工业工程学.docx

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工业工程学

工业工程学

工业工程-认识工业工程

工业工程〔IndustrialEngineering,简称IE〕：

是研究由人、物料、信息、设备和能源构成的集成系统的设计、改进和实施，它应用数学、物理学和社会科学的知识和技能，结合工程分析和设计的原理与方法，来说明、推测和评判这一集成系统将得到的结果。

                               ——美国工业工程学会〔AmericanInstituteofIndustrialEngineering,简称AIIE〕

工业工程

现代工业工程的研究内容包括：

生产系统规划与设计、生产打算与库存操纵、作业打算、物流运输与储存、柔性制造技术、灵敏制造、质量操纵与可靠性、工程经济分析、人机工程与人机系统、基础研究、工业工程培训与教育等。

现代工业工程的研究方法包括：

〔属于运筹学各分支的〕线性规划、整数规划及混合整数规划、非线性规划、目标规划、动态规划、图论及网络分析、排队论、存贮论、决策论、计策论；

〔属于随机理论及分支的〕概率论/数理统计/随机过程、可靠性理论、灰色理论、模糊数学等；

〔属于运算机结合交叉学科的〕数值方法、系统模拟、系统动力学、治理信息系统/专家系统/决策支持系统、神经网络、遗传算法、CAD/CAPP/CE；运算机网络等。

工业工程-剖析工业工程

企业的最高层领导总是期望以最小的投入得到最大的产出以置获得最大的效益。

如何将企业的投入以最有效的组合达到高效率、高品质、低成本、准时交付、白费少等，这确实是近代工业工程〔IE〕迅

工业工程

速进展的缘故。

工业工程比企业治理起步较晚，然而在美国、日本等国家在20世纪中以后的进展是相当快的，几乎取代了大部分的传统治理工作。

一、工业工程〔IE〕是以工程技术为基础，配合科学治理的技巧来发觉问题，解决问题，预防问题。

二、工业工程〔IE〕最终的目的是透过治理的工作，使企业能够获得最大的利益，因此与成本或经济效益有关其包括制度、作业方法、设备、工装治具均应把握并加以改善。

三、工业工程〔IE〕是一门应用科学，其操作理论要符合实际要求，因此工业工程〔IE〕师均应具备亲力亲为的能力，而使学理与实务相得益彰，以保证治理成效。

四、工业工程〔IE〕是运用重点治理的技巧，在任何问题上做重点突破。

五、工业工程〔IE〕在日本也被称为«生产技术»或«治理工程学»。

六、工业工程〔IE〕是藉着设计，改善或设定生产要素〔人、机、料、法、环〕的工作系统，以求得更高生产率的专门技术。

七、工业工程〔IE〕是一门应用科学，它兼有治理及工程技术、行为科学、人类工程学等学科知识领域，它将传统的工程技术融合于现代科学治理技巧之中，随着工业工程〔IE〕的导入，可补偿原有治理与工程技术的脱节。

八、作为生产经理、生产现场治理者，他们为了使作业人员能够完成产品要素〔质量、数量、成本、交期〕，务必快速、正确、轻松并安全的进行工作设计、方法设计等技术来改善作业，进而推进改善活动。

他们差不多上把握了生产系统真正的问题点和原理原那么，同时从调查、分析、改善的方向检讨。

只有应用科学治理技术才能提高生产效率，完成产品要素，这些最有效的科学治理技术确实是工业工程〔IE〕。

工业工程-工业工程的分类

工业工程〔IE〕分为二类：

传统的工业工程和现代的工业工程。

一、传统的工业工程〔IE〕

传统的工业工程〔IE〕要紧的工作对象是制造工业。

下面是工业工程〔IE〕部门人员的功能：

二、现代工业工程

现代工业工程，除包括传统的工业工程技术外，尚有在第二次世界大战时期和战后假设干年中所进展新技术；同时，随着科学技术的进步，新观念、新方法相继显现，对工业工程的不断冲击和挑战，现就将现代工业工程技术中阻碍较大的几项技术分别说明如下：

