造经济性,19世纪末,亨利。伏特(美),汽车流水线装配,1911,泰勒(美),1910前后,
7、吉尔布雷斯(美),动作(方法)研究，工作流程研究；17种标准动作的基本元素,吉尔布雷斯夫人,职工福利和员工关系；美工程院第一位女院士,1914,甘特(美),甘特图系统化图表方法,1931,舍沃特(美),质量控制的抽样检查和统计表,二次大战之后,二战期间,运筹学,1948，AIIE成立,19501960,1970,战后经济恢复需要,解决复杂系统问题用的协作方法,系统工程与计算机技术的产生和发展IE更加成熟,IE被引进日本等亚太国家，TQC，JIT,生产力空前发展，IE新理念层出不穷FMS,CIMS,ERP,研究与应用更广泛工程界十大支柱学科之一,IE的高等教育事业得到更大发展,Frederick
8、 W.Taylor(1856-1915)科学管理之父科学管理的思想，主要是以时间研究与动作研究为主的工作研究理论，标志着IE开始,1908年，宾大开设了IE课程,1917，IE学会成立,17,旧方法 新方法作业员 400600人140人每人每日工作吨数 12.5t48t每人每日平均工资115 188每吨人工成本9美分/t4美分/t,著名的铁铲试验（Taylors shoveling 1898),18,列宁评价：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
9、等。,19,The conservation of ournational resources is onlypreliminary to the larger question of national efficiency,Theodore Roosevelt(1858-1919)Twenty-Sixth President of USA(1901-1909),IE的历史贡献 之一 效率的觉醒,20,IE的历史贡献 之二 若干事实,美国的得到高度的重视,美国制造业发达历就是工业工程发展的历史；,现代制造系统与先进制造系统无不与IE关联,美国企业都设立工业工程部门、设立工业工程岗位、工业工程最
10、繁忙,美国具有一只庞大的工业工程师队伍,21,IE的历史贡献 之三 多方渗透,金融证券：Financial&Stock,医疗卫生：Health care system,体育竞赛：1996 Atlanta Olympics,交通运输：Transportation,行政管理：Government Administration,其他服务 Services,信息系统决策支持系统电子政务工作流优化,门诊的流程图记录急救中心的配置人员的工作调度工作研究,金融证券分析投资理财评估税率优化,后勤保障系统赛场运输问题,交通网络的设计顾客需求与运输计划车辆调度,电子商务物流服务顾客满意度的优化服务成本与质量,22
11、,IE的历史贡献 之四 丰田生产方式,丰田生产方式（Toyota Production System),将IE和管理实践紧密联系强调现场的管理优化,70从美国引进IE,创新的先进管理思想,质量改进 100%;生产周期缩短70%;成本降低 40%;市场占有率提高20%,23,IE的历史贡献 之五 台湾的工业工程,台湾自1960年代后期，逐步从农林渔业走向以OEM、ODM为主的制造业，乃至于目前向知识经济的整个产业发展过程与转型中，台湾的IE扮演重要的角色。早期IE在台湾的应用大多在工厂管理方面，尤其是生产制造方面，工业工程师作为降低成本提升效率及效能的生产力专家，所从事的工作大多着重在作业管理及
12、生产规划方面；中钢公司前董事长赵耀东先生大力推动经营效率下，大量聘用工业工程师在生产企划、品质管理及生产管理上，工业工程师在中钢成为生产力专家，“中钢模式”成为台湾经济奇迹中的标竿之一；许多IE学者参与1990年推动产业自动化计划；目前多数台湾业者普遍重视生管、规划、设计、制造等技术，都是工业工程学者有目共睹的贡献例如，台塑企业引以为傲的“总管理中心”就是工业工程为主的人才组成。1963年第一个IE系在东海大学成立；1980年设立第一个IE研究所，1984年成立第一个IE博士班；2000年共有73IE系，教师总数807人，学生总数达34,894人，平均每年可提供6,590位IE毕业生。,24,
13、工业工程在我国的发展简要回顾,追溯到50年代初期，不自觉的应用基础工业工程,5660年代社会建设高潮期间,1987年实行经济体制改革与对外开放,1985年较大规模的有组织的IE应用,1989年举行了中国首届IE学术会议，成立了中国机械工程学会IE分会；,156项骨干工程实施中全面学习与采用前苏联的模式，推行其生产组织与计划方法，其中涉及了某些传统的IE内容，如时间研究、制定劳动定额；,开展了合理化建议、技术革新运动、改进生产工具、工艺过程、操作方法和技术标准，改善劳动条件，提高了工作效率，降低了成本与消耗；,文革期间（19661976），IE的科学管理方法被当作资本主义加以排斥；,从计划经济到
