Промышленный инжиниринг - это инженерная профессия, которая занимается оптимизацией сложных процессов , систем или организаций путем разработки, улучшения и внедрения интегрированных систем людей, денег, знаний, информации и оборудования.
Промышленные инженеры используют специальные знания и навыки в математических, физических и социальных науках вместе с принципами и методами инженерного анализа и проектирования для определения, прогнозирования и оценки результатов, полученных с помощью систем и процессов. [1] На основе этих результатов они могут создавать новые системы , процессы или ситуации для полезной координации труда , материалов и машин, а также улучшать качество и производительность систем, физических или социальных. [2] [3]В зависимости от задействованных под-специальностей промышленная инженерия может также пересекаться с исследованиями операций , системной инженерией , производственной инженерией , производственной инженерией , цепочкой поставок , наукой управления, управленческой инженерией, финансовой инженерией , эргономикой или разработкой человеческого фактора , техникой безопасности , логистикой инженерные или другие, в зависимости от точки зрения или мотивов пользователя.
История
Происхождение
Промышленная инженерия
Историки сходятся во мнении, что корни профессии промышленного инженера восходят к промышленной революции . Технологии , которые помогли Mechanize традиционных ручных операций в текстильной промышленности , включая летающий челнок , в прядильной Jenny , и , возможно , самое главное Паровоза сгенерированные экономии масштаба , которые сделали массовое производство в централизованных местах привлекательных впервые. Концепция производственной системы зародилась на заводах, созданных этими нововведениями. [4] Также было высказано предположение, что, возможно, Леонардо да Винчи был первым промышленным инженером, потому что есть свидетельства того, что он применял науку к анализу человеческой работы, исследуя скорость, с которой человек мог разгребать землю около 1500 года. Другие также утверждают, что профессия IE выросла из исследования Чарльза Бэббиджа фабричных операций и, в частности, его работы по производству прямых булавок в 1832 году. Тем не менее, обычно утверждалось, что эти ранние усилия, хотя и были ценными, были просто наблюдательными и не пытались спроектировать изучаемые рабочие места или увеличить общий объем производства. [5]
Специализация труда
Понятия Адама Смита о разделении труда и «невидимой руке» капитализма, представленные в его трактате « Богатство народов », побудили многих технологических новаторов промышленной революции к созданию и внедрению заводских систем. Усилия Джеймса Ватта и Мэтью Бултона привели к созданию первого в мире интегрированного машиностроительного предприятия, включая применение таких концепций, как системы контроля затрат для сокращения отходов и повышения производительности, а также учреждение профессионального обучения мастеров. [4]
Чарльз Бэббидж стал ассоциироваться с промышленным проектированием из-за концепций, которые он представил в своей книге «Об экономике машин и производителей», которую он написал в результате своих посещений заводов в Англии и Соединенных Штатах в начале 1800-х годов. В книгу включены такие предметы, как время, необходимое для выполнения конкретной задачи, эффекты разделения задач на более мелкие и менее подробные элементы, а также преимущества, которые можно получить от повторяющихся задач. [4]
Сменные части
Эли Уитни и Симеон Норт доказали осуществимость идеи взаимозаменяемых частей при производстве мушкетов и пистолетов для правительства США. В рамках этой системы отдельные детали производились серийно с допусками, позволяющими использовать их в любом готовом продукте. Результатом стало значительное снижение потребности в квалифицированных специалистах, что в конечном итоге привело к более позднему изучению производственной среды. [4]
Пионеры
Фредерик Тейлор (1856–1915) считается отцом дисциплины «Промышленная инженерия». Он получил степень в области машиностроения в Университете Стивена и получил несколько патентов на свои изобретения. Его книги « Управление магазином» и «Принципы научного управления», опубликованные в начале 1900-х годов, положили начало промышленной инженерии. [6] Повышение эффективности работы в соответствии с его методами было основано на улучшении методов работы, разработке стандартов работы и сокращении времени, необходимого для выполнения работы. С неизменной верой в научный метод, вклад Тейлора в «Исследование времени» был направлен на достижение высокого уровня точности и предсказуемости ручных задач. [4]
Команда мужа и жены Фрэнка Гилбрета (1868–1924) и Лилиан Гилбрет (1878–1972) была еще одним краеугольным камнем движения «Промышленная инженерия», работа которого находится в Школе промышленной инженерии Университета Пердью. Они разделили элементы человеческого движения на 18 основных элементов, называемых терблигами . Эта разработка позволила аналитикам проектировать рабочие места, не зная, сколько времени потребуется на выполнение работы. Эти разработки положили начало гораздо более широкой области, известной как человеческий фактор или эргономика. [4]
В 1908 году первый курс промышленной инженерии был предложен в качестве факультатива в Университете штата Пенсильвания , который стал отдельной программой в 1909 году благодаря усилиям Хьюго Димера . [7] Первая докторская степень в области промышленной инженерии была присуждена в 1933 году Корнельским университетом .
