La ingeniería industrial y de producción ( IPE ) es una disciplina de ingeniería interdisciplinaria que incluye tecnología de fabricación , ciencias de la ingeniería , ciencia de la gestión y optimización de procesos , sistemas u organizaciones complejos . Se ocupa de la comprensión y aplicación de los procedimientos de ingeniería en los procesos de fabricación y métodos de producción. [1] [2] La ingeniería industrial se remonta a la revolución industrial, iniciada en 1700 por Sir Adam Smith , Henry Ford , Eli Whitney ,Frank Gilbreth y Lilian Gilbreth , Henry Gantt , FW Taylor , etc. Después de la década de 1970, la ingeniería industrial y de producción se desarrolló en todo el mundo y comenzó a utilizar ampliamente la automatización y la robótica. La ingeniería industrial y de producción incluye tres áreas: ingeniería mecánica (de donde proviene la ingeniería de producción), ingeniería industrial y ciencias de la gestión .
El objetivo es mejorar la eficiencia, aumentar la eficacia de la fabricación, el control de calidad y reducir los costos al tiempo que hace que sus productos sean más atractivos y comercializables. La ingeniería industrial se ocupa del desarrollo, mejora e implementación de sistemas integrados de personas, dinero, conocimiento, información, equipos, energía, materiales, así como análisis y síntesis. Los principios de la EIP incluyen las ciencias matemáticas, físicas y sociales y los métodos de diseño de ingeniería para especificar, predecir y evaluar los resultados que se obtendrán de los sistemas o procesos actualmente en funcionamiento o en desarrollo. [3] El objetivo de la ingeniería de producción es completar el proceso de producción de la manera más fluida, juiciosa y económica. La ingeniería de producción también se superpone sustancialmente con la ingeniería de fabricación y la ingeniería industrial . [4] El concepto de ingeniería de producción es intercambiable con la ingeniería de fabricación.
En cuanto a la educación, los estudiantes de pregrado normalmente comienzan tomando cursos como física, matemáticas (cálculo, análisis lineal, ecuaciones diferenciales), ciencias de la computación y química. Los estudiantes de pregrado tomarán cursos específicos más importantes como programación de producción e inventario, gestión de procesos, fabricación CAD / CAM, ergonomía, etc., hacia los últimos años de sus carreras de pregrado. En algunas partes del mundo, las universidades ofrecerán una licenciatura en Ingeniería Industrial y de Producción. Sin embargo, la mayoría de las universidades de EE. UU. Los ofrecerán por separado. Varias carreras que pueden seguir para los ingenieros industriales y de producción incluyen: Planta de Ingenieros , ingenieros de fabricación , calidad Ingenieros , ingenieros de proceso y los gerentes industriales, gestión de proyectos , la fabricación , la producción y distribución, desde las diversas carreras personas pueden tomar como industrial y la producción ingeniero, la mayoría promedia un salario inicial de al menos $ 50,000.
Historia
Revolución industrial
Las raíces de la profesión de ingeniería industrial se remontan a la Revolución Industrial . Las tecnologías que ayudaron a mecanizar las operaciones manuales tradicionales en la industria textil, incluido el Flying Shuttle , el Spinning jenny y, quizás lo más importante, el motor de vapor generaron economías de escala que hicieron que la producción en masa en ubicaciones centralizadas fuera atractiva por primera vez. El concepto de sistema de producción tuvo su génesis en las fábricas creadas por estas innovaciones. [5]
Especialización laboral
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/9/9e/Maquina_vapor_Watt_ETSIIM.jpg/440px-Maquina_vapor_Watt_ETSIIM.jpg)
Los conceptos de Adam Smith sobre la división del trabajo y la "mano invisible" del capitalismo introducidos en su tratado " La riqueza de las naciones " motivaron a muchos de los innovadores tecnológicos de la revolución industrial a establecer e implementar sistemas fabriles. Los esfuerzos de James Watt y Matthew Boulton llevaron a la primera instalación de fabricación de máquinas integrada en el mundo, incluida la implementación de conceptos como sistemas de control de costos para reducir el desperdicio y aumentar la productividad y la institución de capacitación en habilidades para artesanos. [5]
Charles Babbage se asoció con la ingeniería industrial debido a los conceptos que introdujo en su libro "Sobre la economía de la maquinaria y los fabricantes", que escribió como resultado de sus visitas a fábricas en Inglaterra y Estados Unidos a principios del siglo XIX. El libro incluye temas como el tiempo necesario para realizar una tarea específica, los efectos de subdividir las tareas en elementos más pequeños y menos detallados y las ventajas que se pueden obtener de las tareas repetitivas. [5]
Partes intercambiables
Eli Whitney y Simeon North demostraron la viabilidad de la noción de piezas intercambiables en la fabricación de mosquetes y pistolas para el gobierno de Estados Unidos. Bajo este sistema, las piezas individuales se producían en masa con tolerancias para permitir su uso en cualquier producto terminado. El resultado fue una reducción significativa en la necesidad de habilidades por parte de trabajadores especializados, lo que eventualmente llevó al entorno industrial a ser estudiado más tarde. [5]
Desarrollo moderno
Ingeniería Industrial
De 1960 a 1975, con el desarrollo de sistemas de apoyo a la toma de decisiones en el suministro, como la planificación de requisitos de materiales (MRP), las personas pueden enfatizar la cuestión del tiempo (inventario, producción, composición, transporte, etc.) de la organización industrial. El científico israelí Dr. Jacob Rubinovitz instaló el programa CMMS desarrollado en IAI y Control-Data (Israel) en 1976 en Sudáfrica y en todo el mundo. [6]
En los años setenta, con la penetración de las teorías de gestión japonesas como Kaizen y Kanban , Japón alcanzó niveles muy altos de calidad y productividad. Estas teorías mejoraron los problemas de calidad, tiempo de entrega y flexibilidad. Las empresas de occidente se dieron cuenta del gran impacto de Kaizen y comenzaron a implementar sus propios programas de mejora continua . [6]
En la década de los noventa, siguiendo el proceso de globalización de la industria global, se hizo hincapié en la gestión de la cadena de suministro y el diseño de procesos empresariales orientados al cliente. La teoría de las limitaciones desarrollada por un científico israelí Eliyahu M. Goldratt (1985) también es un hito significativo en el campo. [6]
Ingeniería de fabricación (producción)
Los estudios de ingeniería de fabricación moderna incluyen todos los procesos intermedios necesarios para la producción e integración de los componentes de un producto.