14、市场经济的过渡，创造了IE的应用的条件；,有关部门组织和指导一些企业进行应用“工作研究”试点，据10个企业统计，1次性投入76万元，每年增加净收入2815万元，取得显著效果，证明IE对我国企业管理优化，提高效率和效益也是适用与有效的。,1992年教育部首先在天大与西交大设立IE专业，目前已有110所左右的高校设立了IE专业；,从1994年开始每年都举行IE&EM国际会议,工业工程与管理工业工程分别于1996.12和1998.1创刊；,2000年6月中国机械工程学会开始组织中国IE专家与IE工程师认证工作；,25,内容提要,1.1 工业工程概念1.2工业工程的起源与发展1.3工业工程体系1.4工
15、业工程师的职责1.5工业工程的精髓1.6工业工程的意识,26,IE 体系：四大基本功能,工业工程的基本职能系统规划功能系统设计与实施功能 系统评价功能 系统创新功能,系统规划功能宏观系统规划：产业政策、产业结构、产业技术政策、技术发展规划、工业教育及培训规划等；微观系统规划：企业产品开发、业务开发、企业经营战略、技术更新与改造、安全环境规划、质量成本规划、产品标准及系列规划、职工教育及人力资源开发规划等；,系统设计与实施功能系统设计与实施（制造系统、质量保证系统、组织结构系统、信息管理系统、物流系统）；工作研究与实施，包括生产流程设计、生产技术选择、作业程序方法设计、作业时间及动作标准制定、作
16、业环境设计、人力资源开发与设计等；生产过程控制，包括制造资源计划、质量控制与系统可靠性、生产计划与控制，过程成本控制；,系统评价功能：主要借助各种分析工具对系统的效益或成果进行评价分析，以达到最优的结果。包括技术经济发展预测预测评价、投资分析、产品设计评价、工程经济分析与评价、各种规划设计方案的评价、现存各子系统的评价、质量与可靠性评价、职工业绩评价等。,系统创新功能：通过对系统的分析评价、完善改造以达到促进系统不断创新的目标。包括产品改进、工艺改进、设施改进、系统组织改进、工作方式改进、技术创新的激励与组织,27,IE 体系:知识体系,美国国家标准ANSI-Z94(1982年修订)，从学科的
17、角度把工业工程知识领域分为17个分支(设计IE基础理论或专业技术),28,IE 体系:知识体系的四个基本内容,生产及其制造系统工程：设施规划与物流分析；现代制造工程；生产计划与控制；质量与可靠性；人因工程：工作研究、人机工程学、组织设计、人力资源工程；系统分析方法与技术：量化分析方法；计算机系统技术；现代经营工程：工程经济；工业设计；企业经营战略管理,29,内容提要,1.1 工业工程概念1.2工业工程的起源与发展1.3工业工程体系1.4工业工程师的职责1.5工业工程的精髓1.6工业工程的意识,30,工业工程师的职责,31,内容提要,1.1 工业工程概念1.2工业工程的起源与发展1.3工业工程体
18、系1.4工业工程师的职责1.5工业工程的精髓1.6工业工程的意识,32,工业工程的精髓,效率、质量、成本是核心,以人为本、重视人的作用,注重整体系统的思想,技术与管理结合的思想,33,一家生产激光头的电子厂焊接工位图片，从图上可以看出，该员工所用的锡缸和擦拭海绵已经破烂，这样必然影响烙铁头的寿命和焊接温度，从而影响产品的焊接性能，如果单纯为了节省敷料成本而不进行更换的话，势必造成烙铁头使用量的增加，以及产品不良，最终导致产品的修理成本和返工成本，及质量成本增加，同时，由于返工工时和材料的浪费，导致生产率降低，最终产出能力降低。所以，质量、成本和生产率是一个相互依赖、相互影响的关系。作为IE人员
19、，分析问题要从综合效益出发。,33,34,内容提要,1.1 工业工程概念1.2工业工程的起源与发展1.3工业工程体系1.4工业工程师的职责1.5工业工程的精髓1.6工业工程的意识,35,IE 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整体化和系统化意识以人为中心的意识,36,1、成本与效率意识,增值(value added)站在客户的立场上，有四种增值的工作使物料变形组装改变性能部分包装,37,人力资源管理（招募、培训、发展）,技术（研发、产品与流程改造）,采购（原料、机器、设备）,内部物流原料处理仓储,生产经营加工组装测试,利润,主要活动,支持活动,外部物流仓储成品配送,销售广告
20、促销定价客户关系,服务安装修理零备件,企业基本结构（一般管理、财务、战略规划）,波特价值链模型,38,浪费（non-value added）Anything other than absolute minimum resource of material，machine and manpower required to add value to the product 除了使产品增值所需的材料，设备和人力资源之绝对最小量以外的一切东西 Anything Other Than Necessary 任何非必需的东西！,39,Eliminate Wastes 消除七种浪费,Overproductio
21、n 过量生产Inventory 库存Correction 返工Motion 多余动作Processing 过程不当Waiting 等待Conveyance 搬运,40,2、问题与改革意识,IE是一门追求合理性的学问。IE认为任何事情都有更好的方法。改善无止境，没有最好，只有更好。,Do the right things,There is always a better way!Do the things right,41,现象（可感觉、可衡量）,一次因（近因）,治标,n次因（根因）,治本,问题的结构,42,?WHY：为什么机器停了?因为负荷过大，保险丝断了。?WHY：为什么会负荷过大?因为轴承
