工業(yè)工程的研究對(duì)象課件

1、工業(yè)工程導(dǎo)論（Introduction to Industrial Engineering）第三章 工業(yè)工程的研究對(duì)象及發(fā)展趨勢(shì)第三章 工業(yè)工程的研究對(duì)象及時(shí)代特征教學(xué)目的和任務(wù)： 通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解工業(yè)工程的研究對(duì)象重點(diǎn)與難點(diǎn)： 工業(yè)工程的研究對(duì)象教學(xué)手段與方法： 以教師教授為主參考資料： 1工業(yè)工程的研究對(duì)象IE的研究對(duì)象：由人、物料、設(shè)備、能源、信息和環(huán)境等生產(chǎn)要素構(gòu)成的各種生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)，且不局限與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。生產(chǎn)過(guò)程將各種生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)換成有形（產(chǎn)品）和無(wú)形（服務(wù)）生產(chǎn)財(cái)富，在此過(guò)程中生產(chǎn)附加價(jià)值。生產(chǎn)系統(tǒng)將與生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的固有技術(shù)和計(jì)劃、設(shè)計(jì)、加工制造、控制、管理以及有關(guān)信息處

2、理技術(shù)等要素有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一個(gè)人造系統(tǒng)。工業(yè)工程的研究對(duì)象 IE的研究對(duì)象是隨著IE的發(fā)展而不斷擴(kuò)大的。傳統(tǒng)IE主要研究生產(chǎn)過(guò)程，仍然屬于微觀范疇；現(xiàn)代IE的研究對(duì)象己經(jīng)擴(kuò)展到包括研究開發(fā)、設(shè)計(jì)和銷售在內(nèi)的廣義生產(chǎn)系統(tǒng)，繼而延伸到整個(gè)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)。當(dāng)前，IE在服務(wù)業(yè)、政府部門等非制造業(yè)也找到了用武之地。IE已經(jīng)成為研究微觀和宏觀系統(tǒng)，追求系統(tǒng)整體優(yōu)化和綜合效益的工具。IE的追求IE = Rationalization, Optimization合理化，最妥善的方法 Improving Constantly 持續(xù)不斷的改善 Through 經(jīng)由 Solving problems 解決問(wèn)題 Eli

3、minating Waste 消除浪費(fèi)Accurate要準(zhǔn)確Better 更好Cheaper 更省錢Doable 可行的Easier 更容易Faster 更快IE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）以人為中心的意識(shí) IE 追求最佳整體效益，力求節(jié)約、杜絕浪費(fèi)，尋求以成本更低、效率更高的方式完成任務(wù)。 IE追求合理性，改善無(wú)止境，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，考察分析，尋求對(duì)策，勇于改革和創(chuàng)新 IE 追求高效與優(yōu)質(zhì)的統(tǒng)一，推行工作簡(jiǎn)化、專門化、標(biāo)準(zhǔn)化，降低成本、提高效率。 現(xiàn)代 IE 追求系統(tǒng)整體優(yōu)化以人為中心來(lái)研究生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、管理、革新和發(fā)展，使每個(gè)人關(guān)

4、心和參加改進(jìn)工作，提高效率。成本和效率意識(shí)生產(chǎn)要素人 財(cái) 物投入轉(zhuǎn)換產(chǎn)出生產(chǎn)的財(cái)富產(chǎn)品 服務(wù)生產(chǎn)率=產(chǎn)出/投入技術(shù)管理生產(chǎn)系統(tǒng)增值的概念站在客戶的立場(chǎng)上，有四種增值的工作 - 使物料變形 - 組裝 - 改變性能 - 部分包裝物料從進(jìn)廠到出廠，只有不到 10% 的時(shí)間是增值的！Definition of Wastes 什么是浪費(fèi)？ Anything other than absolute minimum resource of material， machine and manpower required to add value to the product 除了使產(chǎn)品增值所需的材料，設(shè)備和人

5、力資源之絕對(duì)最小量以外的一切東西 Anything Other Than Necessary 任何非必需的東西！Overproduction 過(guò)量生產(chǎn)Inventory 庫(kù)存Correction 返工Motion 多余動(dòng)作Processing 過(guò)程不當(dāng)Waiting 等待Conveyance 搬運(yùn)Eliminate Wastes 消除七種浪費(fèi) 消除浪費(fèi)降低成本的過(guò)程第一層次的浪費(fèi)（過(guò)剩的生產(chǎn)能力）過(guò)多的人員過(guò)剩的設(shè)備過(guò)剩的庫(kù)存多余的勞務(wù)費(fèi)多余的折舊費(fèi)多余的利息支出第二層次的浪費(fèi)（最大的浪費(fèi)）制造過(guò)剩的浪費(fèi)（工作進(jìn)展過(guò)度）用能銷售的速度制造（豐田生產(chǎn)方式的中心課題）等待時(shí)間顯在化消除制造過(guò)剩的浪