1、工作研究

工作研究可定义为：

为有组织的群体中的某一个人或某一群人指明工作活动的内容。

其目的是为了设计出满足组织及其技术要求和满足职员生理及个人需求的工作结构。

2、统计学的广泛应用

美国的格兰脱〔EugeneL·Grant〕教授在1954年时刻研究中总结出了一种辅助用马蹄表时刻研究的统计技巧，名为工作抽查〔WorkSampling〕。

3、作业研究及科学治理

1950年由英国的卜拉开德教授〔ProfessorP·M·S·Bracket〕所领导的一个混合小组，他们着眼于在全系统整体建立数学模式，用计量方法代替定性方法，名为作业研究〔OperationsResearch〕。

并于当年出版了作业研究季刊。

4、电子运算机的阻碍

运算机的设计制造据称是由美国本本薛文尼亚大学的毛池莱博士〔Dr·JohnW·Gauchely〕及艾可泰博士〔Dr·J·PresperEcherat〕所完成的，并于1946年在美国陆军的阿波狄恩试验基地首次使用。

随之运算机广泛的应用于工业工程。

∙模拟〔Simulation〕；

∙打算与时程安排；

∙电脑治理的制造方法；

∙工作衡量〔WorkMeasurement〕；

∙集成制造〔CIM〕。

5、全系统观念及系统设计

工业工程〔IE〕是关于人、机、物等整体系统的设计、改善与装置的一门科学，在处理问题时不可能脱离现实环境而超然独立的结论，其关键在于系统本身具有相互联系及相互阻碍的作用。

工业工程

系统的设计是纷杂和多变的，工业工程〔IE〕关于治理的各阶层系统设计具有如下新园地：

∙网状打算的技巧与应用；

∙价值工程〔VE〕；

∙高等数学的广泛应用；

∙行为科学与人类工程学的广泛应用；

∙自动化的提高。

应用现代系统理论的要紧是从社会、资源、能源、科学技术进步等进展趋势的宏观系统动身，用操纵论的原理和方法，将分系统、子系统重新排列组合成为可测、可控的系统。

系统是由假设干个相互联系又相互制约的单元组成的有特定功能的有机体。

大到世界经济和国民经济的全局，小到一个工厂、一个产品都能够视为一个系统。

系统概念的确立，有助于安排和组织复杂的生产经营工作。

行为科学是从社会学、心理学的角度研究治理，重视社会结构、环境条件以及人与它们之间的相互关系和人的动机及其所产生的行为对提高工作效率，发挥主观能动性的阻碍。

行为科学还研究如何善于发觉人才，合理使用和培养人才以及善于启发人们的自觉性和社会责任感等方面的问题。

现代工业工程〔IE〕学吸取了自然科学和技术科学的最新成果，将运筹学、概率论、数理统计、运算技术等应用于工业工程〔IE〕治理技术系统，作为量化和治理手段，并形成为一系列量化的治理技术，如推测技术、技术经济分析、价值工程、决策分析、质量治理等。