22、部分不够润滑。?WHY：为什么不够润滑?因为润滑油泵吸不上油。?WHY：为什么吸不上油?油嘴磨损，松动了。?WHY：为什么磨损了?因为没有安装过滤器，粉屑进去了。,例：机器突然停止工作，原因？,43,3、工作简化和标准化意识,为达到降低成本和提高效率的目的，工业工程师着重把系统简化和标准化。GE CEO杰克.韦尔奇主张将复杂的问题简单化，而简单的程序可以保证快速的应变。要最少的监督、最少的决策拖延、最灵活的竞争。,44,标准的特征代表最好、最容易与最安全的工作方法提供了一个保存技巧和专业技术的最佳方法防止错误再发生及最小化的方法提供了一个工作诊断与绩效考评的基础作为培训的基础与目标,45,St
23、andardization,Improvement改进,Standardization,Standardization,Improvement改进,Improvement改进,Standardization Before Continuous Improvement!在进行持续改进前的标准,标准化,标准化,标准化,标准化,46,4、整体与系统的意识,强调全局最优，而不是局部最优，这是IE与一般技术学科的根本区别。现代IE追求系统整体的优化、生产要素和子系统效率的提高，从全局和整体需要出发，针对研究对象的具体情况选择适当的IE方法，并注重应用的综合性和整体性 木桶理论，TOC(Theory of
24、 Constraints）,47,C,C,A,B,市场需求,35unit/wk,40unit/wk,25unit/wk,30unit/wk,原材料,瓶颈,48,5、以人为本的意识,认识生产活动中最重要的一个要素，其它要素都要通过人的参与才能发挥作用，所以必须坚持以人为中心来研究生产系统的设计、管理、革新和发展，使每个人都关心和参与改进工作，提高效率,人是资本，人是成本，人是根本,49,霍桑实验主要成果：,精神需求更具激励力,50,80年代以来3C力量（Customer，Competition，Change）给企业带来巨大冲击，使原有的管理变得迟顿。到了90年代，美国许多企业经过困难的结构重组，
25、取得了经验，信息技术（IT）的快速发展，给企业提供了有力的工具，于是BPR（Business Process Reengineering)便逐步形成。,工业工程当前发展 业务流程重组(BPR),51,BPR提出的时代背景,市场需求的多样性，并且具有不稳定性和难以预测 响应市场需求的速度和快速的应变能力已成为企业能否生存与发展的决定性因素 为发挥员工的积极性、创造性，在管理上要求授于员工更多的参与权和决策权，要求使工作内容丰富化 随着信息技术和计算机网络的发展，企业内部中层管理的作用正在弱化,52,原来营业部分五个专业组:客户组信用评审组信贷利率组合同组财务组 客户从申请到取得贷款通常需要一个星
26、期 业务流程重组后建立了四个综合性小组,每个小组都全面负责从接受客户申请到支付贷款和收回贷款的全过程 B P R 后客户从申请到取得贷款只要一天,某公司信贷营业部进行BPR的案例,53,专业化分工引起的主要问题,分工越细，一个业务流程经过的部门和环节越多，交接、审核、批准等不增值的环节也越多，协调与管理的工作量就越大，管理人员多，机构臃肿，管理成本高。按职能分工，大家只关心本部门本专业范围的工作，缺乏全局观念，容易产生部门主义。专业化分工使员工的技能单一，限制了员工能力的发挥，限制了大家的创造性。,54,重构后的现代企业与传统企业的区别,55,工业工程当前发展 敏捷制造（AM）,背景：1988
27、年，美国拟定了一个未来发展规划，被美国会认定为“21世纪制造业的战略”，首次提出“敏捷性”概念。目标：建立有市场竞争力强的制造组织和活动。一般说来是建立一种对用户需求的产品和服务作出灵敏快速响应(品种、变批量)的，集人的智能、信息和柔性设备为一体的制造系统。,56,工业工程当前发展敏捷制造特点,与大规模定制生产（Mass-customerization）相联系与动态联盟（Virtual organization）相联系与再造工程（Reengineering）相联系与精益生产（Lean production）相联系与自学习（Self-study）相联系,57,90年代以来国际市场的竞争焦点已从质
28、量转向快速响应的能力。一个企业其资源是有限的，而且，为了某个订货任务去添置设备和其他资源是不合算的。这迫使企业在组织形态和结构方面进行调整。由于信息技术和网络技术的发展，使核心企业易于寻找互补的合作伙伴，将这些实体的有关资源集聚起来组织动态联盟。特定的任务完成了，联盟就解散。这种动态联盟就是虚拟企业。,工业工程当前发展虚拟企业(VE),58,没有行政的隶属关系，靠合约和共同利益相联系 组织构成的动态性和可重构性 规模的可调性 对市场响应的快速性 资源的互补性 以生产产品或提供服务的主导企业为核心组织联盟 对信息技术的依赖性。,工业工程当前发展虚拟企业特点,59,作业：查询课外资料，论述工业工程能为奥运会解决哪些问题？用实例说明标准化能够促进企业工作效率和质量的提高。,
