مقدمه‌ای بر مهندسی صنایع و سیستم‌ها

۱- تاریخچه مهندسی صنایع
۱-۱- سیر شكل‌گیری مهندسی صنایع تا جنگ جهانی دوم
اولین فعالیت‌های مهندسی صنایع مربوط به اقتصاددانهای كاربردی و صنعتگرها است كه در حدود سالهای ۱۸۰۰ در انگلستان شكل گرفت. آدام اسمیت۱ ، اقتصاددان معرف اسكاتلندی، در سال ۱۷۷۶ در كتاب ثروت ملل ایده تقسیم كار را برای بهبود بهره‌وری مطرح كرد. پیاده‌سازی این ایده روی فعالیت سوزن سازی در یك كارگاه نشان داد كه با تقسیم فعالیت به چهار عملیات جداگانه، خروجی ۵ برابر افزایش یافت. وقتی كه یك كارگر تمام فعالیت را انجام می‌داد در هر روز ۱۰۰۰ سوزن تولید می‌كرد ولی وقتی ۱۰ كارگر به چهار فعالیت تخصصی و جداگانه گمارده شدند می‌توانستند ۴۸۰۰۰ سوزن تولید كنند. علاوه بر اینكه ظرفیت تولید افزایش یافت، اسمیت نشان داد كه با این ایده هزینه ساخت نیز كاهش می‌یابد. اسمیت علت كاهش هزینه ساخت را چنین بیان كرد:
انجام یك كار توسط یك نفر به صورت مكرر باعث به وجود آمدن مهارت خاص در آن فرد برای انجام آن كار می‌گردد بنابراین می‌تواند در زمان كمتری آن را به پایان رساند.
صرفه‌جویی در زمان از دست رفته كارگر برای تغییر از یك كار به كار بعدی
اختراع ابزار جدید و مخصوص برای انجام هر یك از كارها
چارلز ببج۲ در تكمیل ایده اسمیت بیان كرد كه با گماردن هر كارگر به یك كار خاص، دیگر به مهارت و تجربه زیاد در كار ساخت و تولید نیاز نبوده و نرخ پرداخت به كارگران نیز می‌تواند كمتر باشد و بدین شكل هزینه تولید كاهش می‌یابد. وی نتیجه یافته‌های خود را در سال ۱۸۳۵ با عنوان «اقتصاد ماشین‌آلات و سازندگان۳ » ارائه نمود.
در تولید ماشین بخار توسط ماتئو بولتون۴ و جیمز وات۵ ، استفاده از سیستم‌های مدیریت شامل استانداردها، روش‌های پیش‌بینی، استقرار كارخانه، طراحی كارخانه و سیاست‌های حقوق و پاداش در شكل ابتدایی خود برای كمك در هدایت، مدیریت و كنترل كارخانه آغاز شد.
توسعه مهندسی صنایع در آمریكا در سالهای اول ۱۹۰۰ توسط فردریك تیلور۶ ، پدر مهندسی صنایع، آغاز شد. بر خلاف آدام اسمیت و چارلز ببج كه نظریه‌پرداز و نویسنده بودند، تیلور كسی بود كه از طریق انجام فعالیت‌های صنعتی و بر اساس آزمایش به توسعه اصول و مفاهیم پرداخت و توجه خود را روی روش‌های علمی انجام كار و مدیریت یك واحد تولیدی متمركز ساخت. تا قبل از تیلور كارها بر اساس حسابهای سرانگشتی انجام می‌شد و از استانداردهای علمی، برنامه‌ریزی مدیریتی و رویه‌های تحلیل خبری نبود. هدف تیلور تغییر این وضعیت به شرایطی بود كه نشان دهد مدیریت یك فعالیت علمی است و نه یك فعالیت اتفاقی و باری به هر جهت. وی چهار خط‌مشی زیر را مورد توجه قرار داد:
برای هر عنصر كاری یك پایه علمی توسعه دهید و آن را جایگزین روش‌های سر‌انگشتی كنید.
برای هر كار، بهترین كارگر را انتخاب كنید به جای اینكه كارگر خود، كار خود را انتخاب كند.
كار را به طور مساوی بین مدیریت و نیروی كار تقسیم كنید به طوری كه هر یك وظایف و مسئولیت متناسب با خود را دارا باشد.
روح همكاری بین مدیریت و نیروی كار را توسعه دهید به طوری كه كار بر اساس خط‌مشی اول و دوم انجام پذیرد.
در راستای هدف تیلور (یعنی مدیریت علمی) افراد دیگری از جمله گیلبرت۷ و گانت۸ به توسعه روش‌های علمی و سیستماتیك برای مطالعه و اندازه‌گیری كار، برنامه ریزی و زمانبندی تولید پرداختند. تا پیش از سال ۱۹۳۰ رشد چشمگیری در توسعه مهندسی صنایع ایجاد شد و حوزه‌هایی تحت عناوین زیر شكل گرفت:
روش‌های كار
اندازه‌گیری كار
طراحی كارخانه
سیستم‌های پاداش و حقوق
ارزیابی كار
تئوری سازمان
فاكتورهای انسانی
برنامه‌ریزی و كنترل تولید
تا اواخر سالهای ۱۹۴۰، توسعه مهندسی صنایع بر اساس روش‌های سنتی كه توسط تیلور، گانت و گیلبرت پایه‌گذاری شده بود ادامه یافت. فلسفه وجودی مهندسی صنایع با توجه به نگرش و هدف به وجود‌آورندگان آن، ارائه راه‌حل‌های مؤثر و كارا برای مسائل مربوط به طراحی، تحلیل و ارزیابی بود.
