工業(yè)工程理論與方法課件

江志斌教授

工業(yè)工程與物流工程系主任2011.3.29工業(yè)工程概論工業(yè)工程理論與方法

引子－一個人的傳奇故事

泰勒（FrederickW.Taylor）科學管理之父、工業(yè)工程的先驅(qū)工業(yè)工程理論與方法引子:一個人的傳奇故事考入世界最著名的大學，卻無緣完成學業(yè)。從普通工人、技工、工長，總技師一直做到總工程師的成長經(jīng)歷。系統(tǒng)地進行了工場作業(yè)和衡量方法研究，創(chuàng)立了“時間研究”(Timestudy)，改進操作方法，科學地指定勞動定額，采用標準化，從而大大地提高了工作效率，降低了成本。著名的“鐵鍬實驗”;提出了一系列科學管理原理與方法，主要著作：《計件工資》（1895）、《工場管理》（1903）以及《科學管理》（1911）。工業(yè)工程理論與方法引子:一個人的傳奇故事（續(xù)）

泰勒制的基本特征是”三定”：定標準作業(yè)方法，定標準工作時間，定每日的工作量，形成了高工資與低生產(chǎn)成本的管理。工業(yè)工程理論與方法引子：一個人的傳奇故事（續(xù)）工業(yè)工程理論與方法引子：福特汽車

工業(yè)工程理論與方法引子：福特汽車(續(xù)）

作坊式生產(chǎn)流水線式生產(chǎn)工業(yè)工程理論與方法引子：豐田汽車

豐田精益生產(chǎn)的核心理念：JustinTime工業(yè)工程理論與方法DrJamesP.WomackVisitedIE&MDept.ofSJTU工業(yè)工程理論與方法引子:“名人名言”

工業(yè)工程理論與方法內(nèi)容工業(yè)工程理論與方法什么是工業(yè)工程？物料設(shè)備能源信息人集成系統(tǒng)設(shè)計改善實施自然科學（如數(shù)學，物理）社會科學（如心理學）工程分析和設(shè)計效率效益質(zhì)量服務

任務對象知識與工具目標IE是追求卓越方法：以正確的方法把事情做好！工業(yè)工程理論與方法IE解讀工業(yè)工程理論與方法IE解讀工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程的思想精髓工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程的思想精髓工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程的思想精髓工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程的思想精髓工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程的思想精髓工業(yè)工程理論與方法內(nèi)容工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法IE的起源與發(fā)展歷程工業(yè)工程理論與方法TheodoreRoosevelt

(1858-1919)－美國第26屆總統(tǒng)(1901-1909)IE的歷史貢獻之一：美國全國效率的覺醒我們看到森林在消失、水力資源在浪費、土壤流失到大海，以及煤與鐵的耗盡。但是，由于草率行事、錯誤指揮和低效率導致的人力資源的浪費每天都在發(fā)生,Roose-velt總統(tǒng)稱其為“整個國家都缺少的效率”,這種浪費不易被查覺、沒有引起重視”Roosevelt總統(tǒng)實現(xiàn)美國“效率的覺醒”；泰勒的科學管理啟動了美國整個國家的“效率”運動。

工業(yè)工程理論與方法IE的歷史貢獻之二：若干事實在美國得到高度的重視并得到泛應用美國制造業(yè)發(fā)達歷就是工業(yè)工程發(fā)展的歷史；現(xiàn)代制造系統(tǒng)與先進制造系統(tǒng)無不與IE關(guān)聯(lián)；美國企業(yè)都設(shè)立工業(yè)工程部門、設(shè)立工業(yè)工程崗位，工業(yè)工程最繁忙美國具有一只龐大的工業(yè)工程師隊伍工業(yè)工程理論與方法IE的歷史貢獻之三全方位滲透金融證券：Financial&Stock醫(yī)療衛(wèi)生：Healthcaresystem

