探讨工业工程的设施规划与设计

张永东

【摘 要】本文作者介绍了工业工程、设施规划与设计的定义及发展； 阐述了我国应用工业工程的意义。

【关键词】工业工程简介；设施规划与设计；工业工程意义

1.工业工程

工业工程作为一门学科， 起源于美国， 是从泰勒创立的科学管理开始发展起来的， 至今已有近百年的历史。它综合运用数学、物理学和社会科学等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得到的结果。”在本世纪初， 当工业工程刚兴起时， 其主要内容是以时间研究、动作研究为主的科学管理方法。20世纪20年代后， 出现了专门从事工业工程的职业， 在吸收数学和统计学知识的基础上， 产生了进度图、库存模型、人的激励、组织理论、工程经济、工厂布置、物料搬运等方法。70年代以来， 系统工程原理用于工业工程， 应用范围不断扩大， 出现了全面质量管理、制造资源计划（MRPI）、准时制生产（JIT）等现代工业工程方法。可见， 工业工程是一个不断发展的领域， 被认为是现代工程学科中发展最快， 也是变化最快的领域之一。工业工程在国外被划入工程学的范畴， 因为它和所有其他工程学科（如机械工程、化学工程等） 一样，包括利用自然科学知识和其他技术进行观察、实验、研究、设计等活动。同时， 工业工程也具有管理的特征， 是用于管理的技术， 从技术角度为管理决策提供依据、方法、手段。

2.设施规划与设计

设施规划与设计，一直是工业工程的重要分支， 它发源于早期制造业的工厂设计。自从有了工业生产，就有了工厂设计，18世纪80年代产业革命后， 由于机械制造的发展，蒸汽机的发明和完善， 工厂逐步取代了小手工作坊。自泰勒时代起，管理工程师就开始关心制造厂的设计工作。在早期，工厂设计的活动主要是3项，即： 操作法工程，包括工作测定、动作研究等工人的活动；工厂布置，就是机器设备、运输通道和场地的合理配置；物料搬运，就是对从原料到制成产品的物流进行控制。

最近出版的全国高等教育自学考试工业工程教材《设施规划与设计》，根据上述特征，把设施规划与设计定义为：设施规划与设计是为新建、扩建或改建的生产系统或服务系统， 综合考虑相关因素，进行分析、构思、规划、论证、设计，作出全面安排，使资源得到合理配置，使系统能够有效运行， 以达到预期目标。设施规划与设计的范围包括场址选择、布置设计、搬运系统设计、建筑设计、公用工程设计、信息通讯设计。其核心部分是布置设计和搬运系统设计，所以，工业工程师对这两个方面进行了许多研究，发展了很多方法和技术。布置设计，就是根据企业的经营目标，在已确定的空间场所内，将人员、设备、物料所需的空间作最适当的分配和有效的组合。布置的好坏直接影响整个系统的物流、信息流、生产能力、生产效率、生产成本以及生产安全。由于优良的平面布置可以使物料搬运费用至少减少10%-30%，因此，在美国， 工厂布置被认为是加速生产率提高的决定因素之一。物料搬运系统设计和布置设计被认为是一对伙伴。物流合理化是布置的前提，也是布置的结果。或者说， 有效的物流规划是合理配置工艺设施的基础，并促进工艺过程的有效运行。西方国家统计发现， 在工厂生产活动中，从原材料到成品出厂， 物料真正处于加工检验的时间只占生产周期的5%-10%， 而90%-95%的时间都处于停滞或搬运状态。在制造业中，总经营费用的20%-50%是物料搬运费用。所以，物流合理化被认为是企业利润的第二源泉（有的称为第三源泉）。

物料搬运系统设计就是要使各种生产设施配置合理，减少物流的迂回、交叉、往返等无效搬运；减少库存和在制品，缩短物料的停滞等待； 选用适当的装卸搬运方式和机具；厂内外运输方便、协调、有机衔接等， 这就要把物流全过程所涉及的装备、器具、设施、路线及其布置作为一个系统，运用现代科学技术和方法，进行综合优化。设施布置和搬运设计最著名的方法就是美国的设施规划权威R·缪瑟提出的系统布置设计（SLP）和系统搬运分析（SHA）。它们都是有条理的系统分析方法， 包括解决问题的方法，依次进行的阶段和程序，图表化的图例符号。SLP是将物流分析和作业单位相互关系密切程度分析相结合，求得合理布置的技术。SHA是以分析所要搬运的物料、需要进行的移动、确定经济实用的物料搬运方法这3项为基本内容。SLP和SHA所采用的一套图表，如物料流程图、工艺过程图、从至表、作业单位相关图、搬运路线表等都是简便实用的分析工具，被广泛应用。

60年代以来， 随着计算机技术的发展、应用与推广，计算机技术已渗透到设施设计的各个领域和各个阶段。例如，场址选择问题、设计报价系统、计算机辅助设施布置等。在计算机辅助布置方面，发展了两类程序：一类是为新建设施做新的布置，主要有CORELAP，ALDEP，PLAN ET等；另一类是为现有设施的改建做布置，主要有CRAFT，COFAD 等。这些程序可以优化设施布置，达到手工布置难以达到的预期目标。

3.我国应用工业工程的意义

在我国，50 年代开始实行工业化建设以来，一些领域中不同程度地用到某些属于工业工程范畴的方法。但工业工程在我国并没有形成独立的学科，没有经过专门训练的工业工程人才，其应用既不系统也不普遍。1990年后才成立了有关学术组织，一些高等院校开始设置工业工程专业，一些企业等组织在应用中取得了有效的成果。

目前，我国的生产率与一些发达国家相比，普遍存在着消耗大、成本高、质量差、效率低等问题。我国曾推行过许多管理技术，但单项地推行不足以解决系统的问题，而工业工程强调的是系统整体的优化， 从提高系统总生产率的目标出发， 统筹分析，合理配置，寻求最佳的设计和改善方案。听以有人把工业工程形容为确诊企业症结的“诊断术”； 提高企业素质、增强企业竞争力的“健身术”；提高企业生产率和经济效益的“ 点金术” 。我国的一些机械、电子、汽车、飞机制造等企业应用工业工程的实践证明，它对挖掘企业潜力、提高效益取得了明显的效果。一些专家研究认为，结合我国国情，企业应用工业工程可以在系统规划与管理、生产计划与控制、效率工程、质量控制与保证、设施规划与物流分析、营销工程、工业安全与卫生、人力资源管理等方面发挥积极作用。

4.结语

机电工业的设计单位自80年代以来，引进和应用设施规划的方法和技术，取得了可喜的成绩。1982年，机械部设计总院邀请美国专家R·缪瑟来华讲授物流系统规划技术。培训了一批设计人员，翻译出版了他的著作《系统布置设计》、《搬运系统分析》、《工业设施系统规划》。兵器行业设计单位派人出国学习设施规划，并在设计工作中予以应用。一些设计单位、高等院校和企业应用物流技术，调整生产布局，改善物料搬运，用较少的投入取得了缩短搬运距离和搬运量，降低生产成本，缩短生产周期，节约资金的效果。一些设计单位在运用工业工程的其他技术，如成组技术、MRP一I、计算机辅助设计、质量控制方面也取得不少成绩。事实证明， 运用工业工程不仅能提高设计的现代化水平，也有利于方法的改革与国际接轨。 [科]