1、工業工程導論（Introduction to Industrial Engineering）第三章 工業工程的研究對象及發展趨勢第三章 工業工程的研究對象及時代特征教學目的和任務： 通過本章的學習，了解工業工程的研究對象重點與難點： 工業工程的研究對象教學手段與方法： 以教師教授為主參考資料： 1工業工程的研究對象IE的研究對象：由人、物料、設備、能源、信息和環境等生產要素構成的各種生產及經營管理系統，且不局限與工業生產領域。生產過程將各種生產要素轉換成有形（產品）和無形（服務）生產財富，在此過程中生產附加價值。生產系統將與生產過程有關的固有技術和計劃、設計、加工制造、控制、管理以及有關信息處

2、理技術等要素有機結合起來的一個人造系統。工業工程的研究對象 IE的研究對象是隨著IE的發展而不斷擴大的。傳統IE主要研究生產過程，仍然屬于微觀范疇；現代IE的研究對象己經擴展到包括研究開發、設計和銷售在內的廣義生產系統，繼而延伸到整個經營管理系統。當前，IE在服務業、政府部門等非制造業也找到了用武之地。IE已經成為研究微觀和宏觀系統，追求系統整體優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 持續不斷的改善 Through 經由 Solving problems 解決問題 Eli

3、minating Waste 消除浪費Accurate要準確Better 更好Cheaper 更省錢Doable 可行的Easier 更容易Faster 更快IE意識1）成本和效率意識2）問題和改革意識3）工作簡化和標準化意識 4）全局和整體意識 5）以人為中心的意識 IE 追求最佳整體效益，力求節約、杜絕浪費，尋求以成本更低、效率更高的方式完成任務。 IE追求合理性，改善無止境，不斷發現問題，考察分析，尋求對策，勇于改革和創新 IE 追求高效與優質的統一，推行工作簡化、專門化、標準化，降低成本、提高效率。 現代 IE 追求系統整體優化以人為中心來研究生產系統設計、管理、革新和發展，使每個人關

4、心和參加改進工作，提高效率。成本和效率意識生產要素人 財 物投入轉換產出生產的財富產品 服務生產率=產出/投入技術管理生產系統增值的概念站在客戶的立場上，有四種增值的工作 - 使物料變形 - 組裝 - 改變性能 - 部分包裝物料從進廠到出廠，只有不到 10% 的時間是增值的！Definition of Wastes 什么是浪費？ Anything other than absolute minimum resource of material， machine and manpower required to add value to the product 除了使產品增值所需的材料，設備和人

5、力資源之絕對最小量以外的一切東西 Anything Other Than Necessary 任何非必需的東西！Overproduction 過量生產Inventory 庫存Correction 返工Motion 多余動作Processing 過程不當Waiting 等待Conveyance 搬運Eliminate Wastes 消除七種浪費 消除浪費降低成本的過程第一層次的浪費（過剩的生產能力）過多的人員過剩的設備過剩的庫存多余的勞務費多余的折舊費多余的利息支出第二層次的浪費（最大的浪費）制造過剩的浪費（工作進展過度）用能銷售的速度制造（豐田生產方式的中心課題）等待時間顯在化消除制造過剩的浪

6、費第三層次的浪費過剩庫存的浪費利息支出(機會成本)的增加第四層次的浪費多余的倉庫多余的搬運工多余的搬運設備多余的庫存管理、質量維護人員多余的電腦消除第三和第四層次的浪費以作業的再分配減少人員設備折舊費和間接勞務費等的增加產品成本增加間接制造費降低勞務費降低產品成本降低問題和改革意識問題是什麼？問題： 當現狀與標準或期望發生了差距，即遇到了問題。 Deviation from should過去未來現在目標問題的結構現象（可感覺、可衡量）一次因（近因）治標n次因（根因）治本問題的改善改進發生問題現狀分析原因分析區分主要原因實行研討 盡快解決方案 一般解決方案 圓滿解決方案為防止問題的反復發生制定的

7、對策制定對策3 現代IE發展的顯著特征1、研究對象和應用范圍逐步擴大到整個生產系統，并日益注重用系統觀點和系統工程方法來處理問題；2、廣泛采用計算機強化信息的采集、處理、傳輸、開發MIS與DSS等計算機輔助管理系統和信息化、智能化制造系統；3、突出重視生產率和質量的研究；4、努力實現不斷改善可持續發展的藥酒和綜合創新這一現代IE的本質功能；5、重視人的作用、注重人與機器的最佳配合；6、重視形成面向問題的適宜的IE工作模式。未來IE的發展Integration：將工程技術與管理技術整合 Information：信息系統的應用 Intelligence ：發揮高度的智能 Interaction：協

