Engenharia Industrial - Industrial engineering

Engenheiros industriais em uma fábrica.

A engenharia industrial é uma profissão de engenharia que se preocupa com a otimização de processos , sistemas ou organizações complexos , desenvolvendo, melhorando e implementando sistemas integrados de pessoas, dinheiro, conhecimento, informações e equipamentos. A engenharia industrial é fundamental para as operações de manufatura.

Os engenheiros industriais usam conhecimentos e habilidades especializadas nas ciências matemáticas, físicas e sociais , juntamente com os princípios e métodos de análise e projeto de engenharia , para especificar, prever e avaliar os resultados obtidos de sistemas e processos. Existem vários princípios de engenharia industrial seguidos na indústria de manufatura para garantir o fluxo efetivo dos sistemas, processos e operações. Isso inclui manufatura enxuta, Six Sigma, sistemas de informação, capacidade de processo e DMAIC. Estes princípios permitem criar novos sistemas , processos ou situações para a coordenação útil de trabalho , materiais e máquinas e também melhorar a qualidade e produtividade dos sistemas, físicos ou sociais. Dependendo das sub-especialidades envolvidas, engenharia industrial pode também sobreposição com, operações de investigação , engenharia de sistemas , engenharia de produção , engenharia de produção , engenharia de cadeia de suprimentos , gestão da ciência , engenharia administração, engenharia financeira , ergonomia ou engenharia de fatores humanos , engenharia de segurança , logística engenharia ou outros, dependendo do ponto de vista ou motivos do usuário.

História

Origens

Engenharia Industrial

Há um consenso geral entre os historiadores de que as raízes da profissão de engenheiro industrial datam da Revolução Industrial . As tecnologias que ajudaram a mecanizar as operações manuais tradicionais na indústria têxtil, incluindo o ônibus espacial , o spinning jenny e, talvez, o mais importante, a máquina a vapor geraram economias de escala que tornaram a produção em massa em locais centralizados atraente pela primeira vez. O conceito de sistema de produção teve sua gênese nas fábricas criadas por essas inovações. Também foi sugerido que talvez Leonardo da Vinci tenha sido o primeiro Engenheiro Industrial, porque há evidências de que ele aplicou a ciência à análise do trabalho humano, examinando a taxa com que um homem podia remover a terra por volta do ano 1500. Outros também afirmam que a profissão de IE cresceu a partir do estudo de Charles Babbage sobre as operações da fábrica e, especificamente, seu trabalho na fabricação de pinos retos em 1832. No entanto, tem sido geralmente argumentado que esses esforços iniciais, embora valiosos, foram meramente observacionais e não tentaram projetar os trabalhos estudados ou aumentar a produção geral.

Especialização do trabalho

Máquina a vapor de Watt ( Universidade Técnica de Madrid )

Os conceitos de Adam Smith de Divisão do Trabalho e a "Mão Invisível" do capitalismo introduzidos em seu tratado " A Riqueza das Nações " motivaram muitos dos inovadores tecnológicos da Revolução Industrial a estabelecer e implementar sistemas de fábrica. Os esforços de James Watt e Matthew Boulton levaram à primeira fábrica integrada de máquinas do mundo, incluindo a aplicação de conceitos como sistemas de controle de custos para reduzir desperdícios e aumentar a produtividade e a instituição de treinamento de habilidades para artesãos.

Charles Babbage tornou-se associado à engenharia industrial por causa dos conceitos que introduziu em seu livro "On the Economy of Machinery and Manufacturers", que escreveu como resultado de suas visitas a fábricas na Inglaterra e nos Estados Unidos no início do século XIX. O livro inclui assuntos como o tempo necessário para realizar uma tarefa específica, os efeitos da subdivisão de tarefas em elementos menores e menos detalhados e as vantagens a serem obtidas com tarefas repetitivas.

Peças intercambiáveis

Eli Whitney e Simeon North provaram a viabilidade da noção de peças intercambiáveis na fabricação de mosquetes e pistolas para o governo dos Estados Unidos. Sob esse sistema, as peças individuais eram produzidas em massa com tolerâncias para permitir seu uso em qualquer produto acabado. O resultado foi uma redução significativa na necessidade de qualificação de trabalhadores especializados, o que acabou levando ao ambiente industrial para ser estudado posteriormente.

Pioneiros

Frederick Taylor (1856 - 1915) é geralmente considerado o pai da disciplina de Engenharia Industrial. Ele se formou em engenharia mecânica pelo Stevens Institute of Technology e ganhou várias patentes de suas invenções. Seus livros, Shop Management e The Principles of Scientific Management , publicados no início dos anos 1900, foram o início da Engenharia Industrial. As melhorias na eficiência do trabalho de acordo com seus métodos basearam-se na melhoria dos métodos de trabalho, no desenvolvimento de padrões de trabalho e na redução do tempo necessário para realizar o trabalho. Com uma fé inabalável no método científico, a contribuição de Taylor para "Time Study" buscou um alto nível de precisão e previsibilidade para tarefas manuais.

A equipe de marido e mulher de Frank Gilbreth (1868 - 1924) e Lillian Gilbreth (1878 - 1972) foi a outra pedra angular do movimento de Engenharia Industrial, cujo trabalho está sediado na Escola de Engenharia Industrial da Universidade Purdue. Eles categorizaram os elementos do movimento humano em 18 elementos básicos chamados therbligs . Este desenvolvimento permitiu aos analistas projetar trabalhos sem conhecimento do tempo necessário para fazer um trabalho. Esses desenvolvimentos foram o início de um campo muito mais amplo conhecido como fatores humanos ou ergonomia.

Em 1908, o primeiro curso de Engenharia Industrial foi oferecido como eletivo na Pennsylvania State University , que se tornou um programa separado em 1909 por meio dos esforços de Hugo Diemer . O primeiro doutorado em engenharia industrial foi concedido em 1933 pela Cornell University .

Em 1912 Henry Laurence Gantt desenvolveu o gráfico de Gantt que descreve as ações da organização junto com seus relacionamentos. Este gráfico abre posteriormente um formulário familiar para nós hoje por Wallace Clark .

Com o desenvolvimento das linhas de montagem , a fábrica de Henry Ford (1913) deu um salto significativo na área. A Ford reduziu o tempo de montagem de um carro em mais de 700 horas para 1,5 horas. Além disso, ele foi um pioneiro da economia do bem-estar capitalista ("capitalismo de bem-estar") e a bandeira do fornecimento de incentivos financeiros aos empregados para aumentar a produtividade.

Em 1927, a então Technische Hochschule Berlin foi a primeira universidade alemã a introduzir o diploma. O curso de estudos desenvolvido por Willi Prion ainda se chamava "Negócios e Tecnologia" e visava proporcionar aos descendentes de industriais uma educação adequada.

O sistema abrangente de gestão da qualidade ( gestão da qualidade total ou TQM) desenvolvido na década de 40 estava ganhando impulso após a Segunda Guerra Mundial e fez parte da recuperação do Japão após a guerra.

O Instituto Americano de Engenharia Industrial foi formado em 1948. O trabalho inicial de FW Taylor e os Gilbreths foi documentado em artigos apresentados à Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos à medida que o interesse crescia de meramente melhorar o desempenho da máquina para o desempenho do processo de fabricação geral; mais notavelmente começando com a apresentação por Henry R. Towne (1844 - 1924) de seu artigo The Engineer as An Economist (1186).

Prática moderna

Nos anos 1960 a 1975, com o desenvolvimento de sistemas de apoio à decisão em suprimentos, como o planejamento de requisitos de materiais (MRP), pode-se enfatizar a questão do tempo (estoque, produção, composição, transporte, etc.) da organização industrial. O cientista israelense Dr. Jacob Rubinovitz instalou o programa CMMS desenvolvido no IAI e Control-Data (Israel) em 1976 na África do Sul e em todo o mundo.

Nos anos setenta, com a penetração das teorias de gestão japonesas, como Kaizen e Kanban , o Japão alcançou níveis muito elevados de qualidade e produtividade. Essas teorias melhoraram as questões de qualidade, tempo de entrega e flexibilidade. As empresas no oeste perceberam o grande impacto do Kaizen e começaram a implementar seus próprios programas de melhoria contínua . W. Edwards Deming fez contribuições significativas na minimização da variância começando na década de 50 e continuando até o final de sua vida.

Nos anos noventa, seguindo o processo de globalização da indústria global, a ênfase estava no gerenciamento da cadeia de suprimentos e no design de processos de negócios orientado para o cliente. A teoria das restrições desenvolvida pelo cientista israelense Eliyahu M. Goldratt (1985) também é um marco significativo neste campo.

Comparado a outras disciplinas de engenharia

A engenharia é tradicionalmente decompositiva. Para entender o todo de algo, primeiro ele é dividido em suas partes. Dominamos as partes e depois as juntamos novamente para criar uma compreensão melhor de como dominar o todo. A abordagem da Engenharia Industrial e de Sistemas (ISE) é oposta; qualquer parte não pode ser entendida sem o contexto de todo o sistema. Mudanças em uma parte do sistema afetam todo o sistema, e a função de uma única parte é servir melhor a todo o sistema.

Além disso, a engenharia industrial considera o fator humano e sua relação com o aspecto técnico da situação e todos os outros fatores que influenciam toda a situação, enquanto outras disciplinas de engenharia se concentram no projeto de objetos inanimados.

"Os engenheiros industriais integram combinações de pessoas, informações, materiais e equipamentos que produzem organizações inovadoras e eficientes. Além da fabricação, os engenheiros industriais trabalham e consultam em todos os setores, incluindo hospitais, comunicações, comércio eletrônico, entretenimento, governo, finanças, alimentos, produtos farmacêuticos, semicondutores, esportes, seguros, vendas, contabilidade, bancos, viagens e transporte. "

“A Engenharia Industrial é o ramo da Engenharia mais intimamente relacionado com os recursos humanos na medida em que aplicamos as competências sociais para trabalhar com todos os tipos de funcionários, desde engenheiros a vendedores e à alta gestão. Um dos principais focos de um Engenheiro Industrial é melhorar o trabalho ambientes das pessoas - não para mudar o trabalhador, mas para mudar o local de trabalho. "

"Todos os engenheiros, incluindo engenheiros industriais, estudam matemática por meio de cálculo e equações diferenciais. A engenharia industrial é diferente por se basear em matemática de variável discreta, enquanto todas as outras engenharias se baseiam em matemática de variável contínua. Enfatizamos o uso de álgebra linear e diferença equações, em oposição ao uso de equações diferenciais que são tão prevalentes em outras disciplinas de engenharia. Essa ênfase se torna evidente na otimização dos sistemas de produção em que estamos sequenciando pedidos, programando lotes, determinando o número de unidades de manuseio de materiais, organizando layouts de fábrica, encontrar sequências de movimentos, etc. Como Engenheiros Industriais, lidamos quase exclusivamente com sistemas de componentes discretos. "

Etimologia

Etimologia

Embora originalmente aplicado à manufatura , o uso de "industrial" em "engenharia industrial" pode ser um tanto enganoso, uma vez que cresceu para abranger qualquer abordagem metódica ou quantitativa para otimizar como um processo, sistema ou organização opera. Na verdade, o "Industrial" em Engenharia Industrial significa a "indústria" em seu sentido mais amplo. As pessoas mudaram o termo "industrial" para termos mais amplos, como Engenharia Industrial e de Manufatura , Engenharia Industrial e de Sistemas , Engenharia Industrial e Pesquisa Operacional , Engenharia Industrial e Gerenciamento .

Subdisciplinas

A engenharia industrial tem muitas subdisciplinas, as mais comuns das quais estão listadas abaixo. Embora existam engenheiros industriais que se concentram exclusivamente em uma dessas subdisciplinas, muitos lidam com uma combinação delas, como Cadeia de Suprimentos e Logística e Gestão de Instalações e Energia.

Engenharia de Métodos

Engenharia de instalações e gestão de energia

Engenharia Financeira

Engenharia Energética

Fatores humanos e engenharia de segurança

Engenharia e Gestão de Sistemas de Informação

Engenharia de Produção

Engenharia e Gestão de Operações

Pesquisa Operacional e Otimização

Planejamento de Políticas

Engenharia de Produção

Engenharia de qualidade e confiabilidade

Gestão e logística da cadeia de suprimentos

Engenharia e Análise de Sistemas

Simulação de Sistemas

Disciplinas Relacionadas

Desenvolvimento organizacional e gestão de mudanças

Comportamentos economicos

Educação

Os engenheiros industriais estudam a interação dos seres humanos com máquinas, materiais, informações, procedimentos e ambientes em tais desenvolvimentos e na concepção de um sistema tecnológico.

As universidades oferecem cursos de bacharelado, mestrado e doutorado.

Currículo de graduação

2022 classificações de graduação do US News
Universidade Classificação

Instituto de Tecnologia da Geórgia 1
Universidade de Purdue 2
Universidade de Michigan 3
Instituto Politécnico da Virgínia e Universidade Estadual 3
Cornell University 5
Pennsylvania State University 6
Universidade da California, Berkeley 7
Universidade de Wisconsin-Madison 8
Northwestern University 9
Universidade de Stanford 10

Nos Estados Unidos, o diploma de graduação obtido é o bacharelado em ciências (BS) ou bacharelado em ciências e engenharia (BSE) em engenharia industrial (IE). As variações do título incluem Engenharia Industrial e de Operações (IOE) e Engenharia Industrial e de Sistemas (ISE ou ISyE). O currículo típico inclui uma ampla base de matemática e ciências abrangendo química , física , mecânica (ou seja, estática, cinemática e dinâmica), ciência dos materiais , ciência da computação , eletrônica / circuitos, design de engenharia e a gama padrão de matemática de engenharia (ou seja, cálculo , álgebra linear , equações diferenciais , estatística ). Para que qualquer programa de graduação em engenharia seja credenciado, independentemente da concentração, ele deve cobrir uma extensão muito semelhante de tal trabalho fundamental - que também se sobrepõe fortemente ao conteúdo testado em um ou mais exames de licenciamento de engenharia na maioria das jurisdições.

O curso específico para o IE envolve cursos especializados em áreas como otimização , probabilidade aplicada , modelagem estocástica , projeto de experimentos , controle estatístico de processos , simulação , engenharia de manufatura , ergonomia / engenharia de segurança e economia de engenharia . Os cursos eletivos de engenharia industrial geralmente cobrem tópicos mais especializados em áreas como manufatura , cadeias de suprimentos e logística , análise e aprendizado de máquina , sistemas de produção , fatores humanos e design industrial e sistemas de serviço .

Certas escolas de negócios podem oferecer programas com alguma relevância sobreposta ao IE, mas os programas de engenharia são diferenciados por um foco muito mais intensamente quantitativo, disciplinas eletivas de ciências de engenharia obrigatórias e os cursos básicos de matemática e ciências exigidos para todos os programas de engenharia.

Currículo de graduação

Ranking de graduados do US News de 2019
Universidade Classificação

Instituto de Tecnologia da Geórgia 1
Universidade de Michigan 2
Northwestern University 3
Universidade da California, Berkeley 4
Virginia Tech 4
Pennsylvania State University 6
Universidade de Purdue 6
Universidade de Wisconsin-Madison 6
Cornell University 9
Instituto de Tecnologia de Massachusetts 9

O grau de pós-graduação usual obtido é o mestrado em ciências (MS) ou mestrado em ciências e engenharia (MSE) em engenharia industrial ou vários títulos de concentração relacionados alternativos.

Os currículos típicos de MS podem abranger:

Diferenças no ensino

Embora a engenharia industrial como diploma formal exista há anos, o consenso sobre quais tópicos devem ser ensinados e estudados difere entre os países. Por exemplo, a Turquia concentra-se em um grau muito técnico, enquanto a Dinamarca, a Finlândia e o Reino Unido têm um grau de foco em gestão, tornando-o menos técnico. Os Estados Unidos, por sua vez, se concentram em estudos de caso, resolução de problemas em grupo e mantêm um equilíbrio entre o lado técnico e o não técnico.

Engenheiros em exercício

Tradicionalmente, um aspecto importante da engenharia industrial era planejar os layouts das fábricas e projetar linhas de montagem e outros paradigmas de manufatura. E agora, em sistemas de manufatura enxuta , engenheiros industriais trabalham para eliminar perdas de tempo, dinheiro, materiais, energia e outros recursos.

Exemplos de onde a engenharia industrial pode ser usada incluem fluxograma de processo, mapeamento de processo, projeto de uma estação de trabalho de montagem, criação de estratégias para várias logísticas operacionais, consultoria como um especialista em eficiência, desenvolvimento de um novo algoritmo financeiro ou sistema de empréstimo para um banco, operação simplificada e sala de emergência localização ou uso em um hospital, planejamento de esquemas complexos de distribuição de materiais ou produtos (referido como gerenciamento da cadeia de suprimentos ) e redução de filas (ou filas ) em um banco, hospital ou parque temático.

Os engenheiros industriais modernos normalmente usam um sistema de tempo de movimento predeterminado , simulação de computador (especialmente simulação de evento discreto ), junto com extensas ferramentas matemáticas para modelagem, como otimização matemática e teoria das filas , e métodos computacionais para análise, avaliação e otimização do sistema. Os engenheiros industriais também usam as ferramentas de ciência de dados e aprendizado de máquina em seu trabalho devido à forte relação dessas disciplinas com o campo e a formação técnica semelhante exigida dos engenheiros industriais (incluindo uma base sólida em teoria da probabilidade , álgebra linear e estatística , além de ter habilidades de codificação ).

Veja também

tópicos relacionados

Associações

Notas

Leitura adicional

links externos