Jump to content

Промышленное проектирование

Промышленные инженеры на заводе

Промышленный инженер — это инженерная профессия, которая занимается оптимизацией сложных процессов , систем или организаций путем разработки, улучшения и внедрения интегрированных систем людей, денег, знаний, информации и оборудования. Промышленное проектирование занимает центральное место в производственных операциях. [1]

Промышленные инженеры используют специальные знания и навыки в области математических, физических и социальных наук , а также и методы инженерного анализа и проектирования принципы , чтобы определять, прогнозировать и оценивать результаты, полученные от систем и процессов. [2] В обрабатывающей промышленности соблюдаются несколько принципов промышленного проектирования, чтобы обеспечить эффективную работу систем, процессов и операций. [1] К ним относятся:

Эти принципы позволяют создавать новые системы , процессы или ситуации для полезной координации труда , материалов и машин , а также улучшать качество и производительность систем, физических или социальных. [3] [4] В зависимости от задействованных специализаций промышленная инженерия может также пересекаться с исследованиями операций , системной инженерией , технологией производства , технологией производства , разработкой цепочек поставок , наукой управления , инженерным менеджментом , финансовой инженерией , эргономикой или инженерией человеческого фактора , инженерией безопасности , логистической инженерией , инженерия качества или другие соответствующие возможности или области.

История [ править ]

Происхождение [ править ]

Промышленное проектирование [ править ]

Среди историков существует общее мнение, что корни профессии промышленного инженера восходят к промышленной революции . Технологии, которые помогли механизировать традиционные ручные операции в текстильной промышленности, включая летающий челнок , прялку «Дженни» и, возможно, самое главное, паровой двигатель, создали эффект масштаба сделал массовое производство , который впервые в централизованных местах привлекательным. Концепция производственной системы зародилась на фабриках, созданных в результате этих инноваций. [5] Было также высказано предположение, что, возможно, Леонардо да Винчи был первым инженером-промышленником, поскольку есть свидетельства того, что он применил науку к анализу человеческого труда, исследуя скорость, с которой человек мог сгребать землю примерно в 1500 году. Другие также утверждают, что Профессия промышленного инженера выросла из исследований Чарльза Бэббиджа фабричных операций и, в частности, его работы по производству прямых штифтов в 1832 году. Однако в целом утверждалось, что эти ранние усилия, хотя и были ценными, носили всего лишь наблюдательный характер и не пытались спроектировать изучаемые рабочие места или увеличить общий объем производства. [6]

Специализация труда [ править ]

Паровая машина Ватта ( Мадридский технический университет )

Идеи Адама Смита о разделении труда и «невидимой руке» капитализма, представленные в его трактате «Богатство народов», побудили многих технологических новаторов промышленной революции создать и внедрить фабричные системы. Усилия Джеймса Уотта и Мэтью Бултона привели к созданию первого в мире комплексного машиностроительного предприятия, включая применение таких концепций, как системы контроля затрат для сокращения отходов и повышения производительности, а также организацию обучения мастеров. [5]

Чарльз Бэббидж стал связан с промышленным проектированием благодаря концепциям, 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 темы, как время, необходимое для выполнения конкретной задачи, последствия разделения задач на более мелкие и менее подробные элементы, а также преимущества, которые можно получить от повторяющихся задач. [5]

Взаимозаменяемые детали [ править ]

Эли Уитни и Симеон Норт доказали осуществимость идеи взаимозаменяемых деталей при производстве мушкетов и пистолетов для правительства США. В рамках этой системы отдельные детали производились серийно с допусками, позволяющими использовать их в любом готовом изделии. Результатом стало значительное снижение потребности в квалифицированных специалистах, что в конечном итоге привело к тому, что промышленную среду пришлось изучать позже. [5]

Пионеры [ править ]