В 1912 году Генри Лоуренс Гантт разработал диаграмму Ганта, которая описывает действия организации и их взаимоотношения. Этот график открывает более позднюю форму, знакомую нам сегодня Уоллесом Кларком .
С развитием сборочных линий фабрика Генри Форда (1913 г.) сделала значительный шаг вперед в этой области. Ford сократил время сборки автомобиля с 700 часов до 1,5 часов. Кроме того, он был пионером экономики капиталистического благосостояния («капитализм благосостояния») и знаменем предоставления финансовых стимулов для сотрудников для повышения производительности.
В 1927 году тогдашняя Technische Hochschule Berlin была первым немецким университетом, который ввел эту степень. [8] Учебный курс, разработанный Вилли Прионом, тогда еще назывался «Бизнес и технологии» и был предназначен для того, чтобы дать потомкам промышленников соответствующее образование.
Комплексная система управления качеством ( Total Quality Management или TQM), разработанная в сороковых годах, набирала обороты после Второй мировой войны и была частью восстановления Японии после войны.
Американский институт промышленной инженерии был образован в 1948 год в начале работы Ф.В. Тейлор и Gilbreths была зафиксирована в документах , представленных в американском обществе инженеров - механиков , как интерес вырос от простого повышения производительности машины для выполнения общего процесса производства; в частности, начиная с презентации Генри Р. Тауна (1844-1924) его статьи «Инженер как экономист» (1186). [9]
Современная практика
В 1960–1975 годах, с развитием систем поддержки принятия решений в сфере поставок, таких как планирование потребности в материалах (MRP), можно было выделить вопрос времени (инвентаризация, производство, компаундирование, транспортировка и т. Д.) Промышленной организации. Израильский ученый доктор Якоб Рубиновиц установил программу CMMS, разработанную в IAI и Control-Data (Израиль) в 1976 году в Южной Африке и во всем мире.
В семидесятые годы с проникновением японских теорий менеджмента, таких как кайдзен и канбан , Япония достигла очень высокого уровня качества и производительности. Эти теории улучшили качество, время доставки и гибкость. Западные компании осознали огромное влияние кайдзен и начали внедрять собственные программы непрерывного совершенствования .
В девяностые годы, вслед за процессом глобализации мировой индустрии, упор был сделан на управление цепочкой поставок и разработку бизнес-процессов, ориентированных на клиента. Теория ограничений, разработанная израильским ученым Элияху М. Голдраттом (1985), также является важной вехой в этой области.
По сравнению с другими инженерными дисциплинами
Инженерия традиционно является декомпозиционной [ цитата ] . Чтобы понять что-то целиком, сначала его разбивают на части [ ссылка ] . Человек осваивает части, а затем соединяет их вместе, чтобы лучше понять, как овладеть целым. Подход промышленной и системной инженерии (ISE) противоположен; ни одна часть не может быть понята без контекста всей системы. Изменения в одной части системы влияют на всю систему, и роль отдельной части состоит в том, чтобы лучше обслуживать всю систему.