Algunas industrias, como los semiconductores y los fabricantes de acero , utilizan el término "fabricación" para estos procesos.
La automatización se utiliza en diferentes procesos de fabricación como el mecanizado y la soldadura. La fabricación automatizada se refiere a la aplicación de la automatización para producir bienes en una fábrica. Las principales ventajas de la fabricación automatizada para el proceso de fabricación se logran con la implementación efectiva de la automatización e incluyen: mayor consistencia y calidad, reducción de los tiempos de entrega, simplificación de la producción, manejo reducido, flujo de trabajo mejorado y moral mejorada del trabajador. [7]
La robótica es la aplicación de la mecatrónica y la automatización para crear robots, que a menudo se utilizan en la fabricación para realizar tareas peligrosas, desagradables o repetitivas. Estos robots pueden tener cualquier forma y tamaño, pero todos están preprogramados e interactúan físicamente con el mundo. Para crear un robot, un ingeniero normalmente emplea cinemática (para determinar el rango de movimiento del robot) y mecánica (para determinar las tensiones dentro del robot). Los robots se utilizan ampliamente en la ingeniería de fabricación. [8]
Los robots permiten a las empresas ahorrar dinero en mano de obra, realizar tareas que son demasiado peligrosas o demasiado precisas para que los humanos las realicen económicamente y garantizar una mejor calidad. Muchas empresas emplean líneas de montaje de robots y algunas fábricas están tan robotizadas que pueden funcionar por sí mismas. Fuera de la fábrica, se han empleado robots en la eliminación de bombas, la exploración espacial y muchos otros campos. Los robots también se venden para diversas aplicaciones residenciales. [8]
Descripción general
Ingeniería Industrial
La ingeniería industrial es la rama de la ingeniería que implica descubrir cómo mejorar o mejorar las cosas. Los ingenieros industriales se preocupan por reducir los costos de producción, aumentar la eficiencia, mejorar la calidad de los productos y servicios, garantizar la salud y seguridad de los trabajadores, proteger el medio ambiente y cumplir con las regulaciones gubernamentales. [9]
Los diversos campos y temas en los que están involucrados los ingenieros industriales incluyen:
- Ingeniería de Manufactura
- Gestión de ingeniería
- Ingeniería de procesos : diseño, operación, control y optimización de procesos químicos, físicos y biológicos. [10]
- Ingeniería de sistemas : un campo interdisciplinario de la ingeniería que se centra en cómo diseñar y gestionar sistemas de ingeniería complejos a lo largo de sus ciclos de vida. [11]
- Ingeniería de software : un campo interdisciplinario de la ingeniería que se centra en el diseño, desarrollo, mantenimiento, pruebas y evaluación del software que hace que las computadoras u otros dispositivos que contienen software funcionen.
- Ingeniería de seguridad : una disciplina de ingeniería que asegura que los sistemas de ingeniería brinden niveles aceptables de seguridad. [12]
- Ciencia de datos : la ciencia de explorar, manipular, analizar y visualizar datos para derivar conocimientos y conclusiones útiles
- Aprendizaje automático : la automatización del aprendizaje a partir de datos utilizando modelos y algoritmos
- Análisis y minería de datos : el descubrimiento, la interpretación y la extracción de patrones y conocimientos a partir de grandes cantidades de datos.
- Ingeniería de costos : práctica dedicada a la gestión de costos del proyecto, que incluye actividades como la estimación de costos y controles, que es el control de costos y la previsión de costos, la evaluación de inversiones y el análisis de riesgos. [13]
- Ingeniería de valor : método sistemático para mejorar el "valor" de bienes o productos y servicios mediante un examen de la función. [14]
- Sistema de tiempo de movimiento predeterminado : una técnica para cuantificar el tiempo requerido para tareas repetitivas.
- Ingeniería de calidad : una forma de prevenir errores o defectos en los productos fabricados y evitar problemas a la hora de entregar soluciones o servicios a los clientes. [15]
- Gestión de proyectos : es el proceso y actividad de planificar, organizar, motivar y controlar recursos, procedimientos y protocolos para lograr objetivos específicos en problemas científicos o cotidianos.
- Gestión de la cadena de suministro : la gestión del flujo de mercancías. Incluye el movimiento y almacenamiento de materias primas, inventario de trabajo en proceso y productos terminados desde el punto de origen hasta el punto de consumo. [dieciséis]
- Ergonomía : práctica de diseñar productos, sistemas o procesos para tener debidamente en cuenta la interacción entre ellos y las personas que los utilizan. [17]
- Investigación operativa , también conocida como ciencia de la gestión : disciplina que se ocupa de la aplicación de métodos analíticos avanzados para ayudar a tomar mejores decisiones [18]
- Gestión de operaciones : un área de gestión que se ocupa de supervisar, diseñar y controlar el proceso de producción y rediseñar las operaciones comerciales en la producción de bienes o servicios. [19]
- Diseño de puestos: la especificación de contenidos, métodos y relación de puestos de trabajo con el fin de satisfacer los requisitos tecnológicos y organizativos, así como los requisitos sociales y personales del titular del puesto. [20]
- Ingeniería financiera : la aplicación de métodos técnicos, especialmente de las finanzas matemáticas y las finanzas computacionales, en la práctica de las finanzas.