۱-۲- تكامل مهندسی صنایع بعد از جنگ جهانی دوم
شكل‌گیری مهندسی صنایع به همراه تدوین فلسفه وجودی، مفاهیم، اهداف و مشخص شدن حوزه‌های كاربرد از یك طرف و از طرف دیگر ظهور حوزه‌های جدید قابل كاربرد در مهندسی صنایع طی سالهای جنگ جهانی دوم و بعد از آن، مهندسی صنایع را به حوزه‌ای تبدیل نمود كه دارای معانی متفاوت نزد افراد مختلف بود. بهترین روش درك مهندسی صنایع جدید، درك چگونگی ارتباط آن با دیگر حوزه‌هاست. معمول‌ترین حوزه‌های مرتبط با مهندسی صنایع عبارتند از: مدیریت، علوم كامپیوتر، علم آمار، تحقیق در عملیات، علوم مدیریت۹ ، مهندسی فاكتور‌های انسانی و مهندسی سیستم‌ها. در ادامه هر یك از حوزه‌های اشاره‌ شده، شرح داده شده و با مهندسی صنایع مقایسه می‌شوند.
۱-۲-۱- مدیریت
بین همه حوزه‌های اشاره شده، مدیریت قدیمی‌ترین در تاریخ بشری است. بیشتر كتابهای مدیریت، توسعه مدیریت را با بحث روی مفاهیم علمی تیلور آغاز می‌كنند و خیلی از نویسندگان آن كتابها، تیلور را «پدر مدیریت علمی» می‌نامند همانگونه كه مهندسین صنایع وی را «پدر مهندسی صنایع» می‌نامند. در اینجا این پرسش مطرح می‌شود كه آیا مفاهیم مدیریت علمی تیلور تعمیمی دانشگاهی از مهندسی است یا مدیریت. بخشی از مدیریت با نام مدیریت تولید دارای وجه مشتركی با مهندسی صنایع است. در اینجا نیز از دید مدیریت، مدیریت تولید به جنبه هدایت منابع انسانی تولید توجه دارد در صورتی كه مهندسی صنایع به تحلیل، طراحی و كنترل سیستم‌های بهره‌ور می‌پردازد. منظور از سیستم بهره‌ور سیستمی است كه محصول یا خدمت تولید می‌كند. به عبارتی می‌توان گفت متخصصان مدیریت مجری سیستم‌هایی هستند كه توسط مهندسین صنایع تحلیل، طراحی و ارزیابی شده‌اند.
۱-۲-۲- تحقیق در عملیات
در جنگ جهانی دوم، نیروی نظامی انگلیس و آمریكا تیم‌هایی مركب از ریاضیدانان، آماردان‌ها، دانشمندان فیزیك، مهندسین، بیولوژیست‌ها و روانشناس‌ها تشكیل دادند تا مسائل مختلف عملیاتی نظامی را مورد تحلیل قرار دهند. به عنوان مثال نیروی دریایی آمریكا ۷۰ تحلیل‌گر از علوم مختلف را به كار گرفت. از آنجایی كه این تیم‌ها برای تحقیق روی فعالیت ها و عملیات نظامی تشكیل شده بودند، چنین تحقیق، تحلیل و بررسی را «تحقیق در عملیات۱۰ » نامیدند. تیم‌های تحقیق در عملیات به مسائلی از جمله مسائل زیر پاسخ دادند:
تعیین محل استقرار تجهیزات رادار
چگونگی جستجوی زیردریایی‌های دشمن
چگونگی تخریب مین‌های دریایی در دریاهای اطراف ژاپن
تعیین اندازه بهینه ناوگان‌های حمل مواد
توسعه استراتژی‌های مانور ناوهای جنگی هنگام حمله دشمن
همانطور كه گفنه شد تا اواخر سالهای ۱۹۴۰ توسعه مهندسی صنایع مبتنی بر روشهای سنتی تیلور، گانت و گیلبرت بود. بعد از جنگ جهانی دوم و در اواخر سالهای ۱۹۴۰ و اوایل ۱۹۵۰، تحقیق در عملیات به واسطه موفقیت‌های به دست آمده در جنگ، جای خود را در فعالیت‌های صنعتی، بخش‌های خدماتی و سازمان‌های دولتی و خصوصی باز كرد. مفاهیمی كه توسط تیلور، گانت، گیلبرت و دیگران توسعه داده شده بودند نیازمند تحلیل كمی دقیق‌تر و روش‌های سیستم‌گرا بودند كه تا آن زمان به صورت سنتی به كار گرفته می‌شدند. ظهور تحقیق در عملیات، نقطه عطفی در تحول روش‌های مهندسی صنایع بود كه نتیجه آن توسعه روش‌های كمی، الگوریتم‌های ریاضی و . . . بود كه در بكارگیری مؤثر مفاهیم توسعه یافته توسط تیلور و دیگران استفاده شدند. ممكن است این پرسش مطرح شود كه آیا مهندسی صنایع و تحقیق در عملیات یك نظام واحد هستند یا دو نظام جدا از هم؟ همانطور كه دیده شد تاریخ مهندسی صنایع و تحقیق در عملیات جدای از هم است اما فلسفه وجودی هر دو یكی است یعنی ارائه راه‌حل‌های موثر و كارا برای مسائل مربوط به طراحی، تحلیل و ارزیابی.
تحقیق در عملیات یك روش عملی برای حل مسائل مدیریت است. این نظام شامل ساخت توصیف‌ها یا مدل‌های ریاضی، اقتصادی و آماری از مسائل تصمیم‌گیری برای بررسی شرایط پیچیدگی و نااطمینانی است. هم‌چنین تحلیل روابط تعیین‌كننده پیامدهای محتمل تصمیمات اتخاذ شده و ارائه شاخص‌های مناسب اثربخشی برای ارزیابی اهمیت نسبی گزینه‌های موجود از دیگر اهداف این نظام است.
