工业工程概论课件第1章 工业工程的概念与意识

2020/2/15工业工程2020/2/15工业工程第1章工业工程的概念与意识1.1引言1.2工业工程的定义1.3工程的过程1.4工业工程的形成1.5工业工程的特点1.6工业工程的意识2020/2/15工业工程生产就是制造产品提供服务的过程性活动。制造的产品一般是有形产品，提供的服务可视为无形产品。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图1-1——生产的含意1.1.1生产的基本概念2020/2/15工业工程经济学上，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：1.改进生产技术2.改善生产管理。1.1.2生产有效性的衡量指标2020/2/15工业工程1.2工业工程的定义1.2.1定义的表述（1965）IndustrialEngineeringisconcernedwiththedesign,improvement,andinstallationofintegratedsystemsofpeople,materials,information,equipment,andenergy.Itdrawsuponspecializedknowledgeandskillinthemathematical,physical,andsocialsciencestogetherwiththeprinciplesandmethodsofengineeringanalysisanddesigntospecify,predict,andevaluatetheresultstobeobtainedfromsuchsystems.工业工程是从事由人员、物料、信息、设备和能源所组成的集成系统的设计、改善和设置的一门学科。它综合运用数学、自然科学和社会科学的专门知识和技能，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规定、预测和评价。1955年美国工业工程师学会(AIIE)提出了工业工程的正式定义，1965年修订，1982年列入美国国标：2020/2/15工业工程1.2.1定义的表述（续2）随着工业工程的推广与普及，AIIE拥有80余国的众多外籍会员，在1981年改名为工业工程师学会（IIE）。1989年IIE对AIIE的定义进行修订，重新定义工业工程为：工业工程是为了保证业绩、可靠性、可维护性，遵从排序和成本控制，将规划、设计、实施、测度与管理集成起来，实现生产与服务系统输出的职业。从本质上讲，这一集成系统可能是社会技术的，它把人、信息、物料、装备、过程和能源集成进产品、服务或项目的整个寿命期作为自己的目标。它利用社会科学、计算机科学、基础科学、高度发达的通信技术与物理、数学、统计学、组织与行为学及伦理学的概念，实现上述目标。”1997年以来，人们盼望看到IIE对1989年工业工程的定义进行修改，重新定义它。但是，新版的《工业工程手册》并未按人们的期望推出新的定义。这种做法反映了现代工业工程的迅速发展，还不能正式修订上述定义。社会技术的（Sociotechnical）2020/2/15工业工程定义说明IE是干什么的（What）,是如何干的（How）。IE的发展迄今已近一个世纪了。由于它涉及范围广泛、内容不断充实和深化，不同时期对IE的概念曾有不同的阐述。Industry：包括工业，交通、服务等多种产业部门。虽然“工业”这词常常是与制造组织相联系，但这里却想把它应于任何组织。IE的基本原理正广泛地用于农业、医院、银行、政府机关等方面。Engineering：人类应用自然科学知识、原理，而有目的地使用各种技术的活动过程。在此过程中，应用分析、设计及实现转换的技术方法与实践经验，经过理论上的加工与概括，形成工程学。1.2.2定义的说明2020/2/15工业工程1.2.2定义的说明（+）⒈IE的研究对象由人员、物料、信息、设备和能源等生产要素所构成的集成系统，且不局限于工业生产领域。这里的系统可以是各种系统，如制造企业、服务性组织、生产线、车间，等等。⒉IE的研究内容研究如何将人员、物料、信息、设备和能源等生产要素进行有效、合理的组合与配置，组成生产率更高和更有效运行的系统，规定、预测和评价该系统所取得的结果，并不断改善系统，为管理活动提供技术上的支持与保证。IE把技术和管理有机地融合起来。2020/2/15工业工程1.2.2定义的说明（+）⒊IE的研究方法IE所采用和依托的理论与方法是来自于：⑴自然科学：数学、物理、统计学、计算机科学、通信技术、工程学中的分析和设计的原理与方法。⑵社会科学：经济学、管理学、组织行为学、伦理学等。以运筹学和系统工程为理论基础，与计算机技术具有日益密切的关系。使工程、管理与经济有机融合。2020/2/15工业工程1.2.2定义的说明（+）⒋IE的目标使生产系统投入的要素得到有效利用，降低成本，提高质量，保证安全，使组织提高生产率、利润率和效率=整体效益。◎《美国大百科全书》(1982年)：“IE是对一个组织中人员、物料和设备的使用及其费用作详细分析研究。这种工作由IE师完成，目的是使组织能够提高生产率、利润率和效率。”◎IE专家Phi1ipE.Hicks博士(1988年)：“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。”2020/2/15工业工程1.2.2定义的说明（+）IE是关于复杂系统有效运作的学科。IE是以系统效率和效益为目标的工程学科。IE是工程技术与管理科学有机融合的交叉学科。在美国，工业工程存在了100年，而生产效率几乎提高了100倍。一直推动它的正是源于人们追求卓越的原动力，“永远有更好的方法”是工业工程师的座右铭。