- Configuración de la planta industrial : dimensionamiento de la infraestructura necesaria utilizada en el soporte y mantenimiento de una instalación determinada.
- Gestión de instalaciones : un campo interdisciplinario dedicado a la coordinación del espacio, la infraestructura, las personas y la organización [21]
- Proceso de diseño de ingeniería : formulación de un plan para ayudar a un ingeniero a construir un producto con un objetivo de rendimiento específico.
- Logística : es la gestión del flujo de mercancías entre el punto de origen y el punto de consumo con el fin de cumplir con algunos requisitos, de clientes o corporaciones. [22]
- Contabilidad : medición, procesamiento y comunicación de información financiera sobre entidades económicas [23]
- Proyectos de capital : la gestión de actividades en proyectos de capital implica el flujo de recursos, o insumos, a medida que se transforman en productos. [24] [25] Muchas de las herramientas y principios de la ingeniería industrial se pueden aplicar a la configuración de actividades laborales dentro de un proyecto. La aplicación de conceptos y técnicas de ingeniería industrial y gestión de operaciones a la ejecución de proyectos se ha denominado, por tanto, gestión de la producción de proyectos. [25] Tradicionalmente, un aspecto importante de la ingeniería industrial era planificar la distribución de las fábricas y diseñar líneas de montaje y otros paradigmas de fabricación. Y ahora, en los sistemas de manufactura esbelta , los ingenieros industriales trabajan para eliminar el desperdicio de tiempo, dinero, materiales, energía y otros recursos. [26]
Los ejemplos de dónde se podría utilizar la ingeniería industrial incluyen diagrama de flujo de procesos, mapeo de procesos, diseño de una estación de trabajo de ensamblaje, elaboración de estrategias para diversas operaciones logísticas, consultoría como experto en eficiencia, desarrollo de un nuevo algoritmo financiero o sistema de préstamos para un banco, simplificación de operaciones y sala de emergencias. ubicación o uso en un hospital, planificación de esquemas complejos de distribución de materiales o productos (denominados gestión de la cadena de suministro ) y reducción de filas (o colas ) en un banco, hospital o parque temático. [27]
Los ingenieros industriales modernos suelen utilizar un sistema de tiempo de movimiento predeterminado , simulación por computadora (especialmente simulación de eventos discretos ), junto con amplias herramientas matemáticas para el modelado, como la optimización matemática y la teoría de colas , y métodos computacionales para el análisis, la evaluación y la optimización del sistema. Los ingenieros industriales también utilizan las herramientas de la ciencia de datos y el aprendizaje automático en su trabajo debido a la fuerte relación de estas disciplinas con el campo y la formación técnica similar requerida de los ingenieros industriales (incluida una base sólida en teoría de probabilidades , álgebra lineal y estadística , además de tener habilidades de codificación ). [6]
Ingeniería de fabricación (producción)
La ingeniería de fabricación se basa en las habilidades básicas de ingeniería industrial y mecánica , agregando elementos importantes de la mecatrónica, el comercio, la economía y la gestión empresarial. [28] Este campo también se ocupa de la integración de diferentes instalaciones y sistemas para producir productos de calidad (con un gasto óptimo) aplicando los principios de la física y los resultados de los estudios de sistemas de fabricación, [29] como los siguientes:
- Artesanía o gremio
- Sistema de apagamiento
- Sistema de fábrica británico
- Sistema americano de fabricación
- Colectivismo soviético en la industria
- Producción en masa
- Fabricación integrada por computadora
- Tecnologías asistidas por ordenador en la fabricación
- Fabricación justo a tiempo
- Manufactura esbelta
- Fabricación flexible
- La personalización en masa
- Fabricación ágil
- Fabricación rápida
- Prefabricación
- Propiedad
- Fabricación
- Publicación
Los ingenieros de fabricación desarrollan y crean artefactos físicos, procesos de producción y tecnología. Es un área muy amplia que incluye el diseño y desarrollo de productos. La ingeniería de fabricación se considera una subdisciplina de la ingeniería industrial / ingeniería de sistemas y tiene superposiciones muy importantes con la ingeniería mecánica . El éxito o el fracaso de los ingenieros de fabricación impacta directamente en el avance de la tecnología y la difusión de la innovación. Este campo de la ingeniería de fabricación surgió de la disciplina de herramientas y matrices a principios del siglo XX. Se expandió enormemente desde la década de 1960 cuando los países industrializados introdujeron fábricas con:
1. Máquinas -herramienta de control numérico y sistemas automatizados de producción. [30]
2. Métodos estadísticos avanzados de control de calidad : estas fábricas fueron iniciadas por el ingeniero eléctrico estadounidense William Edwards Deming , quien inicialmente fue ignorado por su país de origen. Los mismos métodos de control de calidad convirtieron posteriormente a las fábricas japonesas en líderes mundiales en rentabilidad y calidad de producción.