Фредерик Тейлор (1856–1915) обычно считается отцом дисциплины промышленного проектирования. Он получил степень в области машиностроения в Технологическом институте Стивенса и получил несколько патентов на свои изобретения. Его книги « Управление магазинами» и «Принципы научного менеджмента» , опубликованные в начале 1900-х годов, положили начало промышленному проектированию. [7] Повышение эффективности работы по его методике основывалось на совершенствовании методов работы, разработке норм труда, сокращении времени, необходимого для выполнения работ. С непоколебимой верой в научный метод Тейлор провел множество экспериментов в механическом цехе как на машинах, так и на людях. Тейлор разработал «исследование времени» для измерения времени, затрачиваемого на выполнение различных элементов задачи, а затем использовал результаты исследования, чтобы еще больше сократить время. Для усовершенствованного метода было еще раз проведено исследование времени, чтобы обеспечить стандарты времени, которые точны для планирования ручных задач, а также для обеспечения стимулов. [5]

Команда мужа и жены Фрэнка Гилбрета (1868–1924) и Лилиан Гилбрет (1878–1972) была еще одним краеугольным камнем движения промышленной инженерии, чьи работы хранятся в Школе промышленной инженерии Университета Пердью. Они разделили элементы человеческого движения на 18 основных элементов, называемых терблигами . Эта разработка позволила аналитикам разрабатывать рабочие места, не зная времени, необходимого для их выполнения. Эти разработки положили начало гораздо более широкой области, известной как человеческий фактор или эргономика . [5]

в качестве факультатива был предложен первый курс по промышленной инженерии В 1908 году в Пенсильванском государственном университете , который в 1909 году стал отдельной программой благодаря усилиям Хьюго Димера . [8] Первая докторская степень в области промышленной инженерии была присуждена в 1933 году Корнельским университетом .

В 1912 году Генри Лоуренс Гант разработал диаграмму Ганта , в которой описаны действия организации и их взаимоотношения. Эта диаграмма открывается более поздней формой, знакомой нам сегодня Уоллесом Кларком . [ нужна ссылка ]

С развитием сборочных линий завод Генри Форда (1913 г.) совершил значительный шаг вперед в этой области. Форд сократил время сборки автомобиля с более чем 700 часов до 1,5 часов. Кроме того, он был пионером экономики капиталистического благосостояния («капитализм благосостояния») и флага предоставления финансовых стимулов для сотрудников для повышения производительности.

В 1927 году тогдашняя Высшая техническая школа Берлина стала первым немецким университетом, введшим эту степень. [9] Курс обучения, разработанный Вилли Прионом , тогда еще назывался «Бизнес и технология» и был призван дать потомкам промышленников адекватное 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 основан в 1948 году. Первые работы Ф. В. Тейлора и Гилбретов были задокументированы в документах, представленных Американскому обществу инженеров-механиков, поскольку интерес рос от простого улучшения производительности машин к эффективности всего производственного процесса, большинство особенно начиная с презентации Генри Р. Тауна (1844–1924) его статьи «Инженер как экономист» (1886). [10]

Современная практика [ править ]

С 1960 по 1975 годы, с развитием систем поддержки принятия решений в сфере поставок, таких как планирование потребности в материалах (MRP), можно выделить проблему сроков (запасы, производство, компаундирование, транспортировка и т. д.) промышленной организации. Израильский ученый доктор Джейкоб Рубиновиц внедрил программу CMMS, разработанную в IAI и Control-Data (Израиль) в 1976 году в Южной Африке и по всему миру.

В 1970-х годах, с распространением японских теорий управления, таких как Кайдзен и Канбан , Япония достигла очень высокого уровня качества и производительности. Эти теории улучшили вопросы качества, сроков поставки и гибкости. Компании на Западе осознали огромное влияние Кайдзен и начали внедрять собственные программы постоянного совершенствования . У. Эдвардс Деминг внес значительный вклад в минимизацию дисперсии, начиная с 1950-х годов и до конца своей жизни.

В 1990-х годах, после глобального процесса глобализации промышленности, упор был сделан на управление цепочками поставок и разработку бизнес-процессов, ориентированных на клиента. Теория ограничений , разработанная израильским ученым Элияху М. Голдраттом (1985), также является важной вехой в этой области.

