Průmyslové inženýrství - Industrial engineering

Průmysloví inženýři v továrně.

Průmyslové inženýrství je inženýrská profese, která se zabývá optimalizací komplexu procesy, systémy nebo organizace vývojem, zdokonalováním a implementací integrovaných systémů lidí, peněz, znalostí, informací, vybavení, energie a materiálů.[1]

Průmysloví inženýři používají specializované znalost a dovednosti v matematické, fyzické a společenské vědy společně s zásady a metody inženýrská analýza a design, specifikovat, předpovídat a hodnotit výsledky získané ze systémů a procesů.[1] Z těchto výsledků jsou schopni vytvářet nové systémy, procesy nebo situace pro užitečnou koordinaci práce, materiály a stroje a také vylepšit kvalitní a produktivita systémů, fyzických nebo sociálních.[2][3] V závislosti na příslušných specializacích se může průmyslové inženýrství také překrývat s, operační výzkum, systémové inženýrství, výrobní inženýrství, výrobní technologie, inženýrství dodavatelského řetězce, věda o řízení, manažerské inženýrství, finanční inženýrství, ergonomie nebo inženýrství lidských faktorů, bezpečnostní inženýrství, logistické inženýrství nebo jiní, v závislosti na úhlu pohledu nebo motivech uživatele.

Dějiny

Viz také: Seznam průmyslových inženýrů

Počátky

Průmyslové inženýrství

Mezi historiky panuje všeobecná shoda, že kořeny profese průmyslového inženýrství sahají až do doby Průmyslová revoluce. Technologie, které pomohly mechanizovat tradiční manuální operace v textilním průmyslu, včetně létající raketoplán, točí se jenny, a možná nejdůležitější je Parní motor generováno úspory z rozsahu který udělal masová produkce v centralizovaných lokalitách poprvé atraktivní. Koncept výrobního systému vznikl v továrnách vytvořených těmito inovacemi.[4]

Specializace práce

Wattův parní stroj (Technická univerzita v Madridu )

Pojmy Adama Smitha o Odbor práce a „Neviditelná ruka“ kapitalismu představená v jeho pojednání „Bohatství národů „motivovalo mnoho technologických inovátorů průmyslové revoluce k zavedení a implementaci továrních systémů. Úsilí Jamese Watta a Matthewa Boultona vedlo k prvnímu integrovanému závodu na výrobu strojů na světě, včetně implementace konceptů, jako jsou systémy řízení nákladů, ke snížení plýtvání a zvyšování produktivity a instituce školení dovedností pro řemeslníky.[4]

Charles Babbage stal se spojován s průmyslovým inženýrstvím kvůli konceptům, které představil ve své knize „O ekonomice strojů a výrobců“, kterou napsal v důsledku svých návštěv továren v Anglii a Spojených státech počátkem 19. století. Kniha obsahuje předměty, jako je čas potřebný k provedení konkrétního úkolu, účinky rozdělení úkolů na menší a méně podrobné prvky a výhody plynoucí z opakujících se úkolů.[4]

Vyměnitelné části

Eli Whitney a Simeon North prokázal proveditelnost pojmu Vyměnitelné části při výrobě mušket a pistolí pro vládu USA. V rámci tohoto systému byly jednotlivé díly sériově vyráběny s tolerancemi, aby bylo možné je použít v jakémkoli hotovém výrobku. Výsledkem bylo výrazné snížení potřeby dovedností specializovaných pracovníků, což nakonec vedlo k tomu, že průmyslové prostředí bude studováno později.[4]

Průkopníci

Frederick Taylor (1856 - 1915) je obecně považován za otce oboru Průmyslové inženýrství. Získal titul ve strojírenství na Stevenově univerzitě a získal několik patentů ze svých vynálezů. Jeho knihy, Správa obchodů a Zásady vědeckého řízení které byly publikovány počátkem 20. století, byly počátkem průmyslového inženýrství.[5] Zlepšení efektivity práce podle jeho metod bylo založeno na zdokonalení pracovních metod, rozvoji pracovních standardů a zkrácení času potřebného k provedení práce. S trvalou vírou ve vědeckou metodu hledal Taylorův příspěvek k „Time Study“ vysokou úroveň přesnosti a předvídatelnosti pro manuální úkoly.[4]

