Inżynieria produkcji

Fabryka Ford Motor Company w Willow Run wykorzystała zasady inżynierii produkcji, aby osiągnąć rekordową masową produkcję samolotu wojskowego B-24 Liberator podczas II wojny światowej .

Inżynieria produkcji lub inżynieria produkcji to gałąź inżynierii zawodowej , która ma wiele wspólnych koncepcji i pomysłów z innymi dziedzinami inżynierii, takimi jak inżynieria mechaniczna, chemiczna, elektryczna i przemysłowa. Inżynieria produkcji wymaga umiejętności planowania praktyk produkcyjnych; badania i rozwój narzędzi, procesów, maszyn i urządzeń; oraz zintegrować urządzenia i systemy do wytwarzania produktów wysokiej jakości przy optymalnym nakładzie kapitału.

Głównym celem inżyniera produkcji lub inżyniera produkcji jest przekształcenie surowca w zaktualizowany lub nowy produkt w najbardziej efektywny, wydajny i ekonomiczny sposób. Przykładem może być firma, która wykorzystuje zintegrowaną technologię komputerową, aby wytwarzać swój produkt tak, aby był szybszy i wymagał mniej pracy ludzkiej.

Przegląd

Inżynieria produkcji opiera się na podstawowych umiejętnościach inżynierii przemysłowej i inżynierii mechanicznej , dodając ważne elementy z mechatroniki, handlu, ekonomii i zarządzania przedsiębiorstwem. Dziedzina ta zajmuje się również integracją różnych urządzeń i systemów do wytwarzania produktów wysokiej jakości (przy optymalnych nakładach) poprzez zastosowanie zasad fizyki i wyników badań systemów produkcyjnych, takich jak:

Rzemiosło
System wygaszania
Brytyjski system fabryczny
Amerykański system produkcji
Produkcja masowa
Produkcja zintegrowana z komputerem
Komputerowe wspomaganie technologii w produkcji
Produkcja just in time
Szczupła produkcja
Elastyczna produkcja
Masowa personalizacja
Zwinna produkcja
Szybka produkcja
Prefabrykacja
Własność
Produkcja
Opublikowanie

Zestaw sześcioosiowych robotów służących do spawania .

Inżynierowie produkcji opracowują i tworzą fizyczne artefakty, procesy produkcyjne i technologię. Jest to bardzo szeroki obszar, który obejmuje projektowanie i rozwój produktów. Inżynieria produkcji jest uważana za poddyscyplinę inżynierii przemysłowej / inżynierii systemów i bardzo mocno pokrywa się z inżynierią mechaniczną . Sukces lub porażka inżynierów produkcji bezpośrednio wpływa na rozwój technologii i rozprzestrzenianie się innowacji. Ta dziedzina inżynierii produkcji wyłoniła się z dyscypliny narzędzi i matryc na początku XX wieku. Rozwinął się znacznie od lat 60. XX wieku, kiedy kraje uprzemysłowione wprowadziły fabryki z:

1. Obrabiarki sterowane numerycznie i zautomatyzowane systemy produkcji.

2. Zaawansowane statystyczne metody kontroli jakości : Pionierem tych fabryk był amerykański inżynier elektryk William Edwards Deming , który początkowo był ignorowany przez swój kraj. Te same metody kontroli jakości sprawiły później, że japońskie fabryki stały się światowymi liderami pod względem opłacalności i jakości produkcji.

3. Roboty przemysłowe na hali produkcyjnej, wprowadzone pod koniec lat 70.: te sterowane komputerowo ramiona spawalnicze i chwytaki mogą wykonywać proste zadania, takie jak szybkie i bezbłędne mocowanie drzwi samochodu, 24 godziny na dobę. To obniżyło koszty i poprawiło szybkość produkcji.

