Пользователь:StanleyLi95

Этот пользователь является редактором-студентом в NCSU/ENG_331-021_(Spring2018). песочницы

Промышленная и производственная инженерия (IPE) — междисциплинарная инженерная дисциплина, которая включает в себя технологию производства , инженерные науки, науку управления и оптимизацию сложных процессов , систем или организаций . Она занимается пониманием и применением инженерных процедур в производственных процессах и методах производства. ^{[1] [2]} Промышленная инженерия берет свое начало с промышленной революции, начатой ​​в 1700-х годах сэром Адамом Смитом , Генри Фордом , Эли Уитни , Фрэнком Гилбретом и Лилиан Гилбретом , Генри Гантом , Ф. У. Тейлором и т. д. После 1970-х годов промышленная и производственная инженерия развивалась во всем мире и начала широко использовать автоматизацию и робототехнику. Промышленная и производственная инженерия включает в себя три области: машиностроение (откуда происходит производственная инженерия), промышленная инженерия и наука управления . Основная цель для людей в этой дисциплине — повысить эффективность, повысить результативность производства, контроль качества и снизить затраты, делая свою продукцию более привлекательной и продаваемой. Промышленная инженерия занимается разработкой, улучшением и внедрением интегрированных систем людей, денег, знаний, информации, оборудования, энергии, материалов, а также анализом и синтезом. Принципы IPE включают математические, физические и социальные науки и методы инженерного проектирования для определения, прогнозирования и оценки результатов, которые должны быть получены от систем или процессов, которые в настоящее время существуют или разрабатываются. ^[3] Целью производственной инженерии является завершение производственного процесса наиболее плавным, наиболее разумным и наиболее экономичным способом. ^[4] Производственная инженерия также существенно пересекается с производственной инженерией и промышленной инженерией . ^[5] Понятие производственной инженерии взаимозаменяемо с производственной инженерией.

Что касается образования, студенты обычно начинают с изучения таких курсов, как физика, математика (исчисление, линейный анализ, дифференциальные уравнения), информатика и химия. Студенты будут изучать более специализированные курсы, такие как планирование производства и запасов, управление процессами, производство CAD/CAM, эргономика и т. д., в более поздние годы своей бакалаврской карьеры. В некоторых частях мира университеты предлагают степень бакалавра в области промышленной и производственной инженерии. Однако большинство университетов в США предлагают их отдельно. Различные карьерные пути, которые могут следовать для промышленных и производственных инженеров, включают: инженеры завода , инженеры-производственники , инженеры по качеству , инженеры-технологи и промышленные менеджеры, управление проектами , производство , производство и дистрибуция. Из всех различных карьерных путей, которые люди могут выбрать в качестве промышленного и производственного инженера, большинство имеют среднюю начальную зарплату не менее 50 000 долларов.

Корни профессии промышленного инженера восходят к промышленной революции . Технологии, которые помогли механизировать традиционные ручные операции в текстильной промышленности, включая летающий челнок , прядильную машину «Дженни» и, возможно, самое главное, паровой двигатель, создали экономию масштаба , которая впервые сделала массовое производство в централизованных местах привлекательным. Концепция производственной системы зародилась на фабриках, созданных этими инновациями. ^[6]

Концепции 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 Уатта и Мэтью Болтона привели к созданию первого в мире интегрированного машиностроительного завода, включая внедрение таких концепций, как системы контроля затрат для сокращения отходов и повышения производительности, а также учреждение обучения ремесленников. ^[6]

Чарльз Бэббидж стал ассоциироваться с промышленной инженерией из-за концепций, которые он представил в своей книге «Об экономике машин и производителей», написанной им в результате визитов на фабрики в Англии и Соединенных Штатах в начале 1800-х годов. Книга охватывает такие темы, как время, необходимое для выполнения определенной задачи, эффекты разделения задач на более мелкие и менее подробные элементы и преимущества, которые можно получить от повторяющихся задач. ^[6]

Эли Уитни и Симеон Норт доказали осуществимость понятия взаимозаменяемых деталей при производстве мушкетов и пистолетов для правительства США. В рамках этой системы отдельные детали производились массово с допусками, позволяющими использовать их в любом готовом изделии. Результатом стало значительное снижение потребности в навыках специализированных рабочих, что в конечном итоге привело к промышленной среде, которую изучали позже. ^[6]

В 1960-1975 годах, с развитием систем поддержки принятия решений в области поставок, таких как планирование потребностей в материалах (MRP), люди могли подчеркнуть проблему сроков (инвентаризация, производство, компаундирование, транспортировка и т. д.) промышленной организации. Израильский ученый д-р Якоб Рубиновиц установил программу CMMS, разработанную в IAI и Control-Data (Израиль) в 1976 году в Южной Африке и по всему миру. ^[7]

В семидесятые годы, с проникновением японских теорий управления, таких как Кайдзен и Канбан , Япония реализовала очень высокий уровень качества и производительности. Эти теории улучшили вопросы качества, времени поставки и гибкости. Компании на западе осознали огромное влияние Кайдзен и начали внедрять собственные программы непрерывного совершенствования . ^[7]

В девяностых годах, вслед за процессом глобализации мировой промышленности, акцент был сделан на управлении цепочками поставок и проектировании бизнес-процессов, ориентированных на клиента. Теория ограничений, разработанная израильским ученым Элияху М. Голдраттом (1985), также является важной вехой в этой области. ^[7]

Современные исследования в области технологии производства включают в себя все промежуточные процессы, необходимые для производства и интеграции компонентов продукта.

