工業工程學

工業工程學（Industrial Engineering 簡稱IE），是從科學管理的基礎上發展起來的一門套用性工程專業技術。

工業工程師（Industrial Engineer）的工作集中在設計、執行、評估、和改進集合人力、資金、信息、知識、廠房、設備、能源、物料、和流程的製造業生產系統，更多的工業工程師投身到諸如物流、信息、金融、醫療、服務、研發、國防等等眾多產業當中從事系統分析與改進工作。

基本介紹

• 中文名：工業工程學
• 外文名：Industrial Engineering
•  簡稱：IE
• 門類：套用性工程專業技術
• 最初是：被套用於製造業

專業介紹

工業工程這一名稱很容易招致誤解。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產業工程，這更加符合它現在的套用範圍。它，然而現在，它已經在其他相關的服務和產業得到廣泛的套用。工業工程的也往往被稱作運作管理（Operations Management）、系統工程、和工程管理等等。

《科學管理原理》

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確定因素及複雜互動作用，從而解決產業系統中的重大管理問題和改進系統。計算機套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著深遠意義。

在精益製造（工業工程師致力於消滅在生產過程中對時間，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，產品質量穩定並且更容易製造，產量得到提高。

同大多數工程學科非常專業化的套用領域不同，工業工程在幾乎每一種產業中都有廣泛套用。例如如何縮短在主題公園前排起的長隊，最佳化操作方法，全球貨物派送（供應鏈管理），製造更加價格低廉並且可靠的車輛等。

起源

工業工程學（Industrial Engineering，簡稱IE）起源於20世紀初的美國，它以現代工業化生產為背景，在已開發國家得到了廣泛套用。現代工業工程是以大規模工業生產及社會經濟系統為研究對象，在製造工程學。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。它是將人、設備、物料、信息和環境等生產系統要素進行最佳化配置，對工業等生產過程進行系統規劃與設計、評價與創新，從而提高工業生產率和社會經濟效益專門化的綜合技術，且內容日益廣泛。

在人類從事小農經濟和手工業生產的時代里，人們是憑著自己的經驗去管理生產。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產率的各種研究工作，從管理職能中分離出來，由懂得工程技術的人員去進行，逐步形成了一批將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內，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、生產計畫等都已正式成為工業工程的內容。隨著製造業的發展，費希（J.Fish）開創了工程經濟分析的研究領域；由於戰爭的需要，運籌學得到了很大的發展。戰後由於經濟建設和工業生產發展的需要，使得工業工程與運籌學結合起來，並為工業工程提供了更為科學的方法基礎，工業工程的技術內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。

與已開發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，並逐步推廣，1991年召開第一次全國性學術會議。

工業工程在我國的套用前景十分廣闊。80年代。日本能率協會專家三上展喜受日本政府委託，在中國北京、大連等地推廣套用工業工程技術，他認為，中國許多企業不需要在硬體方面增加許多投資，只要在管理方式、人員素質和工業工程等方面著力改進，生產效率就可提高2～3倍，甚至5～10倍。國內套用工業工程技術比較典型的企業有：北京工具機電器廠、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

中國發展工業工程的一項重要工作是是人才培養，我國最早於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。

工業工程學的組織結構

工業工程在國外與國內發展及套用的實踐表明，這門工程與管理有機結合的綜合技術對提高企業的生產率和生產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爭能力和知識經濟環境中的綜合創新能力，對贏得各類生產系統、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產業經濟系統面臨著資源利用率低、質量和效益不高、產品等綜合結構不合理、環境適應性較差、國際競爭力及創新能力亟待增強，以及戰略管理和內部管理弱化、技術與管理脫節、特色化缺乏、產品、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係欠規範、不穩定等諸多問題和困境。現代工業工程是企業和整個產業經濟擺脫困境、贏得競爭優勢的有效武器。