3. Robots industriales en el piso de la fábrica, introducidos a fines de la década de 1970: estos brazos de soldadura y pinzas controlados por computadora podían realizar tareas simples como colocar la puerta de un automóvil de manera rápida e impecable las 24 horas del día. Esto redujo costos y mejoró la velocidad de producción. [31]
Educación
Ingeniería Industrial
Plan de estudios de pregrado
En los Estados Unidos, la licenciatura obtenida es la Licenciatura en Ciencias (BS) o la Licenciatura en Ciencias e Ingeniería (BSE) en Ingeniería Industrial (IE). Las variaciones del título incluyen Ingeniería Industrial y de Operaciones (IOE) e Ingeniería Industrial y de Sistemas (ISE). El plan de estudios típico incluye una amplia base de matemáticas y ciencias que abarca química , física , mecánica (es decir, estática, cinemática y dinámica), ciencia de materiales, informática, electrónica / circuitos, diseño de ingeniería y el rango estándar de matemáticas de ingeniería (es decir, cálculo , álgebra lineal , ecuaciones diferenciales , estadística ). Para que cualquier programa de licenciatura en ingeniería sea acreditado, independientemente de la concentración, debe cubrir un rango muy similar de dicho trabajo fundamental, que también se superpone en gran medida con el contenido probado en uno o más exámenes de licencia de ingeniería en la mayoría de las jurisdicciones.
Los cursos específicos de IE incluyen cursos especializados en áreas como optimización , probabilidad aplicada , modelado estocástico , diseño de experimentos , control estadístico de procesos , simulación , ingeniería de fabricación , ergonomía / ingeniería de seguridad y economía de la ingeniería . Los cursos electivos de ingeniería industrial generalmente cubren temas más especializados en áreas como fabricación , cadenas de suministro y logística , análisis y aprendizaje automático , sistemas de producción , factores humanos y diseño industrial , y sistemas de servicio . [32] [33] [34] [35] [36]
Algunas escuelas de negocios pueden ofrecer programas con cierta relevancia superpuesta para IE, pero los programas de ingeniería se distinguen por un enfoque cuantitativo mucho más intenso, asignaturas optativas de ciencias de la ingeniería requeridas y los cursos básicos de matemáticas y ciencias requeridos para todos los programas de ingeniería.
Plan de estudios de posgrado
El título de posgrado habitual obtenido es la Maestría en Ciencias (MS) o la Maestría en Ciencias e Ingeniería (MSE) en Ingeniería Industrial o varios títulos de concentración relacionados alternativos. Los planes de estudios típicos de MS pueden cubrir:
- Técnicas de optimización e investigación de operaciones
- Economía de la ingeniería
- Gestión y logística de la cadena de suministro
- Simulación de sistemas y procesos estocásticos
- Analítica y aprendizaje automático
- Sistemas de fabricación / ingeniería de fabricación
- Ingeniería de factores humanos y ergonomía ( ingeniería de seguridad )
- Planificación y control de la producción
- Análisis y técnicas del sistema
- Ciencias de la gestión
- Fabricación asistida por ordenador
- Lean Six Sigma
- Ingeniería financiera
- Diseño de instalaciones y diseño de espacios de trabajo
- Ingeniería de calidad
- Ingeniería de confiabilidad y pruebas de vida
- Control estadístico de procesos o control de calidad
- Estudio de tiempo y movimiento
- Sistema de tiempo de movimiento predeterminado y uso de la computadora para IE
- Jefe de operaciones
- Gestión de proyectos
- Mejora de la productividad
- Administración de materiales
- Robótica
- Desarrollo de productos
- Dinámica de sistemas y planificación de políticas
Ingeniería de fabricación (producción)
Programas de certificación de grado
Los ingenieros de fabricación poseen un título de asociado o licenciatura en ingeniería con especialización en ingeniería de fabricación. La duración de los estudios para tal grado suele ser de dos a cinco años, seguidos de cinco años más de práctica profesional para calificar como ingeniero profesional. Trabajar como tecnólogo en ingeniería de fabricación implica una ruta de calificación más orientada a las aplicaciones.
Los títulos académicos de los ingenieros de fabricación suelen ser los de asociado o licenciatura en ingeniería, [BE] o [BEng], y los de asociado o licenciatura en ciencias, [BS] o [BSc]. Para los tecnólogos de manufactura, los títulos requeridos son Asociado o Licenciado en Tecnología [B.TECH] o Asociado o Licenciado en Ciencias Aplicadas [BASc] en Manufactura, dependiendo de la universidad. Las maestrías en ingeniería de fabricación incluyen Maestría en Ingeniería [ME] o [MEng] en Manufactura, Maestría en Ciencias [M.Sc] en Gestión de Manufactura, Maestría en Ciencias [M.Sc] en Gestión Industrial y de Producción, y Maestría en Ciencias [ M.Sc] así como Master of Engineering [ME] in Design, que es una subdisciplina de la fabricación. Los cursos de nivel de doctorado [PhD] o [DEng] en manufactura también están disponibles dependiendo de la universidad.
El plan de estudios de licenciatura generalmente incluye cursos de física, matemáticas, informática, gestión de proyectos y temas específicos de ingeniería mecánica y de fabricación. Inicialmente, estos temas cubren la mayoría, si no todas, las subdisciplinas de la ingeniería de fabricación. Luego, los estudiantes eligen especializarse en una o más subdisciplinas hacia el final de su trabajo de grado.
Específicamente para ingenieros industriales, la gente verá cursos que cubren ergonomía, programación, gestión de inventario, previsión, desarrollo de productos y, en general, cursos que se centran en la optimización. La mayoría de las universidades desglosan las grandes secciones de la ingeniería industrial en los sectores de atención médica, ergonomía, desarrollo de productos o consultoría. Esto permite que el estudiante comprenda bien cada uno de los diferentes subsectores para que sepan en qué área están más interesados en seguir una carrera.