Кроме того, промышленная инженерия рассматривает человеческий фактор и его связь с техническим аспектом ситуации и всеми другими факторами, которые влияют на всю ситуацию [3], в то время как другие инженерные дисциплины сосредоточены на проектировании неодушевленных объектов.
«Промышленные инженеры объединяют комбинации людей, информации, материалов и оборудования, которые создают инновационные и эффективные организации. Помимо производства, промышленные инженеры работают и консультируют во всех отраслях, включая больницы, связь, электронную коммерцию, развлечения, правительство, финансы и т. Д. продукты питания, фармацевтика, полупроводники, спорт, страхование, продажи, бухгалтерский учет, банковское дело, путешествия и транспорт ». [10]
«Промышленный инжиниринг - это отрасль машиностроения, наиболее тесно связанная с человеческими ресурсами, поскольку мы применяем социальные навыки для работы со всеми типами сотрудников, от инженеров до продавцов и высшего руководства. Одна из основных задач инженера-технолога - улучшить работу окружение людей - не для смены рабочего, а для смены рабочего места ». [10]
«Все инженеры, в том числе промышленные инженеры, изучают математику через исчисление и дифференциальные уравнения. Промышленное проектирование отличается тем, что оно основано на математике с дискретными переменными, тогда как все остальное проектирование основано на математике с непрерывными переменными. Мы подчеркиваем использование линейной алгебры и разницы уравнения, в отличие от использования дифференциальных уравнений, которые так распространены в других инженерных дисциплинах. Этот акцент становится очевидным при оптимизации производственных систем, в которых мы упорядочиваем заказы, планируем партии, определяем количество единиц обработки материалов, организуем компоновку заводов, поиск последовательностей движений и т. д. Как инженеры-промышленники, мы имеем дело почти исключительно с системами из дискретных компонентов ". [10]
Этимология
Этимология
Первоначально применяемое к производству , использование термина «промышленный» в «промышленном проектировании» может вводить в заблуждение, поскольку оно расширилось и теперь охватывает любой методический или количественный подход к оптимизации работы процесса, системы или организации. Фактически, «Промышленность» в «Промышленном машиностроении» означает «промышленность» в самом широком смысле. [11] Люди изменили термин «промышленный» на более широкие термины, такие как промышленное и производственное проектирование , промышленное проектирование и системное проектирование , промышленное проектирование и исследования операций , промышленное проектирование и управление .
Субдисциплины
Промышленная инженерия включает множество дисциплин, наиболее распространенные из которых перечислены ниже. Хотя есть промышленные инженеры, которые сосредотачиваются исключительно на одной из этих суб-дисциплин, многие имеют дело с их комбинацией, например, с цепочкой поставок и логистикой, а также с оборудованием и энергоменеджментом. [12] [13]
Методы инженерии
Инженерное обеспечение и энергоменеджмент
Финансовый инжиниринг
Энергетика
Человеческий фактор и техника безопасности
Инженерия информационных систем и менеджмент
Технология машиностроения
Операционная инженерия и менеджмент
Исследование и оптимизация операций
Планирование политики
Технология производства
Качество и надежность
Управление цепочками поставок и логистика
Системная инженерия и анализ
Системное моделирование
Связанные дисциплины
Организационное развитие и управление изменениями
Поведенческая экономика
Образование
Промышленные инженеры изучают взаимодействие людей с машинами, материалами, информацией, процедурами и окружающей средой в таких разработках и при проектировании технологической системы. [14]
Университеты предлагают степени бакалавра, магистра и доктора.