Historia

Historię inżynierii produkcji można prześledzić do fabryk w połowie XIX wieku w USA i XVIII wieku w Wielkiej Brytanii. Chociaż w Chinach, starożytnym Rzymie i na Bliskim Wschodzie powstały duże domowe zakłady produkcyjne i warsztaty, Arsenał wenecki stanowi jeden z pierwszych przykładów fabryki we współczesnym znaczeniu tego słowa. Ta fabryka, założona w 1104 roku w Republice Weneckiej kilkaset lat przed rewolucją przemysłową , produkowała masowo statki na liniach montażowych przy użyciu wyprodukowanych części. Arsenał wenecki najwyraźniej produkował prawie jeden statek dziennie iw szczytowym okresie zatrudniał 16 000 osób.

Wielu historyków uważa Soho Manufactory Matthew Boultona (założoną w 1761 roku w Birmingham) za pierwszą nowoczesną fabrykę. Podobne twierdzenia można wysunąć w odniesieniu do przędzalni jedwabiu Johna Lombe w Derby (1721) lub Cromford Mill Richarda Arkwrighta (1771). Młyn Cromford został specjalnie zbudowany, aby pomieścić znajdujący się w nim sprzęt i przeprowadzić materiał przez różne procesy produkcyjne.

Linia montażowa Forda, 1913 r.

Jeden z historyków, Jack Weatherford , twierdzi, że pierwsza fabryka znajdowała się w Potosí . Fabryka Potosi wykorzystała obfitość srebra wydobywanego w pobliżu i przetwarzała srebrne sztabki na monety.

Brytyjskie kolonie w XIX wieku budowały fabryki po prostu jako budynki, w których gromadziła się duża liczba robotników wykonujących pracę ręczną, zwykle przy produkcji tekstyliów. Okazało się to bardziej wydajne w administrowaniu i dystrybucji materiałów do poszczególnych pracowników niż wcześniejsze metody produkcji, takie jak chałupnictwo czy system gaszenia.

Młyny bawełniane wykorzystywały wynalazki, takie jak silnik parowy i krosno mechaniczne , aby stać się pionierem w XIX-wiecznych fabrykach przemysłowych, w których precyzyjne obrabiarki i wymienne części zapewniały większą wydajność i mniej odpadów. To doświadczenie stało się podstawą późniejszych studiów nad inżynierią produkcji. W latach 1820-1850 niezmechanizowane fabryki wyparły tradycyjne sklepy rzemieślnicze jako dominująca forma instytucji produkcyjnej.

Henry Ford dalej zrewolucjonizował koncepcję fabryki, a tym samym inżynierię produkcji na początku XX wieku, wprowadzając innowację masowej produkcji. Wysoce wyspecjalizowani pracownicy usytuowani wzdłuż szeregu ruchomych ramp tworzyliby produkt, taki jak (w przypadku Forda) samochód. Ta koncepcja radykalnie obniżyła koszty produkcji praktycznie wszystkich wytwarzanych towarów i zapoczątkowała erę konsumpcjonizmu.

Nowoczesne rozwiązania

Nowoczesne studia inżynierii wytwarzania obejmują wszystkie procesy pośrednie wymagane do wytworzenia i integracji komponentów produktu.

Niektóre branże, takie jak producenci półprzewodników i stali , używają terminu „wytwarzanie” w odniesieniu do tych procesów.

Roboty przemysłowe KUKA używane w piekarni do produkcji żywności

Automatyzacja jest wykorzystywana w różnych procesach produkcyjnych, takich jak obróbka skrawaniem i spawanie. Zautomatyzowana produkcja odnosi się do zastosowania automatyzacji do produkcji towarów w fabryce. Główne zalety zautomatyzowanej produkcji dla procesu produkcyjnego są realizowane przy skutecznym wdrażaniu automatyzacji i obejmują: wyższą spójność i jakość, skrócenie czasu realizacji, uproszczenie produkcji, mniejszą obsługę, lepszy przepływ pracy i lepsze morale pracowników.

