现代工业工程技术与方法

第三部分现代工业工程技术与方法内容提要Contents现代工业工程新思维工业工程与新的生产模式现代工业工程方法与技术IndustrialEngineeringandManagement,SJTU现代工业工程新思维现代工业工程的所处的环境变化现代工业工程技术与方法体系现代工业工程的创新思维现代工业工程新思维－环境变化信息技术改变了人类的生活；知识成为重要的制造资源；需求呈现个性化、多样化；市场多变、快变；全球经济一体化，必须参与世界竞争；企业生存关键--核心能力、快速响应能力；合作与竞争并存成为趋势。现代工业工程新思维－环境变化作坊式生产批量生产(早期工业化生产)大规模流水线生产(刚性自动化)柔性自动化(FMS,CIMS)先进制造方式制造方式的演变传统的工业工程是面向刚性制造系统、单（少）品种大规模生产方式的。随着环境得变化和生产方式的变革，必须“随机应变”。现代工业工程新思维－环境变化生产方式变革生产方式单（少）品种大批量多品种小批量、大规模定制产品策略价格低廉；实用耐久；满足个性化需求；快速响应市场变化；生产策略职能分工；生产规模；标准产品；柔性制造；快速产品创新；并行工作方式；组织方式多层次递解控制结构；固定组织扁平组织结构；自组织、自主管理动态团队；现代工业工程创新体系-单元技术方法先进设计技术：质量功能部署（QFD），防错设计、健壮性设计；计算机辅助设施规划；DOE;先进生产管理技术：成组技术(GT)，看板系统(KanbanSystem)，物料需求计划（MRP），TOC；5s生产管理；ASP；自适应生产控制；智能调度技术；先进质量管理：统计质量控制；零缺陷质量管理；6质量管理；建模与仿真技术：企业建模与集成技术（GRAI/GIM方法、KADS方法、IFIP方法、CIMOSA方法、IDEF方法、ARIS体系结构、PERA方法与TOVE方法）、工作流建模技术；离散事件动态系统建模技术；面向对象建模技术；现代工业工程创新体系-系统技术与方法先进在制造系统柔性制造系统(FMS)虚拟制造(VirtualManufacturing)灵捷制造（Agilemanufacturing）计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturingSystem,简称CIMS)智能制造(IntelligentManufacturing)全能制造系统(HolonicManufacturingSystem，简称HMS)网络化制造(DispersedNetworkManufacturing)单元制造系统(CellManufacturing)生物制造(Bionicmanufacturing)多代理制造(Multi-agentmanufacturing)分形制造系统（FractalManufacturingSystem）可重构制造系统(Re-configurableManufacturingSystem)现代工业工程创新体系-系统层企业管理系统质量管理：全面质量管理(TotalQualityManagement,简称TQM)产品开发管理：并行工程(CurrentEngineering,简称CE)企业流程管理：业务流程再造(BusinessProcessReengineering,简称BPR)；企业资源与生产管理：JIT、ERP、CRM、SCM;企业形态精益企业(LeanEnterprise)扩展企业(ExtendEnterprise)分型公司(FractalCompany)虚拟企业(VirtualEnterprise)数字工厂(DigitalFactory)光速企业（CompanyatLightSpeed)企业动态联盟（EnterpriseDynamicAlliance)现代工业工程创新体系-系统层组织形态：虚拟组织(VirtualOrganization)基于团队的组织（Team