Tým manžela a manželky Frank Gilbreth (1868 - 1924) a Lillian Gilbreth (1878 - 1972) byl dalším základním kamenem hnutí průmyslového inženýrství, jehož práce sídlí na Purdue University School of Industrial Engineering. Zařadili prvky lidského pohybu do 18 základních tzv. Prvků Therbligs. Tento vývoj umožnil analytikům navrhovat úlohy bez znalosti času potřebného k provedení práce. Tento vývoj byl začátkem mnohem širší oblasti známé jako lidské faktory nebo ergonomie.[4]

V roce 1908 byl jako volitelný předmět nabízen první kurz průmyslového inženýrství Pennsylvania State University, který se stal samostatným programem v roce 1909 díky úsilí Hugo Diemer.[6] První doktorský titul v oboru průmyslového inženýrství získal v roce 1933 Cornell University.

V roce 1912 Henry Laurence Gantt vyvinul Ganttův diagram který popisuje činnosti organizace spolu s jejich vztahy. Tento graf otevírá pozdější podobu, která nám je dnes známá Wallace Clark.

S rozvojem montážní linky, továrna na Henry Ford (1913) představoval významný skok vpřed v této oblasti. Ford zkrátil dobu montáže automobilu z více než 700 hodin na 1,5 hodiny. Kromě toho byl průkopníkem ekonomiky kapitalistického blahobytu („sociální kapitalismus“) a vlajkou poskytování finančních pobídek pro zaměstnance ke zvýšení produktivity.

V roce 1927 pak Technische Hochschule Berlin byla první německou univerzitou, která tento titul zavedla.[7] Průběh studia vypracovaného Willi Prion tehdy se ještě nazýval „Obchod a technologie“ a měl poskytnout potomkům průmyslníků odpovídající vzdělání.

Komplexní systém řízení kvality (Celkové řízení kvality nebo TQM) vyvinutý ve čtyřicátých letech nabral na obrátkách po druhé světové válce a byl součástí oživení Japonska po válce.

The Americký institut průmyslového inženýrství byla založena v roce 1948. Počáteční dílo F. W. Taylora a Gilbrethů bylo dokumentováno v článcích předložených Americká společnost strojních inženýrů jak rostl zájem z pouhého zlepšování výkonu stroje na výkonnost celého výrobního procesu; zejména počínaje prezentací Henry R. Towne (1844 - 1924) jeho příspěvku Inženýr jako ekonom (1186).[8]

Moderní praxe

V letech 1960 až 1975, s rozvojem systémů podpory rozhodování v dodávkách, jako je Plánování požadavků na materiál (MRP), lze zdůraznit problém načasování (zásoby, výroba, složení, přeprava atd.) Průmyslové organizace. Izraelský vědec Dr. Jacob Rubinovitz nainstaloval program CMMS vyvinutý v IAI a Control-Data (Izrael) v roce 1976 v Jižní Africe a na celém světě.

V sedmdesátých letech, s pronikáním japonských teorií managementu jako např Kaizen a Kanban „Japonsko dosáhlo velmi vysoké úrovně kvality a produktivity. Tyto teorie zlepšily problémy kvality, dodací lhůty a flexibility. Společnosti na západě si uvědomily velký dopad Kaizenu a začaly realizovat vlastní Neustálé zlepšování programy.

V devadesátých letech, v návaznosti na proces globalizace globálního průmyslu, byl kladen důraz na řízení dodavatelského řetězce a návrh obchodního procesu orientovaného na zákazníka. Teorie omezení vyvinutý izraelským vědcem Eliyahu M. Goldratt (1985) je také významným mezníkem v této oblasti.

