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③缺乏工作研究软件系统
目前，国内外众多软件商在中国投入的软件系统大多集中在CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等热门软件上，而工作研究软件的投入与开发却寥寥无几。究其原因，固然有软件商对这一领域的忽视，但其主要原因却暴露了国内企业对基础数据的漠视态度，对工作研究软件缺乏系统的认识。工作研究的计算机化跟不上，导致了企业基础数据发展的滞后，而高层生产系统，如MRP、ERP等不能够得到准确及时的基础数据支持，致使整个生产系统效率低下。
随着现代企业的发展壮大，企业的规模日益扩大，其基础数据也越来越庞大，而且基础数据更新速度明显加快，传统手工的工作研究已经不能满足现代企业的需要。企业对基础数据准确性、及时性和标准化的要求与基础数据传统经验获取手段之间的矛盾已经日益突出。
为了解决这些问题和矛盾，国内一些企业开始探索计算机辅助工作研究系统，特别是计算机辅助劳动定额系统。这些系统为企业工作研究的实施带来了一定的方便，但都不成熟，大多处于实验阶段，往往只能适应个别企业工作研究中的部分领域，无法进行推广普及。因此，研制和开发一套完善通用的计算机辅助工作研究系统(Computer Aided Work Study System 简称CAWS系统)是当前我国工作研究领域创新的关键。CAWS系统能够为企业采取科学的作业流程、方法和制定可靠的时间标准、劳动定额提供辅助决策；不但实现工作研究各个应用领域的计算机化，而且能够与其他生产系统高度集成，从而为企业实施方法研究和工时制定提供可靠的技术支持，提高企业基础数据的准确性及其采集和管理的规范化，并提高工作研究的效率和质量。
总之，对于我国企业，实施工作研究并不断创新，探索工作研究理论与信息技术的结合途径，开发并应用计算机辅助工作研究系统(CAWS系统)，成为解决我国工作研究领域问题和矛盾的必经之路。
1.5工业工程的发展
工业工程作为一门工程技术和工程专业，不论它的过去和现在，其重要的特征是它改进工作方法、提高功效和生产率的目的、以及它的科学性、系统性的工作方法和技术内容。
工业工程的形成和发展演变过程，实际上就是各种用于提高效率、降低成本的知识、原理和方法的产生和应用的历史。 科学管理时代：
从18世纪初期蒸汽机的发明促进机械化生产起至20世纪30年代中期的这个时期，被称为科学管理年代，是工业工程的前身。在这个时期发生了两件大事：一是第一次产业革命；二是泰勒的科学管理运动(1900年前后)。产业革命促进了大批的技术革新项目，制造企业的规模和复杂性也大幅度增加了。此时，在英国兴起的零
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件可互换性和劳功专业化分工，被认为是促使大量生产成为可能的两个重要的IE观念。与此同时，在德国兴起的标准化同样也是促进大量生产和工业化的重要IE成就。 这个年代的特点：一是生产的机械化程度还不高，还存在着大量的手工劳动，因而提高工人的劳动效率就成为当时的最重要的研究课题。研究的主题就集中在人的问题上，而人的问题被看作是管理。二是当时所谓的管理科学原理主要产生于经验的总结，还缺少科学试验和定量分析，各项工作没有形成独立于管理的工程意识和实践。但是这种总结毕竟把零散的先进的经验归纳起来，形成比较有系统的学科体系，不仅对当时的工业界的管理产生过有益的效果，而且也对后来的工业工程的发展产生了深远的影响。
工业工程时代：
工业工程时代开始于20世纪20年代后期，延伸至今。这个时代又分为三个阶段：第一所段是从20世纪20年代后期至20世纪40年代中期，在这个阶段发展的IE内容称为传统的或经典的工业工程；第二个阶段是从20世纪40年代中期至20世纪70年代中期，是IE与运筹学结合的时期；第三个阶段是从20世纪70年代中后期至现在，是IE与系统工程结合并共同发展的年代。也被称作工业与系统工程年代。在第二和第三阶段期间发展的IE内容称为现代工业工程。
传统的工业工程阶段是泰勒科学管理原理的继承与发展。但是有三个重大的变化：（1）正式出现IE的概念、名词、学系、研究机构、专业人员和学会。(2)统计、概率等数理分析方法进入IE领域。这不仅改造了从科学管理年代继承下来的各种方法的内容，使之具有定量分析的能力和更高的理沦基础，而且还发展了一些新的方法，更适应于机械化、自动化的大量生产的需要。(3)重视与工程技术相结合，使IE本身具有独立的专业工程知识。一方面要求IE工程师具有相关的专业基础知识；另一方面又要求的IE的工作从技术设施改进和技术发展方面去研究提高生产效率的途径，而不单纯地研究提高工人劳动效率问题。
由于以上三大变化，使得IE不同于管理的概念和职能得到了确立，使之成为一种在技术与管理之间起着桥梁作用的新型工程技术：
工业工程与运筹学结合的阶段在20世纪40年代中期至70年代中期。20世纪40年代中期，英、美两国发表了在第二次世界大战时期研究出来的运筹学成果的保密资料，立刻受到许多IE工作者的注意，试图把它应用到IE中。运筹学是包括数学规划、优化理论、排队论、存储论、博弈论等理论和方法的总称，有比较系统的学科体系，可以用来描绘、分析和设计多种不同类型的运行系统。运筹学在IE中经过一段时期的改进研究和试用，取得了进展，人们普遍认为可以把运筹学作为IE的理论基础，不仅是因为可以用OR的原理来改进IE的传统方法．使之提高到一个新的水平．而且还因为OR的系统性可以把IE的各种方法综合起来用于解决较大的系统问题。当然，OR方法也要与相关的专业技术知识和经验相结合。
