工业工程发展展望

工业工程实践应用及思考

科 目：工业工程进程与展望 教 师： 杨育教授 姓 名： 王 彬 颖 学 号： 20220702291 专 业： 工业工程 类 别： 学术 上课时间： 2011 年 10 月至2011 年 12 月

考

生 成 绩：

卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩

阅卷评语： 阅卷教师 (签名)

重庆大学研究生院制

工业工程进程与展望--工业工程实践应用与思考 王彬颖 20110702291

工业工程实践应用及思考

摘要：工业工程(Industrial Engineering, IE) 作为一门应用型和综合交叉型学科在进入我国的十多年时间里，逐渐被高校、企业认识和接受，并开始应用于实践，创造了一定的经济效益。通过实践和研究过程中发现，工业工程在我国往往还局限于制造业。在第三产业中的研究和应用刚刚起步。范围非常有限。因此，本文阐述目前工业工程的发展和应用，并通过实际案例来探讨中国企业在应用工业工程中局限性思考以及工业工程的发展趋势。 关键词：工业工程、应用、实践

1. 前言

工业工程即IE(Industrial Engineering)，美国工业工程师学会给工业工程( Industrial Engineering,简称IE) 做出的定义是:“工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息所构成的集成系统，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”。[1]也就是说, 工业工程是一门“直接以系统效率和效益为目标”的工程技术，面向各种产业组织系统的运作过程, 包括工业、农业、服务业等，为追求组织效率、质量、成本进行的系统分析、设计与优化控制。它运用规划、设计、评价与预测、改进与创新等职能实现整体优化，把生产制造系统和服务运作系统中要素资源集成到产品、服务或项目的整个寿命期内，使系统的可获利性、效率、适应性、响应能力、质量同产品与服务在其寿命期内不断改进和提高，以赢得竞争优势。

工业工程的核心是降低成本、提高质量和生产效率，工作研究是工业工程体系中

最为重要的基础技术，起源于泰勒提倡的“时间研究”和吉尔布雷斯提出 “动作研究”。它的特点就是：只需很少的投资的情况下，通过改进作业流程和操作方法，实行新建合理的工作定额，充分利用企业自身的人力、物力和财力等

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资源，走内涵式发展道路，挖掘企业内部潜力，提高企业的生产效率和效益，降低成本，增强企业的竞争能力[2]。伴随着社会经济的快速发展、商品市场竞争的日益加剧，以制造为主的企业，越来越需要运用工业工程理论来提高企业的市场竞争力，工业工程的应用也由此越来越广泛。

2. 工业工程的概述

2.1 工业工程的主要内容

工业工程以其鲜明的实践性、工程性、社会性、创新性、综合性、时代性等特征，已被大家接受，并且围绕系统规划、设计与实施、评价和创新四大职能开展了广泛的理论研究和工程应用实践，取得了丰硕的成果。IE的应用经历了不同的阶段[3]。在工业工程初期，主要以现场为中心，作业者为对象，采用科学管理的方法进行时间及动作研究、工作简化、质量控制 工厂布置、物料搬运等工作， 以提高单项作业的效率和降低其作业成本；随着研究工作的深入，逐步转向以工厂为中心，管理者为对象，采用综合的管理以及运筹学的思想，进行生产过程的分析、规划、完善改进等工作，并提供系统各种最优化的技术支持。在此基础上，向以企业整体为中心，经营者为对象，用系统战略进行管理的阶段转变，这一阶段的主要特点是系统性和综合性，强调的是企业整体效益最佳[4]。

2.2 工业工程发展应用的现状

制造企业是一个复杂的非线性系统，在这一系统中伴随着生产过程的进行， 始终有物质流、信息流、能量流、资金流、人员流、误差流等流素不断地流动，如何对这些流素进行规划、组织、管理、优化和匹配使系统取得更好的效益是企业追求的目标[5]。在市场竞争日益加剧，生产系统对市场的响应速度成为企业生存的关键因素的今天，各种先进制造技术和先进生产模式不断涌现。这些技术和模式大致可以分为两种，一种是以生产技术为中心并逐步延伸和发展的制造技术和模式，它强调生产过程高速化、精密化、自动化、柔性化、智能化。另一种是以企业生产经营管理过程为中心的生产技术和模式，它强调产品多样化、单件化

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和个性化，生产经营过程的敏捷性、动态性以及虚拟性。例如成组技术、 并行工程、敏捷制造、精益生产、网络化制造、动态联盟、虚拟制造及虚拟企业，大批量定制生产、全能制造等都是为了适应这一需要而提出的生产技术和模式。无论哪种新的生产技术和模式，它们的共同特点都是以市场为导向，顾客的需求为宗旨，以工业工程和系统工程的思想和方法为指导，以技术和管理紧密结合为特征， 达到生产系统高速度、高质量、高灵活性、低成本、短生产周期的目的。

