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1、太原科技大学经济与管理学院工业工程导论（Introduction to Industrial Engineering）第三章 工业工程的研究对象及发展趋势第三章 工业工程的研究对象及时代特征教学目的和任务： 通过本章的学习，了解工业工程的研究对象重点与难点： 工业工程的研究对象教学手段与方法： 以教师教授为主参考资料： http:/www.chinaie.info1工业工程的研究对象IE的研究对象：由人、物料、设备、能源、信息和环境等生产要素构成的各种生产及经营管理系统，且不局限与工业生产领域。生产过程将各种生产要素转换成有形（产品）和无形（服务）生产财富，在此过程中生产附加价值。生产系统将与
2、生产过程有关的固有技术和计划、设计、加工制造、控制、管理以及有关信息处理技术等要素有机结合起来的一个人造系统。IE的追求IE = Rationalization, Optimization合理化，最妥善的方法合理化，最妥善的方法 ImprovingImprovingConstantlyConstantly 持持续续不不断断的的改改善善 ThroughThrough经经由由 SolvingproblemsSolvingproblems解决问题解决问题EliminatingWasteEliminatingWaste消除浪费消除浪费Accurateccurate要准确要准确要准确要准确Better
3、etter 更好更好更好更好Cheaper heaper 更省钱更省钱更省钱更省钱Doable oable 可行的可行的可行的可行的Easier asier 更容易更容易更容易更容易Faster aster 更快更快更快更快工业工程意识成本和效率意识问题和改革意识工作简化和标准化意识全局和整体化意识以人为中心的意识。 IE 追求最佳整体效益，力求节约、杜绝浪费，追求最佳整体效益，力求节约、杜绝浪费，寻求以成本更低、效率更高的方式完成任务。寻求以成本更低、效率更高的方式完成任务。 IE追求合理追求合理性性，改善无止境，不断发现问题，改善无止境，不断发现问题，考考察分析，寻求对策，勇于改革和创新察
4、分析，寻求对策，勇于改革和创新 IE 追求高效与优质的统一追求高效与优质的统一，推行工作简化、推行工作简化、专门化、标准化，降低成本、提高效率。专门化、标准化，降低成本、提高效率。 现代现代 IE 追求系统整体优化追求系统整体优化以人为中心来研究生产系统设计、管理、革新和发以人为中心来研究生产系统设计、管理、革新和发展，使每个人关心和参加改进工作，提高效率。展，使每个人关心和参加改进工作，提高效率。成本和效率意识生产要素人财物投入转换产出生产的财富产品服务生产率生产率=产出产出/投入投入技术管理生产系统增值的概念站在客户的立场上，有四种增值的工作 - 使物料变形使物料变形 - 组装组装 - 改
5、变性能改变性能 - 部分包装部分包装物料从进厂到出厂，只有不到物料从进厂到出厂，只有不到物料从进厂到出厂，只有不到物料从进厂到出厂，只有不到 10% 10% 的时间是增值的！的时间是增值的！的时间是增值的！的时间是增值的！Definition of Wastes 什么是浪费？ Anything other than absolute minimum resource of material， machine and manpower required to add value to the product 除了使产品增值所需的材料，设备和人力资源之绝对最小量以外的一切东西 Anything O
6、ther Than Necessary 任何非必需的东西！Overproduction 过量生产过量生产Inventory 库存库存Correction 返工返工Motion 多余动作多余动作Processing 过程不当过程不当Waiting 等待等待Conveyance 搬运搬运Eliminate Wastes 消除七种浪费消除七种浪费 消除浪费降低成本的过程第一层次的浪费（过剩的生产能力）过多的人员过剩的设备过剩的库存多余的劳务费多余的折旧费多余的利息支出第二层次的浪费（最大的浪费）制造过剩的浪费（工作进展过度）用能销售的速度制造（丰田生产方式的中心课题）等待时间显在化消除制造过剩的浪费
7、第三层次的浪费过剩库存的浪费利息支出(机会成本)的增加第四层次的浪费多余的仓库多余的搬运工多余的搬运设备多余的库存管理、质量维护人员多余的电脑消除第三和第四层次的浪费以作业的再分配减少人员设备折旧费和间接劳务费等的增加产品成本增加间接制造费降低劳务费降低产品成本降低问题和改革意识問題是什麼？問題是什麼？問題：問題： 當現狀與標準或期望發生了差距，即當現狀與標準或期望發生了差距，即遇到了問題。遇到了問題。 Deviation from shouldDeviation from should過去過去未來未來現在現在目標目標问题意识标准目标期待水平现状况问题创造的问题要求条件 能力提高 浪费为零 消
