簡介
工業工程這一名稱很容易招緻誤解。實際上,在最初,工業工程的命名實際是科學管理,而在現在,在韓國等國家工業工程被稱作産業工程,這更加符合它現在的應用範圍。它最初是被應用于制造業,然而現在,它已經在其他相關的服務和産業得到廣泛的應用。工業工程的也往往被稱作運作管理(en:OperationsManagement)、系統工程、和工程管理等等。
工業工程學能在任何領域當中發揮作用。工業工程師在獲得工業工程學位之前也往往擁有數學、統計、自然科學、社會科學、計算機或其他工程學位。工業工程師從系統科學的角度出發,理性化地處理系統中的不确定因素及複雜交互作用,從而解決産業系統中的重大管理問題和改進系統。計算機應用的深入幫助工業工程師能夠應對更為複雜的問題。這些對企業的盈利能力和長遠發展有着深遠意義。
在精益制造(工業工程師緻力于消滅在生産過程中對時間,經費,材料,能源以及其他資源的浪費。他們使過程更加有效率,産品質量穩定并且更容易制造,産量得到提高。
同大多數工程學科非常專業化的應用領域不同,工業工程在幾乎每一種産業中都有廣泛應用。例如如何縮短在主題公園前排起的長隊,優化操作方法,全球貨物派送(供應鍊管理),制造更加價格低廉并且可靠的車輛等。
起源
工業工程學(IndustrialEngineering,簡稱IE)起源于20世紀初的美國,它以現代工業化生産為背景,在發達國家得到了廣泛應用。現代工業工程是以大規模工業生産及社會經濟系統為研究對象,在制造工程學。管理科學和系統工程學等學科基礎上逐步形成和發展起來的一門交叉的工程學科。它是将人、設備、物料、信息和環境等生産系統要素進行優化配置,對工業等生産過程進行系統規劃與設計、評價與創新,從而提高工業生産率和社會經濟效益專門化的綜合技術,且内容日益廣泛。
在人類從事小農經濟和手工業生産的時代裡,人們是憑着自己的經驗去管理生産。到20世紀初,工業開始進入“科學管理時代”,美國工程師泰勒(F.W.Taylor)發表的《科學管理的原理》一書是這一時代的代表作和工業工程的經典著作。從1910年前後開始,美國的吉爾布雷斯夫婦(Frank.&.L.Gilbreth)從事動作(方法)研究和工作流程研究,還設定了17種動作的基本因素(動素,Threbligs)。泰勒和吉爾布雷斯是最著名工業工程創始人。
1908年美國賓州大學首次開設了工業工程課程,後來又成立了工業工程系,1917年美國成立了工業工程師協會。此後有人主張把當時從事動作研究、時間研究等提高勞動生産率的各種研究工作,從管理職能中分離出來,由懂得工程技術的人員去進行,逐步形成了一批将工程技術和管理相結合的工業工程工程師。
二戰期間和其後的一段時間内,工作研究(包括時間研究與方法研究)、質量控制、人事評價與選擇、工廠布置、生産計劃等都已正式成為工業工程的内容。随着制造業的發展,費希(J.Fish)開創了工程經濟分析的研究領域;由于戰争的需要,運籌學得到了很大的發展。戰後由于經濟建設和工業生産發展的需要,使得工業工程與運籌學結合起來,并為工業工程提供了更為科學的方法基礎,工業工程的技術内容得到了極大的豐富和發展。1948年,美國成立了工業工程師學會。五六十年代,美國許多大學先後成立了工業工程系,到1975年,已有150所大學開設了工業工程課程。
與發達國家相比中國的起步較晚,20世紀80年代初期,工業部門開始對工業工程有所認識,并逐步推廣,1991年召開第一次全國性學術會議。
工業工程在我國的應用前景十分廣闊。80年代。日本能率協會專家三上展喜受日本政府委托,在中國北京、大連等地推廣應用工業工程技術,他認為,中國許多企業不需要在硬件方面增加許多投資,隻要在管理方式、人員素質和工業工程等方面着力改進,生産效率就可提高2~3倍,甚至5~10倍。國内應用工業工程技術比較典型的企業有:北京機床電器廠、一汽集團、鞍山鋼鐵公司等,都取得了明顯的經濟效益。
