工业工程在家具设计制造中应用

1 什么是工业工程 

　　工业工程（Industrial Engineering　简称IE）是在19世纪初，随着机械化生产的兴起，在管理科学，特别是泰勒（W.Taylor）的科学管理和吉尔布雷思夫妇（Frank & Lillian Gilbreth）的动作研究的基础上发展起来的一门新型学科。经过几十年的发展，工业工程不断吸收系统科学、信息科学、计算机科学、运筹学及人类工程学等学科的经验，逐渐发展成为一门把技术和管理结合起来、综合性很强的新型学科，其应用的广度和深度不断扩大，不但应用于生产领域，对服务业、交通运输业、政府等其它部门的生产效率提高也能提供有效的指导方法。前些年提出的准时生产制（JIT）、计算机集成制造系统（SIMS）都是IE研究的重要成果。当前热门的企业资源计划（ERP）、精益生产（LP）、敏捷制造（AM）和柔性制造技术（FMT）等。部是IE研究的对象。 

　　美国工业工程师学会对IE下的最有权威性的定义是：“工业工程是研究人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统的设计、改进和实施的一门学科。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和方法，确定、预测和评价由该系统所取得的成果。”IE的核心和目标是降低成本、提高生产率。经过多年实践总结和不断创新，已形成一套有效分析思考问题的方式，可以从各个角度理探求解决问题的方法和途径，使人们能够不放过任何一个影响因素，迅速把握改进现状的措施和对策，我们称之为IE意识，具体包括：
　　（1）成本和效率意识；
　　（2）问题和改革意识；
　　（3）工作简化、专门化和标准化意识，也称为“3S原则”；
　　（4）整体意识；
　　（5）以人为中心的意识。 

　　随着现代IE的不断发展，其应用的广度和深度不断拓展，但其应用最有效、最成功的还是对生产系统的改进方面。工业工程拥有特有的职能，这也是系统解决生产相关问题的有效手段，具体来说可分为三类： 

　　第一类是较为固定的职能，主要是：方法研究、工作测定、工厂设施的规划与设计、生产管理、组织设计与分析、工作制度设计、基础信息管理及控制、工资单价核定、质量保证。 

　　第二类是为公司的个别需要而设置职能，主要是：项目管理及所需支持、成本控制及其标准、库存控制、计算机程序控制、成品包装、储运及试验、工具与设备选用、产品改进研究、预防性的设备保养制度。 

　　第三类是延伸或扩展的职能，主要是：利润计划、资本或固定资产投资分析、资源分配、对供应商的咨询服务和评估、管理审计与经营、检查与评审、安全计划、培训计划。 

　　IE的这些职能是整个生产系统不断完善的有效保证，它可以成为解决我国家具业当前面临的生产和管理难题的有效手段。 

2 工业工程是提高家具企业竞争力的有效手段 

　　中国加入WTO以来，国内家具业面临良好的发展机遇。近几年来，全国家具产量的年增长率达15%，而出口的年增长率更是高达30%。2003年我国家具出口已达73.33亿美元。已成为世界第二家具出口大国。但是，我们应当认识到，中国的家具业虽然庞大，但并不强劲。这些年产量的高速增长主要是靠新的人力和财力投入，而不是靠企业生产力水平的提高。我国家具业总体劳动生产率水平不高，人均劳动生产率水平只有大约6500元人民币/人/月，只有世界平均水平的1/3，发达国家的1/10-1/20。行业的高速发展往往容易使人们忽略它存在的一些弊端。事实上，仔细思量，我们也不难发现家具业问题所在，中国家具业是在上世纪80年代至90年代物质普遍匮乏、人们消费观念还不成熟的环境中成长起来的，那个时候只要是件家具就有人要，只要做得出来就卖得出去，这就注定了中国家具的低起点。虽说这几年家具业发展很快，我们仍然没能摆脱这种低水平造成的影响。许多矛盾和问题依然困扰着企业，劳动生产率低下就是最突出的表现。如何提高我国家具企业的劳动生产率，增强企业在开放的国际市场中的竞争力，是许多企业所面临的难题。 