Учебная программа бакалавриата
Рейтинг бакалавриата US News за 2020 год [15] | |
---|---|
Университет | Классифицировать |
Технологический институт Джорджии | 1 |
университет Мичигана | 2 |
Университет Пердью | 3 |
Технологический институт Вирджинии | 4 |
Калифорнийский университет в Беркли | 5 |
Cornell University | 6 |
Северо-Западный университет | 6 |
Государственный университет Пенсильвании | 8 |
Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн | 9 |
Стэндфордский Университет | 10 |
В Соединенных Штатах степень бакалавра является степенью бакалавра наук (BS) или бакалавра наук и инженерии (BSE) в области промышленной инженерии (IE). Варианты названия включают Industrial & Operations Engineering (IOE) и Industrial & Systems Engineering (ISE или ISyE). Типичная учебная программа включает в себя обширные основы математики и естествознания, охватывающие химию , физику , механику (т. Е. Статику, кинематику и динамику), материаловедение , информатику , электронику / схемы, инженерное проектирование и стандартный набор инженерной математики (т. Е. исчисление , линейная алгебра , дифференциальные уравнения , статистика ). Для аккредитации любой инженерной программы бакалавриата, независимо от концентрации, она должна охватывать в значительной степени аналогичный период такой фундаментальной работы, который также в значительной степени перекрывается с контентом, протестированным на одном или нескольких экзаменах на получение инженерной лицензии в большинстве юрисдикций.
Курсовая работа, характерная для IE, включает в себя специализированные курсы в таких областях, как оптимизация , прикладная вероятность , стохастическое моделирование, планирование экспериментов , статистическое управление процессами , моделирование , производственная инженерия , эргономика / техника безопасности и инженерная экономика . Курсы по выбору в области промышленного инжиниринга обычно охватывают более специализированные темы в таких областях, как производство , цепочки поставок и логистика , аналитика и машинное обучение , производственные системы , человеческий фактор и промышленный дизайн , а также системы обслуживания . [16] [17] [18] [19] [20]
Некоторые бизнес-школы могут предлагать программы, частично совпадающие с IE, но инженерные программы отличаются гораздо большей количественной направленностью, обязательными факультативами по инженерным наукам и основными курсами математики и естествознания, необходимыми для всех инженерных программ.
Учебная программа магистратуры
Рейтинг выпускников US News за 2019 год [21] | |
---|---|
Университет | Классифицировать |
Технологический институт Джорджии | 1 |
университет Мичигана | 2 |
Северо-Западный университет | 3 |
Калифорнийский университет в Беркли | 4 |
Технологический институт Вирджинии | 4 |
Государственный университет Пенсильвании | 6 |
Университет Пердью | 6 |
Университет Висконсина-Мэдисона | 6 |
Cornell University | 9 |
Массачусетский Институт Технологий | 9 |
Обычно получаемая степень магистра - это магистр естественных наук (MS) или магистр наук и инженерии (MSE) в области промышленного машиностроения или различные альтернативные связанные с ними концентрационные звания.
Типичные учебные программы по РС могут охватывать:
- Технология машиностроения
- Аналитика и машинное обучение
- Автоматическое производство
- Инженерная экономика
- Финансовое проектирование
- Инженерия человеческого фактора и эргономика ( техника безопасности )
- Бережливое производство по шести сигмам
- Управленческие науки
- Управление материальными потоками
- Управление операциями
- Методы исследования и оптимизации операций
- Система предопределенного времени движения и использование компьютера для IE
- Разработка продукта
- Планирование и контроль производства
- Производительность улучшения
- Управление проектом
- Техника надежности и ресурсные испытания
- Робототехника
- Статистический контроль процессов или контроль качества
- Управление цепочкой поставок и логистика
- Системная динамика и планирование политики
- Системное моделирование и случайные процессы
- Исследование времени и движения
- Дизайн помещений и дизайн рабочего пространства
- Качественная инженерия
- Системный анализ и методы
Различия в обучении
Хотя промышленная инженерия как формальная степень существует уже много лет, консенсус в отношении того, какие темы следует преподавать и изучать, различается в разных странах. Например, в Турции основное внимание уделяется технической специальности, в то время как Дания, Финляндия и Соединенное Королевство имеют степень специализации в области управления, что делает ее менее технической. В то же время Соединенные Штаты сосредотачиваются на тематических исследованиях, групповом решении проблем и поддерживают баланс между технической и нетехнической стороной. [22]
Практикующие инженеры
Традиционно основным аспектом промышленного инжиниринга было планирование компоновки заводов, проектирование сборочных линий и других производственных парадигм. И теперь в системах бережливого производства промышленные инженеры работают над устранением потерь времени, денег, материалов, энергии и других ресурсов.