中國發展工業工程的一項重要工作是是人才培養,我國最早于1993年招收工業工程專業的本科生,目前已有70餘所院校設有工業工程系或專業。1994年起開始招收碩士生,目前我國已有70多所院校開辦了工業工程專業。
工業工程在國外與國内發展及應用的實踐表明,這門工程與管理有機結合的綜合技術對提高企業的生産率和生産系統綜合效率及效益,提高系統綜合素質,對增強企業在開放經濟條件下的國際市場競争能力和知識經濟環境中的綜合創新能力,對赢得各類生産系統、管理系統及社會經濟系統的高質量、可持續發展等,具有不可替代的重要作用。
中國以企業為基礎和主體的工業及産業經濟系統面臨着資源利用率低、質量和效益不高、産品等綜合結構不合理、環境适應性較差、國際競争力及創新能力亟待增強,以及戰略管理和内部管理弱化、技術與管理脫節、特色化缺乏、産品、市場、技術等方面的發展不平衡、企業與市場和政府及其他企業間關系欠規範、不穩定等諸多問題和困境。現代工業工程是企業和整個産業經濟擺脫困境、赢得競争優勢的有效武器。
專業領域
一個工業工程師的專業包括以下元素的部分或者全部。僅僅接受過有限教育或者實踐經驗有限的應用者可能隻熟悉以下的少數類型。
關于需求對和産品質量或者設計産品的困難度有關的問題進行調查。
調查有關産品生産過程或其機械性能表現的問題。
在适當的時機應用優化過的設計。
對産品而言(短期)對完整産品設計的分析,從而決定整個生産過程如何劃分成不同的步驟或者說工序,以及在過程中特定的階段如何生産零部件。這需要對經銷商和企業所能夠提供的工具有着充分的了解。
規範在制造或者組裝産品的每一個步驟中都将得到應用。這包括那些應該被設計和制造出來的機器,工具,夾具和固定設備以及安全保障措施。任何與質量有關的手續和限制,例如ISO9000标準系列,都應該得到重視。這将要求工業工程師對健康安全以及質量政策有了解。同時也有可能牽涉到對數控機械的程序編制。
對時間的測量或者計算要求工業工程師采用特定的方法,考慮到操作員的熟練程度。這被用來計算操作的成本,從而使得對組裝或制造流水線的平衡或者對生産能力的判定成為可能。這被稱作行為研究。所記錄下的時間數據在價值分析中仍然适用。
庫存的規範,處理和運輸的标準,以及組裝和完成産品使用的設備,或者在整個過程中的任何中介過程。通過對這些問題的研究,可以消滅意外損壞的可能性,最小化所需要的資源。
對過程而言(中期)決定整個過程的維護計劃。
評估在整個過程中産品的範圍,調查通過對現存的工具的改進或者購置更有效率的設備所能帶來的效率提高。這可能包含外部采購等方面。這需要對設計技巧和投資分析的專業知識。
審查單獨的産品在整個生産過程中的流動,從而尋找出可以通過産品重設計而帶來的改進,從而減少或者消滅由于生産過程帶來的成本,或對使用的工具,方法,配件進行标準化。
大局(longterm)分析産品在工廠中的流動以提高總體效率,分析是否最重要的産品在過程或者機器方面得到了最高的優先權。這意味着将最賺錢的産品的輸出最大化。這需要對統計分析,排隊論等領域的專業知識,以及工廠布局設計能力。
訓練新的工人,教導他們使用機器或者在流水線上從事工作安排規劃,對于新産品或者工序及時引進,及時作出必要的改變。
總的來說,對整個公司元素的結構和安排,例如銷售,采購,計劃,設計和财務的全面理解,包括良好的溝通技巧。實踐中同樣需要積極參與以及團隊協作精神。
研究領域
運籌學(包括優化學與數學規劃,優化算法,系統仿真,随機過程,馬爾可夫鍊和馬爾可夫決策過程,排隊論,存儲論,決策分析,博弈論等),管理科學,決策科學,人工智能,概率和統計方法,預測學,系統集成,系統工程,大系統控制理論,工業戰略管理,生産系統,運作管理,價值鍊管理,供應鍊管理,物流工程與管理,交通運輸系統,服務管理,技術管理,産品開發管理,質量工程和管理,可靠性工程,六西格瑪,精益制造,流程重組與改進,電子商務,信息系統工程與管理,知識管理,數據挖掘,金融工程,工程經濟學,組織系統工程,制造系統,廠房設計,倉儲管理,工作空間設計與設備管理,人因工程學等等。
