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1、工业工程导论 （Introduction to Industrial Engineering）,第二章 工业工程的发展和作用,第二章 工业工程的发展和作用,教学目的和任务： 通过本章的学习，了解工业工程的发展和作用 重点与难点： 工业工程的作用 教学手段与方法： 以教师教授为主 参考资料： http:/www.chinaie.info,1 工业工程的产生与发展 工业工程100年(孕育期),管理的意识随着氏族的形成就已经产生了 工程的概念直到土木、机械、电气、化学四大技术在18、19世纪先后发展起来之后，才开始萌发 早期的工程原理首先是在土木建筑方面发展起来的，当时叫做民用工程（Civil En
2、gineering）,产业革命促进了大批革新项目，制造业的规模和复杂性大幅度增加。零件互换性(E.Whitney)和劳动分工(A. Smith)，是促使大量生产成为可能的两个重要的IE观念。 在德国兴起的标准化同样也是促进大量生产和工业化的重要IE成就。 1832年，英国的Charles W. Babbage发表了机械制造业经济论(On the Economy of Machinery Manufactures)，提出了时间研究的重要概念。,工业工程100年(孕育期),亚当斯密 国富论(1776) 劳动分工的三个基本的经济优点 重复完成单项作业会使技能或熟练 程度得到发展 节约由于工作变换而造
3、成的损失时间 当人们在一定范围内努力使作业专门化时，通常会发明出机器或工具来。,工业工程100年(孕育期),查尔斯巴比奇 论机器和制造业的经济 提出了许多关于生产组织和经济学方面带有启发性的观点： 斯密的三个观点 对技巧订出界限作为报酬依据的原则,制针的制造成本和工序分析 英国制造（178）针“11号，5546枚，重1磅；12号，6932枚，重20盎司，需用纸6盎司,雇用人数：男工四人，女工四人，童工2人，共计10人,Charles Babage(查尔斯巴比奇 ；1792-1871）,主要贡献： -进一步研究劳动分工理论 -意识到工厂里的管理问题不同与技术问题，提出科学方法可以应用于管理；倡导
4、直线职能式组织。 -注意到了生产和劳资关系问题，意识到了时间研究与测时的困难性。 -表现出了对广告、销售和产品开发的关注。 人们开始用新的思考方法来研究提高效率，这些都为生产的标准化、专业化和管理的科学化奠定了基础，并孕育了IE 的思想，为IE 的诞生和发展打下基础。,工业工程100年(孕育期),工业工程100年(第一阶段),F.W.泰勒(1856-1915)，被誉为工业工程之父。通过著名的“铁铲实验”、“搬运实验”和“切削实验”，总结了称为“科学管理”的一套思想，其内容涉及制造工艺过程、劳动组织、专业化分工、标准化、工作方法、作业测量、工资激励制度以及生产规划和控制等问题的改进，其科学性和系
5、统性为IE开创了通向今天的道路。,1910年，Frank Gilbreth和Lillian Gilbreth从事动作研究(砌墙实验)和工业心理学研究； 1913年，Henry Ford发明流水装配线； 1914年，Harry Gantt从事作业进度规划研究和按技能高低与工时付酬的计件工资制的研究； 1917年，F. W. Harris研究应用经济批量控制库存量的理论；,1911年，泰勒发表科学管理原理（后更名为工业工程），标志工业工程的正式诞生。,工业工程100年(第一阶段),（2）经济发展 商品经济发展100多年,IE产生的背景必然性因素,(4)社会背景,家庭作坊式下的管理与机器大工业生产方
