第一章工業(yè)工程概述12節(jié)

工業(yè)工程

南昌航空大學(xué)姜俊華第1章工業(yè)工程概述

1.1什么是工業(yè)工程1.1.1工業(yè)工程的定義

工業(yè)工程（IndustrialEngineering，簡(jiǎn)稱IE）是一門交叉學(xué)科，它是一門技術(shù)與管理相結(jié)合的工程技術(shù)科學(xué),也是一門技術(shù)與管理融為一體的實(shí)踐性和實(shí)用性都很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)。它既是一種充分發(fā)揮生產(chǎn)要素作用、靠?jī)?nèi)涵擴(kuò)大生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的工程技術(shù)，又是一種現(xiàn)代管理技術(shù)。

IE定義表明了四個(gè)方面的涵義：第一，IE是管理、技術(shù)之間的橋;第二，IE研究的對(duì)象是一個(gè)系統(tǒng)工程;第三，IE是門交叉性學(xué)科，它集工程科學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的最新成果組成了現(xiàn)代管理科學(xué)的核心內(nèi)容;第四，IE的目標(biāo)、任務(wù)是以技術(shù)為內(nèi)涵提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1.1.2工業(yè)工程的目標(biāo)

工業(yè)工程的目標(biāo)就是使生產(chǎn)系統(tǒng)投入的要素得到有效利用，降低成本，保證質(zhì)量和安全，提高生產(chǎn)率，獲得最佳效益。具體地講，其目標(biāo)就是將人、原材料、設(shè)備等放到一個(gè)立體空間內(nèi)，使其統(tǒng)一地、巧妙地、最佳地組合到一起，進(jìn)行綜合分析，統(tǒng)一設(shè)計(jì)，全面改善，整體確定，以實(shí)現(xiàn)各種要素合理配置，優(yōu)化運(yùn)行，以達(dá)到低成本、低消耗、安全優(yōu)質(zhì)、準(zhǔn)時(shí)和高效的目的。

1.1.3工業(yè)工程的基本職能

工業(yè)工程的基本職能為：規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新四個(gè)方面。

1.1.4工業(yè)工程的基本特點(diǎn)

（1）IE的核心是降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)效益。（2）IE是一門綜合性的多種學(xué)科知識(shí)和應(yīng)用技術(shù)的龐大體系。簡(jiǎn)單地說(shuō)，IE實(shí)際上就是把技術(shù)和管理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)的學(xué)科。

（3）注重人的因素是IE區(qū)別其它工程學(xué)科的顯著特點(diǎn)之一。（4）IE的重點(diǎn)是面向微觀管理。（5）IE是系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)。

1.1.5工業(yè)工程的意識(shí)

(1)成本和效率意識(shí)。(2)問(wèn)題和改革意識(shí)。(3)工作簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)。(4)全局和整體意識(shí)。(5)以人為中心（本）的意識(shí)。1.2工業(yè)工程的起源與發(fā)展

1.2.1國(guó)內(nèi)

工業(yè)工程學(xué)術(shù)活動(dòng)的概況是：

90年——第一次學(xué)術(shù)會(huì)（天津大學(xué)）91年——第二次學(xué)術(shù)會(huì)（上海）93年——第三次學(xué)術(shù)會(huì)（北京）海峽兩岸的研討會(huì)

95年——第四次學(xué)術(shù)會(huì)（沈陽(yáng)）97年——第五次學(xué)術(shù)會(huì)（武漢）99年——第六次學(xué)術(shù)會(huì)（西安）國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議IE&EM’199901年——第七次學(xué)術(shù)會(huì)（天津）天津大學(xué)主辦國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議IE&EM’200102年——第八次學(xué)術(shù)會(huì)（吉林）全國(guó)高等學(xué)校IE專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)研討會(huì)03年——第九次學(xué)術(shù)會(huì)（寧夏銀川市）召開WTO需求IE人才培養(yǎng)與專業(yè)發(fā)展研討會(huì)

03年——第十次學(xué)術(shù)會(huì)（上海）上海交大主辦國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議IE&EM’200305年——第十一次學(xué)術(shù)會(huì)（沈陽(yáng)）東北大學(xué)主辦05年——第十二次學(xué)術(shù)會(huì)（重慶）重慶大學(xué)主辦國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議IE&EM’200507年——第14屆工業(yè)工程與工程管理國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)（天津?yàn)I海新區(qū)）IE&EM’2007暨東亞IE第二次論壇……

在撰寫工業(yè)工程學(xué)術(shù)論文方面：（2000年以前的統(tǒng)計(jì)）在以往的論文集中匯集了幾百篇（就有我們撰寫的6余篇），這是在遞交的上千篇論文中挑選出的。這些論文論述了IE理論、教育、應(yīng)用等方面的內(nèi)容。尤其是一些應(yīng)用性成果倍受歡迎。目前，我們學(xué)校是團(tuán)體會(huì)員;我們有IE研究室;開辦了IE專業(yè)：部分教職工是IE會(huì)員;有IE專家和IE師還有省級(jí)學(xué)會(huì)的IE理事。

