第1章 工业工程的形成及发展
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工业工程基础
Fundament of Industrial Engineering
吴
晟
1.基础工业工程
阚树林 高等教育出版社 出版日期2006
2.基础工业工程
(21世纪工业工程专业规划教材) 易树平、郭伏 机械工业出版社 出版日期2005
22
参考教材： 《工业工程导论》
罗振壁 机械工业出版社， 2003
解决复杂系统问题 动作 ( 方法 ) 研究，工 “劳动专门化” 用的协作方法 作流程研究； 17 种标 —《国家的财富》 1911, 泰勒(美) 准动作的基本元素 职工福利和员工 生产力空前发展， 战后经济恢复需要 1910 前后, 棉花扎花机；零 二战期间, 运筹学 IE新理念层出不穷 关系；美工程院 吉尔布雷斯 ( 美) 件互换性；大规 FMS,CIMS,ERP… 第一位女院士 模化生产 二次大战之后 吉尔布雷斯夫人 组织改善 甘特图——系统 系统工程与计算机 研究与应用更广泛 化图表方法 1948 ， 质量控制的抽样 技术的产生和发展 工程界十大支柱 1914, 甘特 ( 美 ) “劳动分工”——《机 AIIE 成立 检查和统计表 学科之一 IE更加成熟 器与制造经济性》 1931,舍沃特 (美) 1950’—1960’ 被引进日本等亚 IE 的高等教育事业 Frederick W.IE Taylor ( 1856汽车流水线装配 1917，IE学会 得到更大发展 太国家， TQC，JIT 1915 1970 ’ ) —— 科学管理之父 成立
《工业工程概论》第3版 张绪柱译 清华大学出版社 ，2007
3
课程教学目标
（1）建立完整的现代工业工程概念，认识工业
工程专业主要研究领域；
（2）掌握工业工程的研究问题的基本方法和基
本工具； （3）培养树立工业工程意识，学会用系统的观 点分析解决问题，提高工作效率。
4
第 1章
工业工程概述
5
引 言
1908年，宾大开 设了IE课程
工业工程发展历史进程
萌芽期 （十九世纪以前） 创建期(科学管理) （1900’—1930’）
科学管理的思想，主要是以时 间研究与动作研究为主的工作 研究理论，标志着IE开始
创新期 (1970’—至今)
16
发展期 (1930’—1970’)
著名的铁铲试验（Taylor’s shoveling 1898)
INYONG HAM, 博士
美国滨洲大学工业工程系 前系主任、杰出的IE终身 教授；被誉为GT之父；为 CIMS开发与应用做出了杰 出的贡献；领导开发与推 广CAPP。
10
统计学 逻辑学
品质和 可靠性 运筹学和 系统科学
数学
物理学
电气工程
计算机和 信息科学 控制理论 早期工业工程 （被称为管理科学） 心理学和 社会学 早期管 理哲学 制造工程 生产力 科学
计算机、工业工程、航空工程）。美国一流大学都设置
工业工程专业。美国工业工程大学毕业生占全国人口 4.5%~6.5%，硕士生占8.6%~9.2%，博士生占3.7%以上。
9
If you want to be a head (of an organization ), please major in IE, the possibility is about 70%; for other engineering disciplines, the possibility is only 30%.