工业工程-阻碍因素

1920年前日本导入工业工程受阻的缘故

工业工程

1915年前后在美国进展的工业工程〔IE〕进入日本，其导入爱阻失败，在工业工程〔IE〕考察团的报告中缘故如下：

1、经营者或企业治理人员对科学治理的需要性没有认识；

2、经营者或企业治理人员对治理意义的明白得不够；

3、经营者或企业治理人员重视设备更新的成效而忽视工业工程〔IE〕的改善；

4、日本的工业工程〔IE〕技术实际上尚未进展；

5、日本经济现状阻碍了工业工程〔IE〕的进展；

6、日本历史的社会环境阻碍了工业工程〔IE〕的进展。

IE工程师-概述

简单的说IE工程师确实是从事工业工程的人。

IE工程师-工业工程

一、工业工程是什么？

什么是工业工程？

这儿有幅连环漫画，图中有两只背对背被绑在一块儿的小狗，它俩的前方各有一根骨头，两只狗都急着向前去啃骨头，却因背道而驰的拉力，寸步难移，谁也吃不着骨头。

几番挣扎，两只狗终于想出了一个妙法；两只狗先一齐转向一方，把一边的骨头咬住，然后再转向另一方啃另一边的骨头，如此一来，两只狗各有骨头可啃了。

漫画的下方写着：

〝Thereisalwaysabetterway〞。

这幅漫画尽管不能完全代表工业工程，然而那一行文字却是工业工程师的座右铭──它意谓着「永久有更好的方法！

」在工作当中，不断寻求更容易、更有效率、更经济而且能令心情更愉快的工作方法，确实是工业工程的精神所在。

因此，工业工程绝非三言两语能够说得清晰。

现在且听我娓娓道来「工业工程是如何回事？

」

任何一种学问的起源必定有其推动的力量，工业工程亦不例外，它的推动力确实是人类不屈于现状的意愿和求尽善尽美的成就需欲〔achievementdemand〕。

人类不屈于现状的意愿，使他想要把情况做得更好。

在不断改善工作的过程中，人类终于了解到用科学方法来改善，能够把情况做得更好。

原先，改善的过程也不一定要同意什么专门训练，每个人天生就能够运用自己的体会与本能来达到改善的目的。

等到泰勒把科学的方法带到治理的领域后，这种治理的科学，加上科技的知识才慢慢演变成日后的工业工程。

〔一〕工业工程的差不多观念

工业工程〔IndustrialEngineering﹐简称I.E.〕是一门新兴的工程科学。

早在1881年左右，泰勒〔FrederickW.Taylor〕就已具有工业工程的观念，但实际上工业工程这门学问却在1920年代才开始，到二次大战后才略具雏型。

在国外，泰勒第一提倡「时学研究」，而纪尔布雷斯夫妇〔F.B&Gilbreths〕那么为「工学研究」的创始人。

〔编注：

有关时学工学的起源，可看另页「工业工程的两个小故事」一文。

〕直到1930年代他们的研究才受到大众的重视，而正式成为工时学〔motionandtimestudy〕，现在工时学可说是工业工程的领域中最差不多的一部分，也是传统工业工程的差不多观念。

起初，工时学的定义是指关于完成一项工作的操作方法、材料、工具与设备，及其所需的时刻，加以研究。

而其目的在1.寻求最经济有效的工作方法；2.进一步确认并规定因此所选定的工作方法、材料标准、工具规格及设备要求的理想标准；3.研究并制定工人完工所需的标准时刻；4.训练并切实实行新方法。

〔二〕工业工程的定义

美国工业工程师学会〔AIIE〕对工业工程的定义是：

「工业工程是对人员、物料及设备等，从事整个系统之设计改进及运用的一门科学。

它利用数学、自然科学与社会科学的专门知识及技巧，并利用工程分析与设计的原理和方法，来规划、推测，并评估由此及其有关系统中所获得的成效。

」

从上述的定义，读者或许可获知一个大致。

概括而言，所有人类及非人类参与的活动，只要有动作显现的，都可应用工业工程的原理原那么，以及工业工程的一套系统化的技术，经由最正确途径达到目的。

譬如工业工程中的动作连贯性分析〔operationsequence〕，由于人类的任何一种动作都有连贯性，因此把各动作经认真分析，分成一个个微细单元，删掉不必要的动作，合并可连接的动作，以达到工作简化、动作经济、省时省工之目的。

〔三〕工程学与治理科学的桥梁

换句话说，工业工程确实是衔接工程学与治理科学之间的一门新兴科学。

有人称工业工程＝〔机械工程＋电机工程＋化学工程＋土木工程＋…〕×治理。

实际上，最简单的说明确实是：

工业工程是用工程师的手法去解决与工程和治理有关的问题。

在工厂里，一个纯粹研究制造的人和一个精于治理的人常无法沟通，现在就有赖工业工程师作桥梁了。

〔四〕与其它工程学有何不同？

那么，工业工程学与机械、电机、化学、土木等工程学有何不同呢？

传统的工程学，以「设计更经济的系统」为目的。

如：

机械工程设计高效率之「经济的机器系统」，电机工程设计「经济的电路系统」，它们设计的对象仅以机器、设备为着眼点。

而工业工程除了考虑机器设备之设计外，还包含了人的因素〔humanfactor〕，而以结合「人、材料、设备等之综合系统」为对象。

〔五〕与其它治理科学的区别何在？

读者或许又要问道：

工业工程与企业治理〔businessmanagement〕，行政治理〔administrationmanagement〕同样都与治理有关，彼此之间又有何不同呢？

工业工程与企业治理之区别，乃在于工业工程是透过工程途径〔engineeringapproach〕，应用科学上及工程上之方法与技术，考虑人员、机器、设备、制程、方法、时刻等因素来解决治理上遭遇的问题，而企业治理、行政治理，便无法采取工程途径去解决治理上的问题。