Ve srovnání s jinými inženýrskými obory

Inženýrství je tradičně rozkladné. Abychom něčemu porozuměli, je to nejprve rozděleno na jeho části. Jeden ovládá jednotlivé části a poté je spojuje, aby lépe porozuměl tomu, jak zvládnout celek. Přístup průmyslového a systémového inženýrství (ISE) je opačný; kteroukoli část nelze pochopit bez kontextu celého systému. Změny v jedné části systému ovlivňují celý systém a úlohou jedné části je lépe sloužit celému systému.

Průmyslové inženýrství také bere v úvahu lidský faktor a jeho vztah k technickému aspektu situace a všem dalším faktorům, které ovlivňují celou situaci,[3] zatímco jiné inženýrské obory se zaměřují na návrh neživých předmětů.

„Průmysloví inženýři integrují kombinace lidí, informací, materiálů a vybavení, které vytvářejí inovativní a efektivní organizace. Kromě výroby pracují průmysloví inženýři a konzultují ve všech průmyslových odvětvích, včetně nemocnic, komunikací, elektronického obchodování, zábavy, vlády, financí, potraviny, farmaceutika, polovodiče, sport, pojištění, prodej, účetnictví, bankovnictví, cestování a doprava. “[9]

„Průmyslové inženýrství je odvětví strojírenství, které nejvíce souvisí s lidskými zdroji v tom, že aplikujeme sociální dovednosti pro práci se všemi typy zaměstnanců, od inženýrů přes prodejce až po vrcholový management. Jedním z hlavních zaměření průmyslového inženýra je zlepšit práci prostředí lidí - neměnit pracovníka, ale změnit pracoviště. “[9]

"Všichni inženýři, včetně průmyslových inženýrů, berou matematiku pomocí kalkulu a diferenciálních rovnic. Průmyslové inženýrství se liší v tom, že je založeno na diskrétní proměnné matematice, zatímco všechny ostatní inženýrství jsou založeny na spojité proměnné matematice. Zdůrazňujeme použití lineární algebry a rozdílu rovnice, na rozdíl od použití diferenciálních rovnic, které tak převládají v jiných strojírenských oborech. Tento důraz je patrný v optimalizaci výrobních systémů, ve kterých postupujeme objednávky, plánujeme dávky, určujeme počet jednotek pro manipulaci s materiálem, zajišťujeme rozvržení závodu, hledání sekvencí pohybů atd. Jako průmysloví inženýři se zabýváme téměř výlučně systémy diskrétních komponent. “[9]

Etymologie

Etymologie

Zatímco původně platil pro výrobní „použití„ průmyslového “v„ průmyslovém inženýrství “může být poněkud zavádějící, protože se rozrostlo tak, aby zahrnovalo jakékoli metodické nebo kvantitativní přístup k optimalizaci fungování procesu, systému nebo organizace. „Průmyslový“ ve skutečnosti znamená „průmysl“ v nejširším slova smyslu.[10] Lidé změnili pojem „průmyslový“ na širší pojmy jako průmyslový a Výrobní inženýrství, Průmyslové a Systémové inženýrství, Průmyslové inženýrství & Operační výzkum, Průmyslové inženýrství & Řízení.

Dílčí disciplíny

Průmyslové inženýrství má mnoho dílčích oborů, z nichž nejběžnější jsou uvedeny níže. Ačkoli existují průmysloví inženýři, kteří se zaměřují výhradně na jednu z těchto subdisciplín, mnoho z nich se zabývá jejich kombinací, jako je dodavatelský řetězec a logistika a správa zařízení a energie.[11][12]

Inženýrství zařízení a energetický management

Finanční Inženýrství

Energetické inženýrství

Lidské faktory & Bezpečnostní inženýrství

Inženýrství a management informačních systémů

Výrobní inženýrství

Provozní inženýrství a management

Hlavní články: Provozní inženýrství a Řízení provozu

Provozní výzkum a optimalizace

Plánování politiky

Výrobní technologie

Hlavní článek: Výrobní technologie

Inženýrství kvality a spolehlivosti

Řízení dodavatelského řetězce a logistika

Hlavní články: Řízení dodavatelského řetězce a Logistika

Analýza systému

Systémové inženýrství

Systémová simulace

Související disciplíny

Rozvoj organizace a řízení změn

Behaviorální ekonomie

Hlavní článek: Behaviorální ekonomie

Vzdělávání

Průmysloví inženýři studují interakci lidí se stroji, materiály, informacemi, postupy a prostředím při takovém vývoji a při navrhování technologického systému.[13]

Univerzity nabízejí tituly na bakalářské, magisterské a doktorské úrovni.