23
工业工程在我国的发展简要回顾
追溯到50年代初期，不自觉的应用基础工业工程 56~60年代社会建设高潮期间 文革期间（1966~1976），IE的科学管理方法被当作资本主义加以排斥； 1987年实行经济体制改革与对外开放
156项骨干工程实施中全面学习 开展了合理化建议、技术革 与采用前苏联的模式，推行其 从计划经济到市场经济的过渡， 新运动、改进生产工具、工 1985年较大规模的有组织的IE应用 生产组织与计划方法，其中涉 创造了 IE的应用的条件； 艺过程、操作方法和技术标 1989年举行了中国首届IE学术会议，成立了中国机械工程学会 IE分会； 及了某些传统的 IE内容，如时 准，改善劳动条件，提高了 1992年教育部首先在天大与西交大设立 IE 专业，目前已有110所 间研究、制定劳动定额； 工作效率，降低了成本与消 有关部门组织和指导一些企业进行应用 左右的高校设立了IE专业； “工作研究”试点，据 10个企业统计，1 耗；
7
美国伯克利大学工业工程系的主页上有一段 话，描述什么是工业工程：
当你看到一个静止的物体的时候，那就是土 木工程；当你看到一个物体在运动的时候， 那就是机械工程；当你闻到味道的时候，那 就是化学工程；当你看不到东西的时候，那 就是电子工程；当你想都想不到的时候，那 就是工业工程。
8
工业工程成为美国重要的工程学科，是工程学院的7大 学科之一（机械工程、电子工程、化学工程、土木工程、
管理大师Peter Drucker：历史上，工
业工程被认为是最为重要、最具影响力
的工程技术 工业工程已经被证明是20世纪最有效 的思想，它是唯一世界范围内被接受和 具有广泛影响的美国人的思想。无论何 时，工业工程一旦应用将提高生产率， 降低工人的体力劳动强度和工作时间，
它有可能将工人劳动生产率提高100倍
创新的先进管理思想
市场占有率提高20% `
22
IE的历史贡献
之五
台湾的工业工程
台湾自1960年代后期，逐步从农林渔业走向以OEM、ODM为主的制造 业，乃至于目前向知识经济的整个产业发展过程与转型中，台湾的IE扮 演重要的角色。 早期IE在台湾的应用大多在工厂管理方面，尤其是生产制造方面，工业 工程师作为降低成本提升效率及效能的生产力专家，所从事的工作大多 着重在作业管理及生产规划方面； 中钢公司前董事长赵耀东先生大力推动经营效率下，大量聘用工业工程 师在生产企划、品质管理及生产管理上，工业工程师在中钢成为生产力 专家，“中钢模式”成为台湾经济奇迹中的标竿之一 ； 许多IE学者参与1990年推动产业自动化计划； 目前多数台湾业者普遍重视生管、规划、设计、制造等技术，都是工业 工程学者有目共睹的贡献例如，台塑企业引以为傲的“总管理中心”就 是工业工程为主的人才组成。 1963年第一个IE系在东海大学成立；1980年设立第一个IE研究所， 1984年成立第一个IE博士班；2000年共有73IE系，教师总数807人，学生 总数达34,894人，平均每年可提供6,590位IE毕业生。
泛指一切组织； 不仅适应于制造业，也适应于非制造业；
IE的研究对象
集成系统-生产系统+服务系统+公用设施； 广阔的应用面
IE所采用的知识与方法
自然科学+社会科学+工程分析与设计原理； 交叉性学科。
IE的研究目标
实现系统优化运行（高效率，低成本、高质量、快速响应能 力等）
19
IE的历史贡献
美 国 的 得 到 高 度 的 重 视
之二 若干事实
美国制造业发达历就是工业工程发展的 历史； 现代制造系统与先进制造系统无不与 IE关联 美国企业都设立工业工程部门、设立 工业工程岗位、工业工程最繁忙
美国具有一只庞大的工业工程师队伍
20
IE的历史贡献
之三 多方渗透 行政管理：
旧方法 作业员 每人每日工作吨数 每人每日平均工资 400－600人 12.5t 1．15 新方法 140人 48t 1．88
每吨人工成本
9美分/t
4美分/t
17
列宁评价：一方面是资产阶级剥削的最巧
妙的残酷手段，另一方面是一系列的最丰
富的科学成就，即按科学来分析人在劳动 操作中的机械动作，省去多余的笨拙的动 作，制定最精确的工作方法，实行最完善 的统计和监督制等等。