體育競賽：

1996AtlantaOlympics

交通運輸：Transportation

行政管理：

GovernmentAdministration

其他服務

Services信息系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)電子政務工作流優(yōu)化門診的流程圖記錄急救中心的配置人員的工作調(diào)度工作研究金融證券分析投資理財評估稅率優(yōu)化后勤保障系統(tǒng)賽場運輸問題交通網(wǎng)絡的設(shè)計顧客需求與運輸計劃車輛調(diào)度電子商務物流服務顧客滿意度的優(yōu)化服務成本與質(zhì)量工業(yè)工程理論與方法IE的歷史貢獻之四豐田生產(chǎn)方式將IE和管理實踐緊密聯(lián)系強調(diào)現(xiàn)場的管理優(yōu)化70’從美國引進IE創(chuàng)新的先進管理思想工業(yè)工程理論與方法IE的歷史貢獻之五：臺灣的工業(yè)工程工業(yè)工程理論與方法IE的歷史貢獻之五：臺灣的工業(yè)工程工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程的基本職能系統(tǒng)規(guī)劃功能系統(tǒng)設(shè)計與實施功能系統(tǒng)評價功能系統(tǒng)創(chuàng)新功能

系統(tǒng)規(guī)劃功能宏觀系統(tǒng)規(guī)劃：產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策、技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、工業(yè)教育及培訓規(guī)劃等；微觀系統(tǒng)規(guī)劃：企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)、業(yè)務開發(fā)、企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略、技術(shù)更新與改造、安全環(huán)境規(guī)劃、質(zhì)量成本規(guī)劃、產(chǎn)品標準及系列規(guī)劃、職工教育及人力資源開發(fā)規(guī)劃等；IE體系：四大基本功能工業(yè)工程理論與方法系統(tǒng)設(shè)計與實施功能系統(tǒng)設(shè)計與實施（制造系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)、組織結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、物流系統(tǒng)）；工作研究與實施，包括生產(chǎn)流程設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)選擇、作業(yè)程序方法設(shè)計、作業(yè)時間及動作標準制定、作業(yè)環(huán)境設(shè)計、人力資源開發(fā)與設(shè)計等；生產(chǎn)過程控制，包括制造資源計劃、質(zhì)量控制與系統(tǒng)可靠性、生產(chǎn)計劃與控制，過程成本控制；IE體系：四大基本功能工業(yè)工程的基本職能系統(tǒng)規(guī)劃功能系統(tǒng)設(shè)計與實施功能系統(tǒng)評價功能系統(tǒng)創(chuàng)新功能

工業(yè)工程理論與方法系統(tǒng)評價功能主要借助各種分析工具對系統(tǒng)的效益或成果進行評價分析，以達到最優(yōu)的結(jié)果。包括技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展預測預測評價、投資分析、產(chǎn)品設(shè)計評價、工程經(jīng)濟分析與評價、各種規(guī)劃設(shè)計方案的評價、現(xiàn)存各子系統(tǒng)的評價、質(zhì)量與可靠性評價、職工業(yè)績評價等。IE體系：四大基本功能工業(yè)工程的基本職能系統(tǒng)規(guī)劃功能系統(tǒng)設(shè)計與實施功能系統(tǒng)評價功能系統(tǒng)創(chuàng)新功能

工業(yè)工程理論與方法系統(tǒng)創(chuàng)新功能通過對系統(tǒng)的分析評價、完善改造以達到促進系統(tǒng)不斷創(chuàng)新的目標。包括產(chǎn)品改進、工藝改進、設(shè)施改進、系統(tǒng)組織改進、工作方式改進、技術(shù)創(chuàng)新的激勵與組織。IE體系：四大基本功能工業(yè)工程的基本職能系統(tǒng)規(guī)劃功能系統(tǒng)設(shè)計與實施功能系統(tǒng)評價功能系統(tǒng)創(chuàng)新功能

工業(yè)工程理論與方法IndustrialEngineering美國G.薩爾文主編的<工業(yè)工程手冊>對美667家公司應用IE技術(shù)實際情況調(diào)查統(tǒng)計,IE常用方法與技術(shù)分為以下32種:方法研究作業(yè)測定獎勵工資制度工廠布置表格設(shè)計物料搬運信息系統(tǒng)開發(fā)成本與利潤作業(yè)測定物料搬運設(shè)備選用組織研究職務評估辦公設(shè)備選擇管理的發(fā)展系統(tǒng)分析庫存管理與控制計算機編程項目網(wǎng)絡技術(shù)計劃網(wǎng)絡技術(shù)辦公室工作測評動作研究的經(jīng)濟效果目標管理價值分析資源分配網(wǎng)絡技術(shù)工效學成組技術(shù)事故與可靠性操作分析模擬技術(shù)影片攝制線性規(guī)劃排隊論投資風險分析IE常用的方法工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：統(tǒng)籌兼顧（建模與優(yōu)化）工業(yè)工程的特點是強調(diào)“系統(tǒng)觀念”，重視研究對象的“統(tǒng)籌規(guī)劃、整體優(yōu)化和綜合原理”。