8、除反复的错误World Wide ClassWorld Wide Class问题问题创造的问题创造的问题 标准目标 - 现状况 = 期待水平 - 技术能力= 問題的結構现象（可感觉、可衡量）一次因（近因）治标n次因（根因）治本问题的改善改进发生问题改进发生问题现状分析现状分析原因分析原因分析区分主要原因区分主要原因实行实行研讨研讨 尽快解决方案 一般解决方案 圆满解决方案为防止问题的反复为防止问题的反复发生制定的对策发生制定的对策制定对策制定对策全局和整体化意识3 现代IE发展的显著特征1、研究对象和应用范围逐步扩大到整个生产系统，并日益注重用系统观点和系统工程方法来处理问题；2、广泛采用计算
9、机强化信息的采集、处理、传输、开发MIS与DSS等计算机辅助管理系统和信息化、智能化制造系统；3、突出重视生产率和质量的研究；4、努力实现不断改善可持续发展的药酒和综合创新这一现代IE的本质功能；5、重视人的作用、注重人与机器的最佳配合；6、重视形成面向问题的适宜的IE工作模式。未来未来IE的发展的发展Integration：将工程技术与管理技术整合：将工程技术与管理技术整合 Information：信息系统的应用：信息系统的应用 Intelligence ：发挥高度的智能：发挥高度的智能 Interaction：协调沟通与团队精神的发挥：协调沟通与团队精神的发挥 Idea：创造力的发展：创造
10、力的发展 International：国际观的心胸及视野：国际观的心胸及视野工工工工业业工程必工程必工程必工程必须须随随随随时时代的需求而代的需求而代的需求而代的需求而变变化。未来我国工化。未来我国工化。未来我国工化。未来我国工业业的的的的经营经营型型型型态态与与与与经营环经营环境将由境将由境将由境将由传统传统性工性工性工性工业迈进业迈进高科技高科技高科技高科技工工工工业业，国家，国家，国家，国家经济进经济进入世界性入世界性入世界性入世界性经济经济体系。面体系。面体系。面体系。面对对未来的未来的未来的未来的环环境，境，境，境，IEIE的英文第一个的英文第一个的英文第一个的英文第一个I I字要字
11、要字要字要变变得更有意得更有意得更有意得更有意义义。未来未来IE应用发展趋势（一）应用发展趋势（一） 进入进入21世纪，由于经济的全球化以及计算机和信息技术的世纪，由于经济的全球化以及计算机和信息技术的发展，未来工业工程的发展将体现在以下几个方面：发展，未来工业工程的发展将体现在以下几个方面：工业工程技术将被广泛应用于非制造领工业工程技术将被广泛应用于非制造领 虽然，目前制造现场和制造领域仍是我国虽然，目前制造现场和制造领域仍是我国IE技术应用的技术应用的主体主体 ，但随着经济的发展，在流通、商贸、服务业等非制，但随着经济的发展，在流通、商贸、服务业等非制造领域造领域IE技术也会得到广泛应用。
12、例如，可以将技术也会得到广泛应用。例如，可以将IE技术应技术应用在医院住院手续及病人看病程序设计中，优化住院看病用在医院住院手续及病人看病程序设计中，优化住院看病程序，减少病人的等待时间；将程序，减少病人的等待时间；将IE技术特快专递服务、技术特快专递服务、110服务及游乐园管理等中，提高服务效率和质量。服务及游乐园管理等中，提高服务效率和质量。IE在这些在这些领域应用所产生的示范作用将会促进社会发展，并推动工领域应用所产生的示范作用将会促进社会发展，并推动工业工程学科的自身建设。业工程学科的自身建设。 未来未来IE应用发展趋势（二）应用发展趋势（二）新的工业工程研究手段不断涌现新的工业工程研
13、究手段不断涌现 随着计算机技术的不断发展，人们使用计算机进行许多高级数随着计算机技术的不断发展，人们使用计算机进行许多高级数字仿真。数字仿真技术为实际系统的描述、分析和性能预测提供了字仿真。数字仿真技术为实际系统的描述、分析和性能预测提供了一种定量化的手段。而且，最新的仿真技术可以将仿真与虚拟现实一种定量化的手段。而且，最新的仿真技术可以将仿真与虚拟现实技术相结合，将设计者置于虚拟现实的环境中，使其能够技术相结合，将设计者置于虚拟现实的环境中，使其能够“身临其身临其境境”地发现潜在的问题，从而降低制造成本，缩短实施时间，减少地发现潜在的问题，从而降低制造成本，缩短实施时间，减少设计的反复。设计
14、的反复。 此外，其他学科领域发展起来的新方法，如模糊逻辑、遗传算此外，其他学科领域发展起来的新方法，如模糊逻辑、遗传算法和神经网络等，也不断法和神经网络等，也不断被引到被引到IE的研究之中。模糊逻辑可用于项的研究之中。模糊逻辑可用于项策支持等工作；遗传算法是一种用于系统优化的人工智能方法，被策支持等工作；遗传算法是一种用于系统优化的人工智能方法，被用于求解双目标运输问题、设施布局设计等；神经网络被用于研究、用于求解双目标运输问题、设施布局设计等；神经网络被用于研究、开发开发CAPP和并行工程等。和并行工程等。未来未来IE应用发展趋势（三）应用发展趋势（三） IE更加趋向于多种技术和多种学科的综