14
内容提要
1.1 工业工程概念 1.2工业工程的起源与发展
Leabharlann Baidu
1.3工业工程体系
1.4工业工程师的职责 1.5工业工程的精髓 1.6工业工程的意识
15
IE的起源与发展历程
1776, 亚当斯密 1798, 惠特尼(美) 1800, 波顿、 小瓦特(英)
1832, 巴帕奇(英)
19世纪末, 亨利。伏特(美)
金融证券：
Financial & Stock
体育竞赛：
1996 Atlanta Olympics
交通运输：
其他服务
Services Transportation
21
IE的历史贡献
之四 丰田生产方式
70’从美国引进IE
将IE和管理实践紧密联系 强调现场的管理优化
质量改进 100 %;
丰田生产方式 生产周期缩短70 %; （Toyota Production System) 成本降低 40 %;
次性投入 76万元，每年增加净收入2815万 从1994年开始每年都举行IE&EM 国际会议 元，取得显著效果，证明IE对我国企业管 《工业工程与管理》《工业工程》分别于 1996.12和1998.1创刊； 理优化，提高效率和效益也是适用与有效 的。 2000年6月中国机械工程学会开始组织中国 IE专家与IE工程师认证 工作；
24
内容提要
1.1 工业工程概念 1.2工业工程的起源与发展
1.3工业工程体系
1.4工业工程师的职责 1.5工业工程的精髓 1.6工业工程的意识
25
IE 体系：四大基本功能
工业工程的基本职能
系统规划功能 系统设计与实施功能 系统评价功能 系统创新功能
系统设计与实施功能 系统评价功能：主要借助各 系统规划功能 系统创新功能：通过对系 种分析工具对系统的效益或 系统设计与实施（制造系统、质 统的分析评价、完善改造 宏观系统规划：产业政策、 量保证系统、组织结构系统、信息 成果进行评价分析，以达到 以达到促进系统不断创新 产业结构、产业技术政策、 管理系统、物流系统）； 最优的结果。 的目标。包括产品改进、 技术发展规划、工业教育及 工作研究与实施，包括生产流程 包括技术经济发展预测预测 工艺改进、设施改进、系 培训规划等； 设计、生产技术选择、作业程序方 评价、投资分析、产品设计 统组织改进、工作方式改 法设计、作业时间及动作标准制定、 评价、工程经济分析与评价、 进、技术创新的激励与组 微观系统规划：企业产品 作业环境设计、人力资源开发与设 各种规划设计方案的评价、 开发、业务开发、企业经营 织 计等； 现存各子系统的评价、质量 战略、技术更新与改造、安 生产过程控制，包括制造资源计 与可靠性评价、职工业绩评 全环境规划、质量成本规划、 划、质量控制与系统可靠性、生产 价等。 产品标准及系列规划、职工 计划与控制，过程成本控制； 教育及人力资源开发规划等 ；
18
IE的历史贡献
之一 效率的觉醒
Theodore Roosevelt (1858-1919)
—— Twenty-Sixth President of USA (1901-1909 )
The conservation of our national resources is only preliminary to the larger question of national efficiency
6
质量管理之父——约瑟夫· 朱兰
（DR.J.M.Juran）：美国值得向全世界 夸耀的东西就是IE，美国之所以打胜第 一次世界大战，又有打胜第二次世界的 力量，就是美国有IE。
美国IIE学会:工业工程不是只限于某
种特定工业的技能，所有希望其资本消
耗能够获得最佳生产和质量的组织，都
要聘用工业工程师。
IE 是对人员、物料、设备、能源和信息所组成的 集成系统进行设计、改善和设置的 一门学科。它 综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知
识和技术以及工程分析和设计的原理与方法，对
该系统所取得 的成果进行确定、预测和评价。
—— 美国工业工程师协会(AIIE),1955
13
IE定义的剖析
对于“工业”的理解：
军事工程