對研究對象的活動運用系統(tǒng)科學的方法，進行建模。

運用運籌學（數(shù)學方法、統(tǒng)計方法、模擬方法）的方法對模型加以研究，以便最大限度地發(fā)揮有限資源的效益，達到總體最優(yōu)的目標。工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化工業(yè)系統(tǒng)日益復雜。為要更精確、更科學地進行研究，人們將物理學中所用的研究方法引入生產(chǎn)研究中。

－物理學的研究方法：

－將物理學的研究方法轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)科學的研究方法：

實驗觀察假設(shè)驗證實驗構(gòu)造模型操縱解釋工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化模型是客觀真實世界的復映(Replica)或抽象(Abstraction)，包括：物理模型、圖形模型、數(shù)學模型。

數(shù)學模型，屬于高度抽象的模型，也是定量表達模型。數(shù)學模型過去是為物理學服務，如今則也可為管理科學所用。由于數(shù)學模型能精確表達問題的現(xiàn)狀，所以便成為一種有用的研究工具。工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化模型算法真實世界復雜問題數(shù)據(jù)科學化決策效率

成本服務水平優(yōu)化決策過程工業(yè)工程理論與方法最優(yōu)化路徑問題：一家坐落在Berne的公司經(jīng)常要把它的產(chǎn)品運送到Milan，如何為它的卡車司機設(shè)計駕駛路線。一些例子工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化Fig.6-2PearDiskDriveTransportationProblem807847554512095250420380280運輸問題工業(yè)工程理論與方法用線型規(guī)劃求解Letm(=3)bethenumberofsourcesandn(=4)bethenumberofsinks;xij=theflowfromthesourceitosinkjfor1

imand1jn;cij=thecostofshippingoneunitfromsourceitosinkj;SubjecttoResults:x12=45,x21=42,x22=78,x31=38,x33=47,andx34=10;Thecostis$297,000.工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化TravelingSalesmanProblemDescriptionAsalesmanstartsathishomebase,labeledCity1.Hemustmakestopsatn-1othercities,visiteachcityexactlyonce.Theproblemistooptimizesequenceinwhichtovisitallthecitiestominimizethetotaldistancetraveled.Thecomplexityinfindingthesolution:Ifthenumberissmall,itispossibletoenumerateallthepossibletours,andselecttheshortestone;Forncities,theren!differentsequences;Ifwecouldevaluate1trillionsequencespersecondonasupercomputer,thena25-cityproblem,nearly500,000yearsarerequiredtoevaluateallthesequences;MathematicallyNPhard--nopolynomial,meaningthatthetimerequiredtosolvesuchproblemsisanexponentialfunctionofthenumberofcitiesratherthanapolynomialfunction.工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化項目管理：某公司研制新產(chǎn)品項目的最短完成時間是多少？每一階段什么時候開始進行？活動代號活動名稱（或內(nèi)容）周期直接前序a產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計60--b外購配套零件15ac外購生產(chǎn)原料13ad自制主件38ce主配件可靠性試驗8b,d12453abced601513388一些簡單的例子工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化一些例子工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：建模與優(yōu)化工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：注意細節(jié)（預定時間法）PTS的發(fā)展：1934年，美國無線電公司的J.H.Quick創(chuàng)立了工作因素法（WorkFactorSystem)，簡稱WF法；1948年，美國西屋電氣公司H.B.Maynad、G.J.Stegemerth、J.L.Schwab公開了方法時間衡量（MethodsTimeMeasurement)簡稱MTM；1966年，澳大利亞的G.C.Heyde博士創(chuàng)建了模特排時法(ModularArrangementofPredeterminedTimeStandard）簡稱MOD法。預定時間系統(tǒng)(PredeterminedTimeSystem)簡稱PTS法—利用預先為各種動作制定的時間標準來確定各種操作所需要的時間，而不是通過直接觀察和測定。工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：預定時間法預定時間法的特點在作業(yè)測定中，不需要對操作者的速度、努力程度等進行評價，就能預定客觀地確定作業(yè)的標準時間；可以詳細記述操作方法，并得到各項基本動作時間值，從而對操作進行合理的改進；可以不使用秒表，在工作前就決定標準時間，并制定操作規(guī)程；