с другими Сравнение дисциплинами инженерными

Инженерное дело традиционно носит декомпозиционный характер. [ нужна ссылка ] Чтобы понять что-то в целом, сначала нужно разбить его на части. [ нужна ссылка ] Человек осваивает части, а затем снова объединяет их, чтобы лучше понять, как овладеть целым. Подход промышленной и системной инженерии (ISE) противоположен; ни одну часть невозможно понять без контекста всей системы. Изменения в одной части системы влияют на всю систему, а роль отдельной части заключается в том, чтобы лучше обслуживать всю систему.

Кроме того, промышленное проектирование учитывает человеческий фактор и его связь с техническим аспектом ситуации и всеми другими факторами, которые влияют на всю ситуацию. [4] в то время как другие инженерные дисциплины сосредоточены на проектировании неодушевленных объектов.

«Промышленные инженеры объединяют сочетание людей, информации, материалов и оборудования, которые создают инновационные и эффективные организации. Помимо производства, промышленные инженеры работают и консультируют во всех отраслях, включая больницы, средства связи, электронную коммерцию, развлечения, правительство, финансы, продукты питания, фармацевтика, полупроводники, спорт, страхование, продажи, бухгалтерский учет, банковское дело, путешествия и транспорт». [11]

«Промышленное проектирование — это отрасль инженерного дела, наиболее тесно связанная с человеческими ресурсами, поскольку мы применяем социальные навыки для работы со всеми типами сотрудников, от инженеров до продавцов и высшего руководства. Одной из основных задач промышленного инженера является улучшение работы среду людей – не менять работника, а менять рабочее место». [11]

«Все инженеры, включая промышленных инженеров, изучают математику посредством исчисления и дифференциальных уравнений. Промышленная инженерия отличается тем, что она основана на математике дискретных переменных, тогда как все остальные инженерные работы основаны на математике непрерывных переменных. Мы подчеркиваем использование линейной алгебры и разностей. уравнений, в отличие от использования дифференциальных уравнений, которые так распространены в других инженерных дисциплинах. Этот акцент становится очевидным при оптимизации производственных систем, в которых мы устанавливаем последовательность заказов, планируем партии, определяем количество единиц обработки материалов, организуем планировку завода. нахождение последовательностей движений и т. д. Как промышленные инженеры, мы имеем дело почти исключительно с системами дискретных компонентов». [11]

Этимология [ править ]

Этимология [ править ]

Хотя изначально оно применялось к производству , использование слова «промышленный» в промышленном проектировании может вводить в заблуждение, поскольку оно стало охватывать любой методический или количественный подход к оптимизации работы процесса, системы или организации. Фактически, индустриал в промышленном машиностроении означает промышленность в самом широком смысле. [12] Люди изменили термин «индустрия» на более широкие термины, такие как промышленная и производственная инженерия , промышленная и системная инженерия , промышленная инженерия и исследование операций , промышленная инженерия и менеджмент .

Субдисциплины [ править ]

Промышленное проектирование имеет множество поддисциплин, наиболее распространенные из которых перечислены ниже. Хотя есть промышленные инженеры, которые специализируются исключительно на одной из этих субдисциплин, многие занимаются их комбинацией, например, цепочкой поставок и логистикой, а также управлением объектами и энергопотреблением. [13] [14]

Методы инженерии

Проектирование объектов и энергетический менеджмент

Финансовый инжиниринг

Энергетика

Человеческий фактор и техника безопасности

Проектирование и управление информационными системами

Технологическое проектирование

Эксплуатационный инжиниринг и менеджмент

Исследование и оптимизация операций

Планирование политики

Технология производства

Проектирование качества и надежности

Управление цепочками поставок и логистика

Системная инженерия и анализ

Системное моделирование

Связанные дисциплины

Развитие организации и управление изменениями

Поведенческая экономика

Образование [ править ]

Промышленные инженеры изучают взаимодействие людей с машинами, материалами, информацией, процедурами и окружающей средой в таких разработках и при проектировании технологической системы. [15]

Степени промышленного инженера, аккредитованные в любой стране-участнице Вашингтонского соглашения, пользуются равной аккредитацией во всех других подписавших его странах, что позволяет инженерам из одной страны профессионально заниматься инженерным делом в любой другой.