Robotyka to zastosowanie mechatroniki i automatyzacji do tworzenia robotów, które są często wykorzystywane w produkcji do wykonywania zadań niebezpiecznych, nieprzyjemnych lub powtarzalnych. Te roboty mogą mieć dowolny kształt i rozmiar, ale wszystkie są wstępnie zaprogramowane i fizycznie wchodzą w interakcję ze światem. Aby stworzyć robota, inżynier zazwyczaj wykorzystuje kinematykę (w celu określenia zakresu ruchu robota) i mechanikę (w celu określenia naprężeń w robocie). Roboty są szeroko stosowane w inżynierii produkcji.

Roboty pozwalają firmom zaoszczędzić pieniądze na pracy, wykonywać zadania, które są albo zbyt niebezpieczne, albo zbyt precyzyjne, aby ludzie mogli je wykonać ekonomicznie, oraz zapewnić lepszą jakość. Wiele firm zatrudnia linie montażowe robotów, a niektóre fabryki są tak zrobotyzowane, że mogą działać samodzielnie. Poza fabryką roboty były wykorzystywane do usuwania bomb, eksploracji kosmosu i wielu innych dziedzin. Roboty są również sprzedawane do różnych zastosowań mieszkaniowych.

Edukacja

Inżynierowie Produkcji

Inżynierowie produkcji koncentrują się na projektowaniu, rozwoju i obsłudze zintegrowanych systemów produkcji w celu uzyskania wysokiej jakości i konkurencyjnych ekonomicznie produktów. Systemy te mogą obejmować sprzęt do transportu materiałów, obrabiarki, roboty, a nawet komputery lub sieci komputerów.

Programy certyfikacji

Inżynierowie produkcji posiadają stopień naukowy lub licencjata w dziedzinie inżynierii ze specjalizacją w inżynierii produkcji. Długość studiów dla takiego stopnia wynosi zwykle od dwóch do pięciu lat, po których następuje kolejne pięć lat praktyki zawodowej, aby zakwalifikować się jako zawodowy inżynier. Praca na stanowisku technologa inżynierii produkcji obejmuje ścieżkę kwalifikacji bardziej zorientowaną na aplikacje.

Stopnie naukowe dla inżynierów produkcji to zazwyczaj Associate lub Bachelor of Engineering, [BE] lub [BEng] oraz Associate lub Bachelor of Science, [BS] lub [BSc]. W przypadku technologów produkcji wymagane stopnie naukowe to Associate lub Bachelor of Technology [B.TECH] lub Associate lub Bachelor of Applied Science [BASc] w dziedzinie produkcji, w zależności od uczelni. Stopnie magisterskie w dziedzinie inżynierii produkcji obejmują tytuł magistra inżyniera [ME] lub [MEng] w dziedzinie produkcji, magistra [mgr] zarządzania produkcją, magistra [mgr] zarządzania przemysłem i produkcją oraz magistra [ mgr inż.] oraz mgr inż. w zakresie projektowania, które jest subdyscypliną wytwarzania. W zależności od uczelni dostępne są również kursy na poziomie doktoranckim lub inżynierskim w zakresie produkcji.

Program studiów licencjackich obejmuje na ogół kursy z fizyki, matematyki, informatyki, zarządzania projektami oraz określone tematy z inżynierii mechanicznej i produkcyjnej. Początkowo takie tematy obejmują większość, jeśli nie wszystkie, subdyscyplin inżynierii produkcji. Pod koniec studiów studenci wybierają specjalizację w jednej lub kilku subdyscyplinach.

