Inżynieria przemysłowa - Industrial engineering

Inżynierowie przemysłowi w fabryce.

Inżynieria przemysłowa to zawód inżyniera, który zajmuje 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, fizycznych i społecznych , wraz z zasadami i metodami analizy inżynierskiej i projektowania, do określania, przewidywania i oceny wyników uzyskanych z systemów i procesów. W przemyśle wytwórczym stosuje się kilka zasad inżynierii przemysłowej, aby zapewnić efektywny przepływ systemów, procesów i operacji. Obejmuje to Lean Manufacturing, Six Sigma, Systemy Informacyjne, Możliwości Procesowe i DMAIC. Zasady te pozwalają tworzyć nowe systemy , procesy lub sytuacje dla użytecznej koordynacji pracy , materiałów i maszyn, a także poprawiać jakość i wydajność systemów, fizycznych lub społecznych. W zależności od sub-specjalności zaangażowany, inżynierii przemysłowej, może również pokrywać się z, badań operacyjnych , inżynierii systemów , inżynierii produkcji , inżynierii produkcji , inżynierii łańcucha dostaw , nauki o zarządzaniu , inżynierii zarządzania, inżynierii finansowej , ergonomię lub czynniki ludzkie inżynierskiej , inżynierii bezpieczeństwa , logistyka inżynierskie lub inne, w zależności od punktu widzenia lub motywów użytkownika.

Historia

Początki

Inżynieria przemysłowa

Wśród historyków panuje powszechna zgoda, że ​​korzenie zawodu inżyniera przemysłowego sięgają rewolucji przemysłowej . Technologie, które pomogły zmechanizować tradycyjne ręczne operacje w przemyśle tekstylnym, w tym latający wahadłowiec , wirująca jenny i być może, co najważniejsze, silnik parowy, wygenerowały korzyści skali, które po raz pierwszy sprawiły, że masowa produkcja w scentralizowanych lokalizacjach stała się atrakcyjna. Koncepcja systemu produkcyjnego 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 ludzkiej pracy, badając szybkość, z jaką człowiek mógł odgarniać ziemię około roku 1500. Inni również twierdzą, że że zawód IE wyrósł z badań Charlesa Babbage'a o operacjach fabrycznych, a konkretnie jego pracy nad wytwarzaniem kołków prostych w 1832 roku. Jednak ogólnie twierdzi się, że te wczesne wysiłki, choć cenne, miały jedynie charakter obserwacyjny i nie były próbą opracowania badanych stanowisk pracy lub zwiększenia ogólnej wydajności.

Specjalizacja pracy

Lokomotywa parowa Watta ( Uniwersytet Techniczny w Madrycie )

Koncepcje podziału pracy i „niewidzialnej ręki” kapitalizmu przedstawione przez Adama Smitha 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 produktywności oraz instytucji szkolenia umiejętności dla rzemieślników.

Charles Babbage związał się z inżynierią przemysłową z powodu koncepcji, 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. Książka zawiera takie tematy, jak czas potrzebny na wykonanie określonego zadania, efekty podziału zadań na mniejsze i mniej szczegółowe elementy oraz korzyści, jakie można uzyskać 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 masowo produkowane z zachowaniem tolerancji, aby umożliwić ich zastosowanie 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 zdobył kilka patentów na swoje wynalazki. Jego książki, Shop Management i The Principles of Scientific Management, które zostały opublikowane na początku XX wieku, były początkiem inżynierii przemysłowej. Poprawa wydajności pracy w jego metodach polegała na doskonaleniu metod pracy, opracowywaniu standardów pracy oraz skróceniu czasu potrzebnego do wykonania pracy. Z niesłabnącą wiarą w metodę naukową, wkład Taylora w „Time Study” dążył do osiągnięcia wysokiego poziomu precyzji i przewidywalności w zadaniach manualnych.

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. Sklasyfikowali elementy ruchu człowieka na 18 podstawowych elementów zwanych termligami . Ten rozwój umożliwił analitykom projektowanie pracy bez wiedzy o czasie wymaganym do wykonania pracy. Te zmiany były początkiem znacznie szerszej dziedziny zwanej czynnikami ludzkimi lub ergonomią.

W 1908 roku pierwszy kurs inżynierii przemysłowej był oferowany jako fakultatywny na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii , który w 1909 roku stał się odrębnym programem dzięki wysiłkom Hugo Diemera . Pierwszy stopień doktora w dziedzinie inżynierii przemysłowej został przyznany w 1933 roku przez Uniwersytet Cornell .

W 1912 Henry Laurence Gantt opracował wykres Gantta, który przedstawia działania organizacji wraz z ich relacjami. Ten wykres otwiera późniejszy formularz znany nam dzisiaj przez Wallace'a Clarka .