6、式间的矛盾 社会需求与供给间的矛盾 工人和资本家之间的分配矛盾 结果： 工人消极怠工、罢工现象 工会组织蓬勃发展 社会不稳定,IE产生的背景必然性因素,Frederick W. Taylor偶然性,18561915 科学管理之父 1881年, Midvale Steel总工程师, 研究完成工作的方法 创立效率原理 强调科学管理，从而提高生产率； 创立了”时间研究”，改进了操作方法； 提出了一系列科学管理原理与方法；,泰勒的时间研究（Time Study）,有关系？”，“究以何种铲重为最经济最有效？”，“什么样子的铲子，工人拿了既舒服又铲得多，铲得快？” 。,1898年，泰勒工作于伯斯利恒（Be
7、thlehem）钢 铁厂，当时该厂雇有铲手工人400600名,每日在一长 约2里、宽约1/4里之广场上，铲动各种不同之物料。这 些铲手不用工场所准备的铲子，很多人自己从家中带来 铲子，铲煤时，每铲重仅3.5磅，而铲矿砂时每铲竟重达 38磅。这种自备铲子的情形与每铲重量之差额，引起泰 勒的好奇。他想：“铲子的形状、大小和铲物工作量有没,于是，泰勒选两名优良铲手，分别在场内不同地点作试验工作，同时用秒表（Stop watch）记录其时间，并分别用大小不同的铲子去铲比重不同之物料，并分别记录所用铲子的大小及式样和每铲重量，经多次试验后，发现每铲重量约为21.5磅时，可得最经济、最有效之结果。既铲重物
8、时用小铲，铲轻物时用大铲，但每铲重量均约为21.5磅左右。泰勒得此结果后，于是设计各种尺寸大小不同的铲具，训练工人，并拟定奖工办法，凡工人能完成规定之工作时，可得日薪60之奖金，否则派员授以正确工作方法，务使其亦可得同样奖金。,泰勒的时间研究,著作： 1 “A Piece Rate System”（计件工资）,1895 2 “Shop Management”（工厂管理）,1903 3 “On the Art of Cutting Metals”,1906 4 “ The Principles of Scientific Management”,1911,贡献： 确定一天公正的劳动量 时间研究
9、差别计件工资制 操作标准化 作业改进,将管理上升为科学,Frank & Lillian Gilbreth,Frank (1868-1924); Lillian (1878-1972) 工作测量方法之父 创立了“动作研究”（Motion study)：分解动作确定基本动作要素，经科学分析建立省时高效和最满意的操作顺序,动作研究 动作分解-动素 动作影片分析 疲劳研究 作业环境研究 心理学研究,吉尔布雷斯的动作研究（Motion Study）,1885年，吉尔布雷斯受雇于一营造商，发现工人造屋砌砖时，所用的工作方法及工作的快与慢，互不相同。“究以何种方法为最经济及最有效？” 于是他们分析工人砌砖之
10、动作。发现工人每砌一砖，先用左手俯身拾取，同时翻动砖块，选择它最好的一面。堆砌时，放置外向。这个动作完成后，右手开始铲起泥灰，放在堆砌处，左手放砖块后，右手又用铲泥灰工具敲击数下来固定砖。他们把这一周期性动作拍制成影片，并进行细心研讨和分析，,发现：工人俯身拾砖，容易增疲劳；左手取砖时，右手闲散，也非有效方法；再敲砖动作，也属多余。,于是他们对工人的动作进行改善。经多次试验，得到一种砌砖新法。其方法是：把砖块运至工作场时，先令价廉工人挑选好砖，放在一个木框内，每框盛砖90块，砖最好之一面或一端，朝一定的方向放，这个木框悬挂在工人左方身边，使左手取砖时，右手同时取泥灰，同时改善泥灰的浓度，使砖置
11、放其上时，不须敲击，就能够定位。,吉尔布雷斯的动作研究（Motion Study）,经改善后，工人工作量大增，其砌每一砖的动作由18次减至5次，工人经训练后，老法每小时原只能砌120块，用新法则可砌350块，工作效率增加近200。,吉尔布雷斯砌砖研究,1914年，Harry Gantt从事作业进度规划研究和按技能高低与工时付酬的计件工资制的研究； 1917年，F. W. Harris研究应用经济批量控制库存量的理论；,工业工程100年(孕育期),甘 特,甘特(Henry Laurence Gantt， 1861-1919)：他与泰勒一同工作于密德瓦钢铁公司。他进行作业进度规划研究和记件工资制研