Konspekt

Podstawowy program nauczania dla licencjata z inżynierii produkcji lub inżynierii produkcji obejmuje niżej wymieniony program nauczania. Ten program nauczania jest ściśle powiązany z inżynierią przemysłową i inżynierią mechaniczną, ale różni się tym, że kładzie większy nacisk na naukę o produkcji lub naukę o produkcji. Obejmuje następujące obszary:

Matematyka (rachunek różniczkowy, równania różniczkowe, statystyka i algebra liniowa)
Mechanika (statyka i dynamika)
Solidna mechanika
Mechanika płynów
Inżynieria materiałowa
Wytrzymałość materiałów
Dynamika płynów
Hydraulika
Pneumatyka
HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja)
Transfer ciepła
Termodynamika stosowana
Konwersja energii
Oprzyrządowanie i pomiary
Rysunek techniczny (kreślenie) i projektowanie techniczne
Grafika inżynierska
Projektowanie mechanizmów, w tym kinematyka i dynamika
Proces produkcji
Mechatronika
Analiza obwodu
szczupła produkcja
Automatyzacja
Inżynieria wsteczna
Kontrola jakości
CAD (Projektowanie wspomagane komputerowo, które obejmuje modelowanie bryłowe) i CAM (Produkcja wspomagana komputerowo)

Dyplom z inżynierii produkcji zazwyczaj różni się od inżynierii mechanicznej tylko kilkoma specjalistycznymi zajęciami. Stopnie inżynierii mechanicznej koncentrują się bardziej na procesie projektowania produktu i na złożonych produktach, które wymagają większej wiedzy matematycznej.

Certyfikat inżynierii produkcji

Certyfikacja i licencja:

W niektórych krajach „profesjonalny inżynier” to termin określający zarejestrowanych lub licencjonowanych inżynierów, którzy mogą oferować swoje profesjonalne usługi bezpośrednio społeczeństwu. Professional Engineer , w skrócie (PE - USA) lub (PEng - Kanada), to oznaczenie licencyjne w Ameryce Północnej. Aby zakwalifikować się do tej licencji, kandydat musi mieć tytuł licencjata z ABET uznanym uniwersytecie w USA, pozytywny wynik egzaminu państwowego oraz czteroletnie doświadczenie zawodowe zdobyte zwykle w ramach ustrukturyzowanego stażu. W USA nowi absolwenci mają możliwość podzielenia procesu uzyskiwania licencji na dwa segmenty. Egzamin z podstaw inżynierii (FE) jest często zdawany bezpośrednio po ukończeniu studiów, a egzamin z zasad i praktyki inżynierskiej po czterech latach pracy w wybranej dziedzinie inżynierii.

Certyfikat Towarzystwa Inżynierów Produkcji (SME) (USA):

MŚP administruje kwalifikacjami specjalnie dla przemysłu wytwórczego. Nie są to kwalifikacje na poziomie stopnia naukowego i nie są uznawane na profesjonalnym poziomie inżynierskim. Poniższe omówienie dotyczy wyłącznie kwalifikacji w USA. Kandydaci zakwalifikowani do uzyskania Certyfikowanego Technologa Produkcji (CMfgT) muszą zdać trzygodzinny egzamin wielokrotnego wyboru składający się ze 130 pytań. Egzamin obejmuje matematykę, procesy produkcyjne, zarządzanie produkcją, automatyzację i przedmioty pokrewne. Ponadto kandydat musi mieć co najmniej cztery lata połączonego wykształcenia i doświadczenia zawodowego związanego z produkcją.

Certyfikowany Inżynier Produkcji (CMfgE) to kwalifikacja inżynierska administrowana przez Society of Manufacturing Engineers, Dearborn, Michigan, USA. Kandydaci kwalifikujący się do uzyskania tytułu Certyfikowanego Inżyniera Produkcji muszą zdać czterogodzinny egzamin wielokrotnego wyboru składający się ze 180 pytań, który obejmuje bardziej szczegółowe tematy niż egzamin CMfgT. Kandydaci CMfgE muszą również mieć osiem lat połączonego wykształcenia i doświadczenia zawodowego związanego z produkcją, w tym co najmniej cztery lata doświadczenia zawodowego.

Certyfikowany Menedżer Inżynierii (CEM). Certyfikat Certified Engineering Manager jest również przeznaczony dla inżynierów z ośmioletnim łączonym doświadczeniem edukacyjnym i produkcyjnym. Test trwa cztery godziny i składa się ze 160 pytań wielokrotnego wyboru. Egzamin certyfikacyjny CEM obejmuje procesy biznesowe, pracę zespołową, odpowiedzialność i inne kategorie związane z zarządzaniem.