Vysokoškolské osnovy

2020 Zprávy z USA vysokoškolské žebříčky[14]
UniverzitaHodnost
Gruzínský technologický institut1
Michiganská univerzita2
Purdue University3
Virginia Tech4
University of California, Berkeley5
Cornell University6
Northwestern University6
Pennsylvania State University8
University of Illinois, Urbana-Champaign9
Stanfordská Univerzita10

Ve Spojených státech je vysokoškolským titulem bakalář přírodních věd (BS) nebo bakalář věd a inženýrství (BSE) v průmyslovém inženýrství (IE). Varianty názvu zahrnují průmyslové a provozní inženýrství (IOE) a průmyslové a systémové inženýrství (ISE nebo ISyE). Typické učební osnovy zahrnují široké matematické a přírodovědné základy chemie, fyzika, mechanika (tj. statika, kinematika a dynamika), věda o materiálech, počítačová věda, elektronika / obvody, inženýrský design a standardní řada technické matematiky (tj. počet, lineární algebra, diferenciální rovnice, statistika ). Aby mohl být akreditován jakýkoli vysokoškolský vysokoškolský program bez ohledu na koncentraci, musí pokrývat do značné míry podobné rozpětí takové základní práce - která se také ve většině jurisdikcí silně překrývá s obsahem testovaným na jedné nebo více zkouškách na licenci na strojírenství.

Kurzy specifické pro IE zahrnují specializované kurzy v oblastech, jako je optimalizace, použitá pravděpodobnost, stochastický modelování, návrh experimentů, Statistická kontrola procesu, simulace, výrobní inženýrství, ergonomie /bezpečnostní inženýrství, a strojírenská ekonomika. Volitelné předměty průmyslového inženýrství obvykle pokrývají více specializovaná témata v oblastech, jako je výrobní, řetězec dodavatelů a logistika, analytika a strojové učení, výrobní systémy, lidské faktory a průmyslový design, a servisní systémy.[15][16][17][18][19]

Určité obchodní školy mohou nabízet programy s určitým překrývajícím se významem pro IE, ale inženýrské programy se vyznačují mnohem intenzivněji kvantitativním zaměřením, požadovanými volitelnými předměty pro strojírenské vědy a základními matematickými a přírodovědnými kurzy požadovanými pro všechny inženýrské programy.

Učební plán absolventa

2019 Zprávy z USA žebříčku absolventů[20]
UniverzitaHodnost
Gruzínský technologický institut1
Michiganská univerzita2
Northwestern University3
University of California, Berkeley4
Virginia Tech4
Pennsylvania State University6
Purdue University6
University of Wisconsin – Madison6
Cornell University9
Massachusetts Institute of Technology9

Obvyklým získaným absolventským titulem je magister přírodních věd (MS) nebo magister přírodních věd (MSE) v průmyslovém inženýrství nebo různé alternativní příbuzné koncentrační tituly.

Typické osnovy MS mohou zahrnovat:

Rozdíly ve výuce

Zatímco průmyslové inženýrství jako formální diplom existuje už léta, shoda ohledně toho, která témata by se měla učit a studovat, se v jednotlivých zemích liší. Například Turecko se zaměřuje na velmi technický titul, zatímco Dánsko, Finsko a Spojené království mají titul zaměřený na management, což ho činí méně technickým. USA se mezitím zaměřují na případové studie, řešení skupinových problémů a udržování rovnováhy mezi technickou a netechnickou stránkou.[21]

Cvičení inženýři

Hlavním aspektem průmyslového inženýrství bylo tradičně plánování rozvržení továren a navrhování montážních linek a dalších výrobních paradigmat. A teď, v štíhlá výroba systémy, průmysloví inženýři pracují na eliminaci plýtvání časem, penězi, materiály, energií a dalšími zdroji.

