1、工業(yè)工程學(xué) Industrial Engineering1天津大學(xué)管理學(xué)院工業(yè)工程系主任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)工業(yè)工程分會(huì)總干事天津市企業(yè)管理協(xié)會(huì)暨企業(yè)家協(xié)會(huì)執(zhí)行理事中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究與開發(fā)促進(jìn)會(huì)理事主講：李從東教授、博士生導(dǎo)師2工業(yè)工程導(dǎo)論什么是工業(yè)工程？工業(yè)工程100年工業(yè)工程能夠發(fā)揮什么作用？本課程的內(nèi)容體系工業(yè)工程在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展3了解IE，從認(rèn)識(shí)企業(yè)系統(tǒng)開始企業(yè)經(jīng)營(yíng)思維與決策模式技術(shù)手段專業(yè)技術(shù)管理技術(shù)IE臺(tái)國(guó)立清華大學(xué)工業(yè)工程系主任陳茂生教授說：“專業(yè)技術(shù)和管理技術(shù)是生產(chǎn)力水桶上的兩個(gè)提耳.”4對(duì)企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的理解企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力要素產(chǎn)品或服務(wù)特色銷售收入能力資金效率人力效能決策與決策實(shí)施能力要

2、素支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)水平營(yíng)銷水平生產(chǎn)管理與運(yùn)作水平激勵(lì)模式信息系統(tǒng)水平T、Q、C、S、G競(jìng)爭(zhēng)力的外在表現(xiàn)5企業(yè)管理運(yùn)作的基本思維$QPCQ怎樣提高企業(yè)效益條件努力增加銷量提高價(jià)格降低成本需求曲線、資源需求曲線、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)管理技術(shù)、改善思想6制造管理的基本思維目標(biāo)：低成本、優(yōu)質(zhì)量、高效率指標(biāo)：資金占用周期短、資金占用數(shù)額小企業(yè)制造系統(tǒng)Q0Q1T設(shè)施設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)改善、物流、信息流集成R=Q1-Q0TR=企業(yè)效益TR的大小取決于R以及n，而上述兩項(xiàng)取決于：市場(chǎng)營(yíng)銷、生產(chǎn)計(jì)劃與組織、庫(kù)存管理、設(shè)施平面布置、物料搬運(yùn)、供應(yīng)、信息控制等7工業(yè)工程在管理運(yùn)作中的角色工業(yè)工程是“生產(chǎn)力水桶”上兩個(gè)提耳之一。離開工業(yè)工程

3、，生產(chǎn)力的潛力和效率都得不到有效開發(fā)和提高工業(yè)工程在降低運(yùn)作成本方面可以發(fā)揮重要作用工業(yè)工程起源于并成熟地應(yīng)用于制造業(yè)，但其舞臺(tái)不限于制造業(yè)8工業(yè)工程的涵義（1）工業(yè)工程(Industrial Engineering)是對(duì)有關(guān)人員、物資、設(shè)備、能源和信息等組成的整體系統(tǒng)(Integrated System)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)和實(shí)施的學(xué)科。它應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理和社會(huì)科學(xué)的專門知識(shí)與技能，并且使用工程分析的原理和方法，對(duì)上述系統(tǒng)可能取得的成果予以闡述、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。美國(guó)工業(yè)工程師學(xué)會(huì)（AIIE）Industrial Engineering Terminology,ANSI Z94,19829工業(yè)工程的涵義（

4、2）工業(yè)工程是從事把人員、原材料、設(shè)備作為一個(gè)整體系統(tǒng)去發(fā)揮其功能的科學(xué)；它是進(jìn)行經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)、改善與設(shè)置工作的學(xué)科。為了規(guī)定、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)的成果，運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)中的特定知識(shí)，同時(shí)使用技術(shù)分析與歸納的原理和方法。日本工業(yè)工程師學(xué)會(huì)（JIIE）10工業(yè)工程的涵義（3）工業(yè)工程是將基礎(chǔ)科學(xué)、工業(yè)知識(shí)和一些方法，在工業(yè)企業(yè)與其它領(lǐng)域中應(yīng)用的技術(shù)。為了提高生產(chǎn)效率，為了研究某項(xiàng)政策對(duì)其它政策的經(jīng)濟(jì)有利性，要對(duì)工具準(zhǔn)備建立適當(dāng)?shù)某绦?。為了達(dá)到上述目的，必須經(jīng)常將成果和成本結(jié)合起來考慮。因此，工業(yè)工程是經(jīng)營(yíng)技術(shù)部門的活動(dòng)，應(yīng)注意處理下列有關(guān)問題：決定產(chǎn)品品種、設(shè)計(jì)產(chǎn)品、標(biāo)