Nowoczesne narzędzia

Model CAD i część obrabiana CNC

Wiele firm produkcyjnych, zwłaszcza w krajach uprzemysłowionych, zaczęło włączać programy inżynierii wspomaganej komputerowo (CAE) do swoich istniejących procesów projektowania i analizy, w tym do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) do modelowania brył 2D i 3D. Ta metoda ma wiele zalet, w tym łatwiejszą i bardziej wyczerpującą wizualizację produktów, możliwość tworzenia wirtualnych złożeń części oraz łatwość użycia w projektowaniu współpracujących interfejsów i tolerancji.

Inne programy CAE powszechnie używane przez producentów produktów obejmują narzędzia do zarządzania cyklem życia produktu (PLM) oraz narzędzia analityczne używane do przeprowadzania złożonych symulacji. Narzędzia analityczne mogą być wykorzystywane do przewidywania reakcji produktu na oczekiwane obciążenia, w tym trwałości zmęczeniowej i możliwości produkcyjnych. Narzędzia te obejmują analizę elementów skończonych (FEA), obliczeniową dynamikę płynów (CFD) oraz produkcję wspomaganą komputerowo (CAM).

Korzystając z programów CAE, zespół projektantów mechanicznych może szybko i tanio powtarzać proces projektowania w celu opracowania produktu, który lepiej spełnia wymagania dotyczące kosztów, wydajności i innych ograniczeń. Żaden fizyczny prototyp nie musi być tworzony, dopóki projekt nie będzie bliski ukończenia, co pozwala na ocenę setek lub tysięcy projektów zamiast stosunkowo niewielu. Ponadto programy do analizy CAE mogą modelować skomplikowane zjawiska fizyczne, których nie można rozwiązać ręcznie, takie jak lepkosprężystość , złożony kontakt między współpracującymi częściami lub przepływy nienewtonowskie.

Tak jak inżynieria produkcji jest powiązana z innymi dyscyplinami, takimi jak mechatronika, multidyscyplinarna optymalizacja projektu (MDO) jest również używana z innymi programami CAE w celu automatyzacji i usprawnienia iteracyjnego procesu projektowania. Narzędzia MDO obejmują istniejące procesy CAE, umożliwiając kontynuację oceny produktu nawet po powrocie analityka do domu. Wykorzystują również wyrafinowane algorytmy optymalizacji, aby bardziej inteligentnie badać możliwe projekty, często znajdując lepsze, innowacyjne rozwiązania trudnych multidyscyplinarnych problemów projektowych.

Inżynieria Produkcji na całym świecie

Inżynieria produkcji jest niezwykle ważną dyscypliną na całym świecie. W różnych krajach nosi różne nazwy. W Stanach Zjednoczonych i kontynentalnej Unii Europejskiej jest powszechnie znany jako Inżynieria Przemysłowa , aw Wielkiej Brytanii i Australii jest nazywany Inżynierią Produkcji

Subdyscypliny

Mechanika

Koło Mohra , powszechne narzędzie do badania naprężeń w elemencie mechanicznym

Mechanika, w najbardziej ogólnym sensie, to nauka o siłach i ich wpływie na materię. Zazwyczaj mechanika inżynierska jest wykorzystywana do analizy i przewidywania przyspieszenia i odkształcenia (zarówno sprężystego, jak i plastycznego) obiektów pod wpływem znanych sił (zwanych także obciążeniami) lub naprężeń. Subdyscypliny mechaniki obejmują:

Statyka , badanie ciał nieruchomych pod znanymi obciążeniami
Dynamika (lub kinetyka), badanie wpływu sił na poruszające się ciała
Mechanika materiałów , nauka o tym, jak różne materiały odkształcają się pod wpływem różnych rodzajów naprężeń
Mechanika płynów , badanie reakcji płynów na siły
Mechanika kontinuum , metoda stosowania mechaniki, która zakłada, że obiekty są ciągłe (a nie dyskretne)

