Inżynieria przemysłowa

Inżynierowie przemysłowi w fabryce

Inżynieria przemysłowa to zawód inżyniera zajmujący się optymalizacją złożonych procesów , systemów lub organizacji poprzez opracowywanie, ulepszanie i wdrażanie zintegrowanych systemów ludzi, pieniędzy, wiedzy, informacji i sprzętu. Inżynieria przemysłowa ma kluczowe znaczenie dla operacji produkcyjnych.

Inżynierowie przemysłowi wykorzystują specjalistyczną wiedzę i umiejętności z zakresu nauk matematycznych i społecznych , wraz z zasadami i metodami analizy i projektowania inżynierskiego , do określania, przewidywania i oceny wyników uzyskanych z systemów i procesów. Istnieje kilka zasad inżynierii przemysłowej stosowanych w przemyśle wytwórczym w celu zapewnienia efektywnego przepływu systemów, procesów i operacji. Obejmuje to Lean Manufacturing, Six Sigma, systemy informacyjne, zdolność procesową oraz definiowanie, mierzenie, analizowanie, ulepszanie i kontrolę (DMAIC). Zasady te pozwalają na tworzenie nowych systemy , procesy lub sytuacje dla użytecznej koordynacji pracy , materiałów i maszyn , a także poprawiają jakość i produktywność systemów, fizycznych lub społecznych. W zależności od zaangażowanych specjalizacji inżynieria przemysłowa może również pokrywać się z badaniami operacyjnymi , inżynierią systemów , inżynierią produkcji , inżynierią produkcji , inżynierią łańcucha dostaw , naukami o zarządzaniu , inżynieria zarządzania, inżynieria finansowa , ergonomia lub inżynieria czynników ludzkich , inżynieria bezpieczeństwa , inżynieria logistyki lub inne, w zależności od punktu widzenia lub motywów użytkownika.

Historia

Zobacz też: Lista inżynierów przemysłowych

Pochodzenie

Inżynieria przemysłowa

Wśród historyków istnieje powszechna zgoda co do tego, że korzenie zawodu inżyniera przemysłowego sięgają rewolucji przemysłowej . Technologie, które pomogły zmechanizować tradycyjne operacje ręczne w przemyśle włókienniczym, w tym latające wahadłowce , przędzarka i, co najważniejsze, silnik parowy, wygenerowały korzyści skali , które umożliwiły masową produkcję . w scentralizowanych lokalizacjach atrakcyjnych po raz pierwszy. Koncepcja systemu produkcji miała swoją genezę w fabrykach stworzonych przez te innowacje. Sugerowano również, że być może Leonardo da Vinci był pierwszym inżynierem przemysłowym, ponieważ istnieją dowody na to, że zastosował naukę do analizy pracy ludzkiej, badając tempo, z jakim człowiek był w stanie odgarniać ziemię około 1500 roku. Inni twierdzą również, że zawód inżyniera przemysłowego wyrósł z badań Charlesa Babbage'a nad operacjami fabrycznymi, a konkretnie z jego pracy nad produkcją prostych szpilek w 1832 roku. Jednak ogólnie argumentowano, że te wczesne wysiłki, choć cenne, miały jedynie charakter obserwacyjny i nie miały na celu zaprojektowania badanych miejsc pracy ani zwiększenia ogólnej wydajności.

Specjalizacja pracy

Silnik parowy Watta ( Uniwersytet Techniczny w Madrycie )

Koncepcje Adama Smitha dotyczące podziału pracy i „niewidzialnej ręki” kapitalizmu, przedstawione w jego traktacie Bogactwo narodów, zmotywowały wielu innowatorów technologicznych rewolucji przemysłowej do ustanowienia i wdrożenia systemów fabrycznych. Wysiłki Jamesa Watta i Matthew Boultona doprowadziły do ​​​​powstania pierwszego na świecie zintegrowanego zakładu produkcji maszyn, w tym zastosowania takich koncepcji, jak systemy kontroli kosztów w celu zmniejszenia ilości odpadów i zwiększenia wydajności oraz instytucji szkolenia umiejętności dla rzemieślników.

Charles Babbage związał się z inżynierią przemysłową ze względu na koncepcje, które przedstawił w swojej książce O ekonomii maszyn i producentów, którą napisał w wyniku swoich wizyt w fabrykach w Anglii i Stanach Zjednoczonych na początku XIX wieku. W książce poruszane są tematy takie jak czas potrzebny do wykonania określonego zadania, efekty dzielenia zadań na mniejsze i mniej szczegółowe elementy oraz korzyści płynące z powtarzalnych zadań.