Примеры того, где может использоваться промышленный инжиниринг, включают в себя блок-схему технологического процесса, отображение процесса, проектирование сборочного рабочего места, разработку стратегии для различной операционной логистики, консультации в качестве эксперта по эффективности, разработку нового финансового алгоритма или системы кредитования для банка, оптимизацию операций и отделение неотложной помощи. расположение или использование в больнице, планирование сложных схем распределения материалов или продуктов (так называемое управление цепочкой поставок ) и сокращение очередей (или очередей ) в банке, больнице или тематическом парке.
Современные промышленные инженеры обычно используют систему заданного времени движения , компьютерное моделирование (особенно моделирование дискретных событий ), а также обширные математические инструменты для моделирования, такие как математическая оптимизация и теория массового обслуживания , а также вычислительные методы для анализа, оценки и оптимизации системы. Промышленные инженеры также используют инструменты науки о данных и машинного обучения в своей работе из-за тесной связи этих дисциплин с полем и аналогичной технической подготовки, необходимой промышленным инженерам (включая прочную основу в теории вероятностей , линейной алгебре и статистике , а также имеющие кодирования навыков).
Смотрите также
похожие темы
- Инженерная экономика
- Управление проектированием
- Инжиниринг предприятия
- Окружающая среда, здоровье и безопасность
- Человеческий фактор и эргономика - применение психологических и физиологических принципов в проектировании и дизайне
- Промышленное и производственное проектирование - отрасль машиностроения
- Промышленный дизайн - процесс дизайна, применяемый к продукции, которая должна изготавливаться с использованием методов массового производства.
- Техническое обслуживание
- Машиностроение - отрасль машиностроения
- Безопасность и гигиена труда - область, связанная с безопасностью, здоровьем и благополучием людей на работе.
- Операционная инженерия
- Исследование операций - дисциплина, касающаяся применения передовых аналитических методов
- Краткое описание производства - Обзор и актуальное руководство по производству
- Общая эффективность оборудования
- Дизайн продукта - процесс, ведущий к созданию новых продуктов
- Технология производства
- Управление проектами - Практика руководства работой команды для достижения целей и критериев в указанное время.
- Управление производством проекта
- Инженерия качества - Принципы и практика обеспечения и контроля качества продукции и услуг
- Обратный инжиниринг - процесс извлечения информации о конструкции из всего, созданного руками человека.
- Техника безопасности - инженерная дисциплина, которая гарантирует, что спроектированные системы обеспечивают приемлемый уровень безопасности.
- Инжиниринг процесса продаж
- Социотехническая система
- Статистическое управление процессами
- Системная инженерия - междисциплинарная область проектирования и инженерного менеджмента, которая фокусируется на том, как проектировать сложные системы и управлять ими на протяжении их жизненных циклов.
- Производственная система Toyota - система, разработанная Toyota
Ассоциации
- Институт инженеров-технологов и системных инженеров - Профессиональное общество поддержки профессии промышленных инженеров
- Институт исследований операций и управленческих наук (ИНФОРМС)
- Американское общество инженерного образования - американская профессиональная организация инженерного образования.
- Американское общество качества - глобальное сообщество профессионалов в области качества, основанное на знаниях
- Европейские студенты, изучающие промышленную инженерию и менеджмент (ESTIEM)
- Индийский институт промышленной инженерии
- Вашингтонское соглашение
- Индустриальная революция
Заметки
- ^ Salvendy, Габриэль. Справочник по промышленной инженерии. John Wiley & Sons, Inc; 3-е издание с. 5
- ^ "Что делают IE" . www.iienet2.org . Проверено 24 сентября 2015 года .