Gdyby projekt inżynieryjny miał zaprojektować pojazd, do zaprojektowania ramy pojazdu można by zastosować statykę, aby ocenić, gdzie naprężenia będą najbardziej intensywne. Dynamikę można wykorzystać podczas projektowania silnika samochodu do oceny sił działających na tłoki i krzywki podczas cykli pracy silnika. Mechanika materiałów może posłużyć do doboru odpowiednich materiałów do wykonania ramy i silnika. Mechanika płynów może być wykorzystana do zaprojektowania systemu wentylacji pojazdu lub do zaprojektowania układu dolotowego silnika.

Kinematyka

Kinematyka to nauka o ruchu ciał (przedmiotów) i układów (grup obiektów), z pominięciem sił powodujących ruch. Ruch dźwigu i oscylacje tłoka w silniku to proste układy kinematyczne. Dźwig jest rodzajem otwartego łańcucha kinematycznego, podczas gdy tłok jest częścią zamkniętego czteroprętowego układu zawieszenia. Inżynierowie zazwyczaj wykorzystują kinematykę do projektowania i analizy mechanizmów. Kinematyka może być wykorzystana do znalezienia możliwego zakresu ruchu dla danego mechanizmu lub, działając w odwrotnej kolejności, do zaprojektowania mechanizmu, który ma pożądany zakres ruchu.

Redakcja

Model CAD podwójnego uszczelnienia mechanicznego

Szkic lub rysunek techniczny to sposób, za pomocą którego producenci tworzą instrukcje dotyczące produkcji części. Rysunek techniczny może być modelem komputerowym lub odręcznym schematem przedstawiającym wszystkie wymiary niezbędne do wyprodukowania części, a także notatki montażowe, listę wymaganych materiałów i inne istotne informacje. Amerykański inżynier lub wykwalifikowany pracownik, który tworzy rysunki techniczne, może być określany jako kreślarz lub kreślarz . Szkicowanie było historycznie procesem dwuwymiarowym, ale programy do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) pozwalają teraz projektantowi tworzyć w trzech wymiarach.

Instrukcje dotyczące produkcji części muszą być przekazywane do niezbędnych maszyn ręcznie, za pomocą zaprogramowanych instrukcji lub przy użyciu produkcji wspomaganej komputerowo (CAM) lub połączonego programu CAD/CAM. Opcjonalnie inżynier może również ręcznie wyprodukować część przy użyciu rysunków technicznych, ale staje się to coraz rzadsze wraz z pojawieniem się produkcji sterowanej numerycznie (CNC). Inżynierowie głównie wytwarzają części ręcznie w obszarach nakładanych powłok natryskowych, wykończeń i innych procesów, których nie można ekonomicznie lub praktycznie wykonać maszynowo.

Rysowanie jest stosowane w prawie każdej subdyscyplinie inżynierii mechanicznej i produkcji oraz w wielu innych gałęziach inżynierii i architektury. Trójwymiarowe modele utworzone za pomocą oprogramowania CAD są również powszechnie stosowane w analizie elementów skończonych (FEA) i obliczeniowej dynamice płynów (CFD).

Obrabiarki i obróbka metali

Obrabiarki wykorzystują jakieś narzędzie, które wykonuje cięcie lub kształtowanie. Wszystkie obrabiarki mają pewne środki ograniczające obrabiany przedmiot i zapewniają kierowany ruch części maszyny. Produkcja metali to budowanie konstrukcji metalowych poprzez procesy cięcia, gięcia i montażu.

Produkcja zintegrowana komputerowo

Produkcja zintegrowana z komputerem (CIM) to podejście produkcyjne polegające na wykorzystaniu komputerów do sterowania całym procesem produkcyjnym. Produkcja zintegrowana komputerowo jest wykorzystywana w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, kosmicznym i stoczniowym.