15、合应用更加趋向于多种技术和多种学科的综合应用 随着随着计算机计算机 、通信和全球网络化技术的发展，将使得工、通信和全球网络化技术的发展，将使得工业工程与信息技术紧密融合。同时，业工程与信息技术紧密融合。同时，IE正在广泛吸收人工智正在广泛吸收人工智能、专家系统、数据库系统等技术来充实、扩展其技能和工能、专家系统、数据库系统等技术来充实、扩展其技能和工具手段，并广泛地应用于具手段，并广泛地应用于企业的计算机制造、决策支持、物企业的计算机制造、决策支持、物料供应、生产计划、库存管理、财务管理、企业销售管理、料供应、生产计划、库存管理、财务管理、企业销售管理、项目控制项目控制等系统以及更广泛的经济与
16、控制系统，形成物流、等系统以及更广泛的经济与控制系统，形成物流、价值流、信息流三流集成管理的格局，提高了系统的柔性以价值流、信息流三流集成管理的格局，提高了系统的柔性以及企业的设计和研发能力，实现及企业的设计和研发能力，实现“个性化可制定个性化可制定”的策略，的策略，提高企业的竞争能力。提高企业的竞争能力。未来未来IE应用发展趋势（四）应用发展趋势（四）国际化与本土化并行国际化与本土化并行 产品的全球制造、全球销售导致业之间的竞争全球化，产品的全球制造、全球销售导致业之间的竞争全球化，国际市场形成，贸易壁垒逐步削弱。世界许多著名大学如国际市场形成，贸易壁垒逐步削弱。世界许多著名大学如MITMI
17、T、斯坦福大学、哈佛大学等经常与其他国家合作，承揽、斯坦福大学、哈佛大学等经常与其他国家合作，承揽IEIE的培训、开发等项目。的培训、开发等项目。IEIE的作用逐步被世界各国所认识，的作用逐步被世界各国所认识，对对IEIE的研究和应用也已国际化。的研究和应用也已国际化。 IEIE是一种与国家的政治、经济、文化、社会传统密切相是一种与国家的政治、经济、文化、社会传统密切相关的技术，受各民族、文化传统等因素的影响，不具备完全关的技术，受各民族、文化传统等因素的影响，不具备完全可复制性可复制性 。为了适应我国行业、企业的应用需要，我们要。为了适应我国行业、企业的应用需要，我们要在吸取美国、日本等发达
18、国家先进经验的基础上，创造出适在吸取美国、日本等发达国家先进经验的基础上，创造出适合中国国情的、具有中国特色的合中国国情的、具有中国特色的IEIE应用模式。应用模式。未来未来IE应用发展趋势（五）应用发展趋势（五）IE应用的目标从追求应用的目标从追求“Best Way ”转向转向“ Continuous Improvement” 在在IE发展的前几个阶段，它借助于运筹学、计发展的前几个阶段，它借助于运筹学、计算机等科学的发展，一直追求企业局部系统最优算机等科学的发展，一直追求企业局部系统最优和个人工作方法最好的目标。现在，该思想则已和个人工作方法最好的目标。现在，该思想则已被被“持续改善，系统
19、整体最优持续改善，系统整体最优”这种适应我国国这种适应我国国情、市场环境、企业环境的新目标所替代。情、市场环境、企业环境的新目标所替代。 IE学科建设与改革学科建设与改革 IE学科应用发展趋势决定了学科建设和专业改革的学科应用发展趋势决定了学科建设和专业改革的方向。因此，在研究其趋势的同时，要在专业课程体系和方向。因此，在研究其趋势的同时，要在专业课程体系和实践环节的设计等方面不断进行调整，以适应市场环境的实践环节的设计等方面不断进行调整，以适应市场环境的变化和经济发展的需要，加速高素质复合型变化和经济发展的需要，加速高素质复合型IE人才的培养。人才的培养。日趋完善日趋完善IE学科体系。在对学
20、科体系。在对IE传统领域继续深传统领域继续深入研究的同时，不断探索新兴领域入研究的同时，不断探索新兴领域 。如南开。如南开大学大学IE专业课中开设服务品质管理、软件开专业课中开设服务品质管理、软件开发技术、系统建模与仿真、工业工程实务等发技术、系统建模与仿真、工业工程实务等课程。吸收国内外优秀人才，不断壮大研究课程。吸收国内外优秀人才，不断壮大研究队伍。队伍。未来未来中国中国IE领域的研究领域的研究核心核心 根据前面我们对中国工业工程应用特点极根据前面我们对中国工业工程应用特点极其知识体系发展趋势的分析，在未来的时间里，其知识体系发展趋势的分析，在未来的时间里，中国工业工程领域的研究和应用主要
21、集中在基中国工业工程领域的研究和应用主要集中在基于网络的制造系统，人因工程，运筹学等八大于网络的制造系统，人因工程，运筹学等八大领域（具体见下表）。而且，中国学术界的专领域（具体见下表）。而且，中国学术界的专家们已提议建立以家们已提议建立以清华大学、西安交通大学、清华大学、西安交通大学、天津大学、上海交通大学和重庆大学天津大学、上海交通大学和重庆大学为主体的为主体的国家工业工程技术中心国家工业工程技术中心，加强，加强IE在实践中的实在实践中的实用性与应用性。用性与应用性。NumberThe future IE core researchChinaU.S1Network-based Manufa