我們從90年就涉入IE工作，培養(yǎng)出了多屆畢業(yè)生。他們深得用人單位的歡迎。有位學(xué)生入廠不到一年便被提拔為廠方的三號(hào)人物。大多數(shù)均成為了技術(shù)骨干。

1.2.2國(guó)外

(1)工業(yè)工程的發(fā)展歷程：表1-2中橫軸上不同年代有很多原理和方法產(chǎn)生。這里的年代只表示事件的開始，而不是結(jié)束。例如，關(guān)于時(shí)間研究，至今仍是IE的基本方法。

表1-2IE大致可劃分為四個(gè)發(fā)展時(shí)期：

第一時(shí)期：從產(chǎn)業(yè)革命到十九世紀(jì)末葉（1890～1899）稱搖籃期?；萏乩祝‥.Whitney）提出“互換性”概念，奠定了合理化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化的基礎(chǔ)，推動(dòng)了生產(chǎn)力的再發(fā)展。人們開始用新的思考方式來(lái)研究提高效率等。這就孕育了IE的思想，為IE的誕生和發(fā)展提供了基本元素。

第二時(shí)期：從十九世紀(jì)末（1899年）到第一次世界大戰(zhàn)期間，稱奠基期。泰勒（F·W·Taylor,1856-1915）和吉爾布雷斯（Frank·B·Gilbreth,1868-1924）及其志同道合者成為IE的創(chuàng)始人。泰勒是一位工程師、效率專家和發(fā)明家，他一生中獲得過(guò)100多項(xiàng)專利，他是一位勤奮、自學(xué)成才的典范。

泰勒當(dāng)過(guò)普通工人、技工、工長(zhǎng)、總技師、總工程師，并通過(guò)上夜校獲得史帝芬理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)士學(xué)位。為了決定“公正的一天”（工作量），他首先使用秒表記錄工作時(shí)間，并對(duì)工作方法加以改善和標(biāo)準(zhǔn)化。他做金屬切削試驗(yàn)前后持續(xù)了26年，切去80萬(wàn)磅材料，正式有記錄的試驗(yàn)達(dá)近5萬(wàn)次，最后制訂了“切削用量標(biāo)準(zhǔn)”，并發(fā)現(xiàn)了“高速鋼”，對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力的提高產(chǎn)生了巨大作用。他是“科學(xué)管理”的創(chuàng)始人。

泰勒創(chuàng)立了“時(shí)間研究”（TimeStudy），系統(tǒng)地研究了工場(chǎng)作業(yè)和衡量方法，改進(jìn)操作方法，科學(xué)地制定勞動(dòng)定額，并使之標(biāo)準(zhǔn)化，極大地提高了效率，降低了成本。如：1889年他對(duì)裝卸工使用鐵鏟的效率進(jìn)行了研究，通過(guò)試驗(yàn)和測(cè)定發(fā)現(xiàn)，每次鏟運(yùn)的重量在10kg(約22磅)左右時(shí)，勞動(dòng)效率最高。因此，他便設(shè)計(jì)了許多大小不同的鐵鏟，以適應(yīng)裝卸不同的物料。在此之前，泰勒還進(jìn)行了搬運(yùn)生鐵塊的工效研究，通過(guò)試驗(yàn)規(guī)定了工人每次的搬運(yùn)重量，搬運(yùn)速度，中間休息時(shí)間，使作業(yè)者大大地發(fā)揮了勞動(dòng)潛力，搬運(yùn)量由原來(lái)平均每人每天12.5t增加到48t,搬運(yùn)效率提高近4倍，而工人并沒(méi)有感到比原先勞累。泰勒提出了一系列科學(xué)管理方法，主要著作有：《計(jì)件工資》（1895年）、《工場(chǎng)管理》（1903年）以及《科學(xué)管理原理》（1911年），這是系統(tǒng)闡述他的研究成果和科學(xué)管理思想的代表作，對(duì)現(xiàn)代管理發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，并被公認(rèn)為是工業(yè)工程的開端。所以，泰勒在美國(guó)管理史上被稱作“科學(xué)管理之父”，也被稱作“工業(yè)工程之父”。