Plan de estudios de pregrado
El plan de estudios fundamental para una licenciatura en ingeniería de fabricación o ingeniería de producción incluye el plan de estudios mencionado a continuación. Este plan de estudios está estrechamente relacionado con la Ingeniería Industrial y la Ingeniería Mecánica. Pero difiere al poner más énfasis en la ciencia de la fabricación o la ciencia de la producción. Incluye lo siguiente:
- Matemáticas (cálculo, ecuaciones diferenciales, estadística y álgebra lineal)
- Mecánica (estática y dinámica)
- Mecánica sólida
- Mecánica de fluidos
- Ciencia de los Materiales
- Resistencia de materiales
- Dinámica de fluidos
- Hidráulica
- Neumática
- HVAC (Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado)
- Transferencia de calor
- Termodinámica aplicada
- Conversión de energía
- Instrumentación y Medida
- Dibujo de ingeniería (redacción) y diseño de ingeniería
- Gráficos de ingeniería
- Diseño de mecanismos que incluye cinemática y dinámica
- Procesos de manufactura
- Mecatrónica
- Análisis de circuitos
- Manufactura esbelta
- Automatización
- Ingeniería inversa
- Control de calidad
- CAD (Diseño asistido por computadora que incluye modelado de sólidos) y CAM (Fabricación asistida por computadora)
Un título en Ingeniería de Manufactura versus Ingeniería Mecánica generalmente se diferenciará solo por unas pocas clases especializadas. El título de Ingeniería Mecánica se centra más en el proceso de diseño de productos y en productos complejos, lo que requiere más experiencia en matemáticas.
Certificación de ingeniería de fabricación
Licencia de ingeniería profesional
Un ingeniero profesional , PE, es un ingeniero con licencia al que se le permite ofrecer servicios profesionales al público. Los ingenieros profesionales pueden preparar, firmar, sellar y presentar planes de ingeniería al público. Antes de que un candidato pueda convertirse en ingeniero profesional, deberá recibir una licenciatura de una universidad reconocida por ABET en los EE. UU., Realizar y aprobar el examen de Fundamentos de ingeniería para convertirse en un "ingeniero en formación" y trabajar cuatro años en la supervisión de un ingeniero profesional. Una vez completadas esas tareas, el candidato podrá realizar el examen de educación física. Al recibir una calificación aprobatoria en la prueba, el candidato recibirá su Licencia de Educación Física. [37]
Certificaciones de la Sociedad de Ingenieros de Fabricación (SME) (EE. UU.)
La PYME (sociedad) administra las cualificaciones específicamente para la industria manufacturera. Estas no son calificaciones de nivel de grado y no están reconocidas a nivel de ingeniería profesional. La PYME ofrece dos certificaciones para ingenieros de fabricación: Certificado de tecnólogo de fabricación certificado (CMfgT) e Ingeniero de fabricación certificado (CMfgE).
Tecnólogo de fabricación certificado
Los candidatos calificados para el Certificado de tecnólogo de fabricación certificado (CMfgT) deben aprobar un examen de opción múltiple de 130 preguntas y tres horas. El examen cubre matemáticas, procesos de fabricación, gestión de fabricación, automatización y materias relacionadas. Se debe obtener una puntuación del 60% o más para aprobar el examen. Además, un candidato debe tener al menos cuatro años de educación combinada y experiencia laboral relacionada con la fabricación. La certificación CMfgT debe renovarse cada tres años para mantener la certificación. [38]
Ingeniero de fabricación certificado
El ingeniero de fabricación certificado (CMfgE) es una calificación de ingeniería administrada por la Sociedad de ingenieros de fabricación de Dearborn, Michigan, EE. UU. Los candidatos que califiquen para una credencial de ingeniero de fabricación certificado deben aprobar un examen de opción múltiple de 180 preguntas de cuatro horas que cubre temas más detallados que el examen CMfgT. Se debe obtener una puntuación del 60% o más para aprobar el examen. Los candidatos de CMfgE también deben tener ocho años de experiencia combinada de educación y trabajo relacionado con la fabricación, con un mínimo de cuatro años de experiencia laboral. La certificación CMfgT debe renovarse cada tres años para mantener la certificación. [39]
Investigar
Ingeniería Industrial
Factores humanos
El área de Factores Humanos se especializa en explorar cómo los sistemas se adaptan a las personas que deben operarlos, determinar los roles de las personas con los sistemas y seleccionar a aquellas personas que pueden adaptarse mejor a roles particulares dentro de estos sistemas. Los estudiantes que se centren en los factores humanos podrán trabajar con un equipo multidisciplinario de profesores con fortalezas en la comprensión del comportamiento cognitivo en lo que respecta a la automatización, el transporte aéreo y terrestre, los estudios médicos y la exploración espacial.
Sistemas de produccion
El área de sistemas de producción desarrolla nuevas soluciones en áreas tales como diseño de ingeniería, gestión de la cadena de suministro (por ejemplo, diseño de sistemas de cadena de suministro, recuperación de errores, sistemas a gran escala), fabricación (por ejemplo, diseño de sistemas, planificación y programación) y medicina (por ejemplo, diagnóstico de enfermedades, descubrimiento de conocimientos médicos). Los estudiantes que se centren en sistemas de producción podrán trabajar en temas relacionados con las teorías de inteligencia computacional para aplicaciones en la industria, la atención médica y las organizaciones de servicios.
La biofabricación es nuestra adición de investigación más reciente.
Sistemas de confiabilidad
El objetivo del área de Sistemas de confiabilidad es proporcionar a los estudiantes técnicas avanzadas de análisis de datos y toma de decisiones que mejorarán la calidad y confiabilidad de sistemas complejos. Los estudiantes que se centren en la confiabilidad e incertidumbre del sistema podrán trabajar en áreas relacionadas con los sistemas de confiabilidad contemporáneos, incluida la integración de calidad y confiabilidad, diseño de ciclo de vida simultáneo para sistemas de fabricación, teoría de decisiones en ingeniería de calidad y confiabilidad, mantenimiento basado en condiciones y modelado de degradación. , simulación de eventos discretos y análisis de decisiones.