22、cturing SystemsActive/EmergingActive2Human Factors and ErgonomicsActive/EmergingActive3Operations Research and System EngineeringActive/EmergingActive4Applied Statistics and Quality EngineeringActive/EmergingActive5Information System and Enterprise EngineeringActiveActive6Knowledge-based Efficiency
23、EngineeringEmergingActive7Logistics/ Supply Chain ManagementActive/EmergingActive8Production and Service EngineeringActiveActiveThe future IE core research areas in China and USA中美中美IE未来新兴研究领域对比未来新兴研究领域对比当前，中国工业工程的研究和应用领域主要在当前，中国工业工程的研究和应用领域主要在制制 造行业和服务行业。现在又出现了很造行业和服务行业。现在又出现了很多新的研究领域。多新的研究领域。对中国对中
24、国IE应用者和学术界来说，如何找到未来应用者和学术界来说，如何找到未来工工 业工程的正确研究方向是很重要的。业工程的正确研究方向是很重要的。下表列举了下表列举了 10个新兴领域并对中美两国个新兴领域并对中美两国的研究与应用情况进行了比较的研究与应用情况进行了比较。Emerging AreasUSAChinaStatusRelevant IE coreStatusRelevant IE core21st Century WorkforceActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration Metho
25、dologyNone/EmergingKnowledge-based EfficiencyMental workload Study21st Century ManufacturingActiveEfficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchActive/Emerging Network-based ManufacturingLogistics/ SCMBiomedical IndustryActive/Emerging Efficiency and Produc
26、tivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchNetwork-based ManufacturingLogistics/ SCMCivil Infrastructure Active/Emerging Quality EngineeringSystem Integration MethodologyOperations ResearchNone/Em
27、ergingOperations ResearchLogistics/ SCMService EngineeringConstruction AutomationActive/Emerging Efficiency and ProductivityHuman FactorsSystem Integration MethodologyOperations ResearchQuality EngineeringNone/EmergingHuman Factors and ErgonomicsOperations ResearchQuality EngineeringLogistics/ SCMEn
28、terprisesEngineeringActiveEfficiencyandProductivityHumanFactorsSystemIntegrationMethodologyOperationsResearchQualityEngineeringActive/EmergingOperationsResearchQualityEngineeringNetwork-basedManufacturingLogistics/SCMHealthCareActive/EmergingEfficiencyandProductivityHumanFactorsSystemIntegrationMeth