从这个意义上讲，工业工程的发展，为生产系统的发展和进步提供了思想方法和理论依据，同时各种先进制造技术的不断出现也为工业工程研究的深入和完善提出了新的研究课题和突破口，因此我们有理由相信，大力发展先进制造技术，探索先进制造技术和各种先进生产模式的集成与融合，使其发挥更好更有效的作用将是工业工程的必然趋势。

当前，我国对工业工程的应用仍然主要集中在包括汽车、钢铁、机械制造、家电、建材等行业在内的制造领域。比较著名的大公司如青岛海尔集团、深圳华为公司和富士康集团、西安航空公司、一汽集团、广东科龙集团和美的集团等都已应用工业工程作为提升企业生产管理水平的重要手段[6]。工业工程技术在商品经济发达的东南沿海地区的应用范围较广。工业工程技术的应用有力推动了东南沿海地区的经济发展。与之形成对比的是，IE的技术方法在中国内地的大多数城市仍未得到广泛的推广应用，未能发挥其应有的价值。首先是起步时间晚，工业工程在中国还很陌生，除沿海部分城市对工业工程有所了解和应用外，很多企业和个人对工业工程还是一片空白，这是工业工程实践应用所面临的最大问题；其次，企业家对工业工程的优势认识不清，而且是盲目照搬国外企业的技术模式和管理模式，同时由于自身信息长期滞后，集成功能差，工业工程的实践应用过程阻力重重。最后，对工业工程的理论研究不足，对工业工程在企业的实践没有进行有效地指导，因此工业工程在国内的应用还有很长的路要走。目前，应用较多的IE技术方法主要有工作研究、设施规划与设计、生产计划与控制、工程经济、价值工程、人因工程等。以此在下一章对传统工业工程的应用进行举例说明。

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3. 工业工程的实践应用以及思考

目前，与工业工程在其它发达国家的广泛应用及所发挥的巨大作用相比，工业工程在我国还是一个非常年轻的学科，无论是在理论研究还是企业应用方面都还处于初期阶段。但是随着众多国际知名企业的进入，使我们认识到了工业工程对企业提高竞争力的重要作用，并开始自觉地对工业工程进行实践和应用。但仍处于传统的工业工程改善的阶段。

3.1 工业工程在现场作业的改善应用

背景分析 某国营造纸厂在生产“成卷绘图纸”过程中遇到了两个难题.一是因生产的绘图纸面过宽(>2600mm),在成卷过程中出现端面不齐度很大(一端不齐度>200mm)。所以切两端耗费将近500mm，造成较大的浪费。为此厂方要求专家组解决“成卷工艺”过关。二是根据用户要求，工厂按一定宽度切断“成卷”后的绘图纸,在切断加工时(用锯片铣刀)，因绘图纸成卷后的紧实度和夹紧机构的不完善及铣刀的角度和有关尺寸、铣削用量、加工条件及其它因素的影响,铣削后的两个端面很不光洁,不符合加工质量要求。为此厂方要求专家组解决“切断工艺”过关。

现状分析 从上面所提到的两个问题中可以看到,在“成卷”和“切断”过程中存在着两个问题,一是浪费现象严重,二是切断后的端面质量不好,影响图面质量和工厂的效益. 为了说明问题方便起见,下面介绍该厂制造绘图纸过程中改进前的“物流”运行情况.

原材料→削片→物理,化学处理→热磨机→物化处理→纸浆的形成→ 转换机构(浆变纸) →第一次成卷→第二次成卷→切断面→切断→产品 厂方所提出的两个问题就出在第一次成卷工序开始以后的各个工序中. 为此我们对与难题有关联的各工序进行了广泛地调查,并应用IE 方法研究,通过5W1H 提问技术发掘问题所在,然后按“ECRS”四大原则建立了最经济的新方法.

应用5W1H 法进行系统优化 以保证产品质量为前提,提高生产效率、降低成本、解决两个问题为目标应用5W1H 法发掘问题所在.

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表1 5W1H法提问技术表

考察点 目的 地点 时间 人员 原因 方法

表1 所示为利用5W1H 提问技术所提出的提问. 在改进“成卷”和“切断”过程中具体运用5W1H 法进行问答部分例如下:

a) 运用取消技巧优化工艺程序(运用“5W1H”法提问技术) . 问:为什么进行第二次成卷?答:因为第一次成卷后不齐度太大.

问:为什么铣两个端面?答:因第二次成卷后两个端面的不齐度仍然很大. 问:什么情况下端面不齐度小?答:绘图纸面宽度< 1 200 mm时,在成卷工序中端面不齐度小,满足产品要求.

b) 运用重排技巧,减少材料消耗,提高生产率(运用“5W1H”提问技术提问) . 问:切断工序是否一定放在最后?答:也可以放在第一次成卷之前,只不过用的不是铣刀而是上下压切端面刀具.

问:切断工序为什么不放在第一次成卷之前?答:因切断尺寸有变化,不符合现有设备要求(上下压切刀具之间距离变化) .

问:使用可调尺寸刀具行不行?答:没想过.

问:上下压切端面质量和速度如何?答:质量很好,切断速度与纸浆变成纸以后移动速度同步进行不占用辅助时间(成卷工时明显降低) ,可节省时间.

