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01第一章工业工程概论.ppt

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工业工程基础浙江大学现代制造工程研究所第一章 工业工程概论 本章要点:• 生产的含义是什么?• 什么是工业工程?• 工业工程的目标是什么?有哪些基本功能?• 工业工程学科性质如何?主要特点是什么?• 工业工程的发展历程如何?• 传统工业工程与现代工业工程的关系如何?1.1 概述1.2 工业工程发展简史1.3 工业工程的定义、目标和功能1.4 工业工程学科的范畴与性质1.5 工业工程的特点与意识 第一章 工业工程概论 1.1 概 述一 . 生产的含义狭义的生产:制造产品 (有形物的生产 )广义的生 产: 制造产品并提供相关的 各种服务活动 (无形生产)如运输、销售、通信等生产:把自然和社会资源 (即生产要素,包括作为生产对象的材料、生产手段的机器和设施、为生产活提供劳力的人员以及生产技术、信息等 )转变成经济财富(产 品和服务 ),从而增加附加价值的过程。 生产过程就是一个功能转换的过程,是一个投入 — 产出系统。生产率 = 产出 / 投入生产要素人财物生产转换生产的财富产品服务效益技术 管理投入 产出生产率生产系统二 . 企业生产运作典型制造企业生产运作方式:( 1)离散型机械制造企业:以一个个单独的零部件组成最终产品的生产方式。• 车间任务型 (job-shop): 企业的生产同时在几个车间交叉进行,最终到装配车间装配,并经检验合格后出厂。适用于单件、小批量生产方式的机械制造企业,按订单组织生产。典型企业:机械制造企业• 流水线型 (flow-shop): 按事先设计的工艺过程依次顺序地经过各个工作地(工位),并按统一的节拍完成每一道工序的加工内容。典型企业:汽车制造企业( 2)流程型钢铁制造企业流程型制造• 重复生产(大批量生产)• 连续生产典型企业:钢铁制造企业( 3)重入离散型电子制造企业重入型制造:产品或零部件在制造过程中被某些机器重复加工 2次以上。典型企业:半导体芯片制造企业、微电子产品制造企业( 4)服务型企业以为人们提供服务、以社会服务为中心来组织生产技术密集型服务企业:航空、运输、娱乐、通信、医院 …人员密集型服务企业:零售、批发、学校、餐饮业、咨询业 …企业生产运作与管理必须解决的问题:如何组织有限的资源,高效率、高质量、低成本地满足客户的需求,在市场竞争中立于不败之地。三 . 提高生产率的手段•改进生产技术:不断发明新 技术、新工艺,制造新工具、新机器•改进 管理方法: 采用科学的管理方法。 实践证明,在工业化生产中,技术和管理只有很好地结合起来才能获得理想的效果。工业工程就是本世纪初在人们致力于提高工作效率和生产率、降低成本的实践中产生的一门技术与管理相结合的工程学科,通过把技术与管理有机地结合起来,去研究如何使生产要素组成生产力更高和更有效运行的系 统,实现提高生产率的目标。 工业工程( Industrial Engineering, 简称 IE)1.2 工业工程发展简史 一 . 工业工程的起源 工业工程是工业化生产的产物,一般认为是 19世纪末 20世纪初起源于美国,并且从泰勒等人创立的科学管理发展起来的。 泰勒 (F.W.Taylor): 创立了 “时间研究 ”(time study)“科学管理之父 ”、 “工业工程之父 ” 吉尔布雷斯 (Frank. B. Gilbreth): 创造了与时间研究密切相关的 “动作研究 ”(Motion Study) 甘特 (Henry L. Gantt) : 发明了 “甘特图 ”(Gantt Chart) 二 . 工业工程发展历程 工业工程形成和发展演变过程,实际上就是各种用于提高效率、降低成本的知识、原理和方法产生和应用的历史,工业工程技术随着社会和科学技术的发展不断地充实新的内容。 工业工程的发展经历了两个时代四个相互交叉的时期: (一 )科学管理时代 (20世纪初至 20世纪 30年代中期 )• 工业工程的萌芽和奠基时期,是以劳动专业化分工、时间研究、动作研究、标准化等方法的出现为主要内容。• 在制造业 (尤其是机械制造企业 )中采用以动作研究和时间研究为主要内容的科学管理方法,提高工人作业效率。并且,主要是针对操作者和作业现场较小范围,建立在经验基础上的研究。• 1908年,美国宾夕法尼亚州立大学根据泰勒的建议,首次开设工业工程课程,成为第一所设立工业工程的大学。(二 )工业工程时代 (20世纪 20年代后期至现在 ) • 继承和发展了时间研究和方法研究• 工业工程作为一门专业正式出现并不断充实发展有更多的大学设立了工业工程系或专业。 • 重视与工程技术相结合,使工业工程本身具有独立的专业工程性质,使工业工程不同于管理的概念和职能得到确立。 1. 传统的工业工程时期 (20世纪 20年代后期至 40年代中期 ) • 运筹学的理论和方法(如:数学规划、优化理论、博奕论、排队论、存储论等)可用于各种不同类型的系统的描述、分析和设计与优化。用于产品和市场决策可实现降低成本、提高效率的目的。 • 1948年美国工业工程师学会 (American Institute of Industrial Engineers, 简称 AIIE)正式成立, 1955年制定出工业工程的正式定义。• 20世纪 50年代是工业工程发展最快的 10年。 2. 运筹学 (Operation Research, OR)发生影响的时期(20世纪 40年代中期至 70年代中期 ) • 从 20世纪 70年代开始,系统工程原理和方法用于工业工程 , 使它具备更加完善的科学基础与分析方法,得到进一步发展和更广泛的应用。 • 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。