- ^ а б Лерер, Роберт. «Природа промышленного строительства». Журнал промышленной инженерии . 5 : 4.
- ^ Б с д е е Maynard & Zandin. Справочник Мейнарда по промышленной инженерии. McGraw Hill Professional 5-е издание. 5 июня 2001 г. с. 1,4–1,6
- ^ «История ИП» . Инженерная школа JB Speed - Университет Луисвилля . Проверено 19 мая 2021 года .
- ^ Все о промышленном инжиниринге
- ^ «Промышленная инженерия - определение, объяснение, история и программы» .
- ^ Geschichte und Bedeutung des Wirtschaftsingenieurwesens , заархивировано из оригинала 7 июля 2017 г. , получено 22 июня 2020 г.
- ^ Инженер как экономист
- ^ а б в Несладкий, Пол. «ДЕТАЛИ И ОПИСАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ» .
- ^ Дарвиш, H; ван Дайк, Л. (2016). «Идентичность промышленного инженера: от исторических навыков до современных ценностей, обязанностей и ролей» . Южноафриканский журнал промышленной инженерии . 27 (3): 50–63. DOI : 10.7166 / 27-3-1638 .
- ^ "Что такое промышленная инженерия?" . Замечательная инженерия .
- ^ «Промышленный инжиниринг» .
- ^ Рахман, Чоудери; Уддин, Сайед; Икбал, Мохаммад. «Важность человеческого фактора в промышленном проектировании и дизайне» . Журнал ГЭУ науки и техники . 8 - через Research Gate.
- ^ «Рейтинг лучших программ бакалавриата в области промышленного и производственного машиностроения» . Новости США и мировой отчет . Проверено 2 марта 2017 года .
- ^ "Курсы бакалавриата ISyE" . Технологический институт Джорджии . Проверено 2 марта 2017 года .
- ^ «Промышленное проектирование и исследование операций (IND ENG)» . Калифорнийский университет в Беркли . Проверено 2 марта 2017 года .
- ^ «Курсы» . Мичиганский университет, Анн-Арбор. Архивировано из оригинала 3 марта 2017 года . Проверено 2 марта 2017 года .
- ^ «Курсы» . Северо-Западный университет . Проверено 2 марта 2017 года .
- ^ «Выборные программы ISE» . Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн . Проверено 2 марта 2017 года .
- ^ «Лучшие программы промышленного инжиниринга» . Новости США и мировой отчет . Проверено 2 марта 2017 года .
- ^ Оанка, Александра. «Что такое промышленная инженерия и почему я должен ее изучать?» .
дальнейшее чтение
- Бадиру, А. (Ред.) (2005). Справочник по промышленной и системной инженерии . CRC Press. ISBN 0-8493-2719-9 .
- BS Blanchard и Fabrycky, W. (2005). Системная инженерия и анализ (4-е издание). Прентис-Холл. ISBN 0-13-186977-9 .
- Салвенди, Г. (ред.) (2001). Справочник промышленного инжиниринга: Технологии и операционный менеджмент . Wiley-Interscience. ISBN 0-471-33057-4 .
- Turner, W. et al. (1992). Введение в промышленную и системную инженерию (Третье издание). Прентис Холл. ISBN 0-13-481789-3 .
- Элияху М. Голдратт , Джефф Кокс (1984). Пресса Гола Норт Ривер; 2-е издание (1992 г.). ISBN 0-88427-061-0 ; Издание к 20-летию (2004 г.) ISBN 0-88427-178-1
- Миллер, Дуг, На пути к устойчивым затратам на рабочую силу в розничной торговле модной одеждой Великобритании (5 февраля 2013 г.). DOI : 10,2139 / ssrn.2212100
- Малакути, Б. (2013). Операционные и производственные системы с множеством целей. Джон Вили и сыновья. ISBN 978-1-118-58537-5
- Свод знаний системной инженерии (SEBoK)
- Традиционная инженерия
- Магистр инженерного администрирования (MEA)
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с промышленным проектированием, на Викискладе?