IE工程师-我国引进工业工程的情形

〔一〕军方与工业界

我国工业工程技术的引进要追溯到民国三十五年，当时贵州大定航空发动机制造厂，开始建立零件制造及装配之标准工时制度，利用马表测时，关于生产计画与管制裨益甚大。

民国三十九年兵工署在其所属兵工厂推行工时制度，颇具成效。

民国四十二年，军方把工作研究理论引介，后由于中国生产力中心、金属工业进展中心等机构相继成立，并公布介绍推广，国内慢慢应用工业工程于各工厂。

兵工厂、裕隆汽车、大同公司、台铝、松山烟厂等，先后推行，惟均局限于狭义的工作简化及传统之工时学范畴，及至外资工厂纷纷成立之后，由美资外商大力推行，才慢慢将国内工业工程的领域扩大，目前国内略具规模的企业，皆有工业工程部〔课或组〕等单位之设立。

对促进经济繁荣及国家生产力之提高，奉献颇大。

〔二〕学校教育方面

至于学校教育方面，一直到工业界有迫切需要时，才在学校里设立工业工程系。

民国52年东海大学及台北工专同时成立工业工程系科，中原理工学院于民国53年成立工业工程学系，而后中正、逢甲、清大、新埔等校亦相继成立。

也有些学校用的不是工业工程的系名，但实质上其教学内容与工业工程极为相近，如技术学院的工业治理技术学系，及中央大学的生产工程学系，均是。

第一批正式同意专业教育的工业工程师，于民国五十六年进入工业界服务。

一位工业工程师的养成训练，其内容包括专门广，大致可分为四部分说明：

（1）科技与数理基础：

包括物理、化学、数学、统计、电子运算器程序设计等。

（2）一样工程训练：

包括工程力学、图学、制造工程、工程材料、电工原理、化工概论等。

（3）工业工程专业训练：

包括动作与时刻研究、工厂布置、工程经济、作业研究、生产管制、品质管制等。

（4）治理科学训练：

包括工业组织与治理、会计与成本分析、工业心理学、行为科学等。

IE工程师-工业工程师扮演的角色

既然工业工程科系培养的学生具备上述的知识，那么一个工业工程师在工厂中扮演个什么角色呢？

要了解这一问题，第一让我们来看看工厂中所存在的几个普遍问题：

（1）工厂中，每位专业工程师专司其职，谁来沟通不同的专业工程师呢？

（2）工厂里，老总关怀一件事〔赚钱与产量〕，职员关怀另件事〔薪水与劳力的付出〕，那么谁来作老总和职员的桥梁？

（3）工厂里，人人关怀赶货及品质，是否有人关怀今天比昨天做得更好，改日比今天做得又更好？

假如有，那么这种改善的工作谁来做？

（4）人人关怀机器、物料、……，谁来关怀最重要的「人」？

如何使这些人做得更舒服、做得更多、赚得更多，而且受到尊重？

（5）大伙儿关怀产量，谁关怀总成本？

（6）各个小单位往往都有本位主义，由谁来考虑整个工厂的最适点〔optimization〕？

解决这些问题的最适当人选确实是工业工程师。

更详细地说，工业工程师在工厂里做的事有：

工作方法的设计和改善、操作标准时刻及物料标准用量的设订、制程、夹具与工具的设计、成本的运算与分析、生产计画与管制、产能计画与分析、物料治理、品质分析与管制、工厂布置、工业安全作业、工作评判与奖工制度的设立、事务流程的改善、系统或制度的设计等等。

〔一〕工业界的大夫？

有人说企管顾问是企业界的大夫，那么工业工程师亦如工业界的大夫一样，他可帮忙工厂界定问题，和谐整个工厂的运转，就如一位全科大夫，负责诊治病人何处有病，然后再由某部的专家来检验、治疗。

工业工程师也是如此，他点出工厂毛病的所在，然后和谐各部门的专家去解决。

事实上，目前的工业型态是团队工作〔teamwork〕，要解决任何问题，决非一人一手能包办的，工业工程师扮演的角色往往是团队领导人〔teamleader〕，需具有较强的组合〔combination〕、和谐〔coordination〕及沟通〔communication〕的能力，广博的知识，即能用适当的语言〔rightlanguage〕与人沟通。