-basedOrganization）适应性组织（Adaptiveorganization）快速循环组织（Fast-cycleorganization）学习型组织(LearningOrganization)水平性或者基于过程的组织（HorizontalorProcess-basedorganization）网络组织(NetworkOrganization）现代工业工程创新体系-新理念静态到动态；时不变到时变；线性到非线性；局部到整体；单一到多元；现实到虚拟；内部到外部；专能到多能；现代工业工程创新体系-新理念IE的“I”新诠释：Integration：集成工程技术与管理技术；Information：应用信息系统；Intelligence：发挥高度的智能；Interaction：发挥协调沟通与团队精神；Idea：具有创新思维；International：具有国际化的心胸及视野现代工业工程创新体系-新理念现代工业工程师的新任务集成系统的设计者及管理者；长期计划的制定者；多元化经营的构想者；多专长人力资源管理的促成者；高阶层决策的顾问；工业工程与新的生产模式-JITJIT诞生于丰田公司，并在20世纪70年代，由丰田汽车公司的大野耐一借此将丰田的交货期和产品质量提高到了全球领先的地位，这充分展示了JIT的力量，也引发了后继对JIT为代表的精益生产的研究和探讨。JIT诞生的历史背景工业工程与新的生产模式-JIT丰田公司的藤尾长将浪费定义为：除对生产不可缺少的最小数量的设备、原材料、零部件和工人（工作时间）外的任何东西。1.消除浪费2.尊重员工JIT提倡的是一种“不断改进”的思想，需要集思广益，需要员工的百分百参与，主动发现问题，并采取积极的改进措施。JIT2个基本原则付出劳动而没有创造出附加价值，或者不能适时收到劳动成果，甚至不仅不创造附加价值，反而把已创造的价值损坏掉，这就是精益生产所指的无效劳动和浪费。工业工程与新的生产模式-JIT7种可被消除的主要类型的浪费浪费后果(1)过剩生产的浪费；面积、运输、资金和利息支出的浪费(2)库存的浪费；资金积压、在制品的管理和维护；(3)运输的浪费；不产生附加值；(4)等待时间的浪费劳力的浪费、劳动组织不合理(5)工序的浪费；纯作业、无附加值但必须的作业、无效劳动；(6)动作的浪费；工时、工具、设备等的浪费；(7)产品缺陷的浪费流入市场，造成用户索赔、退货、信誉的损失浪费工业工程与新的生产模式-JIT1.适时适量生产2.弹性作业人数指将所需要的零件只以所需要的数量正好在需要的时间送到生产现场。传统的人员配置都是采用“定员制”；而JIT采用的是一种“精简人”的方法，根据生产量的变动，弹性的增减各生产线的作业人数，以及尽量用较少的人力完成较多的生产。JIT的两个基本手段工业工程与新的生产模式-JIT传统的生产方式，可以定义为一种“推动”的方式。计划部门根据市场需求，对于最终产品的生产进行分解，将相应的生产任务和提前期传达给各个生产部门，最后细化为每个零件的投入产出计划和相应的订购计划。传统的“推动”生产方式工业工程与新的生产模式-JIT首先，推动式生产方式不能满足“适时”生产的需要；其次，由于推动式生产方式的复杂性以及各种不确定因素，必须保有相当水平的安全库存。库存水平高将掩盖很多管理问题“推动”生产方式的缺陷库存是“万恶之源”库存废料供应商过失订单处理延迟改变顺序决策迟缓工程设计重复在制品堆积检查延迟文件延迟工业工程与新的生产模式-JIT所谓“拉动”方式：就是指一切从市场出发，根据市场需求来组装产品，借此拉动前面工序的零部件加工。每个生产部门、工序都根据后向部门以及工序的需求来完成生产制造，同时向前向部门和工序发出生产指令。在“拉动”方式中，计划部门只制定最终产品计划，其他部门和工序的生产是按照后向部门和工序的生产指令来进行的。