5、準(zhǔn)化、成本分析、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)管理、設(shè)備配置、運(yùn)輸管理、工具設(shè)計(jì)、動(dòng)作與時(shí)間研究、獎(jiǎng)勵(lì)工資、合理化建議、人際關(guān)系等。英國(guó)工業(yè)工程視察團(tuán)11工業(yè)工程100年(孕育期)管理的意識(shí)隨著氏族的形成就已經(jīng)產(chǎn)生了工程的概念直到土木、機(jī)械、電氣、化學(xué)四大技術(shù)在18、19世紀(jì)先后發(fā)展起來之后，才開始萌發(fā)早期的工程原理首先是在土木建筑方面發(fā)展起來的，當(dāng)時(shí)叫做民用工程（Civil Engineering）產(chǎn)業(yè)革命促進(jìn)了大批革新項(xiàng)目，制造業(yè)的規(guī)模和復(fù)雜性大幅度增加。零件互換性(E.Whitney)和勞動(dòng)分工(A. Smith)，是促使大量生產(chǎn)成為可能的兩個(gè)重要的IE觀念。在德國(guó)興起的標(biāo)準(zhǔn)化同樣也是促進(jìn)大量生產(chǎn)和工業(yè)

6、化的重要IE成就。1832年，英國(guó)的Charles W. Babbage發(fā)表了機(jī)械制造業(yè)經(jīng)濟(jì)論(On the Economy of Machinery Manufactures)，提出了時(shí)間研究的重要概念。12工業(yè)工程100年(第一階段)F.W.泰勒(1856-1915)，被譽(yù)為工業(yè)工程之父。通過著名的“鐵鏟實(shí)驗(yàn)”、“搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)”和“切削實(shí)驗(yàn)”，總結(jié)了稱為“科學(xué)管理”的一套思想，其內(nèi)容涉及制造工藝過程、勞動(dòng)組織、專業(yè)化分工、標(biāo)準(zhǔn)化、工作方法、作業(yè)測(cè)量、工資激勵(lì)制度以及生產(chǎn)規(guī)劃和控制等問題的改進(jìn)，其科學(xué)性和系統(tǒng)性為IE開創(chuàng)了通向今天的道路。1910年，F(xiàn)rank Gilbreth和Lillian

7、Gilbreth從事動(dòng)作研究(砌墻實(shí)驗(yàn))和工業(yè)心理學(xué)研究；1913年，Henry Ford發(fā)明流水裝配線；1914年，Harry Gantt從事作業(yè)進(jìn)度規(guī)劃研究和按技能高低與工時(shí)付酬的計(jì)件工資制的研究；1917年，F(xiàn). W. Harris研究應(yīng)用經(jīng)濟(jì)批量控制庫(kù)存量的理論；13工業(yè)工程100年(第二階段)1911年美國(guó)Purdue大學(xué)機(jī)械工程系首先開設(shè)了工業(yè)工程選修課； 1918年美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)建立了工業(yè)工程系；1920年美國(guó)成立了美國(guó)工業(yè)工程師協(xié)會(huì)（American Society of Industrial Engineer ,ASIE；后又成立AIIE），工廠中出現(xiàn)專門從事IE的職

8、業(yè)；1922年馬肯著預(yù)算控制，1924年著會(huì)計(jì)管理；1924-1931年W.A.Shewhart首創(chuàng)“統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理”；1924-1933年，G.F.Mayo通過“霍桑實(shí)驗(yàn)”首創(chuàng)“人際關(guān)系學(xué)說”；J.Fish 首創(chuàng)“工程經(jīng)濟(jì)”。14工業(yè)工程100年(第三階段)40年代中期 ，英、美兩國(guó)發(fā)表了關(guān)于運(yùn)籌學(xué)成果的資料，立刻受到IE工作者的注意。OR是包括數(shù)學(xué)規(guī)劃、優(yōu)化理論、排隊(duì)論、存貯論、博奕論等理論和方法在內(nèi)的比較系統(tǒng)的學(xué)科體系，可以用來描繪、分析和設(shè)計(jì)多種不同類型的運(yùn)行系統(tǒng)。例如，對(duì)于設(shè)施設(shè)計(jì)（facility design），傳統(tǒng)的IE主要憑工業(yè)的專門知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)車間、倉(cāng)庫(kù)的最佳布置和最優(yōu)位置