土木工程
机械工程
工业与系 统工程 人因工程 经济学 生理学
化学
化学工程
与其他工程学科的关系
11
内容提要
1.1 工业工程概念 1.2工业工程的起源与发展
1.3工业工程体系
1.4工业工程师的职责 1.5工业工程的精髓 1.6工业工程的意识
12
工业工程的定义
工业工程(Industrial Engineering, IE)
Government Administration
医疗卫生：
Health care system 门诊的流程图记录 电子商务 信息系统 交通网络的设计 急救中心的配置 物流服务 金融证券分析 决策支持系统 后勤保障系统 顾客需求与运输计划 人员的工作调度 顾客满意度的优化 投资理财评估 电子政务 赛场运输问题 车辆调度 工作研究 服务成本与质量 税率优化 工作流优化
Fundament of Industrial Engineering
吴
晟
1.基础工业工程
阚树林 高等教育出版社 出版日期2006
2.基础工业工程
(21世纪工业工程专业规划教材) 易树平、郭伏 机械工业出版社 出版日期2005
22
参考教材： 《工业工程导论》
罗振壁 机械工业出版社， 2003
解决复杂系统问题 动作 ( 方法 ) 研究，工 “劳动专门化” 用的协作方法 作流程研究； 17 种标 —《国家的财富》 1911, 泰勒(美) 准动作的基本元素 职工福利和员工 生产力空前发展， 战后经济恢复需要 1910 前后, 棉花扎花机；零 二战期间, 运筹学 IE新理念层出不穷 关系；美工程院 吉尔布雷斯 ( 美) 件互换性；大规 FMS,CIMS,ERP… 第一位女院士 模化生产 二次大战之后 吉尔布雷斯夫人 组织改善 甘特图——系统 系统工程与计算机 研究与应用更广泛 化图表方法 1948 ， 质量控制的抽样 技术的产生和发展 工程界十大支柱 1914, 甘特 ( 美 ) “劳动分工”——《机 AIIE 成立 检查和统计表 学科之一 IE更加成熟 器与制造经济性》 1931,舍沃特 (美) 1950’—1960’ 被引进日本等亚 IE 的高等教育事业 Frederick W.IE Taylor ( 1856汽车流水线装配 1917，IE学会 得到更大发展 太国家， TQC，JIT 1915 1970 ’ ) —— 科学管理之父 成立
《工业工程概论》第3版 张绪柱译 清华大学出版社 ，2007
3
课程教学目标
（1）建立完整的现代工业工程概念，认识工业
工程专业主要研究领域；
（2）掌握工业工程的研究问题的基本方法和基
本工具； （3）培养树立工业工程意识，学会用系统的观 点分析解决问题，提高工作效率。
4
第 1章
工业工程概述
5
引 言
1908年，宾大开 设了IE课程
工业工程发展历史进程
萌芽期 （十九世纪以前） 创建期(科学管理) （1900’—1930’）
科学管理的思想，主要是以时 间研究与动作研究为主的工作 研究理论，标志着IE开始
创新期 (1970’—至今)
16
发展期 (1930’—1970’)
著名的铁铲试验（Taylor’s shoveling 1898)
INYONG HAM, 博士
美国滨洲大学工业工程系 前系主任、杰出的IE终身 教授；被誉为GT之父；为 CIMS开发与应用做出了杰 出的贡献；领导开发与推 广CAPP。
10
统计学 逻辑学
品质和 可靠性 运筹学和 系统科学
数学
物理学
电气工程
计算机和 信息科学 控制理论 早期工业工程 （被称为管理科学） 心理学和 社会学 早期管 理哲学 制造工程 生产力 科学
计算机、工业工程、航空工程）。美国一流大学都设置
工业工程专业。美国工业工程大学毕业生占全国人口 4.5%~6.5%，硕士生占8.6%~9.2%，博士生占3.7%以上。
9
If you want to be a head (of an organization ), please major in IE, the possibility is about 70%; for other engineering disciplines, the possibility is only 30%.