Mechatronika

Szkolenie FMS z robotem uczącym się SCORBOT-ER 4u , stołem warsztatowym frezarką CNC i tokarką CNC

Mechatronika to dyscyplina inżynierska zajmująca się konwergencją systemów elektrycznych, mechanicznych i produkcyjnych. Takie połączone systemy są znane jako systemy elektromechaniczne i są szeroko rozpowszechnione. Przykłady obejmują zautomatyzowane systemy produkcyjne, systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji oraz różne podsystemy samolotów i samochodów.

Termin mechatronika jest zwykle używany w odniesieniu do systemów makroskopowych, ale futuryści przewidzieli pojawienie się bardzo małych urządzeń elektromechanicznych. Już takie małe urządzenia, znane jako systemy mikroelektromechaniczne (MEMS), są używane w samochodach do inicjowania otwierania poduszek powietrznych, w projektorach cyfrowych do tworzenia ostrzejszych obrazów oraz w drukarkach atramentowych do tworzenia dysz do drukowania w wysokiej rozdzielczości. W przyszłości można mieć nadzieję, że takie urządzenia będą stosowane w niewielkich implantowanych urządzeniach medycznych i poprawią komunikację optyczną.

Inżynieria włókiennicza

Kursy inżynierii tekstylnej dotyczą stosowania zasad naukowych i inżynieryjnych do projektowania i kontroli wszystkich aspektów procesów, produktów i maszyn związanych z włóknami, tekstyliami i odzieżą. Obejmują one materiały naturalne i sztuczne, interakcję materiałów z maszynami, bezpieczeństwo i zdrowie, oszczędność energii oraz kontrolę odpadów i zanieczyszczeń. Ponadto studenci zdobywają doświadczenie w projektowaniu i rozplanowaniu instalacji, projektowaniu i ulepszaniu maszyn i procesów mokrych oraz projektowaniu i tworzeniu produktów tekstylnych. W całym programie nauczania inżynierii tekstyliów studenci biorą udział w zajęciach z innych inżynierii i dyscyplin, w tym: mechaniki, chemii, inżynierii materiałowej i przemysłowej.

Zaawansowane materiały kompozytowe

Zaawansowane materiały kompozytowe (inżynieria) (ACM) są również znane jako zaawansowane kompozyty z matrycą polimerową. Na ogół charakteryzują się one lub są określane przez włókna o niezwykle wysokiej wytrzymałości i niezwykle wysokiej sztywności lub module sprężystości w porównaniu z innymi materiałami, podczas gdy są połączone ze sobą słabszymi matrycami. Zaawansowane materiały kompozytowe mają szerokie, sprawdzone zastosowania w sektorze lotniczym, lotniczym i sprzętu sportowego. Mówiąc dokładniej, ACM są bardzo atrakcyjne dla części konstrukcyjnych samolotów i samolotów. Produkcja ACM to branża warta wiele miliardów dolarów na całym świecie. Produkty kompozytowe obejmują zarówno deskorolki, jak i komponenty promu kosmicznego. Przemysł można ogólnie podzielić na dwa podstawowe segmenty, kompozyty przemysłowe i kompozyty zaawansowane.

Zatrudnienie

Inżynieria produkcji to tylko jeden z aspektów inżynieryjnego przemysłu wytwórczego. Inżynierowie produkcji lubią ulepszać proces produkcyjny od początku do końca. Mają zdolność pamiętania o całym procesie produkcyjnym, ponieważ koncentrują się na określonej części procesu. Studenci, którzy pomyślnie ukończyli studia z zakresu inżynierii produkcji, inspirowani są ideą zaczynania od zasobu naturalnego, takiego jak blok drewna, a kończąc na użytecznym, wartościowym produkcie, takim jak biurko, produkowanym wydajnie i ekonomicznie.