تفاوت اصلی دو نظام مهندسی صنایع و تحقیق در عملیات در حوزه تحلیل و نوع‌ مدل‌ها و متدولوژی است كه هریك استفاده می‌كنند. توسعه‌های اولیه مهندسی صنایع در ارتباط با كارگاه‌های ساخت و به شدت مبتنی بر استفاده از روش‌های سیستماتیك ذهنی به جای استفاده از روش‌های ریاضی بوده است. بعضی از این روش‌ها شامل برنامه‌ریزی فرایند، بهبود روش‌ها، استانداردسازی زمان انجام كار و ارزیابی كار می‌باشند كه از جمله روش‌های سنتی مهندسی صنایع به شمار می‌آیند. اما در سی سال اخیر، بخش اعظم فعالیت‌های مهندسی صنایع از طریق تكنیك‌های تحلیلی مبتنی بر مفاهیم ریاضی كاربردی صورت گرفته است.
تحقیق در عملیات معمولاً با عملیات یك سیستم موجود شامل انسان و ماشین سر و كار دارد. این رشته می‌تواند در سیستم‌های مختلف از جمله سیستم‌های نظامی، فروشگاه‌ها، كارخانه‌ها، مزارع، مراكز خدماتی و غیره برای كنترل موجودی، توزیع مواد خام و ساخته شده، بررسی خطوط انتظار، تبلیغات، بهینه‌سازی حمل و نقل و تصمیم‌گیری به كار رود. معمولاً هدف، بهینه‌سازی یا استفاده بهتر از مواد، انرژی، انسان و ماشین‌آلاتی است كه در سیستم موجود است.
۱-۲-۳- مهندسی سیستم
در حالی كه تحقیق در عملیات با توجه به منابع فعلی سیستم به حل مسئله و ارائه راه حل می‌پردازد مهندسی سیستم‌ها بر طراحی و برنامه‌ریزی سیستم‌های جدید برای انجام بهتر عملیات فعلی یا اجرای عملیات، وظایف یا خدماتی كه تا به حال به كار گرفته نشده‌اند تأكید می‌كند. به عبارت دیگر تحقیق در عملیات تغییر رویه‌های سیستم را پیشنهاد می‌كند در حالی كه مهندسی سیستم‌ها تغییر كل یا بخشی از یك سیستم و جایگزین نمودن سیستم جدید را پیشنهاد می‌كند.
با این توضیح مشخص می‌گردد كه فلسفه وجودی مهندسی سیستم‌ها نیز همانند مهندسی صنایع سنتی و تحقیق در عملیات ارائه راه‌حل‌های مؤثر و كارا برای مسائل مربوط به طراحی، تحلیل و ارزیابی است اما با نگرشی متفاوت از آنها. مهندسی سیستم‌ها نیز مانند تحقیق در عملیات با ظهور خود و ارائه تكنیك‌های مؤثر در طراحی و تحلیل، مهندسی صنایع سنتی را تحت تأثیر قرار داد.
۱-۲-۴- علوم كامپیوتر
نقش و تأثیر كامپیوتر بر رشته‌های مختلف علمی بر كسی پوشیده نیست. مهندسی صنایع نیز به عنوان حوزه‌ای كه با حجم زیاد اطلاعات از یك طرف و محاسبات تكراری و طولانی از طرف دیگر سر و كار دارد تأثیر قابل ملاحظه‌ای از فناوری كامپیوتر دریافت نموده است. فناوری كامپیوتر موجب به وجود آمدن الگوریتم‌های جدید طراحی و تحلیل، نرم‌افزارهای مختلف موردنیاز در مهندسی صنایع، فرایندهای جدید ساخت و تولید مانند طراحی و تولید به وسیله كامپیوتر۱۱ ، سیستم‌های تولیدی انعطاف‌پذیر۱۲ و سیستم‌های تولید یكپارچه كامپیوتری۱۳ شده است. این دگرگونی مهندسی صنایع سنتی را تحت تأثیر قرار داده و مباحث جدیدی را در این حوزه مطرح نموده است.
۱-۲-۵- علم آمار
بیشتر پدیده‌های مورد بررسی در مهندسی صنایع به جای جنبه قطعی۱۴ ، جنبه تصادفی۱۵ دارند. به عنوان مثال خرابی تجهیزات بر اساس قاعده معینی رخ نمی‌دهد بلكه به صورت اتفاقی و تصادفی خراب می‌شوند. پارامترهای تعیین‌كننده در فرایندهای تولید معمولاً در یك مقدار مشخص غیرقابل كنترل هستند و دامنه‌ای برای آن تعریف می‌شود و تغییر پارامتر در این دامنه به صورت احتمالی خواهد بود. مدت زمان ساخت و تولید یا ارائه خدمات در بیشتر موارد دارای توزیعی احتمالی است. شرایط فوق و بسیاری از شرایط احتمالی دیگر باعث می‌شوند كه تحلیل، طراحی و ارزیابی‌های موردنیاز مهندسی صنایع توأم با شرایط احتمالی و نااطمینانی باشد. بنابراین بكارگیری علم آمار گریزناپذیر خواهد بود. دخالت علم آمار در ابعاد مختلف موردنیاز، مهندسی صنایع سنتی را تحت تأثیر قرار داده است.
۱-۲-۶- علم مدیریت
علم مدیریت رشته‌ای است كه در ارتباط تنگاتنگ با تحقیق در عملیات در دهه ۱۹۶۰ توسعه یافته است. تكنیكهای مورد استفاده در این رشته همان تكنیكهای تحقیق در عملیات هستند اما تفاوت آن با تحقیق در عملیات در حوزه كاربرد آن است كه بیشتر در امور اداری، بازرگانی و مدیریت صنعتی مطرح می‌گردند. امروزه تفاوتی بین این دو قائل نمی‌شوند و معمولاً با هم و به شكل OR/MS مطرح می‌گردند.
