基础工业工程

1工作研究华中科技大学机械学院工业与制造系统工程系主讲人：张毅2讲课内容基础工业工程（IE）概论工作研究之一：方法研究工作研究之二：作业测定31基础IE概论1.1生产及生产系统1.2IE及其体系1.3生产率概述1.4工作研究概述41.1生产及生产系统1.1.1生产与生产系统的概念1.1.2概念的扩展1.1.3生产系统绩效的度量5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）6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1.1.1生产与生产系统的概念7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。1.1.2概念的扩展81.1.3生产系统绩效的度量生产系统绩效的度量指标：质量、成本、生产率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。其主要途径有: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。91.2IE及其体系1.2.1IE产生的历史背景1.2.2IE的起源1.2.3IE的发展历程1.2.4IE的发展趋势及其特点1.2.5IE的应用1.2.6IE的定义、目标与功能1.2.7IE的基本内容1.2.8IE的性质1.2.9IE的特点和意识101.2.1IE产生的历史背景18901900192019501970196019801990管理理论制造技术1890科学管理组织理论系统管理学派决策理论学派社会系统学派190019201945一般管理理论古典管理理论阶段行为科学阶段管理丛林阶段非正式组织理论激励理论领导者理论经验主义学派管理科学学派权变理论学派普通机械加工自动生产线NCCADCAEMRPIICAPPCAD/CAMCIMSMRPFMCPRMCAEPDMCPCCETQM单件生产阶段大批大量生产阶段集成制造阶段111.2.2IE的起源泰勒（Taylor,1856~1915），美国古典管理学家，科学管理的创始人。创立“时间研究（TimeStudy）”，通过改进操作方法、科学制定劳动定额、采用标准化等方法，极大地提高了劳动效率、降低了生产成本。主要著作：《计件工资》（1895）、《工场管理》（1903）、《科学管理原理》（1911）。被誉为“科学管理之父”、“工业工程之父”。吉尔布雷斯（Gilbreth,1868~1924）另一位IE奠基人，工程师，创造了与时间研究密切相关的“动作研究（MotionStudy）”，即对动作进行分解，确定基本“动素”，然后科学分析，建立起省工、省时、效率最高和最满意的操作顺序。1921年又创立“工序图”，为分析和建立良好的作业顺序提供了工具。甘特（Gantt,1861~1919）工业工程先驱者之一，其重大贡献是发明了著名的“甘特图”（GanttChart）。这是一种预先计划和安排作业活动、检查进度以及更新计划的系统图表方法，为工作计划、进度控制和检查提供了十分有用的方法和工具。直到今天仍被广泛应用于生产计划与控制这一工业工程的重要领域。12法约尔（Fayol,1841~1925）法国古典管理学家，其主要贡献是全面总结了自己的经营管理经验，将其归纳为6种经营活动、5种管理职能和14条管理原则，出版了《工业管理和一般管理》。被称为“现代经营管理理论之父”。埃默森（Emerson,1853~1931）美国早期的科学管理专家，创立了“奖励工资制”（EmersonPremiumSystem），对当时公认的劳动生产率提高具有重要作用，并提出了“效率十二原则”，被后人尊称为“效率的大教长”。福莱特（Follett,1868~1933）美国女管理学家，把科学管理同行为科学联系起来。她的管理哲学思想主要有：通过利益的结合减少冲突；变服从个人权利为遵循形式规律；通过协作和控制达到目标；领导者应以领导者和拥护者的相互影响为基础。她把管理的任务概括为一个词——“协调”。131.2.3IE的发展历程科学管理时代（20世纪初~20世纪30年代中期）IE萌芽和奠基时期。以劳动专业化分工、时间研究、动作研究、标准化等方法的出现为主要内容。工业工程时代（20世纪20年代后期~至今）IE作为一门专业正式出现。在吸收数学和统计学知识的基础上，一系列IE原理和方法出现了，如统计质量控制、库存模型、组织理论、工程经济等。运筹学发生影响的时期（20世纪40年代中期~20世纪70年代）IE进入成熟时期。运筹学和计算机的出现解决了IE长期缺乏理论基础的问题。运筹学用于产品和市场决策，而计算机为处理数据和对大系统进行数学模拟提供里有力的手段。同时，1955年美国工业工程师学会制定出了IE的正式定义。