在这种倾向之下，工业工程师需同时具有工程和治理方面的知识与训练，因此在工厂中能使别人容易乐意合作，一同去解决问题。

〔二〕效率专家？

治理当局的眼线？

工业工程师着实扮演了一个复杂的角色，有些人批判他们是：

「工业工程师是使人们做得快一点，赚得少一点！

」

「工业工程师是效率专家，也是治理当局的眼线！

」

「工业工程师专门到处找错，喜爱跟别人过不去。

」

〔三〕多样性的角色？

有人认为工业工程师是操作者的安全褓姆，使他们免受刀具损害及过分工作量之压迫；由于他同意的训练包括治理和工程知识，因此他是工厂的计画者和和谐者；也由于他受过统计、机率和可靠度的训练，因此他可成为品质管制人员；他常想「这是最好的方法吗？

」，因此他是较佳途径的寻求者；由上种种来看，工业工程师转换职业的能力强，生存力强；而且他的晋升能力也高，较易擢升至高级治理阶层。

IE工程师-推广工业工程观念的阻力

一样来说，工业工程的观念与作法在工厂里推广起来，并不是一帆风顺毫无阻力的，这可分三点来说：

（1）在一些闭塞的家族式企业中，企业主的观念不够开放，不愿公办厂各方面的问题，也不愿提供周全的资料，没有资料工业工程师就无从下手解决问题。

（2）人类守旧的观念，拒绝改变，因此工业工程师即无从施展所长。

（3）一件新事物要通过学习的过程，人们才能驾轻就熟地应用，而学习的起步总是比较困难且成效不显著，因此人们即使费劲些，也宁可连续使用适应了的旧方法、旧东西。

这种种的阻力多少削弱了工业工程观念的推广，这也是什么缘故我国企业界未能与已开发国家的企业并驾齐驱的缘故之一。

尽管工业工程观念早在民国四十二年左右就被介绍到台湾了，迄今，明白工业工程是什么的人并不多的缘故也多少受了这些阻力的阻碍。

如引言中提及，时势潮流使得企业型态变大了，传统的用本能治理的方法势必遭到剔除，虽说每个人都有治理的本能，然而治理的好或坏、治理人数的多或寡、治理幅度的宽或窄，都会受个人能力的限制，因此如何能用有系统的方法把大规模的工作作得更好、更快，就必须用科学方法来治理，也就必须借重工业工程了。

因此，工业工程师的能力决非万能的，但只要是学有专精的工业工程知识，那么其失误的可能性较小，因为工业工程的做法不是凭直觉，而是依数据来做决定的。

同理，如有了工业工程，做错误决策的机会也可减少专门多。

IE工程师-工业工程师解决问题的途径

工业工程是经由以下两种途径来解决问题：

〔一〕问题的解决与决策〔problemsolving&decisionmaking〕

（1）确定问题：

先了解问题性质及症结所在。

（2）分析问题：

从找资料、记录现况、了解限制条件、探讨问题，以深入问题。

（3）寻求可能解决问题的方案。

（4）评估诸项方案，决定最正确决策。

（5）采取行动。

（6）考核行动结果，再提更佳解决途径。

〔二〕系统与方法工程〔system&methodengineering〕

从资料收集、组织、分析以及如何安排等数理运算及专门技术的方法来解决难题。

IE工程师-工业工程的以后

从上面种种的说明，工业工程师只能在工厂中工作吗？

实际上，在已开发国家中，工业工程早已应用于工厂以外的地点了。

像医院、农场、餐厅、旅社、邮局、银行、交通事业、建设业、军事机构以及各政府部门，都有用到工业工程之处。

国内，一些医院也已聘用学工业工程的人员，负责设备配置、人员运用、药品存量管制、数据流等工作〔像马偕医院即属此例〕。

这种应用可说是工业工程的延伸。

目前工业工程的领域已不限于工业界，为此，工业工程的名称已不能涵盖它的范畴了。

在国内，工业工程虽有军方事业和国民事业领先实施，然而真正使它开花的，依旧那些外资工厂。

由于他们令人艳羡的成效，也说服了许多国资工厂开始注意那个新的玩意儿，多年来工业工程师的求才广告增多了，这正是工业工程开始在我国普遍被同意的一个明确证明。

最近几年来，由于能源缺乏、原料上涨、工人短缺，国际市场竞争日趋剧烈，公害问题普遍受到注意，工业工程师在国内必定将成时代的宠儿，殆无疑问。

在另外一方面，电子运算器的进展，工业工程那个学门也正在迅速的扩张它的领域，在国外，系统工程〔SystemEngineering〕、作业研究〔OperaionsResearch〕差不多成为工业工程的延伸。