Gestión de la energía eólica
El Programa de Gestión de Energía Eólica tiene como objetivo satisfacer las necesidades emergentes de los profesionales graduados involucrados en el diseño, las operaciones y la gestión de parques eólicos desplegados en cantidades masivas en todo el país. Los graduados podrán comprender completamente el sistema y los problemas de gestión de los parques eólicos y sus interacciones con los sistemas de generación de energía alternativos y convencionales. [40]
Ingeniería de producción (fabricación)
Sistemas de fabricación flexibles
Un sistema de fabricación flexible (FMS) es un sistema de fabricación en el que existe cierta flexibilidad que permite que el sistema reaccione a los cambios, ya sean previstos o imprevistos. En general, se considera que esta flexibilidad se divide en dos categorías, las cuales tienen numerosas subcategorías. La primera categoría, flexibilidad de la máquina, cubre la capacidad del sistema de cambiarse para producir nuevos tipos de productos y la capacidad de cambiar el orden de las operaciones ejecutadas en una pieza. La segunda categoría, denominada flexibilidad de enrutamiento, consiste en la capacidad de utilizar varias máquinas para realizar la misma operación en una pieza, así como la capacidad del sistema para absorber cambios a gran escala, como el volumen, la capacidad o la capacidad.
La mayoría de los sistemas FMS comprenden tres sistemas principales. Las máquinas de trabajo, que a menudo son máquinas CNC automatizadas, están conectadas por un sistema de manejo de materiales para optimizar el flujo de piezas, y a una computadora de control central, que controla los movimientos de materiales y el flujo de la máquina. Las principales ventajas de un FMS es su alta flexibilidad en la gestión de los recursos de fabricación, como el tiempo y el esfuerzo, para fabricar un nuevo producto. La mejor aplicación de un FMS se encuentra en la producción de pequeños conjuntos de productos a partir de una producción en masa.
Fabricación integrada por computadora
La fabricación integrada por computadora (CIM) en ingeniería es un método de fabricación en el que todo el proceso de producción está controlado por computadora. Los métodos de proceso tradicionalmente separados se unen a través de una computadora mediante CIM. Esta integración permite que los procesos intercambien información e inicien acciones. A través de esta integración, la fabricación puede ser más rápida y menos propensa a errores, aunque la principal ventaja es la capacidad de crear procesos de fabricación automatizados. Normalmente, CIM se basa en procesos de control de circuito cerrado basados en la entrada en tiempo real de los sensores. También se conoce como diseño y fabricación flexibles.
Soldadura por fricción-agitación
La soldadura por fricción y agitación fue descubierta en 1991 por The Welding Institute (TWI). Esta innovadora técnica de soldadura en estado estacionario (sin fusión) une materiales previamente no soldables, incluidas varias aleaciones de aluminio . Puede desempeñar un papel importante en la futura construcción de aviones, reemplazando potencialmente los remaches. Los usos actuales de esta tecnología hasta la fecha incluyen: soldar las costuras del tanque externo del transbordador espacial principal de aluminio, el artículo de prueba del vehículo Orion Crew, los vehículos de lanzamiento consumibles Boeing Delta II y Delta IV y el cohete SpaceX Falcon 1; blindaje para buques de asalto anfibios; y soldar las alas y los paneles del fuselaje del nuevo avión Eclipse 500 de Eclipse Aviation, entre una gama de usos cada vez mayor.
Empleo
Ingeniería Industrial
El número total de ingenieros empleados en los EE. UU. En 2015 fue de aproximadamente 1,6 millones. De ellos, 272.470 eran ingenieros industriales (16,92%), la tercera especialidad de ingeniería más popular. [41] Los salarios medios por nivel de experiencia son $ 62 000 con 0 a 5 años de experiencia, $ 75 000 con 5 a 10 años de experiencia y $ 81 000 con 10 a 20 años de experiencia. [42] El salario inicial promedio fue de $ 55,067 con una licenciatura, $ 77,364 con una maestría y $ 100,759 con un doctorado. Esto coloca a la ingeniería industrial en el 7 ° de 15 entre las licenciaturas en ingeniería, el 3 ° de 10 entre las maestrías y el 2 ° de 7 entre los doctorados en salario promedio anual. [43] El ingreso medio anual de los ingenieros industriales en la fuerza laboral de los Estados Unidos es de $ 83,470. [44]
Ingeniería de producción (fabricación)
La ingeniería de fabricación es solo una faceta de la industria de la ingeniería. Los ingenieros de fabricación disfrutan mejorando el proceso de producción de principio a fin. Tienen la capacidad de tener en cuenta todo el proceso de producción mientras se concentran en una parte particular del proceso. Los estudiantes exitosos en los programas de grado en ingeniería de fabricación se inspiran en la noción de comenzar con un recurso natural, como un bloque de madera, y terminar con un producto valioso y utilizable, como un escritorio, producido de manera eficiente y económica.
Los ingenieros de fabricación están estrechamente relacionados con los esfuerzos de ingeniería y diseño industrial. Ejemplos de empresas importantes que emplean ingenieros de fabricación en los Estados Unidos incluyen General Motors Corporation, Ford Motor Company, Chrysler, Boeing , Gates Corporation y Pfizer. Los ejemplos en Europa incluyen Airbus , Daimler, BMW , Fiat, Navistar International y Michelin Tire. [45]
Industrias relacionadas
Las industrias donde generalmente se emplean ingenieros industriales y de producción incluyen:
- Industria aeroespacial
- Industria automotriz
- Industria química
- Industria informática
- Industria electrónica
- Industria alimentaria
- Industria de la confección
- Industria farmacéutica
- Envases de plastico
- Industria de celulosa y papel
- Industria del juguete
Herramientas modernas
Muchas empresas de fabricación, especialmente las de países industrializados, han comenzado a incorporar programas de ingeniería asistida por computadora (CAE), como SolidWorks y AutoCAD , en sus procesos de diseño y análisis existentes, incluido el diseño asistido por computadora (CAD) de modelado de sólidos 2D y 3D . . Este método tiene muchos beneficios, incluida una visualización más sencilla y exhaustiva de los productos, la capacidad de crear conjuntos virtuales de piezas y la facilidad de uso para diseñar interfaces de acoplamiento y tolerancias.
Trabajo solido
SolidWorks es un ejemplo de un programa informático de modelado CAD desarrollado por Dassault Systèmes . SolidWorks es un estándar de la industria para la elaboración de diseños y especificaciones de objetos físicos y ha sido utilizado por más de 165.000 empresas en 2013. [46]
AutoCAD
AutoCAD es un ejemplo de un programa informático de modelado CAD desarrollado por Autodesk . AutoCad también se usa ampliamente para modelado CAD y CAE. [47]
Otros programas CAE comúnmente utilizados por los fabricantes de productos incluyen herramientas de gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y herramientas de análisis que se utilizan para realizar simulaciones complejas. Se pueden utilizar herramientas de análisis para predecir la respuesta del producto a las cargas esperadas, incluida la vida útil por fatiga y la capacidad de fabricación. Estas herramientas incluyen análisis de elementos finitos (FEA), dinámica de fluidos computacional (CFD) y fabricación asistida por computadora (CAM). Con los programas CAE, un equipo de diseño mecánico puede iterar rápida y económicamente el proceso de diseño para desarrollar un producto que cumpla mejor con los costos, el rendimiento y otras limitaciones. No es necesario crear un prototipo físico hasta que el diseño esté casi terminado, lo que permite evaluar cientos o miles de diseños, en lugar de relativamente pocos. Además, los programas de análisis CAE pueden modelar fenómenos físicos complicados que no se pueden resolver a mano, como la viscoelasticidad, el contacto complejo entre las partes acopladas o los flujos no newtonianos.
Así como la ingeniería de fabricación está vinculada con otras disciplinas, como la mecatrónica, la optimización del diseño multidisciplinar (MDO) también se está utilizando con otros programas CAE para automatizar y mejorar el proceso de diseño iterativo. [48] Las herramientas MDO envuelven los procesos CAE existentes al automatizar el proceso de método de prueba y error utilizado por los ingenieros clásicos. MDO utiliza un algoritmo basado en computadora que buscará iterativamente mejores alternativas a partir de una conjetura inicial dentro de constantes dadas. MDO utiliza este procedimiento para determinar el mejor resultado de diseño y también enumera varias opciones. [48]
Subdisciplinas
Mecánica
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/d/d6/Mohrs_circle.svg/220px-Mohrs_circle.svg.png)
Mecánica clásica, intenta utilizar las leyes básicas del movimiento de Newton para describir cómo reaccionará un cuerpo cuando ese cuerpo sufra una fuerza. [50] Sin embargo, la mecánica moderna incluye la teoría cuántica bastante reciente . Las subdisciplinas de la mecánica incluyen:
Mecanica clasica:
- Estática , el estudio de cuerpos inmóviles en equilibrio. [51]
- La cinemática , es el estudio del movimiento de cuerpos (objetos) y sistemas (grupos de objetos), ignorando las fuerzas que provocan el movimiento. [52]
- Dinámica (o cinética), el estudio de cómo las fuerzas afectan a los cuerpos en movimiento.
- Mecánica de materiales , el estudio de cómo diferentes materiales se deforman bajo diversos tipos de estrés. [53]
- Mecánica de fluidos , el estudio de cómo se observan los principios de la mecánica clásica con líquidos y gases. [54]
- Mecánica continua , un método de aplicación de la mecánica que asume que los objetos son continuos (en lugar de discretos).
Cuántico:
- Mecánica cuántica , el estudio de átomos, moléculas, electrones, protones y neutrones a escala subatómica. Este tipo de mecánica intenta explicar su movimiento y propiedades físicas dentro de un átomo. [55]
Si el proyecto de ingeniería fuera a diseñar un vehículo, se podrían emplear estática para diseñar el bastidor del vehículo con el fin de evaluar dónde serán más intensas las tensiones. La dinámica podría usarse al diseñar el motor del automóvil para evaluar las fuerzas en los pistones y levas a medida que el motor gira. Se puede utilizar la mecánica de los materiales para elegir los materiales adecuados para la fabricación del bastidor y el motor. La mecánica de fluidos se puede utilizar para diseñar un sistema de ventilación para el vehículo o para diseñar el sistema de admisión del motor.
Redacción
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La redacción o dibujo técnico es el medio por el cual los fabricantes crean instrucciones para fabricar piezas. Un dibujo técnico puede ser un modelo de computadora o un esquema dibujado a mano que muestre todas las dimensiones necesarias para fabricar una pieza, así como notas de ensamblaje, una lista de materiales requeridos y otra información pertinente. Un trabajador calificado que crea dibujos técnicos puede denominarse redactor o dibujante . El dibujo ha sido históricamente un proceso bidimensional, pero los programas de diseño asistido por computadora (CAD) ahora permiten al diseñador crear en tres dimensiones. Las instrucciones para la fabricación de una pieza deben ser alimentadas a la maquinaria necesaria, ya sea manualmente, mediante instrucciones programadas, o mediante el uso de un programa de fabricación asistida por computadora (CAM) o un programa CAD / CAM combinado. Programas como SolidWorks y AutoCAD [47] son ejemplos de programas que se utilizan para redactar nuevas piezas y productos en desarrollo.
Opcionalmente, un ingeniero también puede fabricar manualmente una pieza utilizando los dibujos técnicos, pero esto se está convirtiendo en una rareza cada vez mayor con el advenimiento de la fabricación controlada numéricamente por computadora (CNC). Los ingenieros fabrican principalmente piezas manualmente en las áreas de recubrimientos por pulverización aplicados, acabados y otros procesos que una máquina no puede realizar de manera económica o práctica.