吉爾布雷斯是和泰勒差不多是同一時(shí)期的另一位工業(yè)工程奠基人，他也是一名工程師，其夫人是心理學(xué)家，他們的主要貢獻(xiàn)是創(chuàng)造了與時(shí)間研究密切相關(guān)的“動(dòng)作研究”（MotionStudy）。典型的例子是對(duì)建筑工人的砌磚過(guò)程進(jìn)行動(dòng)作研究，通過(guò)給砌磚工人拍攝操作照片，分析出砌磚過(guò)程中的無(wú)效、笨拙動(dòng)作，并通過(guò)改進(jìn)作業(yè)場(chǎng)合布置和作業(yè)工具，使原先砌一塊磚需18個(gè)動(dòng)作簡(jiǎn)化到5個(gè)動(dòng)作（在簡(jiǎn)單作業(yè)場(chǎng)合只需兩個(gè)動(dòng)作）。使砌磚效率由過(guò)去的每小時(shí)170塊提高到350塊。吉氏夫婦的動(dòng)作研究把人的動(dòng)作劃分為17種基本動(dòng)作要素，認(rèn)為任何作業(yè)的動(dòng)作都可由這17種動(dòng)素加以組合或者分解。他還設(shè)計(jì)了這17種基本動(dòng)作要素的記錄符號(hào)和代號(hào)。這些符號(hào)雖然尚未形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但一直為各國(guó)IE工作者承認(rèn)和應(yīng)用。他們還制定了使動(dòng)作變得容易、迅速而又減少疲勞的“動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則”。1921年他們又創(chuàng)造了“生產(chǎn)流程圖”，為分析和建立良好的作業(yè)順序提供了工具。

他們對(duì)生產(chǎn)中人的價(jià)值、作用及其對(duì)工作環(huán)境的反應(yīng)等，即對(duì)“人—機(jī)工程”方面的研究也卓有成就。吉氏被稱為“工作研究之父”，吉氏夫人是第一位女教授，第一位女院士，是美國(guó)五屆總統(tǒng)的工程顧問(wèn)，被譽(yù)為工程界的第一夫人。

甘特（Henry·L·Gantt）也是工業(yè)工程的先驅(qū)者之一，他的重大貢獻(xiàn)是發(fā)明了著名的“甘特圖”，這是一種預(yù)先計(jì)劃安排作業(yè)活動(dòng)、檢查進(jìn)度以及更新計(jì)劃的系統(tǒng)圖表的方法，它是對(duì)工作進(jìn)行計(jì)劃、進(jìn)度控制和檢查的一種十分有用的方法，直到今天它仍然被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)計(jì)劃與控制工程領(lǐng)域。

第三時(shí)期：從第一次世界大戰(zhàn)到第二次世界大戰(zhàn)期間，稱成熟期。廣泛地將當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)和其他自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的成果引入IE中。IE工程師們已開始用多種學(xué)科的知識(shí)來(lái)考察、分析和改進(jìn)所研究的系統(tǒng)。1921年～1932年，梅奧（Mayo）在西方電氣公司霍桑工廠所進(jìn)行的著名“霍桑實(shí)驗(yàn)”，使人們認(rèn)識(shí)到，生產(chǎn)過(guò)程中人的行為和作用對(duì)生產(chǎn)效率的提高更為重要，提高職工的士氣是提高生產(chǎn)效率的有效方式。

1924年數(shù)學(xué)家休哈特（W.A.Shewhart）首創(chuàng)“數(shù)量控制圖”，有效地將數(shù)學(xué)分析與統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用到質(zhì)量控制中，從而統(tǒng)計(jì)學(xué)成為IE有力的工具。它廣泛應(yīng)用于質(zhì)量控制、庫(kù)存控制、財(cái)物與成本控制，以及市場(chǎng)預(yù)測(cè)等方面。第二次世界大戰(zhàn)期間，關(guān)于工作研究（包括：時(shí)間研究、方法研究）、質(zhì)量控制、人事評(píng)價(jià)與選擇、工廠布置、生產(chǎn)計(jì)劃等方面都已成為IE的內(nèi)容。隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，費(fèi)希開創(chuàng)工程經(jīng)濟(jì)分析研究的研究方法，解決機(jī)器設(shè)備的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。當(dāng)時(shí)，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，尤其是二戰(zhàn)后建設(shè)的需要，（40年代中期～70年代）運(yùn)籌學(xué)“OR”的產(chǎn)生為決策者提供在多種方案中進(jìn)行決策的方法，IE師們將其應(yīng)用到企業(yè)管理中的生產(chǎn)決策、銷售方案、計(jì)劃、資源最優(yōu)配置等工作中。因而，“OR”中的線性規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、博弈論、排隊(duì)論等都成為IE師們的手段。IE的技術(shù)內(nèi)容得到大的豐富與發(fā)展。