23
工业工程在我国的发展简要回顾
追溯到50年代初期，不自觉的应用基础工业工程 56~60年代社会建设高潮期间 文革期间（1966~1976），IE的科学管理方法被当作资本主义加以排斥； 1987年实行经济体制改革与对外开放
156项骨干工程实施中全面学习 开展了合理化建议、技术革 与采用前苏联的模式，推行其 从计划经济到市场经济的过渡， 新运动、改进生产工具、工 1985年较大规模的有组织的IE应用 生产组织与计划方法，其中涉 创造了 IE的应用的条件； 艺过程、操作方法和技术标 1989年举行了中国首届IE学术会议，成立了中国机械工程学会 IE分会； 及了某些传统的 IE内容，如时 准，改善劳动条件，提高了 1992年教育部首先在天大与西交大设立 IE 专业，目前已有110所 间研究、制定劳动定额； 工作效率，降低了成本与消 有关部门组织和指导一些企业进行应用 左右的高校设立了IE专业； “工作研究”试点，据 10个企业统计，1 耗；
7
美国伯克利大学工业工程系的主页上有一段 话，描述什么是工业工程：
当你看到一个静止的物体的时候，那就是土 木工程；当你看到一个物体在运动的时候， 那就是机械工程；当你闻到味道的时候，那 就是化学工程；当你看不到东西的时候，那 就是电子工程；当你想都想不到的时候，那 就是工业工程。
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工业工程成为美国重要的工程学科，是工程学院的7大 学科之一（机械工程、电子工程、化学工程、土木工程、
管理大师Peter Drucker：历史上，工
业工程被认为是最为重要、最具影响力
的工程技术 工业工程已经被证明是20世纪最有效 的思想，它是唯一世界范围内被接受和 具有广泛影响的美国人的思想。无论何 时，工业工程一旦应用将提高生产率， 降低工人的体力劳动强度和工作时间，
它有可能将工人劳动生产率提高100倍
创新的先进管理思想
市场占有率提高20% `
22
IE的历史贡献
之五
台湾的工业工程
台湾自1960年代后期，逐步从农林渔业走向以OEM、ODM为主的制造 业，乃至于目前向知识经济的整个产业发展过程与转型中，台湾的IE扮 演重要的角色。 早期IE在台湾的应用大多在工厂管理方面，尤其是生产制造方面，工业 工程师作为降低成本提升效率及效能的生产力专家，所从事的工作大多 着重在作业管理及生产规划方面； 中钢公司前董事长赵耀东先生大力推动经营效率下，大量聘用工业工程 师在生产企划、品质管理及生产管理上，工业工程师在中钢成为生产力 专家，“中钢模式”成为台湾经济奇迹中的标竿之一 ； 许多IE学者参与1990年推动产业自动化计划； 目前多数台湾业者普遍重视生管、规划、设计、制造等技术，都是工业 工程学者有目共睹的贡献例如，台塑企业引以为傲的“总管理中心”就 是工业工程为主的人才组成。 1963年第一个IE系在东海大学成立；1980年设立第一个IE研究所， 1984年成立第一个IE博士班；2000年共有73IE系，教师总数807人，学生 总数达34,894人，平均每年可提供6,590位IE毕业生。
泛指一切组织； 不仅适应于制造业，也适应于非制造业；
IE的研究对象
集成系统-生产系统+服务系统+公用设施； 广阔的应用面
IE所采用的知识与方法
自然科学+社会科学+工程分析与设计原理； 交叉性学科。
IE的研究目标
实现系统优化运行（高效率，低成本、高质量、快速响应能 力等）
19
IE的历史贡献
美 国 的 得 到 高 度 的 重 视
之二 若干事实
美国制造业发达历就是工业工程发展的 历史； 现代制造系统与先进制造系统无不与 IE关联 美国企业都设立工业工程部门、设立 工业工程岗位、工业工程最繁忙
美国具有一只庞大的工业工程师队伍
20
IE的历史贡献
之三 多方渗透 行政管理：
旧方法 作业员 每人每日工作吨数 每人每日平均工资 400－600人 12.5t 1．15 新方法 140人 48t 1．88
每吨人工成本
9美分/t
4美分/t
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列宁评价：一方面是资产阶级剥削的最巧
妙的残酷手段，另一方面是一系列的最丰
富的科学成就，即按科学来分析人在劳动 操作中的机械动作，省去多余的笨拙的动 作，制定最精确的工作方法，实行最完善 的统计和监督制等等。
14
内容提要
1.1 工业工程概念 1.2工业工程的起源与发展
Leabharlann Baidu
1.3工业工程体系
1.4工业工程师的职责 1.5工业工程的精髓 1.6工业工程的意识
15
IE的起源与发展历程