Wymienne części

Eli Whitney i Simeon North udowodnili wykonalność koncepcji wymiennych części w produkcji muszkietów i pistoletów dla rządu USA. W ramach tego systemu poszczególne części były produkowane masowo z zachowaniem tolerancji umożliwiających ich wykorzystanie w dowolnym gotowym produkcie. Rezultatem było znaczne zmniejszenie zapotrzebowania na umiejętności ze strony wyspecjalizowanych pracowników, co ostatecznie doprowadziło do późniejszego zbadania środowiska przemysłowego.

Pionierzy

Frederick Taylor (1856–1915) jest powszechnie uznawany za ojca dyscypliny inżynierii przemysłowej. Uzyskał dyplom z inżynierii mechanicznej na Stevens Institute of Technology i uzyskał kilka patentów na swoje wynalazki. Jego książki, Zarządzanie sklepem i Zasady zarządzania naukowego , które zostały opublikowane na początku XX wieku, były początkiem inżynierii przemysłowej. Poprawa wydajności pracy według jego metod polegała na doskonaleniu metod pracy, wypracowaniu standardów pracy oraz skróceniu czasu potrzebnego na wykonanie pracy. Mając niezłomną wiarę w metodę naukową, Taylor przeprowadził wiele eksperymentów w warsztacie mechanicznym zarówno na maszynach, jak i na ludziach. Taylor opracował „badanie czasu”, aby zmierzyć czas potrzebny na różne elementy zadania, a następnie wykorzystał obserwacje z badania, aby jeszcze bardziej skrócić czas. Ponownie przeprowadzono badanie czasu dla ulepszonej metody, aby zapewnić standardy czasu, które są dokładne do planowania zadań manualnych, a także do zapewniania zachęt.

Zespół męża i żony Franka Gilbretha (1868–1924) i Lillian Gilbreth (1878–1972) był kolejnym kamieniem węgielnym ruchu inżynierii przemysłowej, którego praca mieści się w Purdue University School of Industrial Engineering. Podzielili elementy ruchu człowieka na 18 podstawowych elementów zwanych terbigami . Ten rozwój umożliwił analitykom projektowanie zadań bez znajomości czasu potrzebnego do wykonania zadania. Rozwój ten był początkiem znacznie szerszej dziedziny, znanej jako czynnik ludzki lub ergonomia .

W 1908 roku pierwszy kurs inżynierii przemysłowej był oferowany jako przedmiot do wyboru na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii , który stał się odrębnym programem w 1909 roku dzięki staraniom Hugo Diemera . Pierwszy stopień doktora inżynierii przemysłowej został nadany w 1933 r. przez Cornell University .

W 1912 roku Henry Laurence Gantt opracował wykres Gantta , który przedstawia działania organizacji wraz z ich relacjami. Wykres ten otwiera później forma znana nam dzisiaj przez Wallace'a Clarka . [ potrzebne źródło ]

Wraz z rozwojem linii montażowych , fabryka Henry'ego Forda (1913) stanowiła znaczący krok naprzód w tej dziedzinie. Ford skrócił czas montażu samochodu z ponad 700 godzin do 1,5 godziny. Ponadto był pionierem gospodarki kapitalistycznej opiekuńczej („kapitalizmu socjalnego”) i sztandarem dostarczania zachęt finansowych dla pracowników do zwiększania produktywności.

W 1927 roku ówczesna Technische Hochschule Berlin była pierwszą niemiecką uczelnią, która wprowadziła ten stopień. Kierunek studiów opracowany przez Willi Priona nosił wówczas jeszcze nazwę Business and Technology i miał zapewnić odpowiednie wykształcenie potomkom przemysłowców.

Kompleksowy system zarządzania jakością ( Total quality management lub TQM) opracowany w latach czterdziestych nabierał rozpędu po II wojnie światowej i był elementem odbudowy Japonii po wojnie.

Amerykański Instytut Inżynierii Przemysłowej powstał w 1948 roku. Wczesne prace FW Taylora i Gilbrethów zostały udokumentowane w artykułach przedstawionych Amerykańskiemu Stowarzyszeniu Inżynierów Mechaników, gdy zainteresowanie wzrosło od zwykłej poprawy wydajności maszyny do wydajności całego procesu produkcyjnego, w większości zwłaszcza począwszy od prezentacji przez Henry'ego R. Towne'a (1844–1924) jego artykułu Inżynier jako ekonomista (1886).