Mezi příklady, kde lze průmyslové inženýrství použít, patří mapování toku procesů, mapování procesů, návrh montážní pracovní stanice, strategizace pro různé provozní logistiky, poradenství jako odborník na efektivitu, vývoj nového finančního algoritmu nebo půjčovacího systému pro banku, zefektivnění provozu a pohotovost umístění nebo použití v nemocnici, plánování složitých distribučních schémat pro materiály nebo výrobky (označované jako řízení dodavatelského řetězce ) a čáry zkrácení (nebo fronty ) v bance, nemocnici nebo zábavním parku.

Moderní průmysloví inženýři obvykle používají předurčený systém času pohybu, počítačová simulace (zvláště diskrétní simulace událostí ), spolu s rozsáhlými matematickými nástroji pro modelování, jako je matematická optimalizace a teorie front a výpočetní metody pro systémovou analýzu, hodnocení a optimalizaci. Průmysloví inženýři také používají nástroje datová věda a strojové učení v jejich práci vzhledem k silné příbuznosti těchto oborů s oborem a podobnému technickému zázemí požadovanému průmyslovými inženýry (včetně silného základu v teorie pravděpodobnosti, lineární algebra, a statistika, stejně jako mít kódování dovednosti).

Viz také

související témata

Sdružení

Poznámky

  1. ^ A b Salvendy, Gabriel. Příručka průmyslového inženýrství. John Wiley & Sons, Inc; 3. vydání str. 5
  2. ^ „Co IE dělají“. www.iienet2.org. Citováno 24. září 2015.
  3. ^ A b Lehrer, Robert. „Povaha průmyslového inženýrství“. The Journal of Industrial Engineering. 5: 4.
  4. ^ A b C d E F Maynard & Zandin. Příručka Maynard's Industrial Engineering. McGraw Hill Professional 5. vydání. 5. června 2001. str. 1.4-1.6
  5. ^ Vše o průmyslovém inženýrství
  6. ^ „Průmyslové inženýrství - definice, vysvětlení, historie a programy“.
  7. ^ Geschichte und Bedeutung des Wirtschaftsingenieurwesens, archivovány z originál 7. července 2017, vyvoláno 22. června 2020
  8. ^ Inženýr jako ekonom
  9. ^ A b C Pikantní, Paul. „PODROBNOSTI A POPIS PRŮMYSLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ“.
  10. ^ Darwish, H; van Dyk, L (2016). „Identita průmyslového inženýrství: od historických dovedností po moderní hodnoty, povinnosti a role“. Jihoafrický žurnál průmyslového inženýrství. 27 (3): 50–63. doi:10.7166/27-3-1638.
  11. ^ „Co je průmyslové inženýrství?“. Báječné inženýrství.
  12. ^ "Průmyslové inženýrství".
  13. ^ Rahman, Chowdury; Uddin, Syed; Iqbal, Mohammad. „Význam lidských faktorů v průmyslovém inženýrství a designu“. SEU Journal of Science and Engineering. 8 - přes Research Gate.
  14. ^ „Nejlepší hodnocení vysokoškoláka v průmyslovém / výrobním inženýrství“. US News & World Report. Citováno 2. března 2017.
  15. ^ „Vysokoškolské kurzy ISyE“. Gruzínský technologický institut. Citováno 2. března 2017.
  16. ^ „Průmyslové inženýrství a operační výzkum (IND ENG)“. University of California, Berkeley. Citováno 2. března 2017.
  17. ^ „Kurzy“. University of Michigan, Ann Arbor. Archivovány od originál 3. března 2017. Citováno 2. března 2017.
  18. ^ „Kurzy“. Northwestern University. Citováno 2. března 2017.
  19. ^ „Volitelné ISE“. University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 2. března 2017.
  20. ^ „Nejlepší programy průmyslového inženýrství“. US News & World Report. Citováno 2. března 2017.
  21. ^ Oanca, Alexandra. „Co je průmyslové inženýrství a proč bych ho měl studovat?“.

Další čtení

externí odkazy