۱-۲-۷- مهندسی فاكتورهای انسانی
سیستم‌های مهندسی صنایع بر خلاف سیستم‌های سخت‌افزاری، مانند مهندسی الكترونیك اغلب تركیبی از انسان و ماشین هستند و طراحی سیستم‌های انسان- ماشین نیازمند تعیین بهترین تركیب از عناصر انسانی و ماشینی است. این نیازمندی ضرورت آگاهی مهندسین صنایع از روانشناسی صنعتی و مهندسی فاكتورهای انسانی را توجیه می‌نماید.۱-۳- مهندسی صنایع و سیستم‌ها
شكل‌گیری و تكامل مهندسی صنایع و تعامل آن با حوزه‌های مرتبط طی سالهای ۱۸۰۰ تا ۱۹۷۰ باعث تدوین حوزه یا رشته‌ای به نام مهندسی صنایع و سیستم‌ها شده است.
۲- تعریف مهندسی صنایع
تعریف رسمی زیر توسط IIE۱۶ برای مهندسی صنایع ارائه شده است كه بدون هیچ تغییری قابل كاربرد برای مهندسی صنایع و سیستم‌هاست:
«مهندسی صنایع عبارتست از طراحی، بهبود و استقرار سیستم‌های مركب از انسان، مواد، اطلاعات، تجهیزات و انرژی. مهندسی صنایع با دستیابی به دانش و مهارت تخصصی در علوم ریاضی، فیزیكی و اجتماعی به همراه اصول و روش‌های تحلیل و طراحی مهندسی نتایج و خروجی‌های مورد انتظار چنین سیستم‌هایی را تعیین، پیش‌گویی و ارزیابی می‌كند».
اگر چه واژه صنایع معمولاً برای سازمان‌های تولیدی بكار می‌رود اما قابل كاربرد برای هر گونه سازمان است.
۳- نقش مهندسی صنایع و سیستم‌ها در سازمان
با توجه به تعریف ارائه شده از مهندسی صنایع و سیستم‌ها، چنین می‌توان نتیجه گرفت كه در هر سازمان، مهندسی صنایع و سیستم‌ها به عنوان مركز هماهنگ‌كننده بین تمام عناصر سازمان عمل می‌كند. این نقش می‌تواند در قالب ابزار پشتیبان مدیریت ظاهر شود. همانطور كه قبلاً نیز اشاره شد مهندسین صنایع و سیستم‌ها نقش طراح، تحلیل‌گر و برنامه‌ریز را به عهده دارند و مدیریت سازمان مجری طرح‌ها و برنامه‌های ارائه شده خواهد بود. اگر چه مهندسین صنایع و سیستم‌ها می‌توانند در قالب مدیرانی كارآمد نقش ایفا كنند اما با درگیر شدن در مشكلات اجرایی، از نقش اصلی خود باز می‌مانند. نمودار زیر نقش هماهنگ‌كنندگی مهندسی صنایع و سیستم‌ها را نمایش می‌دهد.
بسته به حجم فعالیت و اندازه سازمان، واحد مهندسی صنایع و سیستم‌ها می‌تواند در سطح مدیریت یا زیرمجموعه یكی از مدیریت‌ها مطرح گردد. ساختار سازمانی داخلی یك واحد مهندسی صنایع و سیستم‌ها باید بر اساس اصول طراحی سازمانی و شرایط خاص سازمان مورد نظر طراحی گردد. هم‌چنین باید حیطه فعالیت موردنیاز برای عملی ساختن مأموریت محول شده به این واحد تحلیل شده و در قالب گروه‌های منطقی از وظایف و فعالیت‌ها شكل داده شود. این گروه‌ها می‌توانند به عنوان بخش‌های مختلف این واحد در نظر گرفته شوند.
۴- حوزه‌های فعالیت مهندسی صنایع و سیستم‌‌ها
در این بخش فعالیت‌های مختلف مهندسی صنایع در قالب نمونه‌های عملی و پرسش معرفی شده و شرح مختصری از هر یك از فعالیت‌ها ارائه می‌شود. لازم به ذكر است كه نمونه‌های اشاره شده واقعی نبوده و فقط برای استفاده در معرفی فعالیت‌ها بیان شده‌اند. هم‌چنین توضیحات ارائه شده به شكل عمومی بوده و با هدف معرفی مهندسی صنایع و سیستم‌ها به صورت كلی تهیه شده و معطوف به یك سازمان خاص نیستند. نمی‌توان گفت كه توضیحات ارائه شده به تمام فعالیت‌های مهندسی صنایع و سیستم‌ها اشاره می‌كند ولی بخش اعظم فعالیت‌های این رشته را پوشش می‌دهد. توضیحات مختصر بوده و به جزئیات تكنیك‌ها و روش‌ها اشاره‌ای نشده است.
۴-۱- مطالعات امكانپذیری
در چند سال گذشته تعدادی كارخانه تولیدكننده فرش ماشینی در سطح كشور احداث شده است. گفته می‌شود مجموع ظرفیت تولید این كارخانه‌ها بیش از نیاز داخلی بوده و در این شرایط به دلیل كیفیت پایین تولیدات و ناتوانی در رقابت با كشورهایی چون آلمان، توانایی جذب بازارهای خارجی را ندارند. در احداث این كارخانه‌ها چه ملاحظاتی باید در نظر گرفته می‌شد تا وضعیت فعلی پیش نیاید؟
قبل از احداث هر واحد تولیدی یا خدماتی باید مطالعه و بررسی بازار، پیش‌بینی میزان فروش، اقتصادی بودن و . . . تحت مطالعات امكانپذیری و در سه دسته امكانپذیری اقتصادی، فنی و مالی مد نظر قرار گیرند. اقتصاد مهندسی و تكنیك‌های تحلیل هزینه و سود از جمله ابزاری هستند كه در این راستا بكار گرفته می‌شوند.