29、odologyOperationsResearchQualityEngineeringNone/EmergingHumanFactorsandErgonomicsOperationsResearchLogistics/SCMServiceEngineeringHomelandSecurityActive/EmergingEfficiencyandProductivityHumanFactorsSystemIntegrationMethodologyOperationsResearchNone/EmergingOperationsResearchLogistics/SCMServiceEngin
30、eeringNano-ManufacturingEmergingEfficiencyandProductivitySystemIntegrationMethodologyOperationsResearchQualityEngineeringNone/EmergingHumanFactorsandErgonomicsOperationsResearchQualityEngineeringKnowledge-basedEfficiencyInternetWorkingActive/EmergingEfficiencyandProductivityHumanFactorsSystemIntegra
31、tionMethodologyOperationsResearchQualityEngineeringActive/EmergingHumanFactorsandErgonomicsOperationsResearchKnowledge-basedEfficiencyNetwork-basedManufacturingLogistics/SCMNumberLocationCenter NameRoles and Features1Chongqing University,Chongqing CitySouthwestern Branch of IE Technology CenterMain
32、research areas are E-works, Green Manufacturing, main application areas are auto industry, motor industry, equipments industry2Shanghai JiaotongUniversity, Shanghai CityEastern Branch of IE Technology CenterMain research areas are advanced planning system, manufacturing systems modeling, health engi
33、neering, main application areas are semiconductor industry, ship building industry and health engineering3Tianjin University,Tianjin CityNortheastern Branch of IE Technology CenterMain research areas are quality engineering and modern logistics, main application areas are auto industry and logistics
34、 industry4Tsinghua Graduate School (Shenzhen), Shenzhen CitySouthern Branch of IE Technology CenterMain application areas are intelligent transportation and modern Logistics5Tsinghua University,Beijing CityNational IE Technology CenterLeader of all sub-centers, guidance of sub-centers, bridge betwee
35、n sub-centers and National Government, common key technologies research and implementation6Xian Jiaotong University,Xian CityNorthwestern Branch of IE Technology CenterMain research areas are human factors and logistics, main application areas are mining industry and equipments industry未来中国未来中国IE发展的
