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工业工程学

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工业工程概念
欧洲一个工业工程设计的无线电望远镜工厂
欧洲一个工业工程设计的无线电望远镜工厂

工业工程(Industrial Engineering)、运筹学(Operations Research)和系统工程(Systems Engineering)是研究如何分析复杂系统并建立抽象模型从而改进系统的学科。与传统工程学及数理学科不同,这一领域的重点在于研究决策者(人)在复杂系统中的作用。传统上,工业工程师的工作集中在设计、执行、评估和改进集合人力、资金、信息、知识、厂房、设备、能源、物料和流程的制造业生产系统。近年来更多的工业工程师投身到诸如物流、信息、金融、医疗、药剂、护理、服务、研发、国防等等众多产业当中从事系统分析与改进工作。简短的说,工业工程师能在任何领域当中发挥作用。工业工程师在获得工业工程学位之前也往往拥有数学、自然科学、社会科学、统计、计算机或其他工程学位。工业工程师从系统科学的角度出发,理性化地处理系统中的不确定因素及复杂交互作用,从而解决产业系统中的重大管理问题和优化系统。计算机应用的深入帮助工业工程师能够应对更为复杂的问题。这些对企业的盈利能力和长远发展有着深远意义。

美国工业工程师学(AIIE)在1955年对工业工程做出定义:工业工程是综合应用数学、应用物理和社会科学的专门知识、技能以及工程分析和设计的原则和方法,对人员、物料、信息、设备和能源组合而成的综合系统进行设计、改进和实施,并且对系统的成果进行鉴定、预测和评估。[1]

精益制造系统中,工业工程师致力于消灭在生产过程中对时间、经费、材料、能源以及其他资源的浪费。他们使过程更加有效率,产品质量稳定并且更容易制造,产量得到提高。

同大多数工程学科非常专业化的应用领域不同,工业工程在几乎每一种产业中都有广泛应用。例如如何缩短在主题公园前排起的长队,优化操作方法,全球货物派送(供应链管理),制造更加价格低廉并且可靠的车辆等。

工业工程这一名称很容易招致误解,起初,工业工程名为科学管理,而在现在,大韩民国(韩国、韩国、南朝鲜)等国家工业工程被称作产业工程,这更符合它现在的应用范围。它最初被应用于制造业,然而现在,它已经在其他相关的服务和产业得到广泛的应用。工业工程的也往往被称作运作管理英语Operations Management、系统工程和工程管理等等。

专业领域

一个工业工程师的专业包括以下元素的部分或者全部。仅仅接受过有限教育或者实践经验有限的应用者可能只熟悉以下的少数类型。

  • 关于需求
    • 对和产品质量或者设计产品的困难度有关的问题进行调查。
    • 调查有关产品生产过程或其机械性能表现的问题。
    • 在适当的时机应用优化过的设计。
  • 对产品而言(短期)(short term)
    • 对完整产品设计的分析,从而决定整个生产过程如何划分成不同的步骤或者说工序,以及在过程中特定的阶段如何生产零部件。这需要对经销商和企业所能够提供的工具有着充分的了解。
    • 规范在制造或者组装产品的每一个步骤中都将得到应用。这包括那些应该被设计和制造出来的机器,工具,夹具和固定设备以及安全保障措施。任何与质量有关的手续和限制,例如ISO9000标准系列,都应该得到重视。这将要求工业工程师对健康安全以及质量政策有了解。同时也有可能牵涉到对数控机械的程序编制。
    • 对时间的测量或者计算要求工业工程师采用特定的方法,考虑到操作员的熟练程度。这被用来计算操作的成本,从而使得对组装或制造流水线的平衡或者对生产能力的判定成为可能。这被称作行为研究。所记录下的时间数据在价值分析中仍然适用。
    • 库存的规范,处理和运输的标准,以及组装和完成产品使用的设备,或者在整个过程中的任何中介过程。通过对这些问题的研究,可以消灭意外损坏的可能性,最小化所需要的资源。
  • 对过程而言(中期)(normal term)
    • 决定整个过程的维护计划。
    • 评估在整个过程中产品的范围,调查通过对现存的工具的改进或者购置更有效率的设备所能带来的效率提高。这可能包含外部采购等方面。这需要对设计技巧和投资分析的专业知识。
    • 审查单独的产品在整个生产过程中的流动,从而寻找出可以通过产品重设计而带来的改进,从而减少或者消灭由于生产过程带来的成本,或对使用的工具,方法,配件进行标准化。
  • 大局(长期)(long term)
    • 分析产品在工厂中的流动以提高总体效率,分析是否最重要的产品在过程或者机器方面得到了最高的优先权。这意味着将最赚钱的产品的输出最大化。这需要对统计分析,排队论等领域的专业知识,以及工厂布局设计能力。
    • 训练新的工人,教导他们使用机器或者在流水线上从事工作
    • 安排规划,对于新产品或者工序及时引进,及时作出必要的改变
    • 总的来说,对整个公司元素的结构和安排,例如销售,采购,计划,设计和财务的全面理解,包括良好的沟通技巧。当今的实践中同样需要积极参与以及团队协作精神。