9、，使用的傳統(tǒng)方法不外乎是流程圖、模型板、規(guī)范清單等。而現(xiàn)在則可用OR的排隊(duì)分析、數(shù)學(xué)規(guī)劃，更系統(tǒng)、更方便、更精確地進(jìn)行各種設(shè)施的設(shè)計(jì)，而且把IE的設(shè)施設(shè)計(jì)范圍擴(kuò)展到其他更復(fù)雜、更龐大的設(shè)施系統(tǒng)。15工業(yè)工程100年(第三階段小結(jié))第三階段的IE與前兩階段的比較以經(jīng)驗(yàn)和定性分析為主 以定量分析為主。實(shí)際上，從休哈特開始，這些方法的發(fā)展使管理開始真正有了科學(xué)的依據(jù)，而不再只是一種藝術(shù)或經(jīng)驗(yàn)。以通過基層生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中作業(yè)研究來降低勞動(dòng)成本為主 以研究整體系統(tǒng)的優(yōu)化、降低各種資源消耗、提高整體系統(tǒng)的生產(chǎn)率為主。16工業(yè)工程100年(第四階段)在50、60年代，系統(tǒng)科學(xué)（SS）有了長(zhǎng)足進(jìn)展。一種承襲了SS思

10、想和包含自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)知識(shí)的、并聲稱也以O(shè)R為理論基礎(chǔ)但很注重工程應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)工程（System Engineering,， SE）脫穎而出。SE重視系統(tǒng)哲學(xué)思想的培養(yǎng)和系統(tǒng)分析方法的訓(xùn)練，又包含有較豐富的自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的知識(shí)，正是IE所需要的一種“統(tǒng)帥”學(xué)科。SE的方法論OR的定量方法傳統(tǒng)IE的專門技術(shù)新IE？17新IE學(xué)科的“連續(xù)光譜”（continuum spectrum）18工業(yè)工程100年(第五階段)70年代以來，特別是最近10年來，IE的發(fā)展出現(xiàn)了一些新動(dòng)向：早期的IE以提高制造現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率和改進(jìn)生產(chǎn)管理為主；現(xiàn)代IE則面向企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理全過程。早期的IE單兵獨(dú)進(jìn)，現(xiàn)代IE

11、已經(jīng)成為為企業(yè)CIMS、進(jìn)而為企業(yè)發(fā)展到LAF企業(yè)提供管理集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的有效工具。早期的IE只應(yīng)用于制造業(yè)，現(xiàn)代IE已經(jīng)普及到交通、建筑、服務(wù)和行政管理等多種產(chǎn)業(yè)中（例如全美醫(yī)療保健系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)）。19第五階段小結(jié)工業(yè)工程向何處去？應(yīng)用范圍從制造業(yè)擴(kuò)大到服務(wù)業(yè)和非營(yíng)利組織應(yīng)用重點(diǎn)從提升現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率到提高系統(tǒng)的集成化綜合效益特別依賴于信息科學(xué)與技術(shù)（計(jì)算機(jī)軟硬件、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)支撐環(huán)境等）20工業(yè)工程的主要技術(shù)體系工作研究設(shè)施規(guī)劃與物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程經(jīng)濟(jì)分析人機(jī)工程生產(chǎn)計(jì)劃與控制質(zhì)量管理與質(zhì)量保證成本控制現(xiàn)場(chǎng)管理優(yōu)化21工作研究（Work Study）經(jīng)典的工作研究時(shí)間研究動(dòng)作研究Ta

12、ylor搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)與勞動(dòng)定額Gilbreth砌墻實(shí)驗(yàn)與動(dòng)作經(jīng)濟(jì)性原則22近代工作研究的發(fā)展工作簡(jiǎn)化工作抽查法方法工程預(yù)定動(dòng)作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)制（PMTS）動(dòng)作時(shí)間分析法MTA方法時(shí)間測(cè)量法MTM模特排時(shí)法MODAPTS23方法工程程序分析工藝程序分析（工藝流程分析案例）流程程序分析（流程程序分析案例）操作分析（動(dòng)作結(jié)構(gòu)）動(dòng)作分析24工作研究的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展5W1H提問技術(shù) what, where, when, ,who, how, why ESCRI原則E，eliminate刪除S，simplify 簡(jiǎn)化C，combine合并R，rearrange重排I，increase 新增25BPR也要進(jìn)行工作研