當作業(yè)方法變更時，必須修訂作業(yè)的標準時間，但所依據(jù)的預定動作時間標準不變；

用PTS法平整流水線是最佳方法。工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：預定時間法工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程理論與方法工廠常見的操作動作上肢動作移動動作移動動作M1手指動作注1、2：需要注意的動作；獨：只有在其他動作停止的情況下獨立進行的動作；往：往復動作。即往返一次回到原來的狀態(tài)。M2手腕動作M3小臂動作M4大臂動作M5伸直的動作反復多次反射動作指、腕、小大臂作時間依次減：為M1/2,M1,M2,M3；終結(jié)動作觸摸動作、抓握動作G0碰、接觸G1簡單地抓取G3復雜地抓?。ㄗ?)放置動作P0簡單地放置P2較復雜地放置（注2)P5組裝（注3)其他動作下肢動作F3足踏板動作W5走步動作附加因素L1重量因素其他動作E2（獨）目視R2（獨）校正D3（獨）單純地判斷反應A4（獨）按下C4旋轉(zhuǎn)動作B17（往）彎體動作S30（往）起身動作模特法動作分類及其時間工業(yè)工程方法：預定時間法工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：預定時間法工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：持續(xù)改進（工作研究）工業(yè)工程理論與方法

對系統(tǒng)（工廠、醫(yī)院、學校、商店等）進行具體的規(guī)劃設(shè)計，包括選址、平面布置、物流分析、物料搬運方法與設(shè)備選擇等，使個生產(chǎn)要素和各子系統(tǒng)（設(shè)計、生產(chǎn)制造、供應、后勤保障、銷售等部門）按照IE要求得到合理的配置，組成有效地集成系統(tǒng)。涉及SE、OR、工作研究、成組技術(shù)、管理信息系統(tǒng)、工效學、工程經(jīng)濟學、計算機模擬等知識。工業(yè)工程方法：系統(tǒng)設(shè)計（設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計）工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：系統(tǒng)設(shè)計（設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計）FactoryFLOW&FactoryPLANFactoryCADOverviewFactoryBROWSERProcessFlowCharterFactoryVIEWClickOnAnOval!E-Factory工廠設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計JAC瑞風底盤裝配線物流系統(tǒng)計算機三維仿真研究工業(yè)工程理論與方法JAC瑞風底盤裝配線物流系統(tǒng)計算機三維仿真研究底盤裝配線工位作業(yè)時間描述底盤裝配線的物流圖

底盤裝配線的物料控制、調(diào)度圖表(配送時間/次)工業(yè)工程方法：設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：以人為本（人因工程）工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：以人為本（人因工程）Jack人因工廠分析系統(tǒng)工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：質(zhì)量第一（質(zhì)量管理與可靠性技術(shù)）工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法-DEDS建模仿真離散事件系統(tǒng)DEDS的概念工業(yè)工程理論與方法DEDS的用途工業(yè)工程方法-DEDS建模仿真工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法-DEDS建模仿真ProModel;AuoModWitness;Arena；數(shù)字化工廠(eMPowerTM)；CPN/Design;OpEMCSS(workwithExtend);……DEDS的平臺工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法-DEDS建模仿真ProModel演示1:簡單的制造系統(tǒng)成本分析收料區(qū)數(shù)控車床1數(shù)控車床2去油檢測產(chǎn)品堆放區(qū)給定條件：機器運行成本；工人成本；問題：為了總成本最低，幾個人？工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法-DEDS建模仿真ProModel演示2:定單處理系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)：裝箱叉車的數(shù)量；配貨叉車數(shù)量；接單員數(shù)量；裝箱工數(shù)量；貨場巡視員數(shù)量；分析：資源和人的利用率；出貨能力；定單處理平均與最大時間；工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程方法：其它約束理論：抓主要矛盾系統(tǒng)觀與全局觀集成觀：1+1>2多學科交叉…。工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程發(fā)展與應用先進制造業(yè)半導體芯片制造納米制造重大裝備(飛機、船舶)制造……非制造業(yè)物流物聯(lián)網(wǎng)金融服務型制造娛樂業(yè)醫(yī)院及健康醫(yī)療政府管理咨詢業(yè)工業(yè)工程理論與方法工業(yè)工程若干前沿研究半導體芯片制造大規(guī)模復雜系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度控制服務型制造運作管理復雜醫(yī)療過程優(yōu)化調(diào)度基于物聯(lián)網(wǎng)的運作管理服務運作管理行為運籌學協(xié)同物流低碳生產(chǎn)系統(tǒng)應急物流……。工業(yè)工程理論與方法IE畢業(yè)去向2006級畢業(yè)生去向，共53人出國深造：15人，占28％；讀研：10人，占18.9%大型骨干生產(chǎn)企業(yè)（含跨國公司）：15人，占28.3%;

