工业工程进展概论1概述.ppt

课程安排 教学 18学时 主要内容 1 工业工程学科发展概况2 宾州州立大学工业与制造工程系介绍3 某钢管企业生产管理系统介绍4 信息采集及信息跟踪技术5 仿真技术在工业工程领域的应用6 实验室参观参考书 1 WayneC Turner编 工业与系统工程概论 清华大学出版社 2002年 第3版2 罗振璧编 工业工程导论 机械工业出版社 2004年 第1版 第一章工业工程发展概况 本章内容 工业工程的学科内涵国内外设置工业工程学科的状况和发展情况主要研究方向及其研究内容学科理论和方法论基础社会对工业工程的需求及其就业前景分析 工业工程的学科定义 工业工程研究对象是由人员 物料 设备 能源和信息所组成的集成系统 含制造系统与服务系统 对其进行规划 设计 改进和实施 具有确定的研究对象和宽泛的应用领域 3个学科基础 1 运筹 统计分析等数学 它为工业工程学科提供理论分析的科学基础 2 工效学 它为工业工程分析人类在生产活动中的行为提供科学基础 3 工具技术基础 工程技术和信息技术 提供了具体的设计 规划 实施的技术基础 一 工业工程的学科内涵 一 工业工程的学科内涵 续 工业工程是一个交叉学科 其应用的行业主要是制造业 它所发明的针对工作组织 质量改善 生产计划和控制 设施布局 企业选址 物料与采购管理和供应链设计等的方法 极大提高了制造业的效率和质量 降低了成本 今天工业工程的应用领域从制造业扩展到服务业 医疗行业 金融业甚至政府 通过工业工程方法 提高这些组织的运行效率和效益 一 工业工程的学科内涵 续 工业工程对国家经济的重要影响1 国际上 工业工程与机械工程 电子与电气工程 化学工程 建筑与建材工程 航空航天工程一起 并称为六大工程学科 发达国家 诸如美国 德国 日本 英国等 其经济发展都与其雄厚的工业工程实力密切相关 2 它是唯一一门以系统效率和效益为目标的工程技术 机械工程研究成果的代表是机械产品 建筑工程是各种建筑物 电子工程是各种电子设备 工业工程也有其自己的代表 产品 这个 产品 就是一直主导工业发展的生产方式及其所对应的管理模式 如主导了工业长达近一个世纪的泰勒生产方式 它使得汽车按照流水线方式大规模生产成为可能 它对日本汽车工业发展及至全世界制造业产生重要影响 形成了著名的精益生产方式 LeanProduction 代表美国信息时代生产制造特征的敏捷制造方式 AgileManufacturing 以及现在人们所关心的大规模定制生产方式 Customerisation 等也都是工业工程的创造性成就 所有这些生产方式 都从生产系统和运行模式等方面影响着整个企业绩效 极大地改变和发展了制造行业 推动人类生产的健康发展 二 国内外设置工业工程学科的状况 国外工业工程教育和科学研究国际上 工业工程 学科的主要名称有 工业工程 工业与系统工程 工业工程与运筹学 工业与制造工程 工业工程与管理 工业工程与工程管理 工业工程与制造系统 工业工程与物流工程等 美国是工业工程的发源地 其工业工程是有着百年历史的专业 美国一流的大学大都有着很强的工业工程专业 如普渡大学 佐治亚工学院 宾州州立大学 加州大学伯克利分校 斯坦福大学 密西根大学 西北大学 哥伦比亚大学等 工业工程对美国的国民经济有着重要影响 在每年一度美国大学排名中 工业工程是工学院的六大学科之一 机械工程 电子工程 土木工程 化工工程 工业工程 航空工程 二 国内外设置工业工程学科的状况 续 国外工业工程教育和科学研究美国最重要的8大工程学科占工程专业毕业人数的约80 其中工业工程排名第6 它的本科 硕士和博士生毕业人数占总授予工学学位人数的比例为5 7 9 2 和4 8 在美国工业工程是最主要的工程学科之一 二 国内外设置工业工程学科的状况 续 工业工程在我国是一个迅速发展的学科1 工业工程在我国尚属新兴的发展中学科 从1992年全国批准设立工业工程本科 硕士及博士专业学位到现在 10多年的时间里工业工程的教育有了飞速的发展 工业工程技术 方法和观念在许多企业中开始得到应用 2 到2008年底 全国已有超过186所高等院校设置了工业工程本科专业 其中大多数学校成立了工业工程系 开办得较早的西安交通大学 天津大学 重庆大学 清华大学 上海交通大学等院校均早已有本科毕业生和研究生 其中硕士研究生是在管理科学与工程学科下培养 而博士生则是在管理科学与工程 机械工程等相关工程领域一级学科博士点下设立二级学科博士点培养 目前 在校本科生超过3 5万人 从事工业工程专业教学和研究工作的师资达3 000余人 三 工业工程主要研究方向及研究内容 7个主要方向 运筹学与统计学 人因工效学 工作研究 企业集成 生产和服务系统和物流及供应链管理 1 运筹学与统计学及其应用运筹学起源于二战时的军事应用 在50年代线性规划 动态规划和排队论等方法先后发明 并随着计算机技术的发展 解决了不少实际的应用问题 目前的研究内容是 数学规划 仿真 统计 随机过程和决策分析 重要的应用包括 调度 大规模复杂生产计划 网络规划等 统计分析 数据挖掘 是工业工程另一个重要的科学基础 工业工程离不开数据的收集 分析与整理 以发现规律 统计学的发展已经渗透到许多领域 并由此产生了许多新的学科 如经济统计学 GDP CPI 采购经理人指数 社会统计学 人口统计学 