工业工程的应用，造就了许多非凡的企业：福特、丰田甚至奥运会都因工业工程的应用而卓越不凡。工业工程——效率与效益的利器，工业工程——提高企业竞争力2020/2/15工业工程“工业”和“工程”这两个词，怎样结合而形成“工业工程”这个术语呢？工业工程与其他工程学科、及经营管理和社会科学有何关系呢？科学关心的是基础知识的探索，工程关心的是把科学知识用于解决问题和改善生活。科学与工程是携手并进的。“科学家”和“工程师”可能就是同一个人。这种情况在古代尤为加此，因为在那时发现知识的人也就同时使其投入应用。1.3工程的过程2020/2/15工业工程每当我们想到早期工程的成就时，我们会自然地想到这样一些杰出的成就，如金字塔、万里长城、罗马建设工程等等。这些工程的成就，每一项都包含着基本知识有成效的应用。斜面、车轮、螺丝起子、水车、帆船、简单杠杆等，在工程师设法改善人民生活事业中，都起了很大作用。几乎所有1800年前工程发展结果都与物理现象有关，如克服摩擦力、起重、蓄电、牵引、构造、连接等。1800年后的发展结果都与化学和分子现象有关，如电、材料的性能、热过程、燃烧和其他化学方法。1.3.1工程的形成2020/2/15工业工程数学方面所取得的进展，对几乎一切工程的发展，都是十分重要的。由于进行准确测量距离、角度、重量和时间的方法的改进，才取得了较大的工程成就。数学的另一重要作用，是能够把现实情况用抽象的项来表示。利用一个复杂系统的数学模型，可以弄清系统中各变量间的关系。例：勾股定理说明一个直角△：用抽象模型表示复杂实际系统，是十分重要的手段。在早期对人类行为的了解相当落后于数理化等科学的发展。这对于IE师很重要，因为IE师设计的各种系统，包括作为基本组成部分的人在内。人类行为科学的进展迟缓，已妨碍了IE师设计包括人在内的最优系统。1.3.1工程的形成+22bac2020/2/15工业工程1.3.2工程的过程分析是论述将某些东西分解成其基本的组成部分；综合则是论述把组成部分结合成整体。分析是与现存系统有关。综合则通常涉及到一种新的或改进了的系统。工程的过程既包含综合也包含分析。图1-6过程是所有工程师(土木、化工、电机、工业、机械和其他工程师)使用的过程。两个方框间的双箭头，是用以描述这工程过程的反复性质。这个设计，又提供更多的资料改变了分析的基础。这样反复的过程要重复进行，直到获得一个理想的解答、系统或方法(“理想的”这个词用来代替“最优的”这个词，因为一个真正最优的设计是很少可获得的)。图1-6基本的工程过程决策（选择一个理想的方案）综合可供选择的解决方法分析（或包括实验）问题的确定包括所结果说明问题或需求的表述问题的解答、系统或方法2020/2/15工业工程1.3.3工程师的特点区别工程师与其它专业者特点：(1)工程师要解题，但数学家也解题。(2)工程师要分析，经济学家和统计学家也要分析。(3)工程师设计系统，其他职业者也设计系统吗？2020/2/15工业工程1.4工业工程的形成工业工程中最重要的基础技术是“工作研究”。它起源于泰勒提倡的“时间研究”和吉尔布雷斯提出的“动作研究”。1930年两协会在认识到两种研究是相互联系、不可分割的，于1936年成立了“美国企业管理促进协会”(S.A.M)。随后逐步形成了“方法研究”的完整体系。到40年代中期，“时间研究”更名为“作业测定”。至此，“方法研究”与“动作研究”结合在一起统称为“工作研究”。2020/2/15工业工程1.4工业工程的形成1400~1750，工程已有许多重要的发展。1750~1900，一战以前发展起来五大工程学科：⑴土木工程：确定现代工程开始于l750年的两个理由：①在十八世纪法国出现了工程学校。②土木工程师这个名词是在l750年第一次使用的。军事工程：军事学校讲授关于道路桥梁的建筑和要塞工事。相同的原理应用于非军事的民用业务时，就是土木工程。⑵机械工程：物理和数学奠定了机械原理实际应用的基础。l700年研制了能够作有用功的实用蒸汽机。1800年初研制出了许多机械装置，导致这一学科出现。⑶电气工程：l752年Franklin的风筝实验后开始了解磁性和静电。1840年Morse研制电报术，是电学第一次有效的运用。1880年Edison发明碳丝灯，促进了发输用电的发展。⑷化学工程：内燃机需要燃料，机械设备需要润滑剂，房屋、金属制品、船舶等需要保护涂料，制造各样的消费品需要染料，稍后又需要合成材料。2020/2/15工业工程⑸工业工程：当工业组织涌现出来利用大批的技术革新项目时，制造单位的规模和复杂性也大幅度地增大了。大量生产成为可能是由于下列两个重要的概念：①零件的互换性。②劳动的专业化。由于大量生产，在半个世纪内，美国和其它发展中国家，就从以农业经济为主改变成工业经济。在这种变动的早期，人们认识到，相对于小工厂和小农场有效的经营管理方法，是不适应于大的复杂的制造组织的。对于较好的管理系统的需要导致了“工业工程”的发展。IE专业是从其他工程学科演变而来的。下图说明这种演变的一般性质以及某些非工程学科的渗入工业工程的情况。第二次世界大战后：原子核工程、电子工程、航空工程、计算机工程。宇宙航行时代：航天工程、通信工程。近几年：环境工程、生物工程、网络工程。1.4工业工程的形成2020/2/15工业工程(1)注重人的因素是IE区别于其他工程学科的特点泰勒的科学管理理论诞生于20世纪初，它的诞生是人类管理学科的一次飞跃和革命，它将人类的管理思想从抽象的经验管理发展到具体科学的标准化管理，在近一个世纪的理论研究和实践活动中发挥了重大作用。但是，随着人类社会的发展和管理实践不断向纵深的延伸，标准化管理越来越多地暴露出种种弊端，昔日的“科学管理”显出其明显的不科学成份。与此同时，以人为本，解决人的系统问题成为21世纪管理理论与实践的核心问题。所以，现代IE开始深入研究人的因素，开展以人为本的管理研究。（人是根本，人是资本，人是成本）1.5工业工程的