امكانپذیری اقتصادی: آیا تولید مقرون به صرفه خواهد بود؟ از لحاظ هزینه آیا قابل رقابت با سایر تولیدكنندگان می‌باشد؟
امكانپذیری فنی: آیا فناوری موجود پاسخگوی نیاز است؟ تخصص لازم در كشور وجود دارد؟ خرید ماشین‌آلات امكانپذیر است؟ آیا مشكل لوازم یدكی، نگهداری و تعمیرات و . . . وجود ندارد؟
امكانپذیری مالی: با فرض امكانپذیری اقتصادی و فنی، آیا بازار مصرف پذیرای محصول تولید شده خواهد بود؟ آیا سود معقول بدست می‌آید؟ نقطه سربسر هزینه و سود كجاست؟
۴-۲- استقرار كارخانه یا سازمان
گفته می‌شود مكان فعلی استقرار بعضی از سازمانهای تولیدی و خدماتی مناسب نیست و به همین دلیل هزینه‌های زیادی را باید متحمل گردند؟ چه نكاتی در استقرار و انتخاب مكان این سازمانها باید در نظر گرفته می‌شد؟
عواملی از قبیل دسترسی به نیروی كار، تاریخچه كارگری منطقه، تأثیر صنایع موجود بر نیروی كار، دسترسی به نیروی برق، آب، گاز و دیگر سوخت‌ها، آلودگی آب، امكان دفع فاضلاب، میزان حمل و نقل و دسترسی به جاده، منابع مواد اولیه و فاصله آن از محل كارخانه، دسترسی به بازار مصرف، امكان استفاده از بازار محلی، منازل و واحدهای مسكونی، سطح تحصیلات، رفاه و بهداشت، امكانات تفریحی، مشخصات جغرافیایی و اقلیمی منطقه، وضعیت آب و هوا، وجود مركز آتش‌نشانی و امدادرسانی، وجود هماهنگی بین واحدهای تولیدی در منطقه، رویكرد مسئولین منطقه، وضعیت صنایع مكمل در منطقه و میزان سهولت دسترسی به منابع مالی برای سرمایه‌گذاری باید در استقرار و انتخاب مكان در نظر گرفته شوند. در مبحث استقرار سازمان یا كارخانه، این عوامل به شكل سیستماتیك و تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته و بر اساس آنها بهترین مكان استقرار انتخاب می‌شود. روش‌های تصمیم‌گیری، رتبه‌بندی و مدل‌های ریاضی مكان‌یابی از جمله تكنیك‌هایی هستند كه برای این منظور بكار گرفته می‌شوند.
۴-۳- طرح‌ریزی واحدهای صنعتی و خدماتی
فرض كنید قرار است كارخانه‌هایی با حوزه‌های تولید مواد غذایی، مواد شیمیایی، خودرو و لوازم الكترونیك احداث شوند؟ به نظر شما چه تخصص‌هایی در طرح‌ریزی هر یك از این واحدهای صنعتی موردنیاز است؟ به ترتیب در هر حوزه آیا تخصص مهندسی صنایع غذایی، مهندسی شیمی، مهندسی مكانیك و مهندسی الكترونیك برای طرح‌ریزی كافی است؟ هر یك از این تخصص‌ها در چه فعالیت‌هایی از طرح‌ریزی مفید واقع می‌شوند؟ آیا این تخصص‌ها آنگونه شناخت و دركی كه مهندس صنایع و سیستم‌ها از سیستم‌های تولیدی و خدماتی دارد را دارا می‌باشند؟ آیا طرح‌ریزی هر یك از این كارخانه‌ها به یك تیم طراحی نیاز ندارد؟ هماهنگ‌كننده این تیم باید چه تخصصی داشته باشد؟ چه تخصصی می‌تواند از مجموع نظرات تخصص‌های مختلف نتیجه‌گیری كند؟
طرح‌ریزی واحدهای صنعتی و خدماتی یا هر گونه سازمان دیگر ممكن است نیازمند تخصص‌های مختلفی باشد كه در رأس آنها تخصص مهندسی صنایع و سیستم‌ها قرار دارد. طرح‌ریزی از جمله فعالیت‌هایی است كه در آن از بیشتر تكنیك‌های مهندسی صنایع استفاده می‌شود. معمولاً مراحلی كه در طرح‌ریزی در نظر گرفته می‌شود عبارتند از:
(۱) مطالعات امكانپذیری
(۲) طراحی محصول
(۳) طراحی فرایند ساخت( مسیر توالی عملیات‌های مختلف روی قطعات)
(۴) طراحی عملیات ساخت (با كدام ماشین، كدام اپراتور، چگونه، چه مقدار فشار و چه مواد اولیه و . . .)
(۵) طرح‌ریزی واحدها (چه نوع ماشین‌آلات، چه نوع استقرار، چه نوع ابزار، ایستگاه‌های كاری و . . .)
(۶) طرح ساختمان و تأسیسات
(۷) برآورد هزینه‌های انجام كار
(۸) ارزیابی مالی طرح
(۹) ساخت ماشین‌آلات
(۱۰) تهیه زمین، آماده‌سازی زمین و ساختمان
(۱۱) خرید ماشین‌آلات و آموزش پرسنل
(۱۲) نصب و راه‌اندازی ماشین‌آلات
(۱۳) شروع تولید
(۱۴) انبار و توزیع
(۱۵) فعالیت‌های بازاریابی برای توسعه و گسترش دامنه فعالیت‌ها
(۱۶) بررسی مشكلات اجتماعی و سعی در رفع آن (بازخورد اطلاعات و مشكلات)
۴-۴- برنامه‌ریزی حمل و نقل
هزینه‌های حمل و نقل بخش قابل ملاحظه‌ای (بین ۲۵ تا ۵۰ درصد) از هزینه‌های واحدهای صنعتی و خدماتی را به خود اختصاص می‌دهند. حمل و نقل مواد اولیه به محل كارخانه، حمل مواد به بخش تولید، حمل و نقل بین بخش‌های تولید، حمل محصولات ساخته شده و توزیع محصولات ساخته شده در بازار، مواردی هستند كه هزینه‌هایی را به كارخانه تحمیل می‌كنند در صورتی كه هیچ گونه نقش بهره‌ور در تولید ندارند. چگونه می‌توان هزینه‌های حمل و نقل را كاهش داد؟ برنامه‌ریزی حمل و نقل شامل اصول و تكنیك‌های ریاضی است كه سعی در كاهش هزینه‌های حمل و نقل دارند.