领域包括

运筹学(包括:优化学与数学规划,优化算法,系统仿真随机过程马尔可夫链和马尔可夫决策过程,排队论,存储论,决策分析,博弈论 等),管理科学,决策科学,人工智能,概率和统计方法,预测学,系统集成,系统工程,大系统控制理论,工业战略管理,生产系统,运作管理,价值链管理,供应链管理物流工程与管理,交通运输系统,服务管理,技术管理,产品开发管理,品质工程和管理,可靠性工程,六标准差改善方法论,精益制造再造工程与流程改进,电子商务,信息系统工程与管理,知识管理数据挖掘,工程经济学,组织系统工程,蒙地卡罗模拟法,制造系统MES,厂房设计,仓储管理,工作空间设计与设备管理,人因工程学 ,失效模式分析(FMEA),实验设计(DOE),作业管理(OM),资料探勘,高等统计作业法,同步工程,类神经预测法,运输规划,数位人体模型,生物力学,制程能力分析,统计推论与应用,CAD/CAM,文件/知识管理,应用几率,系统化创新工程,资料挖矿,计算金融学、微电脑应用,算法与应用等等。

工业工程课程

2012年度 U.S News 工业工程院系排名[2]
高校 排名

乔治亚理工学院工业与系统工程学院 01
密歇根大学工业与运作工程系 02
加州伯克利大学工业工程与运筹学系 03
普度大学工业工程学系 04
斯坦福大学管理科学与工程系 05
德州农工大学工业与系统工程系 06
西北大学工业工程与管理科学系 07
宾州州立大学工业与制造工程系 08
威斯康星大学麦迪逊分校工业工程页面存档备份,存于互联网档案馆)系 09
维吉尼亚理工大学工业与系统工程系 10

工业工程学士学位通常要求学生在修完基础学科(人文艺术自然科学社会科学),数学微积分工程数学概率统计微分方程积分方程数值分析等),和基础工程学科(力学热学电学磁学化学等)后研修以下课程:

价值工程

价值工程是基于如下命题:在任何复杂的产品中,80%的顾客只需要20%的功能,通过集中于产品研发,人们可以为市场主体制造更加优良的产品,同时使用较少的成本。当顾客需要更多功能的时候,这些功能作为可选配件提供。这个措施在工程作为主要成本的复杂的机电产品,例如电脑打印机中非常有用!

为了减少一个计划的工程和设计成本,经常把总体分解成各种可以一次设计和制造完成并且对很多相似产品都可以适用的零部件。例如,一个典型的磁带播放机有一个使用精密注射铸造制造而成的磁带卡座,这是由小工厂制造生产并检验,并且提供给比其大得多的公司作为零部件的。这个卡座的工具设计成本被大量不同型号的产品平均,其他的产品只需要设计出合适的安装位置就可以了。

参考资料

  1. ^ AIIE对工業工程定義. [2013-06-07]. (原始内容存档于2016-12-10). 
  2. ^ U.S News Rankings. U.S News. November 13, 2012 [November 13, 2013]. (原始内容存档于2013-10-30). 

外部链接

  • AQSIQ 国家质量监督检验检疫总局
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工业工程学
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