8、調溝通與團隊精神的發揮 Idea：創造力的發展 International：國際觀的心胸及視野工業工程必須隨時代的需求而變化。未來我國工業的經營型態與經營環境將由傳統性工業邁進高科技工業，國家經濟進入世界性經濟體系。面對未來的環境，IE的英文第一個I字要變得更有意義。未來IE應用發展趨勢（一） 進入21世紀，由于經濟的全球化以及計算機和信息技術的發展，未來工業工程的發展將體現在以下幾個方面：工業工程技術將被廣泛應用于非制造領 雖然，目前制造現場和制造領域仍是我國IE技術應用的主體 ，但隨著經濟的發展，在流通、商貿、服務業等非制造領域IE技術也會得到廣泛應用。例如，可以將IE技術應用在醫院住院手

9、續及病人看病程序設計中，優化住院看病程序，減少病人的等待時間；將IE技術特快專遞服務、110服務及游樂園管理等中，提高服務效率和質量。IE在這些領域應用所產生的示范作用將會促進社會發展，并推動工業工程學科的自身建設。 未來IE應用發展趨勢（二）新的工業工程研究手段不斷涌現 隨著計算機技術的不斷發展，人們使用計算機進行許多高級數字仿真。數字仿真技術為實際系統的描述、分析和性能預測提供了一種定量化的手段。而且，最新的仿真技術可以將仿真與虛擬現實技術相結合，將設計者置于虛擬現實的環境中，使其能夠“身臨其境”地發現潛在的問題，從而降低制造成本，縮短實施時間，減少設計的反復。 此外，其他學科領域發展起來

10、的新方法，如模糊邏輯、遺傳算法和神經網絡等，也不斷被引到IE的研究之中。模糊邏輯可用于項策支持等工作；遺傳算法是一種用于系統優化的人工智能方法，被用于求解雙目標運輸問題、設施布局設計等；神經網絡被用于研究、開發CAPP和并行工程等。未來IE應用發展趨勢（三） IE更加趨向于多種技術和多種學科的綜合應用 隨著計算機 、通信和全球網絡化技術的發展，將使得工業工程與信息技術緊密融合。同時，IE正在廣泛吸收人工智能、專家系統、數據庫系統等技術來充實、擴展其技能和工具手段，并廣泛地應用于企業的計算機制造、決策支持、物料供應、生產計劃、庫存管理、財務管理、企業銷售管理、項目控制等系統以及更廣泛的經濟與控制

11、系統，形成物流、價值流、信息流三流集成管理的格局，提高了系統的柔性以及企業的設計和研發能力，實現“個性化可制定”的策略，提高企業的競爭能力。未來IE應用發展趨勢（四）國際化與本土化并行 產品的全球制造、全球銷售導致業之間的競爭全球化，國際市場形成，貿易壁壘逐步削弱。世界許多著名大學如MIT、斯坦福大學、哈佛大學等經常與其他國家合作，承攬IE的培訓、開發等項目。IE的作用逐步被世界各國所認識，對IE的研究和應用也已國際化。 IE是一種與國家的政治、經濟、文化、社會傳統密切相關的技術，受各民族、文化傳統等因素的影響，不具備完全可復制性 。為了適應我國行業、企業的應用需要，我們要在吸取美國、日本等發

12、達國家先進經驗的基礎上，創造出適合中國國情的、具有中國特色的IE應用模式。 IE學科建設與改革 IE學科應用發展趨勢決定了學科建設和專業改革的方向。因此，在研究其趨勢的同時，要在專業課程體系和實踐環節的設計等方面不斷進行調整，以適應市場環境的變化和經濟發展的需要，加速高素質復合型IE人才的培養。日趨完善IE學科體系。在對IE傳統領域繼續深入研究的同時，不斷探索新興領域 。如南開大學IE專業課中開設服務品質管理、軟件開發技術、系統建模與仿真、工業工程實務等課程。吸收國內外優秀人才，不斷壯大研究隊伍。未來中國IE領域的研究核心 根據前面我們對中國工業工程應用特點極其知識體系發展趨勢的分析，在未來的

13、時間里，中國工業工程領域的研究和應用主要集中在基于網絡的制造系統，人因工程，運籌學等八大領域（具體見下表）。而且，中國學術界的專家們已提議建立以清華大學、西安交通大學、天津大學、上海交通大學和重慶大學為主體的國家工業工程技術中心，加強IE在實踐中的實用性與應用性。中美IE未來新興研究領域對比當前，中國工業工程的研究和應用領域主要在制 造行業和服務行業。現在又出現了很多新的研究領域。對中國IE應用者和學術界來說，如何找到未來工 業工程的正確研究方向是很重要的。下表列舉了 10個新興領域并對中美兩國的研究與應用情況進行了比較。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未來中國IE發展的關鍵技術 目前，中國工業工程主要應用于制造領域。未來，工業工程將廣泛地應用于非制造領域。信息時代計算機、系統工程、通訊技術、高技術的發展，為工業工程的發展提供了新的技術和手段。在制造行業，常用的關鍵技術有智

26、能生產計劃與調度系統（廠級）、高級車間控制和管理系統（車間級）和智能遠程生產與維護系統等。在服務行業 ，常用的關鍵技術有電子商務、電子管理系統、鐵路運輸優化技術與優化系統等（詳細內容見下表）。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