Nowoczesna praktyka

Od 1960 do 1975 roku, wraz z rozwojem systemów wspomagania decyzji w zaopatrzeniu, takich jak planowanie zapotrzebowania materiałowego (MRP), można podkreślić kwestię czasu (inwentaryzacja, produkcja, mieszanie, transport itp.) organizacji przemysłowej. Izraelski naukowiec dr Jacob Rubinovitz zainstalował program CMMS opracowany w IAI i Control-Data (Izrael) w 1976 roku w Afryce Południowej i na całym świecie.

W latach siedemdziesiątych, wraz z penetracją japońskich teorii zarządzania, takich jak Kaizen i Kanban , Japonia osiągnęła bardzo wysoki poziom jakości i produktywności. Teorie te poprawiły kwestie jakości, czasu dostawy i elastyczności. Firmy na zachodzie zdały sobie sprawę z ogromnego wpływu Kaizen i zaczęły wdrażać własne programy ciągłego doskonalenia . W. Edwards Deming wniósł znaczący wkład w minimalizację wariancji, począwszy od lat pięćdziesiątych XX wieku i kontynuując do końca swojego życia.

W latach 90., po globalnym procesie globalizacji przemysłu, nacisk kładziono na zarządzanie łańcuchem dostaw i projektowanie procesów biznesowych zorientowanych na klienta. Teoria ograniczeń , opracowana przez izraelskiego naukowca Eliyahu M. Goldratta (1985), jest również znaczącym kamieniem milowym w tej dziedzinie.

Porównanie z innymi dyscyplinami inżynierskimi

Inżynieria jest tradycyjnie dekompozycyjna. [ potrzebne źródło ] Aby zrozumieć coś w całości, najpierw dzieli się to na części. [ potrzebne źródło ] Opanowuje się części, a następnie składa je z powrotem, aby lepiej zrozumieć, jak opanować całość. Podejście inżynierii przemysłowej i systemów (ISE) jest odwrotne; żadnej części nie można zrozumieć bez kontekstu całego systemu. Zmiany w jednej części systemu wpływają na cały system, a rolą pojedynczej części jest lepsza obsługa całego systemu.

Ponadto inżynieria przemysłowa uwzględnia czynnik ludzki i jego związek z technicznym aspektem sytuacji oraz wszystkimi innymi czynnikami, które wpływają na całą sytuację, podczas gdy inne dyscypliny inżynierskie koncentrują się na projektowaniu obiektów nieożywionych.

„Inżynierowie przemysłowi integrują kombinacje ludzi, informacji, materiałów i sprzętu, które tworzą innowacyjne i wydajne organizacje. Oprócz produkcji inżynierowie przemysłowi pracują i konsultują się w każdej branży, w tym w szpitalach, komunikacji, handlu elektronicznym, rozrywce, administracji, finansach, żywność, farmaceutyki, półprzewodniki, sport, ubezpieczenia, sprzedaż, księgowość, bankowość, podróże i transport”.

„Inżynieria przemysłowa to dziedzina inżynierii najbardziej związana z zasobami ludzkimi, w której stosujemy umiejętności społeczne w pracy ze wszystkimi rodzajami pracowników, od inżynierów, przez sprzedawców, po najwyższe kierownictwo. Jednym z głównych celów inżyniera przemysłowego jest poprawa warunków pracy środowisk ludzi – nie po to, żeby zmienić pracownika, ale żeby zmienić miejsce pracy”.

„Wszyscy inżynierowie, w tym inżynierowie przemysłowi, traktują matematykę poprzez rachunek różniczkowy i równania różniczkowe. Inżynieria przemysłowa różni się tym, że opiera się na matematyce zmiennych dyskretnych, podczas gdy cała inna inżynieria opiera się na matematyce zmiennych ciągłych. Kładziemy nacisk na użycie algebry liniowej i różnicowej równań, w przeciwieństwie do równań różniczkowych, które są tak powszechne w innych dyscyplinach inżynierskich.Nacisk ten staje się widoczny w optymalizacji systemów produkcyjnych, w których sekwencjonujemy zamówienia, planujemy partie, określamy liczbę jednostek transportu materiałów, układamy układy fabryk, znajdowanie sekwencji ruchów itp. Jako inżynierowie przemysłowi zajmujemy się prawie wyłącznie układami elementów dyskretnych”.