JIT方式提出了“拉动”式的生产方式工业工程与新的生产模式-JIT保证拉动生产模式运运作两种手段：生产同步化和生产均衡化生产同步化是保证生产各个工序和部门间的速度协调，以保证减小在制品库存。核心思想是采用“一个流”模式的方式，而具体采用的方法主要是设备和人员的重新配备、后工序领取以及确定生产节拍等。“一个流”模式的定义：将作业场地、人员设备（作业台）合理配置，使产品在生产时，每个工序最多只有一个在制品或成品，从生产开始到完成之前，没有在制品放置场地和入箱包装的作业。设备和人员配置：为避免大量的在制品库存，JIT采用了垂直布置，同时一般在布置时考虑具体前后工序，最大范围地减少中间搬运。JIT需要借助平衡生产节拍，来保证企业的生产能力与需求相适应，同时不产生生产线某个环节不符合节拍，过快或慢等现象，避免产生产品积压或者生产线停顿等。生产同步化工业工程与新的生产模式-JIT所谓均衡化，是指企业采购、制造以及配送的整个过程都与市场需求相符合，采用均衡化意味着最终供货与需求相适应，同时从需求开始进行拉动，总装配线在向前工序领取零部件时应均衡的使用各种零部件，生产各种产品。生产均衡化举例：将一周或一日的生产量按分秒时间进行平均，所有生产流程都按此来组织生产，这样一条流水线上每个作业环节上的单位必须完成多少何种作业就有了标准定额，所在环节都按照标准定额组织生产，因此要按此生产定额均衡的组织物质的供应、安排物品的流动。工业工程与新的生产模式-JITJIT引入看板管理工具作为信号系统看板“Kanban”，在JIT中这是一个信号系统，用于在工序以及部门甚至企业间传递生产以及运输的信号。看板有很多种形式，通常可以使用卡片、标志杆或者容器。JIT的管理工具：看板后道工序前道工序空料箱W满料箱P在制品存放地（前道工序）空料箱W空料箱P满料箱W满料箱P工业工程与新的生产模式-JIT1)没有看板不能生产，也不能搬运2)看板只能来自后工序；3)前工序只能取走生产的部分；4)前工序只能按照收到看板的顺序进行生产；5)看板必须与实物在一起；6)不能把劣质品送到后工序。看板的使用准则看板的使用优点1)准确、及时的传送工作指令；2)保证“适时适量”；3)“所见即所得”；4)可以辅助进行生产改善。工业工程与新的生产模式-AM美国通用汽车公司(GM)和里海(Leigh)大学的雅柯卡(Iacocca)研究所提出了《21世纪制造企业战略》的报告。报告中最重要的两个结论：报告建议构造一个全新的竞争系统，并提出了一个崭新的工业生产模式——以动态联盟为基础的敏捷竞争模式，敏捷制造的概念首次出现。1992年美国政府将敏捷制造这种全新的制造模式作为21世纪制造企业的战略。(1)影响企业生存、发展的共性问题是目前竞争环境的变化太快而我们企业自我调整、适应的速度跟不上；(2)依靠对现有大规模生产模式和系统的逐步改进和完善是不能实现重振美国制造业雄风的目标。敏捷制造的起源工业工程与新的生产模式-AM敏捷制造(AgileManufacturing,AM)，指能在不可预测的持续变化的竞争环境中使企业繁荣和成长，并具有面对由顾客需求的产品和服务驱动的市场作出迅速响应的能力。制造敏捷性是指在由客户个性化需求驱动的动态市场环境中能够快速予以响应，创造机会的一种能力，其包含四个核心概念。敏捷性的核心概念敏捷制造的内涵工业工程与新的生产模式-AM敏捷制造强调将柔性的、先进的、实用的制造技术，熟练掌握生产技能的、高素质的劳动者以及企业内部、企业之间以及外部客户灵活的管理三者有机的集成，实现总体最佳化，对千变万化的市场做出快速响应。1)能抓住瞬息即逝的机遇，快速推出高性能、高可靠性及价格能被顾客接受的新产品；2)通过可重组的、模块化的加工单元，实现快速生产新产品及各种各样的变型产品，从而使生产小批量、高性能产品能达到大批量生产同样的效益，达到同一产品的价格和生产批量无关；3)按订单组织生产，以合适的价格生产顾客的订制产品或顾客个性化产品；4)不强调全能，而强调企业间的动态合作；5)建立一种能充分调动员工