12、究，发明了著名的甘特图(Gantt Chart)，用棒条图图形来控制工作流程及进度，对于进行中或已完成的工作一目了然，甚至于到今天这个技术仍然被广受采用。,Gantt Chart,工业工程100年(第二阶段),1911年美国Purdue大学机械工程系首先开设了工业工程选修课； 1918年美国宾夕法尼亚州立大学建立了工业工程系； 1920年美国成立了美国工业工程师协会（American Society of Industrial Engineer ,ASIE；后又成立AIIE INSTITUTE OF INDUSTRIAL ENGINEERS ），工厂中出现专门从事IE的职业； 1922年马肯著
13、预算控制，1924年著会计管理； 1924-1931年W.A.Shewhart首创“统计质量管理”； 1924-1933年，G.F.Mayo通过“霍桑实验”首创“人际关系学说”； J.Fish 首创“工程经济”。,工业工程100年(第三阶段),40年代中期 ，英、美两国发表了关于运筹学成果的资料，立刻受到IE工作者的注意。OR是包括数学规划、优化理论、排队论、存贮论、博奕论等理论和方法在内的比较系统的学科体系，可以用来描绘、分析和设计多种不同类型的运行系统。 例如，对于设施设计（facility design），传统的IE主要凭工业的专门知识和经验设计车间、仓库的最佳布置和最优位置，使用的传统
14、方法不外乎是流程图、模型板、规范清单等。而现在则可用OR的排队分析、数学规划，更系统、更方便、更精确地进行各种设施的设计，而且把IE的设施设计范围扩展到其他更复杂、更庞大的设施系统。,举例,餐厅的服务流程如下：1、客人就座；2、服务员上茶、点菜；3、客人等上菜；4、客人进餐；5、买单,以快餐的速度来计算各个环节所需时间：1客人就座2分钟.2服务员上茶、点菜3分钟.3客人等上菜15分钟.4客人进餐10分钟.5买单3分钟.整个服务流程的时间为33分钟，其中第三环节的客人等上菜耗时最多。,1点餐买单2分钟.2打饭打菜2分钟.3就座2分钟.4进餐10分钟整个流程的时间为16分钟，这也是麦当劳、肯德基的
15、服务流程。,工业工程100年(第三阶段小结),第三阶段的IE与前两阶段的比较 以经验和定性分析为主 以定量分析为主。实际上，从休哈特开始，这些方法的发展使管理开始真正有了科学的依据，而不再只是一种艺术或经验。 以通过基层生产现场中作业研究来降低劳动成本为主 以研究整体系统的优化、降低各种资源消耗、提高整体系统的生产率为主。,工业工程100年(第四阶段) 现代IE的建立,在50、60年代，系统科学（SS）有了长足进展。一种承袭了SS思想和包含自然科学、社会科学知识的、并声称也以OR为理论基础但很注重工程应用的技术系统工程（System Engineering,， SE）脱颖而出。SE重视系统哲学
16、思想的培养和系统分析方法的训练，又包含有较丰富的自然科学和社会科学的知识，正是IE所需要的一种“统帅”学科。,SE的方法论,OR的定量方法,传统IE的专门技术,新IE？,新IE学科的“连续光谱”（continuum spectrum）,工业工程100年(第四阶段) 现代IE的建立,这一时期工业工程已不仅仅是欧美工业发达国家的“专利”，而且已被成功引入亚太地区。最典型、最成功的是日本人。他们在战后经济恢复期从美国的管理思维和技术手段中成功地将工业工程引入日本各行各业，并进行日本式消化和改造，开创出丰田生产方式（Toyota Production System，简称“TPS”）、全面质量管理（Total Quality Control，简称“TQC”）等。 此外，从70年代开始，系统工程、计算机技术被引入IE学科，逐步奠定了现代IE的理论基础与技术基础。,工业工程100年(第四阶段) 现代IE的建立,这个时期IE比较重要的事件就是质量革命，质量变成I