6、費(fèi)第三層次的浪費(fèi)過(guò)剩庫(kù)存的浪費(fèi)利息支出(機(jī)會(huì)成本)的增加第四層次的浪費(fèi)多余的倉(cāng)庫(kù)多余的搬運(yùn)工多余的搬運(yùn)設(shè)備多余的庫(kù)存管理、質(zhì)量維護(hù)人員多余的電腦消除第三和第四層次的浪費(fèi)以作業(yè)的再分配減少人員設(shè)備折舊費(fèi)和間接勞務(wù)費(fèi)等的增加產(chǎn)品成本增加間接制造費(fèi)降低勞務(wù)費(fèi)降低產(chǎn)品成本降低問(wèn)題和改革意識(shí)問(wèn)題是什麼？問(wèn)題： 當(dāng)現(xiàn)狀與標(biāo)準(zhǔn)或期望發(fā)生了差距，即遇到了問(wèn)題。 Deviation from should過(guò)去未來(lái)現(xiàn)在目標(biāo)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象（可感覺(jué)、可衡量）一次因（近因）治標(biāo)n次因（根因）治本問(wèn)題的改善改進(jìn)發(fā)生問(wèn)題現(xiàn)狀分析原因分析區(qū)分主要原因?qū)嵭醒杏?盡快解決方案 一般解決方案 圓滿解決方案為防止問(wèn)題的反復(fù)發(fā)生制定的

7、對(duì)策制定對(duì)策3 現(xiàn)代IE發(fā)展的顯著特征1、研究對(duì)象和應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，并日益注重用系統(tǒng)觀點(diǎn)和系統(tǒng)工程方法來(lái)處理問(wèn)題；2、廣泛采用計(jì)算機(jī)強(qiáng)化信息的采集、處理、傳輸、開發(fā)MIS與DSS等計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)和信息化、智能化制造系統(tǒng)；3、突出重視生產(chǎn)率和質(zhì)量的研究；4、努力實(shí)現(xiàn)不斷改善可持續(xù)發(fā)展的藥酒和綜合創(chuàng)新這一現(xiàn)代IE的本質(zhì)功能；5、重視人的作用、注重人與機(jī)器的最佳配合；6、重視形成面向問(wèn)題的適宜的IE工作模式。未來(lái)IE的發(fā)展Integration：將工程技術(shù)與管理技術(shù)整合 Information：信息系統(tǒng)的應(yīng)用 Intelligence ：發(fā)揮高度的智能 Interaction：協(xié)

8、調(diào)溝通與團(tuán)隊(duì)精神的發(fā)揮 Idea：創(chuàng)造力的發(fā)展 International：國(guó)際觀的心胸及視野工業(yè)工程必須隨時(shí)代的需求而變化。未來(lái)我國(guó)工業(yè)的經(jīng)營(yíng)型態(tài)與經(jīng)營(yíng)環(huán)境將由傳統(tǒng)性工業(yè)邁進(jìn)高科技工業(yè)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)入世界性經(jīng)濟(jì)體系。面對(duì)未來(lái)的環(huán)境，IE的英文第一個(gè)I字要變得更有意義。未來(lái)IE應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)（一） 進(jìn)入21世紀(jì)，由于經(jīng)濟(jì)的全球化以及計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)工業(yè)工程的發(fā)展將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：工業(yè)工程技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于非制造領(lǐng) 雖然，目前制造現(xiàn)場(chǎng)和制造領(lǐng)域仍是我國(guó)IE技術(shù)應(yīng)用的主體 ，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在流通、商貿(mào)、服務(wù)業(yè)等非制造領(lǐng)域IE技術(shù)也會(huì)得到廣泛應(yīng)用。例如，可以將IE技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)院住院手

9、續(xù)及病人看病程序設(shè)計(jì)中，優(yōu)化住院看病程序，減少病人的等待時(shí)間；將IE技術(shù)特快專遞服務(wù)、110服務(wù)及游樂(lè)園管理等中，提高服務(wù)效率和質(zhì)量。IE在這些領(lǐng)域應(yīng)用所產(chǎn)生的示范作用將會(huì)促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，并推動(dòng)工業(yè)工程學(xué)科的自身建設(shè)。 未來(lái)IE應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)（二）新的工業(yè)工程研究手段不斷涌現(xiàn) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行許多高級(jí)數(shù)字仿真。數(shù)字仿真技術(shù)為實(shí)際系統(tǒng)的描述、分析和性能預(yù)測(cè)提供了一種定量化的手段。而且，最新的仿真技術(shù)可以將仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，將設(shè)計(jì)者置于虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，使其能夠“身臨其境”地發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，從而降低制造成本，縮短實(shí)施時(shí)間，減少設(shè)計(jì)的反復(fù)。 此外，其他學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)