現(xiàn)代服務行業(yè)（咨詢公司、金融行業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)等）：10人，占18.9%。其他：１名留學生畢業(yè)回國；人尚未畢業(yè)。工業(yè)工程理論與方法IE畢業(yè)生出國留學情況劉丹丹5060209006出國巴黎高科ecoledespontsparistech秦珠婷5060209039出國UofMichigan–AnnArbor崔宇驕5060209074出國USC王述愷5060209088出國JohnsHopkinsUniversity于湉5060209112出國UniversityofBritishColumbia/SauderSchoolofBusiness宋雨5060209147出國USC或者UW-madison鄔顯彬5060209159出國羅格斯大學RUTGERS謝夢得5060209194出國佐治亞理工學院許多5060209303出國Bristol/KCL/Manchester戴時超5060209333出國UTAustin韓文浩5060209357出國LehighUniversity莊靜5061509149出國新加坡南洋理工翁仁榮5061719026出國新加坡國立徐言華5062029026出國新加坡國立潘堅5068047011出國美國南加州大學工業(yè)工程理論與方法IE畢業(yè)生讀研情況姓名學號畢業(yè)去向?qū)W校/公司汪苗鋒5060209058直研上海交通大學沈冰5060209078外推清華大學深圳物流院張夢霞5060209114外推清華大學深圳物流院喬學斌5060209134外推同濟大學龔夏冰5060209191外推同濟大學肯特5060209258直博上海交通大學李林5060209350直研上海交通大學孫娜5061509070外推清華大學章欣已5061509177讀研上海交通大學桂小婭5062029015直研上海交通大學工業(yè)工程理論與方法IE畢業(yè)生在制造業(yè)就業(yè)情況姓名畢業(yè)去向?qū)W校/公司莊才華工作上海通用汽車楊智強工作上海煙草（集團）公司江澤榮工作米其林孔令興工作南車集團桂沁一工作P&G(寶潔）黃俊淦工作埃克森美孚化工商務有限公司繆毅成工作上海通用汽車張家瑩工作西門子上海分公司花慧明工作蘭亭集勢（Lightinthebox）蔣荻克工作福伊特造紙（中國）有限公司遲慧工作特變電工沈陽變壓器集團有限公司張宏才工作寶菱重工機械有限公司蔡靜馨工作歐萊雅（中國）李承遠工作上海三菱電梯有限公司楊趙俠工作上海煙草集團工業(yè)工程理論與方法IE畢業(yè)生在服務業(yè)就業(yè)情況姓名學號畢業(yè)去向?qū)W校/公司潘斌5060209086工作中國銀行上海市分行王浩5060209107工作東方航空公司下屬工程技術(shù)公司沈澄5060209162工作浦發(fā)銀行南京分行沈睫5060209182工作中國農(nóng)業(yè)銀行有限公司上海分行孫旭翀5060209193工作中國建設(shè)銀行上海市分行-浦東新區(qū)分行張劼卿5060209231工作農(nóng)工商超市（集團）有限公司徐亦旸5060209302工作中國建設(shè)銀行上海市分行蔡蕾5060209325上海青年干部學院劉軼菁5060209327工作伊頓（中國）投資有限公司楊趙俠5060209338工作上海煙草集團工業(yè)工程理論與方法IndustrialEngineeringandManagement,SJTUINYONGHAM,博士美國濱洲大學工業(yè)工程系前