14工业与系统工程时期（20世纪70年代以后）IE的发展与完备阶段，系统工程的原理和方法开始应用于IE。IE与系统工程（SE）结合后具有以下特征：①从系统整体优化的目标出发，研究各生产要素和子系统的协调配合，强调综合应用各种知识和方法的整体性；②应用范围从微观系统扩大到宏观系统的分析设计，从工业和制造部门扩大到服务业和政府部门等各种组织。IE不断吸收现代科技成就，尤其是计算机科学、OR、SE等知识，借助这些理论基础和科学手段，才能够由经验为主发展到以定量分析为主、由研究生产局部或者小系统的改善到研究大系统整体优化和生产率提高，成为一门独立的学科。151.2.4IE的发展趋势及其特点IE的发展趋势——现代工业工程。它是在现代科学技术和生产力条件下研究生产（工作）系统提高生产率和竞争力的学科。现代工业工程发展的特点研究对象和应用范围扩大到系统整体IT为支撑条件，重点转向计算机集成制造（CIM）突出研究生产率和质量探索新理论，发展新方法（包括生产要素和生产技术两个方面）161.2.5IE的应用IE的应用领域首先在制造业中产生和应用，以改进生产方法，建立良好的作业程序和标准，提高效率。二次大战后，扩展到其它领域尤其是服务业（如建筑业、交通运输、银行、医院、超级市场等）以及政府部门（行政管理与规划），用于整个系统的优化。尽管现代IE应用广泛，但制造业仍然是最主要和代表性的一个领域。制造工业的生产活动包括技术和管理两个方面。IE正是将两者有机结合起来的原理和技术：围绕制造技术研究工艺与设备（制造中的硬件部分）关于制造系统的控制和管理（制造中的软件部分）17IE的应用效果美国：美国的生产率在世界上之所以处于领先地位，与IE广泛应用于各个领域并取得很高的经济效益和社会效益直接相关。日本：二战后生产率仅为美国的1/7，由于上个世纪50年代引进IE，并在工业建制上统一规划，使工业在短时间内获得振兴，生产率迅速增长，现已接近美国。中国：自上个世纪80年代一些部门和企业学习和应用某些IE方法，尤其是基础IE，取得显著效果。181.2.6IE的定义、目标与功能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；研究的目的是通过不断改进和优化系统，产生最佳综合效益。19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。20IE的功能IE的具体功能表现为规划、设计、评价和创新等四个方面：规划：IE侧重于技术发展规划。如新产品发展规划、产品“三化”（标准化、系列化、专业化）规划、成本降低规划等。设计：IE设计不同于一般的机器设计，而是侧重于工程系统设计，包括系统总体设计和部分设计，概念设计和具体工程项目设计等。IE设计内容还包括：工厂选址、设备布置、生产流程设计、生产技术选择、作业程序设计、信息系统设计、运输系统设计等。评价：如产品设计评审、经济分析、规划设计方案评审、质量控制与可靠性工程、技术评价等。创新：如产品改进、工艺改进、设施改进、系统组织改进、工作方法改进、新产品新技术的工程开发等。211.2.7IE的基本内容狭义IE的基本内容狭义IE（即古典IE或基础IE）包括生产设计和作业研究（或工作研究）。广义IE的基本内容广义IE就是对由人、材料和设备等组成的系统进行设计、改进和配置。美国国家标准委员会于1972年把IE划分为12个知识范畴，1982年又增加了另外5个部分。22IE知识体系图解管理学工程学政治学人类学心理学经济学社会学公共行政数学物理学化学冶金学生理学医学工业心理学生产工程成本会计生物学病理学统计学地理学23制造企业中IE的内容工作研究（基础IE的核心）设施规划与设计生产计划与控制工程经济和价值工程质量管理与可靠性技术企业管理信息系统现代制造系统组织行为学人类工效学24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。25国外一般把IE划入工程学范畴，因为IE具有鲜明的工程属性。IE的首要任务是生产系统的设计，这是典型的工程活动。IE又不同于一般的工程学科。IE不是单纯的工程技术，它不仅包括自然科学和工程技术，而且还包括社会科学及经济管理知识的应用，所以IE是一门边缘科学。由于IE起源于科学管理，为管理提供方法和依据，具有管理特征，所以IE又常被当作管理技术。1.2.8IE的性质26管理科学、运筹学、系统工程、工效学、工程经济学等学科是IE的基础和相关学科，与IE有很多共同点，目标都是使管理优化，资源得到有效利用，取得最佳效果。但是，它们涉及的范围、研究方式和侧重点不同。IE与管理管理与IE的区别在于它不是对整个生产系统进行研究、分析、设计和改进等工程活动，而是偏重于对各部门（也包