利用它们来解决那些存在于企业经营的大而复杂的问题。

那个趋势无疑的将是我国的工业工程进展的方向。

工业工程的两个小故事

在工业工程的领域当中，「动作与时刻研究」〔motionandtimestudy〕占有专门重要的地位。

1881年，被后人尊崇为「工业工程之父」的泰勒氏〔FrederickW.Taylor〕首创「时刻研究」〔或称「时学」〕〔Timestudy〕，后数年纪尔布雷斯氏〔FrankB.Gilbrtth〕复倡「动作研究」或称「工学」〕〔motionstudy〕。

后因此二学关系紧密，无法分割，遂合并称为「动作与时刻研究」〔或称工时学〕。

这儿表达两个故事，来追溯「动作时刻研究」的起源。

1898年，泰勒氏工作于伯斯利恒〔Bethlehem〕钢铁厂，当时该厂雇有铲手工人400～600名，每日于一长约2哩，宽约1/4哩之广场上，铲动各种不同之物料。

这些铲手，不用工场所预备的铲子，专门多人自己从家中带来铲子，铲煤时，每铲重仅3.5磅，而铲矿砂时每铲竟重达38磅。

此种自备铲子的情形与每铲重量之差额，颇引起泰氏之好奇。

他想：

「铲子的形状、大小和铲物工作量有没有关系？

」「究以何种铲重为最经济最有效？

」「什么模样的铲子，工人拿了既舒服又铲得多，铲得快？

」这些问题实应加以研讨。

泰氏乃选优良铲手两名，分在场内不同地点作试验工作，同时用马表〔Stopwatch〕记录其时刻，并分别用大小不同的铲子去铲比重不同之物料，并分别记录所用铲子之大小及式样和每铲重量，经多次试验后，发觉每铲重量约为21.5磅时，可得最经济，最有效之结果，也确实是工作者每日每人可铲最多物料。

铲重物时用小铲，铲轻物时用大铲，但每铲重量均约为21.5磅左右。

泰氏得此结果后，因此设计各种尺寸大小不同的铲具，训练工人，并拟定奖工方法，凡工人能完成规定之工作时，可得日薪60％之奖金，否那么派员授以正确工作方法，务使其亦可得同样奖金。

经此改善后，原需400～600名工人才能完成之工作，采纳新方法后，140名工人即可完成。

因之每吨所需铲费减少达50％，而工人工资那么增加60％，除去因研究所需各项开支外，每年尚可节约78,000美元。

如此不但使工厂的生产量大增，也使铲手工作效率提高，待遇增加，工作情绪也愉快多了。

1885年，纪尔布雷斯氏年17，受雇于一营造商，发觉工人造屋砌砖时，所用的工作方法及工作之快与慢，互不相同。

究以何种方法为最经济及最有效，实应加以研讨。

纪氏因此分析工人砌砖之动作。

发觉工人每砌一砖，领先以左手俯身拾取，同时翻动砖块，选择其最正确一面，俾于堆砌时，放置外向。

此动作完毕后，右手开始铲起泥灰，敷于堆砌处，左手置放砖块后，右手复以铲泥灰工具敲击数下，以固定之。

此一周期性动作，经纪氏细心研讨，并拍制成影片，详加分析，知工人俯身拾砖，易增疲劳，左手取砖时，右手闲散，亦非有效方法，再敲砖动作，亦属余外。

因此经多次试验，得一砌砖新法。

其法于砖块运至工作场时，先令价廉工人，加以选择，置于一木框内，每框盛砖90块，其最好之一面或一端，置于一定之方向，此木框悬挂于工人左方周围，俾左手取砖时，右手同时取泥灰，同时改