世界著名工業工程院系包括:
佐治亞理工學院工業與系統工程學院,
密歇根大學工業與運作工程系,
普渡大學工業工程學院,
威斯康星大學麥迪遜分校http://www.engr.wisc.edu/ie系,
加州伯克利大學工業工程與運籌學系,
賓州州立大學工業與制造工程系,
西北大學工業工程與管理科學系,
斯坦福大學管理科學與工程系,
德州農工大學工業與系統工程系,
康奈爾大學運籌學與工業工程系,
弗吉尼亞理工學院工業與系統工程系,
亞利桑那州立大學系,
哥倫比亞大學工業工程與運籌學系,
南加州大學工業與系統工程系,
裡海大學工業與系統工程系,
北卡州立大學工業與系統工程系,
佛羅裡達大學工業與系統工程系,
俄亥俄州立大學工業與系統工程系,
倫斯勒理工學院決策科學與工程系統系
麻省理工學院運籌學中心
工業工程學位:
工業工程學士學位通常要求學生在修完基礎學科(自然科學、人文及社會科學),數學(微積分、概率與統計、微分方程、數值分析等),和基礎工程學科(力學,機械工程,計算機,電子工程等)後研修以下課程:工程經濟學
工程管理
計算機輔助設計和計算機輔助制造
系統仿真(特别是離散不确定系統仿真)
确定系統運籌學(數學規劃/優化學)
随機系統運籌學(馬爾可夫鍊,排隊論等)
人因工程
制造系統
生産系統的調度與控制
廠房設計或工作空間設計
供應鍊管理/物流學
質量控制/統計過程控制
就業方向
1.整合系統的設計者及管理者——由于未來得企業将變得更精密、更複雜,所以需要能充分運用計算機整合制造系統之工程師,來整合複雜的業務,這種工作最适合由工業工程師來擔任,因為工業工程師懂生産、懂财務、懂計算機、懂管理,他能夠将合理化以後的各項作業設計圍繞自動化操作系統,減少人力作業,解決複雜的問題。
2.長期計劃的規劃者——在動态的經營環境下,企業必須要預測由某些事務的變動所可能發生的問題及影響,也必建立适當的目标,以及達成目标的方法及手段,這些都有賴事前的長期計劃。長期計劃必須運用策略規劃的學識與專業技術知識,同時還需要就現在或将來可能發生的狀況,經過歸納演繹的推理方法而做成。長期計劃是要對未來的工作提供具體可行的方案,使組織中各單位可以朝共同的目标進行。
3.多角化經營的構想者——展望未來,企業單靠産銷單一種産品或業務獲得利潤将漸形困難。世界上經營成功的企業,很少是單靠生産單一産品而生存的。例如美國鋼鐵公司及奧地利的VOEST鋼廠,其鋼廠營收值已降至總營收50%以下。日本各大鋼廠紛紛緻力開發高附加價值新材料,且将其事業重新定位為“原材料綜合供貨商”,不以供應鋼鐵材料為已足。甚至大膽的往電子、信息、生物科技等方向去發展。工業工程師應随着企業的成長變化,分析企業生存及發展的空間,參與多角化經營的評估工作,從技術層面、财務層面、效益層面等方面評估,提供具體可行的構想及建議。
4.高階層決策的顧問者——政府各階層機關首長面對各種政策或執行方案,企業高階層主管面對各種經營決策或執行計劃,常涉足好幾個彼此制衡或互相沖突或觀點互異的單位,他必須在各部門各持己見後,明察秋毫而及時的做一結論。但是由于周圍環境複雜,又必須兼顧短程和長程的利益,尤其是各部門為了自身的利害關系,往往會站在本位的立場曲意矯飾,更使得機關首長或企業高階層主管在做判斷時顯得力不從心,個人的才智、經曆受到相當的挑戰。未來這種情況越來越嚴重,對這些問題,高層決策者即可運用工業工程師以公正、忠實、客觀的精神發揮調和的功能,提供主管最佳的方案,也就是說要做一個高階層主管的得力助手。