Университеты предлагают степени бакалавра, магистра и доктора.

Учебная программа бакалавриата [ править ]

за 2022 год US News Рейтинг студентов [16]
Университет Классифицировать

Технологический институт Джорджии 1
Университет Пердью 2
Мичиганский университет 3
Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет 3
Корнелльский университет 5
Государственный университет Пенсильвании 6
Калифорнийский университет, Беркли 7
Университет Висконсина, Мэдисон 8
Северо-Западный университет 9
Стэнфордский университет 10

В Соединенных Штатах степень бакалавра можно получить либо бакалавра наук (BS), либо бакалавра наук и техники (BSE) в области промышленного проектирования (IE). В Южной Африке степень бакалавра — бакалавр инженерных наук (BEng). Варианты названия включают промышленное и эксплуатационное проектирование (IOE) и промышленное и системное проектирование (ISE или ISyE).

Типичная учебная программа включает в себя широкую математическую и естественную основу, охватывающую химию , физику , механику (т. е. статику, кинематику и динамику), материаловедение , информатику , электронику/схемотехнику, инженерное проектирование и стандартный набор инженерной математики (т. е. исчисление , линейная алгебра , дифференциальные уравнения , статистика ). Чтобы любая программа бакалавриата по инженерным специальностям была аккредитована, независимо от специализации, она должна охватывать в значительной степени аналогичный объем такой фундаментальной работы, которая также во многом пересекается с содержанием, проверенным на одном или нескольких экзаменах на получение инженерной лицензии в большинстве юрисдикций.

Курсовая работа, специфичная для IE, включает в себя специализированные курсы в таких областях, как оптимизация , прикладная вероятность , стохастическое моделирование, планирование экспериментов , статистический контроль процессов , моделирование , технология производства , эргономика / техника безопасности и инженерная экономика . Факультативные курсы по промышленной инженерии 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 . [17] [18] [19] [20] [21] [22]

Некоторые бизнес-школы могут предлагать программы, частично перекликающиеся с IE, но инженерные программы отличаются гораздо более интенсивной количественной направленностью, обязательными факультативами по инженерным наукам, а также основными курсами по математике и естественным наукам, необходимыми для всех инженерных программ.

Учебная программа для выпускников [ править ]

за 2019 год US News Рейтинг выпускников [23]
Университет Классифицировать

Технологический институт Джорджии 1
Мичиганский университет 2
Северо-Западный университет 3
Калифорнийский университет, Беркли 4
Технологический институт Вирджинии 4
Государственный университет Пенсильвании 6
Университет Пердью 6
Университет Висконсина-Мэдисона 6
Корнелльский университет 9
Массачусетский технологический институт 9

Обычно получаемая ученая степень - это магистр наук (MS), магистр наук и техники (MSE) или магистр инженерии (MEng) в области промышленной инженерии или различные альтернативные звания, связанные с концентрацией.

Типичные учебные программы MS могут охватывать:

Различия в преподавании [ править ]

Хотя промышленная инженерия как официальная степень существует уже много лет, консенсус относительно того, какие темы следует преподавать и изучать, различается в разных странах. Например, Турция уделяет особое внимание технической специальности, в то время как Дания, Финляндия и Великобритания имеют степень, ориентированную на менеджмент, что делает ее менее технической. В то же время Соединенные Штаты уделяют особое внимание тематическим исследованиям, групповому решению проблем и поддерживают баланс между технической и нетехнической стороной. [24]

Практикующие инженеры [ править ]

Традиционно основным аспектом промышленного проектирования было планирование планировки 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 использования промышленного инжиниринга включают в себя составление схем технологических процессов, картографирование процессов, проектирование сборочной рабочей станции, разработку стратегии для различной оперативной логистики, консультации в качестве эксперта по эффективности, разработку нового финансового алгоритма или кредитной системы 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 заранее определенные системы 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 системного анализа, оценки и оптимизации. Промышленные инженеры также используют инструменты науки о данных и машинного обучения в своей работе из-за тесной связи этих дисциплин с этой областью и аналогичного технического образования, требуемого от промышленных инженеров (включая прочную основу в теории вероятностей , линейной алгебре и статистике ). а также наличие навыков программирования ). [25]