心理统计学等等 在一些发达国家如美国 法国等 统计学是大学里最受重视的学科之一 三 工业工程主要研究方向及研究内容 续 2 工作研究是工业工程体系中最基础的技术和经典的内容 利用方法研究和时间研究技术 分析影响工作效率的各种因素 帮助企业挖潜 革新 消除人力 物力 财力和时间方面的浪费 减少劳动强度 合理安排作业 并制定各作业时间 从而提高劳动生产效率和经济效益 方法研究目的是减少工作量 建立更经济的作业方法 作业单元和工作流程 时间研究旨在制定相应的时间标准 三 工业工程主要研究方向及研究内容 续 3 人因工效学又称人因工程学 人体工程学等 人因工程学是一门应用人性绩效 心理和生理 改善工作系统 包括 人 工作 工具 设备 工作场所 工作责任和周边环境等 使得人员能在安全 卫生和舒适的情况下 发挥其最大工作效率并提高生活品质的科学 它的主要目标在增进人员的绩效 减少能力的浪费与疲劳 减少不必要的训练和降低训练成本 减少对特殊技巧和能力的依赖 减少人为错误引起的事故 加强工作绩效的测量和评估 三 工业工程主要研究方向及研究内容 续 4 生产和服务系统生产系统研究的对象是各种生产系统及其运营流程的分析 设计和管理 生产系统的种类很多 如 流水线 物料仓储与搬运系统 产品配送系统 产品开发系统和供应链系统等 历史上最著名的生产系统包括 福特的流水线系统和丰田的精益生产系统 近些年来全球生产网络系统 大规模定制 绿色制造等新型生产系统正越来越得到大家的重视 其目标在于提升生产系统的效率 质量 降低成本和排放 近年来 服务业成为很多发达国家最大的产业 其影响日益增加 与生产实体产品的制造业不同 服务业生产看不见的虚拟产品 服务 其产品设计 运营管理有其独特性 目前最为热门的服务系统研究包括 医疗系统 旅游等 三 工业工程主要研究方向及研究内容 续 5 系统集成技术上世纪七十年代以后 自动化和信息系统成为工业工程最重要工程基础 系统集成的重点是集成各种信息科技 并通过流程设计 数据分析和决策算法 应用于解决企业运行的关键问题上 其重点不在于信息技术的研究 而是信息集成 如 物料管理系统 企业资源规划系统 和决策支持系统 运用信息技术来协助决策者制定科学决策 三 工业工程主要研究方向及研究内容 续 6 物流与供应链管理物流与供应链是研究企业经济活动中的物流 人员 信息流动的组织 计划与控制 在此过程中 如何优化采购 运输 储存 基于供应链的生产调度 分销 储存等环节都需要深入研究 以降低企业的生产运作成本 它通常以运筹工程作为基础与工具 分析物流设施布局与规划 原材料的采购管理 库存管理 配送管理 顾客需求管理 网络与交通管理 协调机制等 开展系统建模 性能分析 系统优化等方面的研究工作 三 工业工程主要研究方向及研究内容 续 7 质量与可靠性质量与可靠性工程涵盖了包括产品设计开发 制造过程及售后服务过程中的为提升产品质量和可靠性所进行的活动 其主要数学基础为概率论与统计学 质量与可靠性工程强调的是从顾客的需求出发 研究内容包括了质量管理标准体系 设计过程中的质量控制 制造 服务 过程中的质量管理与质量控制 供应商质量与顾客满意 质量的持续改进 产品的可靠性设计 可靠性工程及可靠性管理等 四 工业工程方法论基础 1 系统规划 包括宏观系统规划 产业政策 产业结构 产业技术政策 技术发展规划 工业教育及培训规划等 微观系统规划 企业产品开发 业务开发 企业经营战略 技术更新与改造 安全环境规划 质量成本规划 产品标准及系列规划 职工教育及人力资源等 2 系统设计与实施 包括系统设计与实施 如制造系统 质量保证系统 组织结构系统 信息管理系统 物流系统设计与实施 工作研究与实施 包括生产流程设计 生产技术选择 作业程序方法设计 作业时间及动作标准制定 作业环境设计 人力资源开发与设计等 生产过程控制 包括制造资源计划 质量控制与系统可靠性 生产计划与控制 过程成本控制 3 系统评价 借助各种分析工具对系统的效益或成果进行评价分析 以达到最优的结果 包括 技术经济发展预测评价 投资分析 产品设计评价 工程经济分析与评价 各种规划设计方案的评价 现存各子系统的评价 质量与可靠性评价 职工业绩评价等 4 系统创新 通过对系统的分析评价 完善改造以达到促进系统不断创新的目标 包括产品改进 工艺改进 设施改进 系统组织改进 工作方式改进 技术创新的激励与组织 五 社会对工业工程学科的需求情况及就业前景 以美国为参照 150所有工业工程专业的院校 每年本科毕业3 500人的规模 据美国劳工部统计 在2006年的150多万个工程师中 工业工程师岗位为20多万个 其中60 的工作与制造业相关 中国要从制造大国到制造强国转变 必须要提高企业的效益和效率 提高产品质量 满足快速变化的市场需求 必须大力推广工业工程应用 2007年规模以上工业企业总数约为34万家 以未来平均每家企业增加1位工业工程岗位为计 就需要几十万工业工程毕业生 而我国现有180余所院校设有工业工程专业 每年本科毕业约9 000人 远不能满足社会需求 此外 我国不仅要发展先进制造业 还要大力发展现代服务业 也对于工业工程人才存在巨大的需求 以医院为例 美国的医院都有工业工程岗位 而我国的医院工业工程师几乎为零 近两年来 工业工程都被不同的就业排行榜列为十大最好找工作的职业