36、关键技术发展的关键技术 目前，中国工业工程主要应用于制造领域。未来，工目前，中国工业工程主要应用于制造领域。未来，工业工程将广泛地应用于非制造领域。信息时代计算机、系业工程将广泛地应用于非制造领域。信息时代计算机、系统工程、通讯技术、高技术的发展，为工业工程的发展提统工程、通讯技术、高技术的发展，为工业工程的发展提供了新的技术和手段。供了新的技术和手段。在制造行业，常用的关键技术有智能生产计划与调度在制造行业，常用的关键技术有智能生产计划与调度系统（厂级）、高级车间控制和管理系统（车间级）系统（厂级）、高级车间控制和管理系统（车间级）和智能远程生产与维护系统等。和智能远程生产与维护系统等。在服
37、务行业在服务行业 ，常用的关键技术有电子商务、电子管理，常用的关键技术有电子商务、电子管理系统、铁路运输优化技术与优化系统等（详细内容系统、铁路运输优化技术与优化系统等（详细内容见下表）。见下表）。PriorityManufacturing IndustryFuture challengesService IndustryFuture challenges1Intelligent Production Plan and Schedule system (factory level)How to fit with different enterprises production patterns
38、?E-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
39、 and 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 trans
40、portation capacity simulation, optimization, system design and development4Quality assurance and control systemHow to keep the balance between quality monitoring cost and quality assurance?Hospital operation process optimization technology and systemCost and service time reduce while keep service le
41、vel, service system design and development5Enterprises workflow optimization technology and systemConflict in dynamic workflow and high performance efficiencyThe operation management and decision supporting system in third part logisticsHow to keep up with rapid changing logistics plan and schedule
42、dynamic optimizing?6The reliability and maintenance of core equipments and facilitiesHow to reduce the maintenance cost while guarantee the reliability?RFID tracing system in SCMThe reliability and cost problem in SCM? 中国现在正成为一个世界级的生产制造中心，许多产品中国现在正成为一个世界级的生产制造中心，许多产品都是在中国加工、制造后再出口到其他的国家。所以，对具都是在中国加工
43、、制造后再出口到其他的国家。所以，对具有中国特色的大规模生产中有中国特色的大规模生产中IE 理论和知体系和实践经验的理论和知体系和实践经验的研究对提高中国企业的竞争力具有重要的意义。研究对提高中国企业的竞争力具有重要的意义。在未来的在未来的10年里，针对中国大规模生产的特点，年里，针对中国大规模生产的特点，中国政府将大力支持产品原始创新。如何应用中国政府将大力支持产品原始创新。如何应用工业工程的技术和方法来帮助中国企业进行有工业工程的技术和方法来帮助中国企业进行有效的生产与运作，把它从劳动密集型转换为基效的生产与运作，把它从劳动密集型转换为基于知识的产品设计和制造的知识密集型企业，于知识的产品设计和制造的知识密集型企业，对中国企业的发展是至关重要的。对中国企业的发展是至关重要的。 小结小结小结小结信息技术、先进生产技术、创新管理思想以及新的工信息技术、先进生产技术、创新管理思想以及新的工业工程技术和方法在国内中小型企业中的实践与应业工程技术和方法在国内中小型企业中的实践与应用研究也是未来中国工业工程研究领域的一大重点。用研究也是未来中国工业工程研究领域的一大重点。以上这些研究也将为国际工业工程的研究与应用作出以上这些研究也将为国际工业工程的研究与应用作出巨大的贡献。巨大的贡献。