13、究BPR（Business Process Reengineering）是90年代興起的企業(yè)管理革命風(fēng)暴。BPR的思想是：對(duì)企業(yè)過程進(jìn)行根本性的再思考，并作重新設(shè)計(jì)，以達(dá)到成本、品質(zhì)、服務(wù)和速度等現(xiàn)代關(guān)鍵業(yè)績(jī)指標(biāo)的巨大提高。2426設(shè)施規(guī)劃與物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)施規(guī)劃（Facilities Planning）在給定的系統(tǒng)環(huán)境和條件下，根據(jù)對(duì)象系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)包括設(shè)施布置方案、物料搬運(yùn)方案、信息流方案等規(guī)劃內(nèi)容物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Material Flow System Design）物流系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)運(yùn)輸與貯存的管理運(yùn)輸或搬運(yùn)設(shè)備容器、包裝的設(shè)計(jì)與管理27人機(jī)工程（Human Engineeri

14、ng）工效學(xué)（Ergonomics）應(yīng)用生理學(xué)、心理學(xué)、工程技術(shù)的方法研究人與機(jī)器、人與環(huán)境之間的關(guān)系，以求設(shè)計(jì)一個(gè)最佳的人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)，使生產(chǎn)效率得到改善與提高產(chǎn)品的工效標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)人機(jī)分工及適應(yīng)人機(jī)信息交互安全工程與產(chǎn)業(yè)疲勞28工程經(jīng)濟(jì)分析項(xiàng)目的投資經(jīng)濟(jì)分析方案的評(píng)價(jià)與決策價(jià)值分析/價(jià)值工程29生產(chǎn)計(jì)劃與控制推動(dòng)式生產(chǎn)計(jì)劃與控制以排序理論為基礎(chǔ)的計(jì)劃模型，物料需求計(jì)劃MRP拉動(dòng)式生產(chǎn)計(jì)劃與控制JIT/LP/TPS工藝管理設(shè)備管理30質(zhì)量管理與質(zhì)量保證質(zhì)量工程ISO9000體系的計(jì)劃與實(shí)施全面顧客滿意（TCS）連續(xù)改進(jìn)(Continue Improving)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理，方法與技術(shù)31成本控制

15、經(jīng)典的成本管理思想成本計(jì)劃，分析，控制現(xiàn)代成本管理思想集成化成本管理，面向過程的成本管理 32面向過程的成本管理要解決什么問題？現(xiàn)有成本控制系統(tǒng)把重點(diǎn)放在成本的“數(shù)量減少”上，很少對(duì)成本形成的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析成本核形成于制造前期，注重事中控制與事后核算的現(xiàn)有成本控制系統(tǒng)經(jīng)常處于失控狀態(tài)制造成本法扭曲了成本結(jié)構(gòu)，難以滿足決策要求33現(xiàn)場(chǎng)管理優(yōu)化5S活動(dòng)（地面、機(jī)床、工具、工位器具、雜屑整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)）定置管理（人、機(jī)、物的關(guān)系）目視管理（公開化與視覺顯示統(tǒng)一、簡(jiǎn)明、醒目、實(shí)用、嚴(yán)格）34分析型理論與方法規(guī)劃設(shè)計(jì)型理論與方法生產(chǎn)過程管理與控制型理論與方法評(píng)價(jià)型理論與方法CIE運(yùn)行模式

16、市場(chǎng)研究與營(yíng)銷開發(fā)過程技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品開發(fā)過程采供與生產(chǎn)過程理財(cái)與資金管理過程35實(shí)施工業(yè)工程的目的根本目的提高企業(yè)盈利水平、提高企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力，提高企業(yè)生產(chǎn)率，提高社會(huì)生產(chǎn)率實(shí)施工業(yè)工程，不但有利于企業(yè)，也有利于員工增加收入，提高生活水平保障職業(yè)穩(wěn)定性、安全性減輕疲勞強(qiáng)度，維護(hù)身體健康從全社會(huì)角度看，實(shí)施工業(yè)工程將有助于社會(huì)資源的優(yōu)化配置和有效利用，有利于可持續(xù)發(fā)展廣義工業(yè)工程的實(shí)施，將造福于社會(huì)各種產(chǎn)業(yè)36工業(yè)工程在國(guó)外的發(fā)展（1）美國(guó)是工業(yè)工程的發(fā)源地，工業(yè)工程為美國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要作用60年代后期開始形成以MRP、閉環(huán)MRP、MRPII為代表的美國(guó)IE模式90年代刮起了BPR旋風(fēng)工業(yè)