第四時(shí)期：70年代以后，稱革新期。

“現(xiàn)代工業(yè)工程”。IE應(yīng)用定量分析與設(shè)計(jì)的能力大大增強(qiáng)。應(yīng)用數(shù)學(xué)的成果使人們開始通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立來(lái)分析研究、設(shè)計(jì)、描述復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。尤其是工程科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的產(chǎn)生，使IE能夠吸收現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成果，對(duì)大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、實(shí)驗(yàn)、多方案比較與決策以及運(yùn)行過(guò)程的控制與創(chuàng)新。人們又稱這個(gè)時(shí)期的IE為“現(xiàn)代工業(yè)工程（現(xiàn)代IE）。

(2)現(xiàn)代IE（有五個(gè)特點(diǎn)）：

①快。②效率高、質(zhì)量高。③高新技術(shù)。進(jìn)入了信息化時(shí)代。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，IE研究的內(nèi)容，在很大程度上是：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD：ComputerAidedDesign）;計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM：ComputerAidedManufacturing）;計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP：ComputerAidedProgrammingPlan）;計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE：ComputerAidedEngineering）;計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAT：ComputerAidedTeaching）;計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS：ComputerIntegeterManufacturingSystem）;制造需求資源計(jì)劃（MRP）;精益生產(chǎn)（LP）;敏捷制造（AM）;智能制造（IMS）;柔性制造系統(tǒng)（FMS）等，即計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)，涉及到自動(dòng)化與高科技領(lǐng)域中的內(nèi)容。

④“國(guó)際交流”。國(guó)際間的引進(jìn)、吸收、交流、改造、移植相當(dāng)活躍。如：“看板管理”、“田口方法”、“精益方式”等。這些技術(shù)方法輸入到各國(guó)，許多企業(yè)從中收到良好效果。

⑤

普及、發(fā)展、創(chuàng)新?，F(xiàn)代工業(yè)工程的理論、方法仍在不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，雖然應(yīng)用的重點(diǎn)在企業(yè)管理上，但在交通、文教、醫(yī)療、體育、行政管理等多種宏、微觀領(lǐng)域中已經(jīng)得到普及?，F(xiàn)代工業(yè)工程學(xué)科體系可以比擬為一條連續(xù)光譜：如圖1-2所示。中間是工業(yè)專業(yè)知識(shí)，該部分既反映解決實(shí)際問(wèn)題所需要的專業(yè)知識(shí)，也表示工業(yè)工程所要研究和處理的一些實(shí)際問(wèn)題;左側(cè)是工業(yè)工程的基礎(chǔ)理論和方法;右側(cè)表示工業(yè)工程的工藝。圖1-2

（3）現(xiàn)代工業(yè)工程發(fā)展趨勢(shì)

①更加注重博采眾長(zhǎng)。

②更加應(yīng)用廣泛。

③更加重視定性與定量研究相結(jié)合。

④更加突出以人為本。

⑤更加突出戰(zhàn)略性。

需要指出的是：IE的發(fā)展是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家中，IE研究的主要內(nèi)容之一是計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)，學(xué)術(shù)會(huì)議為計(jì)算機(jī)與工業(yè)工程國(guó)際會(huì)（ICC&IE）。而在發(fā)展中國(guó)家與地區(qū)，工作研究、工廠平面布置、人-機(jī)工程等則是應(yīng)用與開發(fā)的重點(diǎn)。我們可以毫無(wú)疑問(wèn)地說(shuō)，沒(méi)有IE的開發(fā)與應(yīng)用，要實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展是不大可能的！

目前，各國(guó)都在根據(jù)本國(guó)國(guó)情，建立自己的IE應(yīng)用與開發(fā)體系。泰國(guó)、印度等亞太地區(qū)國(guó)家和我國(guó)臺(tái)灣所建立的IE體系和名稱，與美國(guó)、加拿大相似;而日本建立了經(jīng)營(yíng)工學(xué)、能率協(xié)會(huì)、IE學(xué)會(huì)等IE學(xué)術(shù)團(tuán)體;在歐洲各國(guó)除了用IE名稱外，還有用“生產(chǎn)與制造工程”等名稱。但其研究與開發(fā)的內(nèi)容，達(dá)到的目標(biāo)是相似的。

當(dāng)今，IE已成為國(guó)際上通用的、廣泛的科學(xué)技術(shù)，內(nèi)容越來(lái)越廣泛，應(yīng)用的領(lǐng)域已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代工業(yè)工程廣泛應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域中，IE師也是最受歡迎和就業(yè)范圍最廣的職業(yè)。在世界銀行的人才專家?guī)熘芯蛯ｉT設(shè)有IE專家?guī)?。可以說(shuō)，IE的研究與發(fā)展水平，在一定程度上標(biāo)志一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和管理發(fā)展水平。9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽(yáng)光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。2月-252月-25Tuesday,February18,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。11:38:1511:38:1511:382/18/202511:38:15AM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無(wú)以廣才，非志無(wú)以成學(xué)。2月-2511:38:1511:38Feb-2518-Feb-2512、越