工业工程――概念和内容、历史与未来

工业工程——概念和内容、历史与未来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什么是工业工程？工业工程100年工业工程的部分技术CIE运行模式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内容概况IndustrialEngineering了解IE，从认识企业系统开始企业经营思维与决策模式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…...”从请客吃饭看经营与管理的区别请客吃饭中的经营与管理•什么是经营？–请什么人（目标制定）、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）–管理的技术属性——可规范性、可重复性–ERP是管理技术，不是计算机技术通俗ERP（1）事件1（某一天中午，一般订货处理）ERP术语•丈夫在外给家里打电话：“老婆，晚上我想带几个同事回家吃饭可以吗？”订货意向•妻子：“当然可以，来几个人，几点来，想吃什么菜？”•丈夫：“6个人，我们7点左右回来，准备些酒、烤鸭、番茄炒蛋、凉菜、蛋花汤……，你看可以吗？”商务沟通•妻子：“没问题，我会准备好的，”订单确认•妻子记录下需要做的菜单MPS•具体要准备的菜：鸭、酒、番茄、鸡蛋、调料……BOM•发现需要：1只鸭，5瓶酒，4个番茄……BOM展开•炒蛋需要6个鸡蛋，蛋花汤需要4个鸡蛋共用物料•打开冰箱一看，只剩下2个鸡蛋库房缺料•来到自由市场，妻子：“请问鸡蛋怎么卖？”采购询价•小贩：“1个1元，1打9.5元。”妻子：“我只需要8个，但这次买1打。”经济批量采购•妻子：“这有一个坏的，换一个。”验收、退(换)料•回到家中，准备洗菜、切菜、炒菜工艺路线•厨房中有燃气灶、微波炉、电饭煲工作中心•妻子发现拔鸭毛最费时间瓶颈工序，CP•用微波炉自己做烤鸭可能就来不及产能不足•于是决定在楼下的餐厅里买现成的产品委外OEM通俗ERP（2）事件2（下午4点以后，紧急订货处理）ERP术语•电话铃又响：“妈妈，晚上几个同学想来家里吃饭，你帮准备一下。”紧急订单•“好的，儿子，你们想吃什么，爸爸晚上也有客人，你愿意和他们一起吃吗？”“菜你看着办吧，但一定要有番茄炒鸡蛋。我们不和大人一起吃，6：30左右回来。”不能并单处理•“好的，肯定让你们满意。”订单确认•鸡蛋又不够了，打电话叫小贩送来。紧急采购•6：30，一切准备就绪，可烤鸭还没送来，急忙打电话询问：“我是李太，怎么订的烤鸭还没送来。”采购委外单跟催•“不好意思，送货的人已经走了，可能是堵车吧，马上就会到的。”门铃响了，“李太，这是您要的烤鸭。请在单上签一个字。”验收入库转应付帐款•6：45，女儿的电话：“妈妈，我想现在带几个朋友回家吃饭可以吗？”又是紧急订购意向，要求现货•“不行呀，女儿，今天妈妈已经需要准备两桌饭了，时间实在是来不及，真的非常抱歉，下次早点说，一定给你们准备好。”备注：这是ERP的局限性，要有稳定的外部环境和一个起码的提前期事件3（分析、评价与决策）ERP术语•送走了所有客人，疲惫的妻子坐在沙发上对丈夫说：“亲爱的，现在咱们家请客的频率非常高，应该要买些厨房用品了”设备采购•“最好能再雇个小保姆”人力资源系统也有接口•丈夫：“家里你做主，需要什么你就去办吧。”通过审核•妻子拿着计算器，准确地算出了今天的各项费用成本核算•妻子：“还有，最近家里花销太大，用你的私房钱来补贴一下，好吗？”应收货款的催要•清点了节余原材料车间退料•计入了日记帐总帐•把结果念给丈夫听给领导报表•丈夫说道“值得，花了145.49元，请了好几个朋友，感情储蓄帐户增加了若干”经济效益分析通俗ERP（3）对企业综合竞争力的理解企业竞争力要素产品或服务特色销售收入能力资金效率人力效能决策与决策实施能力要素支撑结构技术水平营销水平生产管理与运作水平激励模式信息系统水平T、Q、C、S、G竞争力的外在表现企业管理运作的基本思维$QPCQ’怎样提高企业效益条件努力增加销量提高价格降低成本需求曲线、资源需求曲线、竞争优势管理技术、改善思想O制造管理的基本思维目标：低成本、优质量、高效率指标：资金占用周期短、资金占用数额小企业制造系统Q0Q1T设施设计与现场改善、物流、信息流集成R=Q1-Q0TR=iniR1企业效益TR的大小取决于R以及n，而上述两项取决于：市场营销、生产计划与组织、库存管理、设施平面布置、物料搬运、供应、信息控制等工业工程在管理运作中的角色•工业工程是“生产力水桶”上两个提耳之一。离开工业工程，生产力的潜力和效率都得不到有效开发和提高•工业工程在降低运作成本方面可以发挥重要作用•工业工程起源于并成熟地应用于制造业，但其舞台不限于制造业实施工业工程的目的–根本目的—提高企业盈利水平、提高企业综合竞争力，提高企业生产率，提高社会生产率–实施工业工程，不但有利于企业，也有利于员工•增加收入，提高生活水平•保障职业稳定性、安全性•减轻疲劳强度，维护身体健康–从全社会角度看，实施工业工程将有助于社会资源的优化配置和有效利用，有利于可持续发展–广义工业工程的实施，将造福于社会各种产业工业工程的涵义（1）工业工程(IndustrialEngineering)是对有关人员、物资、设备、能源和信息等组成的整体系统(IntegratedSystem)进行设计、改进和实施的学科。它应用数学、物理和社会科学的专门知识与技能，并且使用工程分析的原理和方法，对上述系统可能取得的成果予以阐述、预测和评价。——美国工业工程师学会（AIIE）——IndustrialEngineeringTerminology,ANSIZ94,1982工业工程的涵义（2）工业工程是从事把人员、原材料、设备作为一个整体系统去发挥其功能的科学；它是进行经营管理系统方面的设计、改善与设置工作的学科。为了规定、预测、评价经营管理系统的成果，运用数学、自然科学、社会科学中的特定知识，同时使用技术分析与归纳的原理和方法。——日本工业工程师学会（JIIE）工业工程的涵义（3）工业工程是将基础科学、工业知识和一些方法，在工业企业与其它领域中应用的技术。为了提高生产效率，为了研究某项政策对其它政策的经济有利性，要对工具准备建立适当的程序。为了达到上述目的，必须经常将成果和成本结合起来考虑。因此，工业工程是经营技术部门的活动，应注意处理下列有关问题：决定产品品种、设计产品、标准化、成本分析、生产方式、生产管理、设备配置、运输管理、工具设计、动作与时间研究、奖励工资、合理化建议、人际关系等。——英国工业工程视察团工业工程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。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；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”。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。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。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的专门技术新IE学科的“连续光谱”（continuumspectrum）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）。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）工业工程的部分技术•工作设计（工作研究+人机工程）•设施规划与物流系统设计•工程经济分析•生产计划与控制•质量管理与质量保证•成本控制•现场管理优化工作研究（WorkStudy）经典的工作研究时间研究动作研究Taylor搬运实验与劳动定额Gilbreth砌墙实验与动作经济性原则方法工程•程序分析–工艺程序分析–流程程序分析•操作分析•动作分析工作研究的应用范围已经扩展•5W1H提问技术what,where,when,