　　IE就是提高家具企业竞争力的有效手段，它是把技术和管理有机地结合起来，去研究如何使生产要素组成生产力更高和更有效运行的系统，从而去实现提高生产率目标的专门化的综合技术或技术体系。从对家具产业链的宏观研究到对企业内部某一作业岗位的微观研究，从对生产系统的经营评估到生产作业标准的制定与控制，都可以通过IE来得到改进和完善。例如，工业工程中的工作研究技术，可直接用于改善企业的生产系统，提高生产率；通过应用设施规划与设计技术可以使各生产要素在企业各部门得到更合理的配置，组成更富有生产力的集成系统。又如，通过应用生产计划与控制技术，可以获得生产作业和库存控制的理想方案；将价值分析技术应用于新产品、新技术的开发研究过程中，可以对新产品或服务进行“功能”与“成本”的对比研究，以寻求完成“必要功能”而“成本最低”的方案。再如，应用管理信息系统可以为企业的经营、管理和决策提供强有力的信息支持。应用现代制造技术可以满足现代市场变化大，产品更新换代快，多品种小批量的生产要求。 

　　常用的IE方法技术有30多种。在企业中实施IE，需要根据企业的生产实际和管理水平，有针对性地选择IE方案。只有合理应用IE技术才能有效提高企业的劳动生产率。 

3 家具企业lE实施方法 

　　当前国内家具企业多数还是采用传统的生产经营方式，管理粗放，水平较低。这种状态正是当年西方发达国家研究和应用基础工业工程的黄时期，实施基础工业工程技术，如工作研究，可以使这些企业取得良好的效果。而对于少数相对先进的家具企业，则可以采用更为现代的IE技术，如计算机辅助设计与制造、柔性制造单元和系统、企业资源计划等，但同时仍要继续和深化基础工业工程的研究，不断完善各项技术标准和管理手段。因为，各项工业工程技术的应用具有密切的相关性，许多先进的IE技术或管理手段的实施往往需要以完善的基础工业工程研究和相应的管理水平作为支撑，需要首先建立起一套稳定的、经得起考验的基础标准，否则就不可能发挥其应有的效应。在此，重点介绍基础工业工程的核心技术——工作研究。它是应用最为广泛，对我国家具企业实用性最强的一项技术。 

　　工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术。用它可以分析工作效率的各种影响因素，帮助企业挖掘、革新、消除人力、物力、财力和时间方面的浪费，合理安排作业，减轻劳动强度，用新的更为合理的作业方法替代旧的不良的作业方法，并制定作业标准，从而提高劳动生产率。所以，它是制定标准方法和标准时间的技术，IE的其它各项技术的应用几乎都要以工作研究为基础。它也是制造业中应用最为广泛的工业工程技术。工作研究包括方法研究和作业测定两项内容。 

　　3.1 方法研究 

　　方法研究是运用各种分析技术，对作业的方法进行分析、设计和改进，寻求最佳的作业方法并使之标准化的一系列活动。整个活动过程是有步骤分层次进行的。它首先着眼于全局，解决系统整体优化的问题，然后再步步深入解决关键的局部问题乃至微观问题。共分三个层次，即：工序分析、作业分析和动作分析。 

　　工序分析主要是对整个生产过程及工艺流程进行分析，利用P-Q分析、流程分析、相关分析、搬运路线分析等手段来对生产过程进行重新组织，包括工厂规范、车间布置和物流系统设计等，使生产过程合理化。作业分析主要利用操作过程分析、人机配合分析、作业场地布置分析等手段来规范作业过程，它强调作业程序、操作方法和作业环境条件的改进。动作分析则主要利用动作要素分析法、摄像分析法以及动作经济原则对工人的操作动作进行研究和改进，它强调动作经济及节简。 

　　3.2 作业测定 

　　作业测定是对生产活动进行时间测定和统计分析的一系列方法，包括直接测定法、工作抽样法、摄像法、预定动作时间标准法等。作业测定通常有两个作用，其一是对方法研究中的作业活动进行评价分析；其二就是确定已有标准作业方法的时间标准。 