Inżynierowie produkcji są ściśle związani z inżynierią i projektowaniem przemysłowym. Przykłady dużych firm zatrudniających inżynierów produkcji w Stanach Zjednoczonych to General Motors Corporation, Ford Motor Company, Chrysler, Boeing , Gates Corporation i Pfizer. Przykładami w Europie są Airbus , Daimler, BMW , Fiat, Navistar International i Michelin Tyre.

Branże, w których na ogół zatrudnieni są inżynierowie produkcji, obejmują:

Granice badań

Elastyczne systemy produkcyjne

Typowy system FMS

Elastyczny system produkcyjny (FMS) to system produkcyjny, w którym istnieje pewna elastyczność, która pozwala systemowi reagować na zmiany, zarówno przewidywane, jak i nieprzewidziane. Ogólnie uważa się, że ta elastyczność dzieli się na dwie kategorie, z których obie mają liczne podkategorie. Pierwsza kategoria, elastyczność maszyny, obejmuje zdolność systemu do zmiany w celu wytwarzania nowych typów produktów oraz możliwość zmiany kolejności operacji wykonywanych na części. Druga kategoria, zwana elastycznością wyznaczania tras, obejmuje możliwość wykorzystania wielu maszyn do wykonania tej samej operacji na części, a także zdolność systemu do absorbowania zmian na dużą skalę, takich jak objętość, pojemność lub możliwości.

Większość systemów FMS składa się z trzech głównych systemów. Maszyny robocze, które często są zautomatyzowanymi maszynami CNC, są połączone systemem obsługi materiałów w celu optymalizacji przepływu części oraz z centralnym komputerem sterującym, który kontroluje ruchy materiału i przepływ maszyny. Główną zaletą FMS jest jego duża elastyczność w zarządzaniu zasobami produkcyjnymi, takimi jak czas i wysiłek w celu wytworzenia nowego produktu. Najlepsze zastosowanie FMS znajduje się w produkcji małych zestawów produktów z produkcji masowej.

Produkcja zintegrowana z komputerem

Produkcja zintegrowana komputerowo (CIM) w inżynierii to metoda wytwarzania, w której cały proces produkcyjny jest kontrolowany przez komputer. Tradycyjnie rozdzielone metody procesów są łączone przez komputer za pomocą CIM. Integracja ta umożliwia procesom wymianę informacji i inicjowanie działań. Dzięki tej integracji produkcja może być szybsza i mniej podatna na błędy, chociaż główną zaletą jest możliwość tworzenia zautomatyzowanych procesów produkcyjnych. Zazwyczaj CIM opiera się na procesach sterowania w zamkniętej pętli, opartych na danych wejściowych z czujników w czasie rzeczywistym. Jest również znany jako elastyczne projektowanie i produkcja.

Zgrzewanie tarciowe z mieszaniem

Zbliżenie narzędzia do sczepiania spoiny tarciowej z przemieszaniem

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem zostało odkryte w 1991 roku przez The Welding Institute (TWI). Ta innowacyjna technika spawania w stanie ustalonym (bez stapiania) łączy materiały, których wcześniej nie można było spawać, w tym kilka stopów aluminium . Może odegrać ważną rolę w przyszłej konstrukcji samolotów, potencjalnie zastępując nity. Obecne zastosowania tej technologii do tej pory obejmują: spawanie szwów aluminiowego głównego zbiornika zewnętrznego promu kosmicznego, artykułu testowego Orion Crew Vehicle, samolotów Boeing Delta II i Delta IV Expendable Launch Vehicles oraz rakiety SpaceX Falcon 1; opancerzenie okrętów desantowych; oraz spawanie skrzydeł i paneli kadłuba nowego samolotu Eclipse 500 firmy Eclipse Aviation, wśród coraz szerszego zakresu zastosowań.

Inne obszary badań to projektowanie produktów , MEMS (systemy mikro-elektro-mechaniczne), odchudzona produkcja , inteligentne systemy produkcyjne, ekologiczna produkcja, inżynieria precyzyjna, inteligentne materiały itp.

Zobacz też

Wspomnienia

Notatki

Linki zewnętrzne