1776, 亚当斯密 1798, 惠特尼(美) 1800, 波顿、 小瓦特(英)
1832, 巴帕奇(英)
19世纪末, 亨利。伏特(美)
金融证券：
Financial & Stock
体育竞赛：
1996 Atlanta Olympics
交通运输：
其他服务
Services Transportation
21
IE的历史贡献
之四 丰田生产方式
70’从美国引进IE
将IE和管理实践紧密联系 强调现场的管理优化
质量改进 100 %;
丰田生产方式 生产周期缩短70 %; （Toyota Production System) 成本降低 40 %;
次性投入 76万元，每年增加净收入2815万 从1994年开始每年都举行IE&EM 国际会议 元，取得显著效果，证明IE对我国企业管 《工业工程与管理》《工业工程》分别于 1996.12和1998.1创刊； 理优化，提高效率和效益也是适用与有效 的。 2000年6月中国机械工程学会开始组织中国 IE专家与IE工程师认证 工作；
24
内容提要
1.1 工业工程概念 1.2工业工程的起源与发展
1.3工业工程体系
1.4工业工程师的职责 1.5工业工程的精髓 1.6工业工程的意识
25
IE 体系：四大基本功能
工业工程的基本职能
系统规划功能 系统设计与实施功能 系统评价功能 系统创新功能
系统设计与实施功能 系统评价功能：主要借助各 系统规划功能 系统创新功能：通过对系 种分析工具对系统的效益或 系统设计与实施（制造系统、质 统的分析评价、完善改造 宏观系统规划：产业政策、 量保证系统、组织结构系统、信息 成果进行评价分析，以达到 以达到促进系统不断创新 产业结构、产业技术政策、 管理系统、物流系统）； 最优的结果。 的目标。包括产品改进、 技术发展规划、工业教育及 工作研究与实施，包括生产流程 包括技术经济发展预测预测 工艺改进、设施改进、系 培训规划等； 设计、生产技术选择、作业程序方 评价、投资分析、产品设计 统组织改进、工作方式改 法设计、作业时间及动作标准制定、 评价、工程经济分析与评价、 进、技术创新的激励与组 微观系统规划：企业产品 作业环境设计、人力资源开发与设 各种规划设计方案的评价、 开发、业务开发、企业经营 织 计等； 现存各子系统的评价、质量 战略、技术更新与改造、安 生产过程控制，包括制造资源计 与可靠性评价、职工业绩评 全环境规划、质量成本规划、 划、质量控制与系统可靠性、生产 价等。 产品标准及系列规划、职工 计划与控制，过程成本控制； 教育及人力资源开发规划等 ；
18
IE的历史贡献
之一 效率的觉醒
Theodore Roosevelt (1858-1919)
—— Twenty-Sixth President of USA (1901-1909 )
The conservation of our national resources is only preliminary to the larger question of national efficiency
6
质量管理之父——约瑟夫· 朱兰
（DR.J.M.Juran）：美国值得向全世界 夸耀的东西就是IE，美国之所以打胜第 一次世界大战，又有打胜第二次世界的 力量，就是美国有IE。
美国IIE学会:工业工程不是只限于某
种特定工业的技能，所有希望其资本消
耗能够获得最佳生产和质量的组织，都
要聘用工业工程师。
IE 是对人员、物料、设备、能源和信息所组成的 集成系统进行设计、改善和设置的 一门学科。它 综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知
识和技术以及工程分析和设计的原理与方法，对
该系统所取得 的成果进行确定、预测和评价。
—— 美国工业工程师协会(AIIE),1955
13
IE定义的剖析
对于“工业”的理解：
军事工程
土木工程
机械工程
工业与系 统工程 人因工程 经济学 生理学
化学
化学工程
与其他工程学科的关系
11
内容提要
1.1 工业工程概念 1.2工业工程的起源与发展
1.3工业工程体系
1.4工业工程师的职责 1.5工业工程的精髓 1.6工业工程的意识
12
工业工程的定义
工业工程(Industrial Engineering, IE)
Government Administration
医疗卫生：
Health care system 门诊的流程图记录 电子商务 信息系统 交通网络的设计 急救中心的配置 物流服务 金融证券分析 决策支持系统 后勤保障系统 顾客需求与运输计划 人员的工作调度 顾客满意度的优化 投资理财评估 电子政务 赛场运输问题 车辆调度 工作研究 服务成本与质量 税率优化 工作流优化