• 应用范围从微观系统扩大到宏观大系统的分析设计,从工业和制造部门扩大到服务业及政府部门等各种行业组织。 3. 工业与系统工程 (System Engineering, SE)时期(20世纪 70年代至现在和未来 ) 三 . 现代工业工程的发展历趋势• 工业工程的发展具有鲜明的时代特征。现代工业工程就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。• 为了适应现代制造环境的发展和变化,现代工业工程吸收了越来越多的新学科和高新技术,并具有以下的一些特征: 1.研究对象和应用范围扩大到系统整体传统工业工程主要研究生产过程,仍属于微观范畴;而现代工业工程则扩展到包括研究开发、设计和销售服务在内的广义生产系统,并进而延伸到整个经营管理系统,己成为研究微观系统和宏观系统,追求系统整体优化和综合效益的工具。 2.采用计算机和管理信息系统 (MIS)为支撑条件现代工业工程以计算机为手段,在生产系统设计中建立完善的信息网络,信息传递迅速,反馈及时。这也是在现代生产环境和市场条件下,提高生产率必不可少的条件和手段。3 .重点转向集成制造 (Integrated Manufacturing)现代工业工程广泛应用各种先进制造技术。4.突出研究生产率和质量现代工业工程针对现代制造技术和新的生产组织及环境,把提高生产率、保证质量放在突出位置,研究生产率理论、测定和改进方法,探讨提高生产率、保证质量的有关问题。 5.探索有关新理论,发展新方法探索有关新理论和新方法,为创造新的工业工程技术寻求理论依据。如:人因工程学等。 1.3 工业工程的定义、目标和功能 一 . 工业工程的定义在各种工业工程定义中,最具有权威性和今天仍被广泛采用的是美国工业工程师学会 (AIIE)于 1955年提出,后经修订的定义:“工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和设置的一门学科。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与方法,对该系统所取得的成果进行确定、预测和评价。 ” 该定义表明工业工程实际是一门方法学,它告诉人们,为把人员、物料和设施组成有效的系统,需要运用哪些知识,采用什么方法去研究问题以及如何解决问题。 二 . 工业工程的目标 “工业工程是对一个组织中,人、物料和设备的使用及其费用作详细分析研究,这种工作由工业工程师完成,目的是使组织能够提高生产率、利润和效率。 ” 《美国大百科全书》 “工业工程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。 ”(著名的工业工程专家 Philip E. Hicks)工业工程的目标 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。具体地讲,就是将人、原材料、设备等放到一个立体空间内,使其统一地、巧妙地、最佳的组合到一起,进行综合分析,统一设计,全面改善,整体确定,以实现各种要素合理配置,优化运行,以达到低成本、低消耗、安全、优质、准时和高效地完成生产任务,从而达到上述目标。 三 . 工业工程的功能 工业工程的基本功能: “研究人员、物料、设备、能源、信息所组成的集成系统,进行设计、改善和设置。 ”针对一个企业系统,工业工程的功能具体表现为规划、设计、评价和创新等四个方面。 工业工程的基本功能1. 规划• 确定一个组织在未来一定时期内从事生产所应采取的特定行动和预备活动。(总体目标、方针政策、战略和战术、实施计划)• 规划是协调资源利用,以获得最佳效用的重要工具。• 工业工程从事的规划侧重于技术发展规划。 2. 设计• 实现某一既定目标而创建具体实施系统的前期工作。(技术准则、规范、标准的拟订,最优方案选择等)• 工业工程从事的设计侧重于工程系统设计。(系统总体设计和部分设计:概念设计和具体项目设计等 )3. 评价• 对现存的各种系统、各种规划和计划方案以及个人与组织的业绩,作出是否符合既定目标或准则的评审与鉴定活动。(包括各种评价指标和规程的制定及评价工作的实施)• 工业工程从事的评价是为高层管理者的决策提供科学依据、避免决策失误的重要手段。 4. 创新• 对现存各种系统的改进提出崭新的富于创新性和建设性见解的活动。 • 创新是系统维护和发展的重要途径。 1.4 工业工程学科的范畴与性质 一 . 工业工程学科的范畴 对于工业工程学科范畴,有多种不同表述方法。迄今为止,较正规和有代表性的是美国国家标准 ANSI—Z94(1982 年修订版 ),从学科角度把工业工程知识领域划分为 17个分支,即:生物力学、成本管理、数据处理与系统设计、销售与市场、工程经济、设施规划 (含工厂设计、维修保养、物料搬运等 )、材料加工 (含工具设计、工艺研究、自动化等 )、应用数学 (含运筹学、管理科学、统计质量控制、统计和数学应用等 )、组织规划与理论、生产规划与控制 (含库存管理、运输路线、调度、发货等 )、实用心理学 (含心理学、社会学、工作评价、人事实务等 )、方法研究和作业测定、人的因素、工资管理、人体测量、安全、职业卫生与医学 二 .工业工程学科的性质 工业工程是一门工程学科,属于工程学范畴。• 工业工程首要任务是生产系统的设计,即把人员、物料、设备、能源、信息等要素组成一个综合的有效运行的系统。• 为了设计生产系统,必须对生产系统的各组成要素及其相互关系进行周密的观察和实验分析。• 为了使生产系统有效运行,必须不断对生产系统加以改善。和所有其他工程学科一样,工业工程具有利用自然科学知识和其他技术进行观察、实验、研究、设计等功能和属性。工业工程不仅包括了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。
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