Wraz z rozwojem linii montażowych , fabryka Henry'ego Forda (1913) stanowiła znaczący krok naprzód w tej dziedzinie. Ford skrócił czas montażu samochodu o ponad 700 godzin do 1,5 godziny. Ponadto był pionierem ekonomii kapitalistycznego dobrobytu („kapitalizmu opiekuńczego”) i flagi zapewniającej pracownikom zachęty finansowe w celu zwiększenia wydajności.

W 1927 r. ówczesna Technische Hochschule Berlin była pierwszym niemieckim uniwersytetem, który wprowadził stopień naukowy. Kierunek studiów opracowany przez Willi Priona nosił wówczas jeszcze nazwę „Biznes i Technologia” i miał na celu zapewnienie potomkom przemysłowców odpowiedniego wykształcenia.

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

American Institute of Industrial Engineering powstała w roku 1948. Na początku praca przez FW Taylora i Gilbreths zostało udokumentowane w dokumentach przedstawionych w American Society of Mechanical Engineers jako odsetek wzrósł z jedynie poprawę wydajności urządzenia do wykonywania całego procesu produkcyjnego; przede wszystkim od prezentacji Henry'ego R. Towne'a (1844 - 1924) jego pracy Inżynier jako ekonomista (1186).

Nowoczesna praktyka

W latach 1960-1975, wraz z rozwojem systemów wspomagania decyzji w zaopatrzeniu, takich jak Planowanie Zapotrzebowań Materiałowych (MRP), można położyć nacisk na kwestie czasowe (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 50. i trwając do końca jego życia.

W latach dziewięćdziesiątych, w ślad za globalnym procesem globalizacji przemysłu, nacisk położono 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.

W porównaniu z innymi dyscyplinami inżynierskimi

Inżynieria jest tradycyjnie dekompozycyjna. Aby zrozumieć całość czegoś, najpierw dzieli się je na części. Opanowuje się części, a następnie składa je z powrotem, aby lepiej zrozumieć, jak opanować całość. Podejście inżynierii przemysłowej i systemowej (ISE) jest odwrotne; żadnej części nie można zrozumieć bez kontekstu całego systemu. Zmiany w jednej części systemu wpływają na cały system, a rolą jednej części jest lepsze służenie całemu systemowi.

Również inżynieria przemysłowa uwzględnia czynnik ludzki i jego związek z technicznym aspektem sytuacji i 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. żywność, farmaceutyki, półprzewodniki, sport, ubezpieczenia, sprzedaż, księgowość, bankowość, podróże i transport”.

„Inżynieria przemysłowa jest gałęzią inżynierii najściślej związaną z zasobami ludzkimi, ponieważ wykorzystujemy umiejętności społeczne do pracy ze wszystkimi typami pracowników, od inżynierów przez sprzedawców po najwyższe kierownictwo. Jednym z głównych celów inżyniera przemysłowego jest poprawa pracy środowiska ludzi – nie po to, żeby zmienić pracownika, ale żeby zmienić miejsce pracy.”

„Wszyscy inżynierowie, w tym inżynierowie przemysłowi, biorą matematykę za pomocą rachunku różniczkowego i równań różniczkowych. 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 różnicy równań, w przeciwieństwie do stosowania równań różniczkowych, które są tak rozpowszechnione w innych dyscyplinach inżynierskich.Nacisk ten uwidacznia się w optymalizacji systemów produkcyjnych, w których sekwencjonujemy zamówienia, harmonogramujemy partie, ustalamy liczbę jednostek przeładunkowych, ustalamy rozkłady fabryk, znajdowanie sekwencji ruchów itp. Jako inżynierowie przemysłowi zajmujemy się prawie wyłącznie układami elementów dyskretnych.”

Etymologia

Etymologia

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

Poddyscypliny

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

Inżynieria metod

Inżynieria obiektów i zarządzanie energią

Inżynieria finansowa

Inżynieria energetyczna

Czynniki ludzkie i inżynieria bezpieczeństwa

Inżynieria i zarządzanie systemami informatycznymi

Inżynieria produkcji

Inżynieria operacyjna i zarządzanie

Badania operacyjne i optymalizacja

Planowanie polityki

Inżynieria produkcji

Inżynieria jakości i niezawodności

Zarządzanie łańcuchem dostaw i logistyka

Inżynieria i analiza systemów

Symulacja systemów

Powiązane dyscypliny

Rozwój organizacji i zarządzanie zmianą

Ekonomia behawioralna

Edukacja

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

Uczelnie oferują stopnie na poziomie licencjackim, magisterskim i doktoranckim.