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套用者可能只熟悉以下的少數類型。

關於需求對和產品質量或者設計產品的困難度有關的問題進行調查。

調查有關產品生產過程或其機械性能表現的問題。

在適當的時機套用最佳化過的設計。

對產品而言（短期） 對完整產品設計的分析，從而決定整個生產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產零部件。這需要對經銷商和企業所能夠提供的工具有著充分的了解。

規範在製造或者組裝產品的每一個步驟中都將得到套用。這包括那些應該被設計和製造出來的機器，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標準系列，都應該得到重視。這將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式編制。

對時間的測量或者計算要求工業工程師採用特定的方法，考慮到操作員的熟練程度。這被用來計算操作的成本，從而使得對組裝或製造流水線的平衡或者對生產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適用。

庫存的規範，處理和運輸的標準，以及組裝和完成產品使用的設備，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畫。

評估在整個過程中產品的範圍，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。這可能包含外部採購等方面。這需要對設計技巧和投資分析的專業知識。

審查單獨的產品在整個生產過程中的流動，從而尋找出可以通過產品重設計而帶來的改進，從而減少或者消滅由於生產過程帶來的成本，或對使用的工具，方法，配件進行標準化。

大局(long term) 分析產品在工廠中的流動以提高總體效率，分析是否最重要的產品在過程或者機器方面得到了最高的優先權。這意味著將最賺錢的產品的輸出最大化。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，對於新產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，採購，計畫，設計和財務的全面理解，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 最佳化學與數學規劃，最佳化算法，系統仿真，隨機過程，馬爾可夫鏈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，人工智慧，機率和統計方法，預測學，系統集成，系統工程，大系統控制理論，工業戰略管理，生產系統，運作管理，價值鏈管理，供應鏈管理，物流工程與管理，交通運輸系統，服務管理，技術管理，產品開發管理，質量工程和管理，可靠性工程，六西格瑪，精益製造，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，製造系統，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。

著名院系

喬治亞理工學院工業與系統工程學院,

密西根大學工業與運作工程系,

普渡大學工業工程學院,

克萊姆森大學工業工程學院

威斯康星大學麥迪遜分校工業工程系,

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製造工程系,

西北大學工業工程與管理科學系,

史丹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,

維吉尼亞理工學院工業與系統工程系,

亞利桑那州立大學工業工程系,

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,

里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,

佛羅里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、機率與統計、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

主要課程

工程經濟學

工程管理

計算機輔助設計和計算機輔助製造

系統仿真（特別是離散不確定系統仿真）

工業工程學的就業前景

確定系統運籌學（數學規劃 / 最佳化學）

隨機系統運籌學（馬爾可夫鏈，排隊論等）

人因工程

製造系統

生產系統的調度與控制

廠房設計或工作空間設計

供應鏈管理 / 物流學

質量控制 / 統計過程控制

就業方向

管理者

整合系統的設計者及管理者——由於未來得企業將變得更精密、更複雜，所以需要能充分運用計算機整合製造系統之工程師，來整合複雜的業務，這種工作最適合由工業工程師來擔任，因為工業工程師懂生產、懂財務、懂計算機、懂管理，他能夠將合理化以後的各項作業設計圍繞自動化作業系統，減少人力作業，解決複雜的問題。

規劃者

長期計畫的規劃者——在動態的經營環境下，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，也必建立適當的目標，以及達成目標的方法及手段，這些都有賴事前的長期計畫。長期計畫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將來可能發生的狀況，經過歸納演繹的推理方法而做成。長期計畫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標進行。

構想者

多角化經營的構想者——展望未來，企業單靠產銷單一種產品或業務獲得利潤將漸形困難。世界上經營成功的企業，很少是單靠生產單一產品而生存的。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。日本各大鋼廠紛紛致力開發高附加價值新材料，且將其事業重新定位為“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。工業工程師應隨著企業的成長變化，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、財務層面、效益層面等方面評估，提供具體可行的構想及建議。

顧問者

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畫，常涉足好幾個彼此制衡或互相衝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。但是由於周圍環境複雜，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係，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、經歷受到相當的挑戰。 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。