　　制定时间标准需要以标准作业方法为前提，首先按照标准作业方法组织生产和培训工人，等达到正常的作业状态再进行时间测定，统计和分析，按实际估计宽放余量，确定时间标准。也可直接对作业方法进行分析，利用标准资料法或预定动作时间标准法（PTS）来制定时间标准。 

　　工作研究的一般程序是先进行方法研究，建立标准作业法，然后运用作业测定技术测定其所需时间。但在进行方法研究是，又常常需要运用作业测定技术对原方法中浪费时间的状况进行分析，以及对选定的新方法的效果进行比较和评价。工作研究这两部分内容之间的相互关系如图1所示。 

图1 工作研究的内容和程序

　　需要说明的是，工作研究是一个无止境的循环过程，而不是一劳永逸的，这也是保持工业工程活力和企业不断进步的基础。 

　　对于当前国内众多管理比较粗放、生产率水平较低的家具企业，通过应用工作研究技术，可以有效地发现生产系统各层面上所存在的问题，改进和优化产品工艺过程，改进作业位置的布置和工具设备的设计，改进作业方法，消除各种浪费，提高原料和设备的利用率，减少不必要的疲劳，减轻劳动强度，从而提高企业的劳动生产率。 

　　当然，工作研究技术对解决生产系统作业管理方面的问题非常有效，但对企业战略、市场需求反映并不敏感。因此，有条件的企业还应当开展现代IE研究，加强计算机和信息技术的应用，可以在企业实施物料需求计划（MRP）、企业资源计划（ERP）、柔性制造系统（FMS）等先进制造技术的研究，加强信息收集和整理，增强企业对市场的适应力和应变力，提高企业的综合实力。 

　　4 家具企业IE组织 

　　要在企业有效开展IE活动，就要建立一个相应的IE组织或部门。需要说明的是，IE部门是企业咨询机构而不是执行机构，它主要负责对制造过程的资源、生产方式、制造参数、生产信息等进行科学的规划设计评价、改进和实施指导，IE部门可以与其它各部门进行协同工作，但不能替代各职能部门的具体业务，IE部门研究的成果及实施方案需要通过职能部门实现。 

　　为了充分发挥IE的效能，必须扩展其工作范围，但同时IE研究又要与具体生产活动相联系，必须深入一线考查情况，收集资料。所以，IE部门采取统一领导，分散布置的组织方式比较恰当。IE部门应与物控部、研发部、生产部、品管部等生产运作部门同级设置，组成一个跨职能的辅助部门，实行统一领导，部门的具体活动可以在IE部的统一规划下，按需要成立相应的工作小组，如方法研究小组、作业测定小组、质量保证小组、物流优化小组等等，这些工作小组可以是常驻机构也可以是临时机构，小组内的人员可以是固定的专职人员，也可以是其它部门的临时人员，根据实际需要以跨职能小组的方式参与其他部门的工作。在工作开展过程中，可以由工作小组单独完成既定任务，也可在不影响其它部门正常运行的情况下由工作小组指导该部门相关人员进行改进活动。具体的组织结构可参考图2所示。 

　　当然，IE组织不存在一个统一的模式，它的设置应根据企业的具体情况和特定和需要来确定，以达到有效改进生产的目的。在一些小型家具企业并不一定需要成立单独的IE部门，可以直接成立一个隶属于生产部门的IE小组，进行生产改进活动的组强和实施工作，小组成员可以是为某一项改进活动临时抽调出来的技术人员，活动结束后回到原来的部门。随着企业规模的扩大和IE小组工作经验的增加，可以根据需要逐渐扩大IE小组的职能和活动范围，同时组织形式也要适应企业的变革而进行相应的调整。 

　　总之，企业工业工程组织的设置并不求一步到位，而需要一个逐步完善，不断扩展的过程，根据需要从解决企业急需的问题入手，使生产改进制度化，日常化，不断提高企业的生产力和基础管理水平。 

　　综上所述，工业工程是在生产和管理实践基础上形成和发展起来的、突出系统性和实用性、反映技术与管理相结合的一门交叉型学科。其应用极为广泛，将它应用于我国家具生产企业，不但对改进和优化企业的生产系统，促进劳动生产率提高具有重要作用，而且对提高我国整个家具制造业的生产力水平，增强国际竞争力同样具有重要现实意义。