问:用户的纸面宽度要求多宽?答:一般不超过1 000 mm.

建立新方法把上面的提问技术经过分析后,可以发现以下几个很重要的问题。a) 切断工序可以放在第一次成卷之前。b) 纸面宽度< 1 200 mm时端面不齐度小,即可以不需要加工端面,用户的要求也不超过此界限。c) 上下压切面质量比铣端面好。d) 切断面工序可以与绘图纸的移动同步进行,不占用其它辅助时

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第一次提问 做什么(What) 何处做(Where) 何时做(When) 何人做(Who) 第二次提问 是否必要？ 为何需此处做? 为何需此时做? 为何需此人做? 第三次提问 有无其它更适合的方法 有无其它更合适的地点 有无其它更合适的时间 有无其它更合适的人员 为何这样做(Why) 是否一定这样做? 能否取消或合并 如何做(How) 为何需如此做? 有无其它更合适的方法 工业工程进程与展望--工业工程实践应用与思考 王彬颖 20110702291

间，可节省时间。

根据上述情况我们应用ECRS四大原则(Eliminate ,combine ,rearrange , simple)对原有的工艺路线进行了改进和调整。 1) 取消了第二次成卷工序开始铣端面、切断等工序. 2) 切断面工序安排到第一次成卷之前,并提出改进现有的刀具及轴,使它变成沿轴线可调定尺寸刀具,使它满足用户的尺寸要求. 而且切端面和绘图纸的移动同步进行,可节省切断工时.按上述方法进行改进和调整以后,不需要进一步投资建厂房和增加设备,运用现有的设备就解决了工厂提出的所谓两个难题,并且降低了成本,提高了劳动生产率和产品质量。

图2 所示为改进后“物流”运行情况略图。

原材料→削片→物化处理→热磨机→物化处理→纸浆的形成→ 转换机构(浆变纸) →切断(边输送边切割) →绘图纸成卷→产品 结论：通过运用5W1H法对“物流”运行过程进行分析,经改进后取消了原有的“第二次成卷”、“切断面”、“切断”等工序,并改进了切断方法. 改进后的新工序和方法不仅减少了搬运和各种辅助时间、基本时间、人力、物力和基本投资,降低了成本,缩短了生产周期,而且改进后没有出现因端面不对齐而铣两端的工序。仅这一项就可以节省大量的绘图纸,相当于提高了工厂的生产率(将近18%)。 同时切断质量的提高,大大提高了企业的综合经济效益.

3.2小结

通过对实际案例的研究，我们知道工业工程的用处就是利用系统化和最优化的原理来解决制造生产中所面临的经济性和效率性问题。而对于系统化和最优化，则是应用工业工程的两个关键性的技术学科基础。

作为学习工业工程的人来说，我们应该具备有八大精神：挖潜精神、改善精神、系统精神、协作精神、创新精神、节约精神、标准化精神、人本精神；也需要有四大意识：问题意识、效率意识、成本意识、质量意识[7]。我们应该在充分理解这些精神和意识的基础上来进行工业工程的实践应用，没有完全把握这种精神和意识，工业工程是肯定做不好的。而怎么样来灌输和消化这些理念，然后怎样来强化它们，这些也是需要我们来好好思考的。

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4. 结论及展望

工业工程作为一门以提高质量和效率、降低成本为目标，集成多种工程技术和管理经济的交叉性学科，它的应用节约和优化了资源配置，同时降低了企业总成本、提高企业运营质量与效率，为企业的长久健康发展做出了卓越的贡献。但是我们应该看到，当前工业工程的实践应用还存在着很多不足之处，工业工程对社会的发展作用还没有完全发挥出来，其实践应用还有待进一步的深化与发展。我国的工业工程是随着改革开放而发展的。在今后相当长的时间内，我国的经济环境与发展趋势必然需要工业工程的深入研究与广泛应用。面全球知识经济化、信息化的挑战，在我国全面推行IE势在必行。

展望新世纪，以制造业为中心，基于现代技术与管理理念(特别是与信息通信技术相关的管理理念)的工业工程应用将为我国的经济发展和现代化建设做出重大贡献。

参考文献

[1]张一纯，李军．应用工业工程技术提升服务业竞争力[J]．商场现代化，2006( 17) ：76-77．

[2]都位．前瞻工业工程的定位[M]．工业工程与管理，2004(1)：1—3． [3]范荚,徐伟宣.工业工程的过去、现在与未来[J].南开管理评论,2000(2)：19-21．

[4]齐二石．现代工业工程发展概况[M].工业工程，1998，1(1)：3-6． [5]李言.工业工程及其应用[J]．制造技术与机床，2001(8)：13—14． [6]许康.肖小波．关于工业工程在近代中国的介绍[M]．工业工程与管理，2002(5)：63-66．

[7]李先正．经典工业工程更适合目前我国企业需要[M]．工业工程与管理，1999(2)：5-7．

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ig8g.html