10、的新方法，如模糊邏輯、遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，也不斷被引到IE的研究之中。模糊邏輯可用于項(xiàng)策支持等工作；遺傳算法是一種用于系統(tǒng)優(yōu)化的人工智能方法，被用于求解雙目標(biāo)運(yùn)輸問(wèn)題、設(shè)施布局設(shè)計(jì)等；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用于研究、開發(fā)CAPP和并行工程等。未來(lái)IE應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)（三） IE更加趨向于多種技術(shù)和多種學(xué)科的綜合應(yīng)用 隨著計(jì)算機(jī) 、通信和全球網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，將使得工業(yè)工程與信息技術(shù)緊密融合。同時(shí)，IE正在廣泛吸收人工智能、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等技術(shù)來(lái)充實(shí)、擴(kuò)展其技能和工具手段，并廣泛地應(yīng)用于企業(yè)的計(jì)算機(jī)制造、決策支持、物料供應(yīng)、生產(chǎn)計(jì)劃、庫(kù)存管理、財(cái)務(wù)管理、企業(yè)銷售管理、項(xiàng)目控制等系統(tǒng)以及更廣泛的經(jīng)濟(jì)與控制

11、系統(tǒng)，形成物流、價(jià)值流、信息流三流集成管理的格局，提高了系統(tǒng)的柔性以及企業(yè)的設(shè)計(jì)和研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)“個(gè)性化可制定”的策略，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。未來(lái)IE應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)（四）國(guó)際化與本土化并行 產(chǎn)品的全球制造、全球銷售導(dǎo)致業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)全球化，國(guó)際市場(chǎng)形成，貿(mào)易壁壘逐步削弱。世界許多著名大學(xué)如MIT、斯坦福大學(xué)、哈佛大學(xué)等經(jīng)常與其他國(guó)家合作，承攬IE的培訓(xùn)、開發(fā)等項(xiàng)目。IE的作用逐步被世界各國(guó)所認(rèn)識(shí)，對(duì)IE的研究和應(yīng)用也已國(guó)際化。 IE是一種與國(guó)家的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)傳統(tǒng)密切相關(guān)的技術(shù)，受各民族、文化傳統(tǒng)等因素的影響，不具備完全可復(fù)制性 。為了適應(yīng)我國(guó)行業(yè)、企業(yè)的應(yīng)用需要，我們要在吸取美國(guó)、日本等發(fā)

12、達(dá)國(guó)家先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出適合中國(guó)國(guó)情的、具有中國(guó)特色的IE應(yīng)用模式。 IE學(xué)科建設(shè)與改革 IE學(xué)科應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)決定了學(xué)科建設(shè)和專業(yè)改革的方向。因此，在研究其趨勢(shì)的同時(shí)，要在專業(yè)課程體系和實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)等方面不斷進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境的變化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，加速高素質(zhì)復(fù)合型IE人才的培養(yǎng)。日趨完善IE學(xué)科體系。在對(duì)IE傳統(tǒng)領(lǐng)域繼續(xù)深入研究的同時(shí)，不斷探索新興領(lǐng)域 。如南開大學(xué)IE專業(yè)課中開設(shè)服務(wù)品質(zhì)管理、軟件開發(fā)技術(shù)、系統(tǒng)建模與仿真、工業(yè)工程實(shí)務(wù)等課程。吸收國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才，不斷壯大研究隊(duì)伍。未來(lái)中國(guó)IE領(lǐng)域的研究核心 根據(jù)前面我們對(duì)中國(guó)工業(yè)工程應(yīng)用特點(diǎn)極其知識(shí)體系發(fā)展趨勢(shì)的分析，在未來(lái)的

13、時(shí)間里，中國(guó)工業(yè)工程領(lǐng)域的研究和應(yīng)用主要集中在基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)，人因工程，運(yùn)籌學(xué)等八大領(lǐng)域（具體見(jiàn)下表）。而且，中國(guó)學(xué)術(shù)界的專家們已提議建立以清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)和重慶大學(xué)為主體的國(guó)家工業(yè)工程技術(shù)中心，加強(qiáng)IE在實(shí)踐中的實(shí)用性與應(yīng)用性。中美IE未來(lái)新興研究領(lǐng)域?qū)Ρ犬?dāng)前，中國(guó)工業(yè)工程的研究和應(yīng)用領(lǐng)域主要在制 造行業(yè)和服務(wù)行業(yè)?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了很多新的研究領(lǐng)域。對(duì)中國(guó)IE應(yīng)用者和學(xué)術(shù)界來(lái)說(shuō)，如何找到未來(lái)工 業(yè)工程的正確研究方向是很重要的。下表列舉了 10個(gè)新興領(lǐng)域并對(duì)中美兩國(guó)的研究與應(yīng)用情況進(jìn)行了比較。Emerging AreasUSAChinaStatusRelevant