См. также [ править ]

Связанные темы [ изменить ]

Ассоциации [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Шарма, ГВСС; Прасад, CLVRSV; Шриниваса Рао, М. (2 октября 2021 г.). «Промышленное проектирование в здравоохранении – комплексный обзор» . Международный журнал управления здравоохранением . 14 (4): 1288–1302. дои : 10.1080/20479700.2020.1757874 . ISSN   2047-9700 . S2CID   219019630 .
  2. ^ Сальвенди, Габриэль. Справочник по промышленной инженерии. Джон Уайли и сыновья, Инк; 3-е издание стр. 5
  3. ^ «Что делают IE» . www.iienet2.org . Проверено 24 сентября 2015 г.
  4. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лерер, Роберт. «Природа промышленной инженерии». Журнал промышленной инженерии . 5 : 4.
  5. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Мейнард и Зандин. Справочник Мейнарда по промышленной инженерии. McGraw Hill Professional, 5-е издание. 5 июня 2001 г. с. 1,4-1,6
  6. ^ «История ИП» . Инженерная школа JB Speed ​​— Университет Луисвилля . Проверено 19 мая 2021 г.
  7. ^ Все о промышленном машиностроении
  8. ^ «Промышленная инженерия - определение, объяснение, история и программы» . 8 апреля 2012 г.
  9. ^ История и значение промышленного проектирования , заархивировано из оригинала 7 июля 2017 г. , получено 22 июня 2020 г.
  10. ^ Инженер как экономист
  11. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Савори, Пол. «ДЕТАЛИ И ОПИСАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ТЕХНИКИ» .
  12. ^ Дарвиш, Х; ван Дайк, Л. (2016). «Идентичность промышленного инженера: от исторических навыков к современным ценностям, обязанностям и ролям» . Южноафриканский журнал промышленной инженерии . 27 (3): 50–63. дои : 10.7166/27-3-1638 . hdl : 10394/24043 .
  13. ^ «Что такое промышленное проектирование?» . Замечательная инженерия . 23 мая 2014 г.
  14. ^ «Промышленная инженерия» .
  15. ^ Рахман, Чодури; Уддин, Сайед; Икбал, Мохаммед. «Значение человеческого фактора в промышленном проектировании и дизайне» . Журнал науки и техники SEU . 8 – через Исследовательские ворота.
  16. ^ «Рейтинг лучших программ бакалавриата по промышленному и производственному инжинирингу» . Новости США и мировой отчет . Архивировано из оригинала 30 октября 2013 года . Проверено 2 марта 2017 г.
  17. ^ «Курсы бакалавриата ISyE» . Технологический институт Джорджии . Проверено 2 марта 2017 г.
  18. ^ «Промышленная инженерия и исследования операций (IND ENG)» . Калифорнийский университет в Беркли . Проверено 2 марта 2017 г.
  19. ^ «Курсы» . Мичиганский университет, Анн-Арбор. Архивировано из оригинала 3 марта 2017 года . Проверено 2 марта 2017 г.
  20. ^ «Курсы» . Северо-Западный университет . Проверено 2 марта 2017 г.
  21. ^ «Факультативы ИСЭ» . Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне. Архивировано из оригинала 3 марта 2017 года . Проверено 2 марта 2017 г.
  22. ^ «12130001 | Ежегодники 2022 | Университет Претории» . www.up.ac.za. ​Проверено 21 февраля 2022 г.
  23. ^ «Лучшие программы промышленного инжиниринга» . Новости США и мировой отчет . Проверено 2 марта 2017 г.
  24. ^ Оанка, Александра. «Что такое промышленная инженерия и почему мне следует ее изучать?» .
  25. ^ «БЮРО СТАТИСТИКИ ТРУДА США» . 6 февраля 2023 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3a9c77921d02b9909f2983562b94a08b__1717835220
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3a/8b/3a9c77921d02b9909f2983562b94a08b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Industrial engineering - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)