17、工程在美國(guó)37工業(yè)工程在國(guó)外的發(fā)展（2）工業(yè)工程在日本日本的IE最初也是從基礎(chǔ)工業(yè)工程開始的在6070年代創(chuàng)立了TQC模式70年代以來，推出了以JIT/LP/TPS為代表的日本IE模式38美日IE的比較工程技術(shù)人物料設(shè)備能源信息低成本高效率企業(yè)目標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)劃行為運(yùn)作美國(guó)IE注重以技術(shù)驅(qū)動(dòng)，通過設(shè)計(jì)達(dá)到目的人人物料設(shè)備能源信息低成本高效率企業(yè)目標(biāo)使用改善準(zhǔn)時(shí)化自動(dòng)化日本IE注重以人驅(qū)動(dòng)，通過改善達(dá)到目的39工業(yè)工程在我國(guó)的發(fā)展我國(guó)工業(yè)工程產(chǎn)生的社會(huì)背景與美日等國(guó)家有相當(dāng)大的歷史落差80年代初，引進(jìn)、學(xué)習(xí)、模仿國(guó)外的工業(yè)工程經(jīng)驗(yàn)1989年，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)工業(yè)工程分會(huì)成立并舉辦第一次全國(guó)工業(yè)工程學(xué)術(shù)

18、會(huì)議；至今已舉辦6次全國(guó)會(huì)議，聯(lián)絡(luò)了1000多名工業(yè)工程學(xué)者和專家，3000多個(gè)企業(yè)企業(yè)應(yīng)用工業(yè)工程成績(jī)斐然40國(guó)內(nèi)實(shí)施工業(yè)工程的成功案例長(zhǎng)春一汽變速箱廠降低流動(dòng)資金70%，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率90%二汽車橋廠轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)線產(chǎn)量提高29.8%，廢品率下降68%，設(shè)備故障率下降84%上海大眾一線勞動(dòng)生產(chǎn)率接近德國(guó)同行水平科龍冰箱供應(yīng)系統(tǒng)一次性降低流動(dòng)資金3000萬(wàn)元邯鋼19941996年38個(gè)IE項(xiàng)目累計(jì)創(chuàng)利1.66億元.41我國(guó)的工業(yè)工程教育1980年，天津大學(xué)等高校創(chuàng)辦工業(yè)管理工程專業(yè)1992年，教育部批準(zhǔn)天津大學(xué)等工業(yè)工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案并招生1993年，教育部批準(zhǔn)在天津大學(xué)等學(xué)校設(shè)立工業(yè)工程專業(yè)

19、工學(xué)碩士點(diǎn)并招生1999年，國(guó)務(wù)院學(xué)位辦批準(zhǔn)天津大學(xué)等學(xué)校培養(yǎng)工業(yè)工程工程碩士，2000年4月已經(jīng)招生42制造技術(shù)的發(fā)展CAD/CAPP/CAE/CAMDNC/FAS/FMSRPMDCS/APC/PLCROBOTMRPII/ERP43工業(yè)工程的最新發(fā)展先進(jìn)制造模式精益化敏捷化柔性化BPRCEIMSCIM44案例：工藝流程分析與改進(jìn)45 換料停機(jī)時(shí)間長(zhǎng),平均 為150分鐘/次.問題：46750N=750分鐘59698262010累積頻率%頻次(分鐘)影響換料停機(jī)時(shí)間因素排列圖079.592.59698.7100烘料清潔干燥器清潔螺桿開機(jī)調(diào)試其他47烘料占用時(shí)間長(zhǎng)清潔干燥器占用時(shí)間長(zhǎng)清潔干燥器不能提前實(shí)施烘料不能提前實(shí)施干燥器清潔工作量大清潔部位多工藝規(guī)定不合理干燥溫度要求過高干燥時(shí)間規(guī)定過長(zhǎng)干燥速度慢干燥程度允許最高含水量要求過高未按規(guī)程操作培訓(xùn)不足人員素質(zhì)差吸料流速過小吸料機(jī)供料能力不足材料本身含水量超標(biāo)操作不當(dāng)環(huán)境濕度大干燥能力不足無預(yù)干燥系統(tǒng)，不能進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換換料操作只能在停機(jī)后進(jìn)行48要因驗(yàn)證： 干燥時(shí)間規(guī)定過長(zhǎng)干燥溫度要求過高49要因確認(rèn)表50B注塑機(jī)及除濕干燥器供料系統(tǒng)注塑機(jī)除濕干燥器供料系統(tǒng)料斗A注塑機(jī)及供料系統(tǒng)注塑機(jī)二級(jí)干燥器一級(jí)干燥器51停機(jī)清潔干燥器換料烘料開機(jī)調(diào)試恢復(fù)正常生產(chǎn)清潔