۴-۵- جانمایی بخش‌ها
ممكن است علیرغم وجود یك سیستم و برنامه‌ریزی حمل و نقل مناسب، هزینه‌های حمل و نقل بخش قابل ملاحظه‌ای از هزینه‌های كارخانه باشد. یكی از دلایل هزینه بالای حمل ونقل می‌تواند استقرار نامناسب بخش‌های تولیدی باشد. آیا می‌توان استقرار بخش‌های تولیدی را به گونه‌ای تغییر داد كه كل مسافات حمل و نقل كاهش یابد؟ آیا تغییر محل بخش‌های تولیدی و سرمایه موردنیاز برای آن در مقایسه با میزان كاهش هزینه‌ حمل و نقل توجیه‌پذیر است؟
تهیه طرح استقرار بخش‌های تولیدی یا استقرار بخش جدید در كنار بخش‌های فعلی تولید، از جمله فعالیت‌های مهندسی صنایع و سیستم‌هاست. بررسی ارتباط بین بخش‌های تولیدی، تعیین حجم حمل و نقل بین واحدها، بررسی نكات ایمنی در جانمایی، بهینه‌سازی حمل و نقل بین بخش‌ها و ارائه طرح بهینه استقرار از جمله موارد این فعالیت است. جانمایی علاوه بر استقرار بین بخشی، استقرار درون‌بخشی را در نظر می‌گیرد. نحوه استقرار ماشین‌آلات درون یك بخش، نیروی انسانی نسبت به ماشین‌آلات، ایستگاه‌های كاری، انبارهای واسط و . . . از جمله عناصر استقرار درون بخشی هستند.
۴-۶- ارزیابی كار و زمان
یك بخش تولیدی از یك كارخانه را در نظر بگیرید. این بخش سیستمی متشكل از نیروی انسانی، فضای فیزیكی، تجهیزات و ماشین‌آلات، مواد اولیه یا مواد در جریان ساخت، انرژی و اطلاعات است. ظرفیت این بخش تولیدی به چه میزان است؟ آیا این ظرفیت می‌تواند افزایش یابد؟ چگونه می‌توان ظرفیت تولید بخش را افزایش داد؟ آیا از صنایع موجود در این بخش (نیروی انسانی، فضا، تجهیزات و ماشین‌آلات، مواد، انرژی و اطلاعات) به شكل بهینه استفاده می‌شود؟ چه بهبودهایی می‌توان در این بخش ایجاد كرد؟
ارزیابی كار و زمان (مطالعه كار و زمان سنجی)، توالی عملیات، تعادل خط تولید و مونتاژ، استقرار بهینه تجهیزات، برنامه‌ریزی حمل و نقل درون بخشی، طراحی بهینه ایستگاه‌های كاری، طراحی و استقرار انبارهای واسط از جمله مباحث مهندسی صنایع و سیستم‌ها هستند كه می‌توانند در بهبود یك بخش تولیدی بكار گرفته شوند.
۴-۷- كنترل موجودی
فرض كنید در كارخانه شما برای تولید محصولات مختلف از مواد اولیه مختلف و به مقادیر متفاوت استفاده می‌شود؟ تولید شما تا زمانی ادامه خواهد داشت كه مواد اولیه موجود باشد؟ برای حذف وقفه‌های تولید (كه خود هزینه‌هایی در بر دارد) چه می‌كنید؟ آیا میزان زیادی از مواد اولیه را انبار می‌كنید تا برای مدت قابل ملاحظه‌ای مطمئن باشید كه تولید ادامه خواهد داشت؟ آیا هزینه‌های انبارداری افزایش نخواهد یافت؟ آیا فضای انبار به قدر كافی موجود است یا اینكه به صورت دوره‌ای سفارش مواد اولیه می‌دهید؟ در این صورت آیا هزینه‌های سفارش بالا خواهد بود؟ چه سیاستی را باید اتخاذ نمود تا حداقل هزینه را در بر داشته باشد؟ علاوه بر مواد اولیه، موجودی قطعات یدكی تجهیزات و ماشین‌آلات به چه میزان باید باشد؟ میزان استفاده از قطعات یدكی در سال چیست؟
با استفاده از تكنیك‌های كنترل موجودی می‌توان به پرسش‌های فوق پاسخ داد. تعیین میزان سفارش اقتصادی، ذخیره احتیاطی، طول دوره سفارش از جمله مواردی هستند كه با استفاده از این تكنیك‌ها تعیین می‌گردند.۴-۸- برنامه‌ریزی تولید
هدف واحدهای تولیدی پاسخگویی به تقاضای بازار مصرف است و تغییر تقاضای مصرف تأثیر مستقیم بر تولید واحدها خواهد داشت. برای هماهنگی با تقاضای بازار چه سیاستی برای تولید باید اتخاذ نمود؟ آیا همواره با یك نرخ ثابت باید تولید كرد؟ تقاضا چگونه بر میزان تولید تأثیر می‌گذارد؟ چه هزینه‌هایی در تولید و تغییر میزان تولید نقش دارند؟ برای پاسخگویی مناسب به بازار آیا تولید بیشتر از تقاضا و نگهداری آن در انبار كالاهای ساخته شده، راهكار مناسبی است؟ هزینه‌های نگهداری بیشتر است یا هزینه‌های راه‌اندازی مجدد تولید؟ تركیب بهینه تولید محصولات چیست؟
با استفاده از مفاهیم و تكنیك‌های برنامه‌ریزی تولید می‌توان به راهكارهایی رسید كه در آن مجموع هزینه‌های تولید، نیروی انسانی، راه‌اندازی و موجودی را به حداقل خود رساند. در این مبحث از تكنیك‌ها و مدل‌های ریاضی و هیوریستیك استفاده ‌می‌گردد و می‌توان به راهكاری دست یافت كه در آن میزان تولید از هر محصول در هر دوره زمانی از افق برنامه‌ریزی تعیین شده است. پیش‌بینی بازار مصرف نیز از جمله مواردی است كه در برنامه‌ریزی تولید مورد بحث قرار می‌گیرد. با استفاده از برنامه‌ریزی تولید از نوسانات تولید كاسته شده و استخدام و اخراج كارگران نیز كاهش می‌یابد.