Program studiów licencjackich

2022 Rankingi licencjackie w USA News
Uniwersytet Ranga

Georgia Institute of Technology 1
Uniwersytet Purdue 2
Uniwersytet Michigan 3
Instytut Politechniczny Wirginii i Uniwersytet Stanowy 3
Uniwersytet Cornella 5
Uniwersytet Stanowy w Pensylwanii 6
Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley 7
Uniwersytet Wisconsin-Madison 8
Uniwersytet Północno-Zachodni 9
Uniwersytet Stanford 10

W Stanach Zjednoczonych uzyskany tytuł licencjata to licencjat z nauk ścisłych (BS) lub licencjat z nauki i inżynierii (BSE) w inżynierii przemysłowej (IE). Odmiany tytułu obejmują inżynierię przemysłową i operacyjną (IOE) oraz inżynierię przemysłową i systemową (ISE lub ISyE). Typowy program nauczania obejmuje szeroką podstawę matematyczno-przyrodniczą obejmującą chemię , fizykę , mechanikę (tj. statykę, kinematykę i dynamikę), materiałoznawstwo , informatykę , elektronikę/obwody, projektowanie inżynierskie oraz standardowy zakres matematyki inżynierskiej (tj. rachunek różniczkowy , algebra liniowa , równania różniczkowe , statystyka ). Aby każdy program studiów inżynierskich mógł zostać akredytowany, niezależnie od koncentracji, musi obejmować w dużej mierze podobny zakres takiej podstawowej pracy – który również w dużym stopniu pokrywa się z treścią testowaną na jednym lub więcej egzaminach inżynierskich w większości jurysdykcji.

Zajęcia specyficzne dla IE obejmują specjalistyczne kursy w dziedzinach takich jak optymalizacja , prawdopodobieństwo stosowane , modelowanie stochastyczne , projektowanie eksperymentów , statystyczna kontrola procesów , symulacja , inżynieria produkcji , ergonomia / inżynieria bezpieczeństwa i ekonomia inżynierska . Fakultatywne kursy inżynierii przemysłowej zazwyczaj obejmują bardziej specjalistyczne tematy z takich dziedzin, jak produkcja , łańcuchy dostaw i logistyka , analityka i uczenie maszynowe , systemy produkcyjne , czynniki ludzkie i projektowanie przemysłowe oraz systemy usług .

Niektóre szkoły biznesu mogą oferować programy o pewnym nakładającym się znaczeniu dla IE, ale programy inżynierskie wyróżniają się znacznie bardziej ilościowym ukierunkowaniem, wymaganymi przedmiotami do wyboru z nauk technicznych oraz podstawowymi kursami matematycznymi i ścisłymi wymaganymi dla wszystkich programów inżynierskich.

Program dla absolwentów

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 w Pensylwanii 6
Uniwersytet Purdue 6
Uniwersytet Wisconsin-Madison 6
Uniwersytet Cornella 9
Instytut Technologii w Massachusetts 9

Zwykle uzyskany stopień magistra to magister (MS) lub magister inżynier (MSE) w inżynierii przemysłowej lub różne alternatywne tytuły związane z koncentracją.

Typowe programy nauczania SM mogą obejmować:

Różnice w nauczaniu

Chociaż inżynieria przemysłowa jako formalny stopień istnieje od lat, konsensus co do tego, jakie tematy należy nauczać i studiować, różni się w zależności od kraju. Na przykład Turcja koncentruje się na bardzo technicznym stopniu, podczas gdy Dania, Finlandia i Wielka Brytania mają stopień skoncentrowany na zarządzaniu, co czyni go mniej technicznym. Tymczasem Stany Zjednoczone skupiają się na studiach przypadków, grupowym rozwiązywaniu problemów i utrzymują równowagę między stroną techniczną i nietechniczną.

Praktykujący inżynierowie

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

Przykłady zastosowań inżynierii przemysłowej obejmują wykresy procesów przepływowych, 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, usprawnienie operacji i pogotowie ratunkowe lokalizacja lub użytkowanie w szpitalu, planowanie złożonych schematów dystrybucji materiałów lub produktów (tzw. zarządzanie łańcuchem dostaw ) oraz skracanie kolejek (lub kolejek ) w banku, szpitalu lub parku rozrywki.

Współcześni inżynierowie przemysłowi zazwyczaj stosują z góry określony system czasu ruchu , symulację komputerową (zwłaszcza symulację zdarzeń dyskretnych ), wraz z rozbudowanymi narzędziami matematycznymi do modelowania, takimi jak optymalizacja matematyczna i teoria kolejek oraz metody obliczeniowe do analizy, oceny i optymalizacji systemu. Inżynierowie przemysłowi wykorzystują również w swojej pracy narzędzia data science i machine learning ze względu na silne powiązanie tych dyscyplin z dziedziną i podobne zaplecze techniczne wymagane od inżynierów przemysłowych (w tym mocne podstawy w teorii prawdopodobieństwa , algebrze liniowej i statystyce , a także posiadanie umiejętności kodowania ).

Zobacz też

powiązane tematy

Wspomnienia

Uwagi

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki