现代工业工程理论与应用

现代工业工程理论与应用李从东博士天津大学工业工程系主任、教授、博士生导师中国机械工程学会工业工程分会总干事天津市企业联合会执行理事中国工业经济发展促进会理事PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity什么是工业工程？工业工程100年现代工业工程技术体系工业工程在国外以及港台的发展工业工程在我国的发展天津大学工业工程系介绍IndustrialEngineeringPreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity企业对系统运作的经营与管理支持系统运作的技术手段专业技术管理技术IE[台]国立清华大学工业工程系前系主任陈茂生教授说：“专业技术和管理技术是生产力水桶上的两个提耳…...”什么是IE？PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity什么是经营？什么是管理？•什么是经营？–请什么人（目标制定）–何时、去什么地方（分析特色与优势）–主要由谁、谈什么（策略）–花多少钱（预算）•什么是管理？–上哪些菜（产品计划管理）、买多少菜（采购与库存管理）、怎样做菜（工艺管理与生产管理、供应商管理）、怎样上菜（销售与客户关系管理）、结算（成本控制）、菜品评价（绩效考核）、厨房布局、餐厅布局、就餐现场……–管理的技术属性——可规范性、可重复性什么是IE？PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity咬文嚼字•由工业化引起、并为工业化服务的一种技术体系•今天的工业化不同于1764年开始的工业化•中国的工业化不同于美国、日本、欧洲的工业化•工程指的是为特定的系统目标的实现而进行的规划、设计、实验、建造（实施）、评价、改善等活动•工程手段包括精确的测量、计量（统计）、建模、预测、模拟、仿真、优化等IE什么是IE？PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity什么是工业工程？工业工程100年现代工业工程技术体系工业工程在国外以及港台的发展工业工程在我国的发展天津大学工业工程系介绍IndustrialEngineeringPreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity工业工程100年(孕育期)•管理的意识随着氏族的形成就已经产生了•工程的概念直到土木、机械、电气、化学四大技术在18、19世纪先后发展起来之后，才开始萌发•早期的工程原理首先是在土木建筑方面发展起来的，当时叫做民用工程（CivilEngineering）产业革命促进了大批革新项目，制造业的规模和复杂性大幅度增加。零件互换性(E.Whitney)和劳动分工(A.Smith)，是促使大量生产成为可能的两个重要的IE观念。在德国兴起的标准化同样也是促进大量生产和工业化的重要IE成就。1832年，英国的CharlesW.Babbage发表了《机械制造业经济论》(OntheEconomyofMachineryManufactures)，提出了时间研究的重要概念。PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity工业工程100年(第一阶段)•F.W.泰勒(1856-1915)，被誉为工业工程之父。通过著名的“铁铲实验”、“搬运实验”和“切削实验”，总结了称为“科学管理”的一套思想，其内容涉及制造工艺过程、劳动组织、专业化分工、标准化、工作方法、作业测量、工资激励制度以及生产规划和控制等问题的改进，其科学性和系统性为IE开创了通向今天的道路。1910年，FrankGilbreth和LillianGilbreth从事动作研究(砌墙实验)和工业心理学研究；1913年，HenryFord发明流水装配线；1914年，HarryGantt从事作业进度规划研究和按技能高低与工时付酬的计件工资制的研究；1917年，F.W.Harris研究应用经济批量控制库存量的理论；PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity工业工程100年(第二阶段)•1911年美国Purdue大学机械工程系首先开设了工业工程选修课；•1918年美国宾夕法尼亚州立大学建立了工业工程系；•1920年美国成立了美国工业工程师协会（AmericanSocietyofIndustrialEngineer,ASIE；后又成立AIIE），工厂中出现专门从事IE的职业；•1922年马肯著《预算控制》，1924年著《会计管理》；•1924-1931年W.A.Shewhart首创“统计质量管理”；•1924-1933年，G.F.Mayo通过“霍桑实验”首创“人际关系学说”；•J.Fish首创“工程经济”。PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity工业工程100年(第三阶段)–40年代中期，英、美两国发表了关于运筹学成果的资料，立刻受到IE工作者的注意。OR是包括数学规划、优化理论、排队论、存贮论、博奕论等理论和方法在内的比较系统的学科体系，可以用来描绘、分析和设计多种不同类型的运行系统。–例如，对于设施设计（facilitydesign），传统的IE主要凭工业的专门知识和经验设计车间、仓库的最佳布置和最优位置，使用的传统方法不外乎是流程图、模型板、规范清单等。而现在则可用OR的排队分析、数学规划，更系统、更方便、更精确地进行各种设施的设计，而且把IE的设施设计范围扩展到其他更复杂、更庞大的设施系统。PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity工业工程100年(第三阶段小结)•第三阶段的IE与前两阶段的比较–以经验和定性分析为主以定量分析为主。实际上，从休哈特开始，这些方法的发展使管理开始真正有了科学的依据，而不再只是一种艺术或经验。–以通过基层生产现场中作业研究来降低劳动成本为主以研究整体系统的优化、降低各种资源消耗、提高整体系统的生产率为主。PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity工业工程100年(第四阶段)•在50、60年代，系统科学（SS）有了长足进展。一种承袭了SS思想和包含自然科学、社会科学知识的、并声称也以OR为理论基础但很注重工程应用的技术——系统工程（SystemEngineering,，SE）脱颖而出。SE重视系统哲学思想的培养和系统分析方法的训练，又包含有较丰富的自然科学和社会科学的知识，正是IE所需要的一种“统帅”学科。SE的方法论OR的定量方法传统IE的专门技术PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity新IE学科的“连续光谱”（continuumspectrum）PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity工业工程100年(第五阶段)•70年代以来，特别是最近10年来，IE的发展出现了一些新动向：–早期的IE以提高制造现场作业效率和改进生产管理为主；现代IE则面向企业经营管理全过程。–早期的IE单兵独进，现代IE已经成为为企业CIMS、进而为企业发展到LAF企业提供管理集成基础结构的有效工具。–早期的IE只应用于制造业，现代IE已经普及到交通、建筑、服务和行政管理等多种产业中（例如全美医疗保健系统的规划和设计）。PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity第五阶段小结工业工程向何处去？•应用范围从制造业扩大到服务业和非营利组织（非制造业工业工程应用大有可为）•应用重点从提升现场生产效率到提高系统的集成化综合效益（新型工业化）•特别依赖于信息科学与技术（计算机软硬件、网络与通信技术、数据库支撑环境等）PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity什么是工业工程？工业工程100年现代工业工程技术体系工业工程在国外以及港台的发展工业工程在我国的发展天津大学工业工程系介绍IndustrialEngineeringPreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity现代化：工程学的发展•现代的含义–现代概念的时间性和空间性•现代技术科学及其工程应用的发展–量子科学的发展导致工程学的几个重要进展•核技术——能源技术、辐射技术•微电子技术——计算机技术•光电子技术——网络技术•纳米技术——新材料技术•生化技术——基因技术–信息化对现代工程学的特殊重要性PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity为什么特别强调信息化？第三次产业革命表明：信息科学和信息技术已经成为推动人类文明进步的强大动力和工具。信息技术正在创立新的产业——信息制造和信息服务业（广电产业、网络产业、软件产业等）信息技术使传统产业的面貌发生了巨大的变化已经或正在把传统工业从机械化提升到自动化已经或正在改变传统农业、传统运输业、传统建筑业以及其他产业的生产方式和组织方式已经或正在改变传统的经济模式，市场突破了时间和空间的限制当代中国信息化的关键是IT在传统产业中的应用信息技术应用（为传统产业服务、与之结合、融合）是信息技术企业的生存和发展之路（刘积仁：“东软是寄生的企业”。）制造业仍然是国民经济的装备部，制造业信息化具有特殊重要的意义（苟仲文：倍增计划—1：4.5）工作母机：从制造机器的机器到信息技术驱动的CAX、CIMS、AAS、Robot等金卡、金关、金稅、远程医疗、数字图书馆……第一，工业化阶段是不可逾越的；第二，工业化的过程是可以缩短的PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity现代化：管理学的发展•现代管理学的特征–强调在变革中发展（BPR）–强调对环境的自适应（学习型组织）•IE支持变革（工作流技术）•IE支持自适应（企业工程学）•工业工程是面向管理并基于管理的工程•工业工程是面向工程并基于工程的管理PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity生产力的升级性变化生产力的替代性变化现代化：产业革命的进程——重心渐次移动（MECeK…H）•第一次产业革命——M时代–马克思：“分工、蒸汽力和机器，是从18世纪起工业用来摇撼旧世界基础的三个伟大的杠杆”。•第二次产业革命——E时代–马克思：“蒸汽大王在前一个世纪翻转了整个世界，现在它的统治已到末日，另外一种更大得无比的革命力量——电力的火花将取而代之”。•C时代–内燃机，石化工业(炼化工业、合成工业、化肥工业)，石油危机•第三次产业革命——e时代–固体物理和量子力学：动力原子化、信息数字化，光电子、纳米、DNA…•K时代–知识成为生产力中最关键、最活跃的要素，知识服务业（教育、信息等）迅猛扩张•H时代–物质的极大丰富促使人类生产活动进入人性化时代。尊重人的情感，弘扬人类文化，追求人的高质素生活生产的需要、技术的发展，催生了伟大的理论科学牵引技术，技术推动生产PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity面向新型工业化的工业工程•补修泰勒制•与传统产业的信息技术应用密切结合的工业工程•面向信息化的工业工程(面向+基于)•泛工业化过程中的工业工程Integration：是将工程技术与管理技术整合Information：是信息系统的应用Intelligence：是发挥高度的智能Interaction：是协调沟通与团队精神的发挥Idea：是创造力的发展International：是国际观的心胸及视野——台湾赵耀东PreparedbyProf.LiCongdong,TianjinUniversity泰勒制：难以跨越的工业化阶段•就世界范围而言，20世纪是工业化的时代，是科学管理的时代。–美国的工业化历程和泰勒的科学管理的发展刚好是同步。美国的工业化大致始于20世纪初，泰勒所创立的科学管理于1903年在美国国会进行了听