14、 IE coreStatusRelevant IE core21st Century WorkforceActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyNone/EmergingKnowledge-based EfficiencyMental workload Study21st Century ManufacturingActiveEfficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration Methodology

15、Operations ResearchActive/Emerging Network-based ManufacturingLogistics/ SCMBiomedical IndustryActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchNetwork-based Manufac

16、turingLogistics/ SCMCivil Infrastructure Active/Emerging Quality EngineeringSystem Integration MethodologyOperations ResearchNone/EmergingOperations ResearchLogistics/ SCMService EngineeringConstruction AutomationActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyO

17、perations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchQuality EngineeringLogistics/ SCMEnterprises EngineeringActive Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringActive/Emerging Operations Resea

18、rchQuality EngineeringNetwork-based ManufacturingLogistics/ SCMHealth CareActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchLogistics/ SCMService EngineeringHomeland

19、SecurityActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchNone/EmergingOperations ResearchLogistics/ SCMService EngineeringNano-ManufacturingEmergingEfficiency and ProductivitySystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringN

20、one/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchQuality EngineeringKnowledge-based EfficiencyInternet WorkingActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringActive/Emerging Human Factors and ErgonomicsOperations R

21、esearchKnowledge-based EfficiencyNetwork-based ManufacturingLogistics/ SCMNumberLocationCenter NameRoles and Features1Chongqing University,Chongqing CitySouthwestern Branch of IE Technology CenterMain research areas are E-works, Green Manufacturing, main application areas are auto industry, motor in

22、dustry, equipments industry2Shanghai JiaotongUniversity, Shanghai CityEastern Branch of IE Technology CenterMain research areas are advanced planning system, manufacturing systems modeling, health engineering, main application areas are semiconductor industry, ship building industry and health engin

23、eering3Tianjin University,Tianjin CityNortheastern Branch of IE Technology CenterMain research areas are quality engineering and modern logistics, main application areas are auto industry and logistics industry4Tsinghua Graduate School (Shenzhen), Shenzhen CitySouthern Branch of IE Technology Center

24、Main application areas are intelligent transportation and modern Logistics5Tsinghua University,Beijing CityNational IE Technology CenterLeader of all sub-centers, guidance of sub-centers, bridge between sub-centers and National Government, common key technologies research and implementation6Xian Jia

25、otong University,Xian CityNorthwestern Branch of IE Technology CenterMain research areas are human factors and logistics, main application areas are mining industry and equipments industry未來(lái)中國(guó)IE發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù) 目前，中國(guó)工業(yè)工程主要應(yīng)用于制造領(lǐng)域。未來(lái)，工業(yè)工程將廣泛地應(yīng)用于非制造領(lǐng)域。信息時(shí)代計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)工程、通訊技術(shù)、高技術(shù)的發(fā)展，為工業(yè)工程的發(fā)展提供了新的技術(shù)和手段。在制造行業(yè)，常用的關(guān)鍵技術(shù)有智

26、能生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度系統(tǒng)（廠級(jí)）、高級(jí)車間控制和管理系統(tǒng)（車間級(jí)）和智能遠(yuǎn)程生產(chǎn)與維護(hù)系統(tǒng)等。在服務(wù)行業(yè) ，常用的關(guān)鍵技術(shù)有電子商務(wù)、電子管理系統(tǒng)、鐵路運(yùn)輸優(yōu)化技術(shù)與優(yōu)化系統(tǒng)等（詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)下表）。PriorityManufacturing IndustryFuture challengesService IndustryFuture challenges1Intelligent Production Plan and Schedule system (factory level)How to fit with different enterprises production patterns?E-

27、Business and E-GovernmentTrust crisis issue, the safety of online transaction and business confidential information.2Advanced workshop control and Management system (workshop level)How to integrate the basic information and support decision making effectively? Modern airport logistic optimization an

28、d system developmentAir transportation capacity simulation, optimization, system design and development3Intelligent remote production and maintenance systemHow to allocate distributed manufacturing resources and merge the conflicts? Rail transportation optimization technology and systemRail transportation capacity simulation, optimization, system design and development4Quality assurance and control systemHow to keep the balance between quality monitoring cost and quality assu