۴-۹- سیستم‌های برنامه‌ریزی مواد موردنیاز
با توجه به ارتباط مستقیم بین مواد اولیه و منابع ساخت با تولید و تأثیر متقابل آنها بر یكدیگر، در بعضی موارد برنامه‌ریزی مستقل موجودی و تولید، راهكار مناسبی نخواهد بود و استفاده از سیستم‌های برنامه‌ریزی مواد موردنیاز ضروری خواهد بود. با بكارگیری این سیستم‌ها، میزان تولید، سفارش، موجودی و زمان‌های تولید و سفارش در قالبی هماهنگ ارائه خواهد شد و هزینه‌ها به حداقل كاهش خواهد یافت.
۴-۱۰- برنامه‌ریزی نگهداری و تعمیرات
وقفه‌های تولید هزینه‌های زیادی از جمله بیكاری كارگران، راه‌اندازی مجدد، سود از دست رفته و ایجاد ضایعات را به دنبال دارد. یكی از علل وقفه‌های تولید، خرابی ماشین‌آلات و تجهیزات است. برای جلوگیری از خرابی‌ها چه اقداماتی می‌توان انجام داد؟ آیا انجام تعمیرات و نگهداری دوره‌ای راه حل این مشكل خواهد بود؟ به چه اطلاعاتی از خرابی‌ها نیاز است؟ نگهداری‌ها، تعویض‌ها و تعمیرات در چه زمانهایی باید انجام شود؟ چه چك‌لیست‌هایی باید طراحی گردد؟
در برنامه‌ریزی نگهداری و تعمیرات با استفاده از تكنیك‌های پیش‌بینی و آماری، زمان نگهداری پیشگیرانه و تعویض‌ها محاسبه شده و در قالب یك سیستم اطلاعاتی- عملیاتی نظام‌مند می‌گردند. با بكارگیری چنین سیستمی، بخش قابل ملاحظه‌ای از وقفه‌های تولید كه ناشی از خرابی ماشین‌آلات هستند برطرف خواهد شد.
۴-۱۱- كنترل كیفیت
تولید محصولات باكیفیت، چه از جهت رقابت در بازار و چه از لحاظ اخلاقی دارای اهمیت بالایی است. كیفیت محصولات می‌تواند متأثر از عواملی از قبیل تجهیزات تولید، مواد اولیه، نیروی انسانی و فرهنگ سازمانی حاكم بر محیط سازمان، دانش فنی، آموزش و . . . باشد. در اینجا این پرسش مطرح می‌گردد كه چگونه می‌توان هر یك از این عوامل را در جهت دستیابی به كیفیت مطلوب كنترل نمود.
كنترل كیفیت یكی از مباحث مهندسی صنایع و سیستم‌هاست. كنترل كیفیت علاوه بر دسترس‌پذیر كردن كیفیت، بهره‌وری فعالیت سازمان را نیز افزایش می‌دهد. در این راستا بسته به نوع عوامل مؤثر در كیفیت و وسعت حوزه بررسی، كنترل كیفیت آماری، تضمین كیفیت و كنترل كیفیت فراگیر مطرح شده‌اند. هر یك از كنترل‌های اشاره شده به مقدمات و ابزاری نیاز دارند كه طراحی و پیاده‌سازی آنها در مهندسی صنایع و سیستم‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرند.
۴-۱۲- مدیریت و كنترل پروژه
فرض كنید قرار است یك بخش، یك انبار، یك واحد یا یك كارخانه احداث كنید. چه فعالیت‌هایی برای این هدف باید در نظر گرفته شوند؟ این فعالیت‌ها به چه توالی و با چه پیش‌نیاز و پی‌آیندی انجام شوند؟ هر فعالیت در چه مدت زمانی باید انجام شود؟ تاریخ مجاز برای شروع و خاتمه هر فعالیت چیست؟ انجام هر فعالیت به چه منابعی نیاز دارد؟ منابع مورد نیاز به چه میزان و در چه زمان‌هایی قابل دسترس هستند؟ مدت زمان انجام كل فعالیت‌ها چقدر خواهد بود؟ در صورت تأخیر در انجام یك یا چند فعالیت، چه تأخیری در دستیابی به هدف ایجاد می‌شود؟
پروژه به كار یا مجموعه‌ فعالیت‌هایی گفته می‌شود كه تكرار پذیر نباشند. برای مثال تولید یك محصول، یك فعالیت تكراری است كه یك كارخانه در طول سال‌ها انجام می‌دهد ولی احداث یك بخش جدید كاری ممكن است در طی سال‌ها تنها یك بار اتفاق بیافتد. تكنیك‌هایی كه در مدیریت و كنترل پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرند به تمامی پرسش‌های فوق پاسخ می‌دهند و تصویر مناسبی از وضعیت پروژه را كه ممكن است شامل هزاران فعالیت باشد در اختیار مدیریت قرار می‌دهد.
