IE教科书(基础工业工程)

经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement基础工业工程主讲人：李健教授、博士天津理工大学经济与管理学院工业工程系经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement主要内容概论方法研究作业测定生产线平衡现场管理优化经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement1概论1.1工业工程概述1.2生产及生产系统1.3提高生产率的途径1.4工作研究概述经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement1.1工业工程概述IE的定义IE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、改善和配置的一门学科。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和方法，对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。——AIIE（1955）定义的说明研究的对象不是一般孤立事物，而是一个系统（其中人是主体）；研究的手段综合运用系统理论、运筹学、工程分析等知识和技术；研究的目标是通过不断改进和优化系统，产生最佳综合效益。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagementIE的目标《美国大百科全书》（1982年版）提出，IE是对一个组织中人、物料和设备的使用及其费用做详细的分析研究，这种工作由IE工程师完成，目的是使组织能够提高生产率、利润率和效率。著名IE专家P.希克斯博士指出，IE的目标就是设计一个生产系统及该系统的控制方法，使它以最低的成本生产具有特定质量水平的某种或几种产品，并且这种生产必须是在保证工人和最终用户的健康和安全的条件下进行。因此，IE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。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement■IE的功能规划确定一个组织在未来指定时间内所应采取的特定行动，IE的规划着重于技术发展方面的规划设计IE的设计不是一般的机器设计，而是着重工程系统方面的设计，包括系统整体和部分设计、概念设计及具体工程项目设计等。评价对现有各种系统规划、设计方针及人事组织的绩效作出评定，为高层决策者提供具有科学根据的资料，避免决策失误。创新改进现有的各个系统，提出崭新的、富有创造性和建设性的方案，已达到最佳的运作效果。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement■IE的内容IE内容体系人因与效率工程工作研究工效学组织设计人力资源开发与管理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管理与可靠性现代经营工程工程经济工业设计企业战略管理工业系统分析方法与技术量化分析方法计算机系统技术经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement工业工程的产生与发展产生动因科学技术：20世纪初进入电动机时代生产力：福特生产线经济形态：18-19世纪完成工业资本积累（见下图）经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement自然经济市场经济科技生产力经济形态1910工业工程产生2000奴隶社会封建社会资本主义、社会主义共产主义200年差距作坊式生产自然经济大量流水和成批生产多品种小批量市场经济产品经济蒸汽机•电动机信息技术19001980产品经济科学管理，系统管理，现代管理计划经济科学管理系统管理现代管理t传统管理中国经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement■以泰勒制为代表的科学管理的产生，反映了三个问题：–科学管理产生于制造企业现场管理–科学管理主要是解决如何提高生产率、降低成本–科学管理产生于市场经济环境下经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement■工业工程的发展科学管理工业工程现代IE组织行为科学管理理论丛林现代管理哲理＋管理技术依次经过三个阶段：科学管理、系统管理、现代管理经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement科学管理阶段1911~1945特点–管理成为科学–管理成为职业代表技术–福特：流水生产线–泰勒：时间研究、“公正的一天”、计件、定额…–吉尔布雷斯：动作研究、电影法、方法研究（操作方法、流程分析）–甘特图科学管理+行为科学经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement系统管理阶段1945~1980行为科学、组织理论、管理理论丛林运筹学、系统工程、计算机应用生产领域形成三种典型生产形式–大量流水–成批生产–单件小批科学管理+行为科学+系统管理经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement现代管理阶段1980~现在信息时代计算机为代表的信息技术的应用市场全球化、无国界化、多品种小批量新的管理模式：–柔性生产系统FMS，–计算机集成制造系统CIMS–丰田生产方式TPS–敏捷制造–……经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement泰勒制及后来发展的现代工业工程是经济发展过程中实现管理现代化所不可缺少的内容与阶段。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement■IE与相关学科的关系台湾清华大学的陈茂生教授的比喻（下图）ADABDCCB将生产力比作水桶中的水(D)，专业工程技术比作水桶的一个耳子(A)，而工业工程应是另一个耳子(B)，C为管理。管理目标是多提水，但如果缺乏工业工程，水桶只有一个耳子(A)，技术上再下功夫，也只能提出半桶水，不可能提满水。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagementIE技术人员的知识结构要求工程技术知识（如机械工程、电气工程等专业理论和应用技术）基础IE知识（方法研究、作业测定、设施规划与设计、物料搬运、质量管理等）数学与统计学知识（包括应用数学、概率论与数理统计、统计学等）经济学知识（包括工程经济、会计学特别是成本会计等）经营管理知识（包括经营学、市场学、生产管理、物资管理、组织与行政管理等）管理科学知识（包括SE，OR，模拟技术、预测和决策理论等）人类和社会科学知识（包括工业心理学、人类工程学、组织行为学等）计算机科学与信息技术（包括计算机应用、MIS、网络、数据库等）总之，IE技术人员需要懂得广泛的技术和管理知识，与其他专业工程技术人员相比，要求IE技术人员的知识面更宽，但掌握专业知识的深度则不及专业工程技术人员。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement1.2生产及生产系统经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement生产要素人力物料设备设施信息能源……经济财富成品半成品转换过程生产过程投入产出（生产系统）反馈生产过程示意图O/I转换输入（I）输出（O）经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement概念1：生产就是将生产要素转变成经济财富，从而增加附加价值的过程生产是一种转换功能，即将生产要素转变成经济财富生产要能够增加附加价值生产包括若干种变换形式，如物理变换、化学变化、位置变换等概念2：生产系统是指生产要素经过转换过程，得到产出物的系统生产系统的三要素：生产要素、转换过程、经济财富经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement概念的扩展生产活动从制造领域扩展到非制造领域狭义的生产是指制造产品（有形物的生产），广义的生产不仅包括制造产品，而且还包括提供服务（即无形生产，如运输、销售、邮电、通讯、服务贸易等）概念3：生产是一切社会组织将它的输入转化为输出的过程。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement1.3提高生产率的途径经济学上用生产率（Productivity）来度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有效地发挥生产要素的作用，提高其使用效率。例如:改进生产技术提高企业管理水平提高劳动者的素质增加生产要素的投入人们为生产率所做的努力集中表现为改进生产技术和采用科学的管理方法两个方面。工业工程就是把技术和管理有机地结合起来，研究如何将生产要素组成生产力更高和更有效运行的系统，实现提高生产率目标的工程学科。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement提高生产率的途径企业外部要素法：是一种间接途径如国内外市场规模、市场需求的变化、生产要素的变动性、原材料的质量和适用性、有效的培训机制等企业内部方法：是一种直接途径，实际上主要是IE范畴的方法，例如工厂布置、机器和设备成本会计和降低成本的技术生产的组织、计划和控制人事策略IE的应用：其目标是提高系统的总生产率，所有IE技术都是提高生产率的直接手段。经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEconomicsandManagement工作研究对提高生产率的作用提高方式采取方法成本代价见效快慢生产率提高程度投资1.开发新技术,或对现有工艺做根本性改变基础研究，应用研究，实验开发高昂数年无明显限制2.增设先进设施,或使现有工厂现代化工艺研究高昂立即无明显限制改进3.减少产品的工作量产品R&D，质量管理，方法研究，价值分析较低数月有限4.减少工艺的工作量工艺研究，方法研究，培训，价值分析低廉立即有限度，程度较高5.减少无效时间作业测定，PPC,维修保养,工作设计低廉开始较慢,但效果迅速增加有限度，程度较高经济与管理学院工业工程系DepartmentofIndustrialEngineering,SchoolofEco