Etymologia

Etymologia

Choć pierwotnie stosowane do produkcji , użycie słowa „ przemysł” w inżynierii przemysłowej może być nieco mylące, ponieważ rozrosło się i obejmuje wszelkie metodyczne lub ilościowe podejście do optymalizacji działania procesu, systemu lub organizacji. W rzeczywistości przemysł w inżynierii przemysłowej oznacza przemysł w najszerszym tego słowa znaczeniu. Ludzie zmienili termin przemysłowy na szersze terminy, takie jak inżynieria przemysłowa i produkcyjna , przemysł i inżynieria systemów , inżynieria przemysłowa i badania operacyjne , inżynieria przemysłowa i zarządzanie .

Subdyscypliny

Inżynieria przemysłowa ma wiele subdyscyplin, z których najczęstsze wymieniono poniżej. Chociaż istnieją inżynierowie przemysłowi, którzy koncentrują się wyłącznie na jednej z tych subdyscyplin, wielu zajmuje się ich kombinacją, taką jak łańcuch dostaw i logistyka oraz zarządzanie obiektami i energią.

Inżynieria metod

Główny artykuł: Inżynieria metod

Inżynieria obiektów i zarządzanie energią

Główne artykuły: Inżynieria obiektów i zarządzanie energią

Inżynieria finansowa

Główny artykuł: Inżynieria finansowa

Inżynieria energetyczna

Główny artykuł: Inżynieria energetyczna

Czynniki ludzkie i inżynieria bezpieczeństwa

Główne artykuły: Czynniki ludzkie w inżynierii i projektowaniu oraz inżynierii bezpieczeństwa

Inżynieria i zarządzanie systemami informatycznymi

Główny artykuł: System informacyjny

Inżynieria produkcji

Główny artykuł: Inżynieria produkcji

Inżynieria operacyjna i zarządzanie

Główne artykuły: Inżynieria operacyjna i Zarządzanie operacyjne

Badania operacyjne i optymalizacja

Główny artykuł: Badania operacyjne

Planowanie polityki

Inżynieria produkcji

Główny artykuł: Inżynieria Produkcji

Inżynieria jakości i niezawodności

Główne artykuły: Inżynieria jakości i Inżynieria niezawodności

Zarządzanie łańcuchem dostaw i logistyka

Główne artykuły: Zarządzanie łańcuchem dostaw i logistyka

Inżynieria i analiza systemów

Główne artykuły: Inżynieria systemów i Analiza systemów

Symulacja systemów

Główne artykuły: Symulacja systemów i Modelowanie symulacyjne

Pokrewne dyscypliny

Rozwój organizacji i zarządzanie zmianą

Ekonomia behawioralna

Główny artykuł: Ekonomia behawioralna

Edukacja

Inżynierowie przemysłowi badają interakcje ludzi z maszynami, materiałami, informacjami, procedurami i środowiskami w takich projektach i projektowaniu systemu technologicznego.

Stopnie inżynierii przemysłowej akredytowane w dowolnym kraju członkowskim Porozumienia Waszyngtońskiego cieszą się taką samą akredytacją we wszystkich innych krajach-sygnatariuszach, umożliwiając w ten sposób inżynierom z jednego kraju wykonywanie zawodu inżyniera w dowolnym innym.

Uniwersytety oferują stopnie naukowe na poziomie licencjackim, magisterskim i doktoranckim.

Program studiów licencjackich

Rankingi licencjackie US News 2022
Uniwersytet Ranga
Georgia Institute of Technology 1
Uniwersytet Purdue 2
Uniwersytet Michigan 3
Virginia Polytechnic Institute i State University 3
Uniwersytet Cornella 5
Uniwersytet Stanowy Pensylwanii 6
Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley 7
Uniwersytet Wisconsin-Madison 8
Uniwersytet Północno-Zachodni 9
Uniwersytet Stanford 10

W Stanach Zjednoczonych uzyskany stopień licencjata to licencjat (BS) lub licencjat nauk ścisłych i inżynierii (BSE) w inżynierii przemysłowej (IE). W Afryce Południowej stopień licencjata to licencjat z inżynierii (BEng). Odmiany tytułu obejmują inżynierię przemysłową i operacyjną (IOE) oraz inżynierię przemysłową i systemową (ISE lub ISyE).

Typowy program nauczania obejmuje szerokie podstawy matematyki i nauk ścisłych obejmujące chemię , fizykę , mechanikę ( tj . rachunek różniczkowy , algebra liniowa , równania różniczkowe , statystyka ). Aby jakikolwiek program licencjacki z inżynierii został akredytowany, niezależnie od koncentracji, musi obejmować w dużej mierze podobny zakres takiej pracy podstawowej - co również w dużym stopniu pokrywa się z treścią testowaną na jednym lub kilku egzaminach licencyjnych inżynierskich w większości jurysdykcji.