۴-۱۳- برنامه‌ریزی نیروی انسانی و سیستم‌های حقوق و دستمزد
یكی از مهمترین عوامل تولید نیروی انسانی است. برای انجام یك فعالیت تولیدی با بهره‌وری مطلوب ضروری است كه میزان و تخصص نیروی انسانی موردنیاز تعیین شود. در این راستا باید مشخص شود كه فعالیت تولیدی چیست، چگونه انجام می‌شود و نیروی انسانی انجام دهنده آن چه خصوصیاتی باید داشته باشد. به عنوان مثال كارگر موردنیاز باید چه سطحی از تحصیلات داشته باشد و از لحاظ خصوصیات فیزیكی دارای چه قد و وزنی باشد؟
مهندسی صنایع با استفاده از مباحث و تكنیك‌های برنامه‌ریزی نیروی انسانی، شرح و خصوصیات فعالیت‌های تولیدی را مشخص كرده و میزان حقوق و دستمزد نیروی انسانی را برآورد كند. به منظور تعیین میزان حقوق و دستمزد، هر فعالیت ارزیابی شده و بر اساس معیارهایی، ارزش‌گذاری می‌گردد.
۴-۱۴- مهندسی فاكتورهای انسانی
همانطور كه گفته شد نیروی انسانی یكی از مهمترین عوامل تولید است. نیروی انسانی موجود در سیستم در تعامل با دیگر اجزای سیستم یعنی مواد اولیه، تجهیزات و ماشین‌آلات، انرژی و اطلاعات است. هر یك از اجزای سیستم به نیروی انسانی چه تأثیری می‌گذارد و چه تأثیری می پذیرد؟ اجزای سیستم باید دارای چه خصوصیاتی باشند تا باعث كاهش بهره‌وری نیروی كار نگردند؟ از لحاظ اخلاقی چه استانداردهایی برای هر یك از اجزای سیستم باید در نظر گرفته شود تا موجب آسیب رساندن به نیروی كار نگردد؟ محیط كار باید چگونه طراحی شود تا روحیه پرنشاطی را در نیروی انسانی تقویت كند؟ خصوصیات فرهنگی و اجتماعی سازمان چه تأثیری بر نیروی انسانی دارند؟
مهندسی صنایع در این حوزه با بررسی محیط كار، ماشین‌آلات، سیستم ارتباطات، ساختار نظارت و ساختار سازمانی و با تهیه استانداردهای موردنیاز، اقدامات لازم را برای برقراری تطابق استانداردها با عوامل انسانی ارائه می‌دهد. مجموعه تكنیك‌ها و مفاهیم ارگونومی و روانشناسی این حوزه، عنوان مهندسی فاكتورهای انسانی گرفته است.
۴-۱۵- سیستم‌های اطلاعات
هر سازمان، بزرگ یا كوچك، به شدت وابسته به اطلاعات است. سازمان به اطلاعاتی از مشتریان، بازار، تهیه‌كننده‌های مواد اولیه و رقبا نیاز دارد. هم‌چنین باید اطلاعات دقیقی از كارمندان و كارگران و مهارت‌های آنها، سطح بهره‌وری، توانایی تجهیزات و ماشین‌آلات، نحوه انجام فرایندها، ظرفیت تولید، خصوصیات فرایندهای تولید، محل انجام هر فعالیت و . . . در دسترس باشد. مهندسین صنایع نیز در انجام همه فعالیت‌های خود نیاز به اطلاعات مستند و مدون از محیط داخلی و خارجی سازمان دارند. چگونه باید اطلاعات موردنیاز جمع‌آوری شوند؟ از هر فعالیت تولیدی یا خدماتی، امور پشتیبانی، اداری و مالی چه داده‌هایی باید جمع‌آوری شود؟ چه فرم‌ها و چك‌لیست‌هایی موردنیاز است؟ مدیریت به چه اطلاعاتی نیاز دارد؟ در چه مواردی از تصمیم‌گیری به اطلاعات نیاز هست؟ از اطلاعات چگونه می‌توان در تصمیم‌گیری استفاده نمود؟ فناوری جمع‌آوری اطلاعات در سازمان چه خصوصیاتی باید داشته باشد؟ چه سطحی از مكانیزه‌كردن سیستم موردنیاز است؟
اطلاعات به عنوان یكی از اجزای سیستم نقش مهمی در فعالیت‌های مهندسی صنایع به عهده دارد. ضرورت جمع‌آوری، سازماندهی و استفاده از اطلاعات در تصمیم‌گیری، شاخه‌ای به وجود آورده است كه در هر فعالیت مهندسی صنایع به كار گرفته می‌شود. سیستم‌های اطلاعات به علت اهمیت و وسعت، در سطوح كلاسیكی از جمله سیستم‌های پردازش مبادلات، سیستم‌های اطلاعات مدیریت، سیستم‌های پشتیبان تصمیم‌گیری و سیستم‌های خبره دسته‌بندی شده‌اند كه در مهندسی صنایع و سیستم‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

مراجع
- Banga, T. R., S. C. Sharma and N. K. Agarwal. ۱۹۹۵. Industrial Engineering & Management Science. Dehli: Khanna.
- Hicks, P. E. ۱۹۷۷. Introduction to Industrial Engineering & Management Science. New York: McGraw-Hill.
- Miller, M. M. and J. W. Schmidt. ۱۹۸۴. Industrial engineering and Operations Research. New York: John Wiley & Sons.
- Singh, J. ۱۹۷۲. Great Ideas of Operations Research. New York: Dover.
- Turner, W. C., J. E. Mize and K. E. Case. ۱۹۸۷. Introduction to Industrial and Systems Engineering. New Jersey: Printice-Hall.
پی‌نوشت‌ها
Adam Smith
Charls Babbege
On the economy of machinery and manufacturers
Mattew Boulton
James Watt
Fredrick W. Taylor
Gilbert
Gant
Management Science
این واژه در ابتدا به شكل research on (military) operations مطرح شد و به دلیل كاربرد آن در مسائل غیر نظامی به Operations Research یا OR تغییر داده شد.
CAD/CAM
Flexible Manufacturing Systems (FMS)
Computerized Integrated Manufacturing System (CIM)
deterministic
stochastic
Institute of Industrial Engineering (IIE)

منبع : راهکار مدیریت