La redacción se utiliza en casi todas las subdisciplinas de la ingeniería mecánica y de fabricación, y en muchas otras ramas de la ingeniería y la arquitectura. Los modelos tridimensionales creados con software CAD también se utilizan comúnmente en el análisis de elementos finitos (FEA) y la dinámica de fluidos computacional (CFD).
Fabricación de metales y máquinas herramienta
La fabricación de metales es la construcción de estructuras metálicas mediante procesos de corte, plegado y ensamblaje. Tecnologías como la fusión por haz de electrones, la forma de red diseñada por láser y la sinterización directa por láser de metal han permitido que la producción de estructuras metálicas sea mucho menos difícil en comparación con otros métodos convencionales de fabricación de metales. [56] Estos ayudan a aliviar varios problemas cuando las estructuras CAD idealizadas no se alinean con la estructura fabricada real.
Las máquinas herramienta emplean muchos tipos de herramientas que cortan o dan forma a los materiales. Las máquinas herramienta generalmente incluyen muchos componentes que consisten en motores, palancas, brazos, poleas y otros sistemas simples básicos para crear un sistema complejo que puede construir varias cosas. Todos estos componentes deben funcionar correctamente para cumplir con el cronograma y permanecer en la tarea. Las máquinas herramienta tienen como objetivo producir piezas buenas de manera eficiente y efectiva a un ritmo rápido con una pequeña cantidad de error. [57]
Fabricación integrada por computadora
La fabricación integrada por computadora (CIM) es el enfoque de fabricación que utiliza computadoras para controlar todo el proceso de producción. [58] La fabricación integrada por ordenador se utiliza en las industrias de la automoción, la aviación, el espacio y la construcción naval. [59] La fabricación integrada por computadora permite que los datos, a través de varios mecanismos de detección, sean observados durante la fabricación. Este tipo de fabricación tiene computadoras que controlan y observan cada parte del proceso. Esto le da a CIM una ventaja única sobre otros procesos de fabricación.
Mecatrónica
La mecatrónica es una disciplina de la ingeniería que se ocupa de la convergencia de sistemas eléctricos, mecánicos y de fabricación. [60] Los ejemplos incluyen sistemas de fabricación automatizados, sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, y varios subsistemas de aeronaves y automóviles. [60] Un sistema mecatrónico generalmente incluye un esqueleto mecánico, motores, controladores, sensores, actuadores y hardware digital. [60] La mecatrónica se utiliza mucho en diversas aplicaciones de procesos industriales y en la automatización. El término mecatrónica se usa típicamente para referirse a sistemas macroscópicos, pero los futuristas han predicho la aparición de dispositivos electromecánicos muy pequeños. Ya estos pequeños dispositivos, conocidos como sistemas microelectromecánicos (MEMS), se utilizan en automóviles para iniciar el despliegue de bolsas de aire, en proyectores digitales para crear imágenes más nítidas y en impresoras de inyección de tinta para crear boquillas para impresión de alta definición. En el futuro, se espera que dichos dispositivos se utilicen en pequeños dispositivos médicos implantables y para mejorar la comunicación óptica.
Ingenieria textil
Los cursos de ingeniería textil tratan de la aplicación de principios científicos y de ingeniería al diseño y control de todos los aspectos de los procesos, productos y maquinaria de fibras, textiles y prendas de vestir. Estos incluyen materiales naturales y artificiales, interacción de materiales con máquinas, seguridad y salud, conservación de energía y control de desechos y contaminación. Además, los estudiantes reciben experiencia en diseño y distribución de plantas, diseño y mejora de máquinas y procesos húmedos, y diseño y creación de productos textiles. A lo largo del plan de estudios de ingeniería textil, los estudiantes toman clases de otras ingenierías y disciplinas que incluyen: ingeniería mecánica, química, de materiales e industrial. [61]
Materiales compuestos avanzados
Los materiales compuestos avanzados (ingeniería) (ACM) también se conocen como compuestos de matriz polimérica avanzada. Estos generalmente se caracterizan o determinan por fibras de resistencia inusualmente alta con características de rigidez o módulo de elasticidad inusualmente altas, en comparación con otros materiales, mientras que están unidas por matrices más débiles. Los materiales compuestos avanzados tienen aplicaciones amplias y probadas en los sectores aeronáutico, aeroespacial y de equipamiento deportivo. Incluso más específicamente, los ACM son muy atractivos para piezas estructurales de aeronaves y aeroespaciales. La fabricación de ACM es una industria multimillonaria en todo el mundo. Los productos compuestos van desde patinetas hasta componentes del transbordador espacial. La industria se puede dividir generalmente en dos segmentos básicos, compuestos industriales y compuestos avanzados.
Ver también
- Acuerdo de Washington
- Ingeniería automotriz
- Diseño asistido por ordenador
- Computadora controlada numéricamente
- Ingenieria
- Revolución industrial
- Cinemática
- Fabricación
- Educación en ingeniería de fabricación
- Mecatrónica
- Ingeniería Mecánica
- Mecánica
- Seguridad y salud ocupacional
- Ingeniería de paquetes
- Robótica
- Tecnología de montaje superficial
- Dibujo técnico
Asociaciones
- Sociedad Estadounidense para la Educación en Ingeniería
- Sociedad Americana para la Calidad
- Estudiantes europeos de ingeniería y gestión industrial (ESTIEM)
- Institución India de Ingeniería Industrial
- Instituto de Investigación Operativa y Ciencias de la Gestión (INFORMS)
- Instituto de Ingenieros Industriales
- Institución de ingenieros eléctricos
- Sociedad de ingenieros de fabricación
Referencias
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