Zajęcia specyficzne dla IE obejmują specjalistyczne kursy w takich obszarach, jak optymalizacja , stosowane prawdopodobieństwo , modelowanie stochastyczne , projektowanie eksperymentów , statystyczna kontrola procesu , symulacja , inżynieria produkcji , ergonomia / inżynieria bezpieczeństwa i ekonomia inżynierska . Przedmioty fakultatywne z zakresu inżynierii przemysłowej zazwyczaj obejmują bardziej specjalistyczne tematy z takich dziedzin, jak produkcja , łańcuchy dostaw oraz logistyka , analityka i uczenie maszynowe , systemy produkcyjne , czynnik ludzki i wzornictwo przemysłowe oraz systemy usługowe .

Niektóre szkoły biznesu mogą oferować programy o pewnym nakładającym się znaczeniu dla IE, ale programy inżynierskie wyróżniają się znacznie bardziej intensywnym ukierunkowaniem ilościowym, wymaganymi przedmiotami do wyboru z nauk inżynierskich oraz podstawowymi kursami z matematyki i nauk ścisłych wymaganymi we wszystkich programach inżynierskich.

Program studiów podyplomowych

Rankingi absolwentów US News 2019
Uniwersytet Ranga
Georgia Institute of Technology 1
Uniwersytet Michigan 2
Uniwersytet Północno-Zachodni 3
Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley 4
Virginia Tech 4
Uniwersytet Stanowy Pensylwanii 6
Uniwersytet Purdue 6
Uniwersytet Wisconsin-Madison 6
Uniwersytet Cornella 9
Instytut Technologii w Massachusetts 9

Zwykle uzyskiwany tytuł magistra to tytuł magistra (MS), magistra nauk ścisłych i inżynierii (MSE) lub magistra inżyniera (MEng) w dziedzinie inżynierii przemysłowej lub różnych alternatywnych tytułów związanych z koncentracją.

Typowe programy nauczania w państwach członkowskich mogą obejmować:

Różnice w nauczaniu

Chociaż inżynieria przemysłowa jako formalny stopień naukowy istnieje od lat, konsensus co do tego, jakie tematy powinny być nauczane i studiowane, różni się w poszczególnych krajach. Na przykład Turcja koncentruje się na bardzo technicznym stopniu, podczas gdy Dania, Finlandia i Wielka Brytania mają stopień ukierunkowany na zarządzanie, co czyni go mniej technicznym. Tymczasem Stany Zjednoczone koncentrują się na studiach przypadków, grupowym rozwiązywaniu problemów i zachowują równowagę między stroną techniczną i nietechniczną.

Praktykujący inżynierowie

Tradycyjnie głównym aspektem inżynierii przemysłowej było planowanie układów fabryk i projektowanie linii montażowych oraz innych paradygmatów produkcyjnych. A teraz, w odchudzonych systemach produkcyjnych, inżynierowie przemysłowi pracują nad wyeliminowaniem strat czasu, pieniędzy, materiałów, energii i innych zasobów.

Przykłady zastosowań inżynierii przemysłowej obejmują tworzenie schematów procesów, mapowanie procesów, projektowanie stanowiska montażowego, opracowywanie strategii dla różnych logistyki operacyjnej, doradztwo jako ekspert ds. wydajności, opracowywanie nowego algorytmu finansowego lub systemu kredytowego dla banku, usprawnianie operacji i pogotowia lokalizacja lub wykorzystanie w szpitalu, planowanie złożonych schematów dystrybucji materiałów lub produktów (określane jako zarządzanie łańcuchem dostaw ) oraz skracanie kolejek (lub kolejek ) w banku, szpitalu lub parku rozrywki.

Współcześni inżynierowie przemysłowi zazwyczaj używają z góry określonych systemów czasu ruchu , symulacji komputerowych (zwłaszcza symulacji zdarzeń dyskretnych ), wraz z rozbudowanymi narzędziami matematycznymi do modelowania, takimi jak optymalizacja matematyczna i teoria kolejek , oraz metody obliczeniowe do analizy, oceny i optymalizacji systemów. Inżynierowie przemysłowi korzystają również z narzędzi data science i machine learning w swojej pracy dzięki silnemu powiązaniu tych dyscyplin z dziedziną oraz zbliżonemu zapleczu technicznemu wymaganemu od inżynierów przemysłowych (w tym solidne podstawy z teorii prawdopodobieństwa , algebry liniowej i statystyki , a także umiejętności kodowania ).

Zobacz też

powiązane tematy

Wspomnienia

Notatki

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Industrial_engineering&oldid=1140494848 ”