工业工程与系统工程结合的阶段在20世纪70年代中后期至现在。20世纪50年代和60年代，系统科学也有了长足的进展。所以许多IE学者认为，系统工程重视系统哲学思想的培养和系统分析方法的训练，又包含有较丰富的自然科学和社会
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科学的知识，正是IE所需要的一种“统帅”学科。可以把系统工程的方法论、运筹学的数理分析、IE的传统技术与工业知识有机地结合起来，形成一个比较完备的学术体系。使IE既可对小至一个劳动岗位进行分析，也可对整个生产线、整个企业、大至整个工业系统进行分析和设计，正像机械工程作为一门完整体系的学科—样，既可以设计一个小零件，也可以设计一整套机器系统。但这些分析和设计都要在一定的整体系统思想指导下进行。
总之，工业工程正是由于不断吸收现代科技成就，尤其是计算机科学、OR、SE及相关的学科知识，有了理论基础和科学手段，才得以由经验为主发展到以定量分析为主；以研究生产局部或小系统的改善到研究大系统整体优化和生产率的提高，成为一门独立的学科。工业工程不但在美国得到广泛的发展和应用，而且很快向世界上许多工业化国家传播和发展。
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2 课题内容及相关知识
2.1 课题研究内容
2.1.1 设施规划与设计的阶段结构
设施规划与设计工作贯穿工程项目发展周期中前期可行性研究与设计阶段。因此，设施规划与设计必然也存在与时间有关的阶段结构。图2-1体现了这种结构。这种结构形成了从整体到局部、从全局到细节、从设想到实际的设计次序。即前一阶段工作在较高层次上进行，而后一阶段工作以前的工作成果为依据，在较低层次上进行；各阶段之间相互影响，交叉并行进行。因此，设施规划与设计必须按照“顺序交叉”方式进行工作。表2-1列出设施规划与设计结构的成果和工作。
O预规划 Ⅰ.确定方案 Ⅱ.总体规划 规 划阶 段Ⅲ.详细规划 Ⅳ.规划实施 Ⅴ.规划后 规划时间 图2-1 设施规划与设计阶段结构 表2-1 设施规划与设计阶段结构 阶段 名称 成果 0 预规划 确定目标 Ⅰ 确定方案 分析并确定位置及其外部条件 制定设施确定设施要求预测、要求生产估算生产能力及需能力及需求量 求量 财务平衡 财务再论证 Ⅱ 总体规划 总体规划 Ⅲ 详细规划 详细规划 Ⅴ 规划实施 设施实施计划 Ⅵ 规划后 竣工试运转 主要工作内容 按规划要求总体规划及总布置图 财务总概算比较 按规划要求作详细规划及详细布置图 财务详细概算 制定进度表或网络图 项目管理（施工、安装、试车及总结） 投资 财务工作 筹集投资 共 42 页 第9页
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2.1.2 设施规划（布局设计）设计方法
工厂布局（Plant Layout）是设施规划与设计的核心，必须首先进行。布局设计也是物流系统设计分析的重要一环，它既受到生产物流系统其他设计环节的影响。布局设计方法可分为：
（1） 摆样法。它是最早的布局方法。利用二维平面比例模拟方法，按一定比例制成的样片在同一比例的平面图上表示设施系统的组成、设施、机器或运动，通过相互关系的分析，调整样片位置可得较好的布置方案。这种方法适用于较简单的布局设计，对复杂的系统该法就不能十分准确，而且花费时间较多。 （2） 数学模型法。运用运筹学、系统工程中的模型优化技术（如：线性规划、随机规划、多目标规划、运输问题、排队论等）研究最优布局方案，为工业工程师提供数学模型，以提高系统布置的精确性和效率。但是用数学模型解决布局问题存在两大困难。首先，当问题的条件过于复杂时，简化的数学模型很难得出符合实际要求的准确结果；其次，布局设计最终希望得到布局图，但用数学模型得不到。利用数学模型和CAD相结合起来的系统布局软件是解决布局问题的一种好方法。
（3） 图解法。它产生于20实际50年代，有螺线规划划法、简化布置规划法及运输行程 图等。其优点在于将摆样法与数学模型结合起来，但在实践上，现在较少应用它们。
（4） 系统布置设计SLP（Systematic Layout Planning）法。Muther除了提出SPIF外，还对于工厂布局等五个子系统提出了一套统一化系统化的规划设计方法，即系统布局的SLP法。这是当前工厂布局设计的主流方法。
2.2 工作研究方法
2.2.1 工厂布局的基本原始资料
工厂布局设计需要的主要原始资料是产品及其生产纲领和生产工艺过程。次要资料有两种，即支持生产的辅助服务部门和时间的安排。
（1） 产品（P，Product）和产量（Q,Quantity）.产品及其是指工厂要生产的产品型号、系列、规格、产量和年生产量，这些因素影响到设施的组成及其相互关系、选用设备的类型、物料搬运的方式等。各类产品的产量由年度生产纲领提供，常用件数、重量或销售价值来表示。这一因素对设施规划、设备数量、运输量、建筑面积均产生重要影响。
（2） 工艺过程（R,Route）.由熟悉本行业先进生产工艺的工程技术人员或专业咨询公司提供的工艺过程表、工艺路线卡、装配工艺卡等工艺文件。工艺过程将对生产单位的物流系统组成、物料搬运路线、仓库位置等有重要影响。
（3） 辅助服务部门(S,Service).是指支持生产运行的工厂各辅助部门，如工具领取和维修部门、动力部门、各公用设施管理部门等。需要的辅助部门及其规
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