В некоторых отраслях, например, в производстве полупроводников и стали , для обозначения этих процессов используется термин «изготовление».

Автоматизация используется в различных процессах производства, таких как механическая обработка и сварка. Автоматизированное производство относится к применению автоматизации для производства товаров на заводе. Основные преимущества автоматизированного производства для производственного процесса реализуются при эффективном внедрении автоматизации и включают: более высокую согласованность и качество, сокращение сроков выполнения заказов, упрощение производства, сокращение обработки, улучшение рабочего процесса и повышение морального духа работников. ^[8]

Робототехника — это применение мехатроники и автоматизации для создания роботов, которые часто используются в производстве для выполнения опасных, неприятных или повторяющихся задач. Эти роботы могут быть любой формы и размера, но все они предварительно запрограммированы и физически взаимодействуют с миром. Чтобы создать робота, инженер обычно использует кинематику (для определения диапазона движения робота) и механику (для определения напряжений внутри робота). Роботы широко используются в машиностроении. ^[9]

Роботы позволяют компаниям экономить деньги на рабочей силе, выполнять задачи, которые слишком опасны или слишком точны для того, чтобы люди могли их экономически выполнять, и обеспечивать лучшее качество. Многие компании используют сборочные линии роботов, а некоторые заводы настолько роботизированы, что могут работать самостоятельно. За пределами завода роботы использовались для обезвреживания бомб, исследования космоса и многих других областей. Роботы также продаются для различных бытовых применений. ^[9]

Промышленная инженерия — это отрасль инженерии, которая занимается выяснением того, как сделать или сделать что-то лучше. Промышленные инженеры занимаются снижением производственных затрат, повышением эффективности, улучшением качества продукции и услуг, обеспечением здоровья и безопасности работников, защитой окружающей среды и соблюдением государственных постановлений. ^[10]

Различные области и темы, в которых задействованы промышленные инженеры, включают:

• Производственная инженерия
• Инженерное управление
• Технологическое проектирование : проектирование, эксплуатация, контроль и оптимизация химических, физических и биологических процессов. ^[11]
• Системная инженерия : междисциплинарная область инженерии, которая фокусируется на том, как проектировать и управлять сложными инженерными системами на протяжении их жизненного цикла. ^[12]
• Программная инженерия : междисциплинарная область инженерии, которая фокусируется на проектировании, разработке, обслуживании, тестировании и оценке программного обеспечения, которое обеспечивает работу компьютеров или других устройств, содержащих программное обеспечение.
• Техника безопасности : инженерная дисциплина, которая гарантирует, что спроектированные системы обеспечивают приемлемый уровень безопасности. ^[13]
• Наука о данных : наука об исследовании, обработке, анализе и визуализации данных для получения полезных идей и выводов.
• Машинное обучение : автоматизация обучения на основе данных с использованием моделей и алгоритмов
• Аналитика и интеллектуальный анализ данных : обнаружение, интерпретация и извлечение закономерностей и идей из больших объемов данных.
• Инженерия затрат : практика, посвященная управлению стоимостью проекта, включающая такие виды деятельности, как оценка затрат и контроль, которая представляет собой контроль затрат и прогнозирование затрат, инвестиционную оценку и анализ рисков. ^[14]
• Ценностная инженерия : систематический метод повышения «ценности» товаров или продуктов и услуг с помощью изучения функции. ^[15]
• Система предопределенного времени движения : метод количественной оценки времени, необходимого для выполнения повторяющихся задач.
• Качественное проектирование : способ предотвращения ошибок или дефектов в производимой продукции и избежания проблем при предоставлении решений или услуг клиентам. ^[16]
• Управление проектами : это процесс и деятельность по планированию, организации, мотивации и контролю ресурсов, процедур и протоколов для достижения конкретных целей в научных или повседневных проблемах.
• Управление цепочкой поставок : управление потоком товаров. Оно включает перемещение и хранение сырья, незавершенного производства и готовой продукции от точки происхождения до точки потребления. ^[17]
• Эргономика : практика проектирования продуктов, систем или процессов с учетом взаимодействия между ними и людьми, которые их используют. ^[18]
• Исследование операций , также известное как наука управления : дисциплина, которая занимается применением передовых аналитических методов для принятия более обоснованных решений ^[19]
• Управление операциями : область управления, связанная с надзором, проектированием и контролем процесса производства, а также перепроектированием бизнес-операций при производстве товаров или услуг. ^[20]
• Проектирование работы : спецификация содержания, методов и взаимосвязи работ с целью удовлетворения технологических и организационных требований, а также социальных и личных потребностей лица, занимающего эту должность. ^[21]
• Финансовая инженерия : применение технических методов, особенно из области математических финансов и вычислительных финансов, в практике финансов.
• Конфигурация промышленного предприятия : определение размеров необходимой инфраструктуры, используемой для поддержки и обслуживания данного объекта.
• Управление объектами : междисциплинарная область, посвященная координации пространства, инфраструктуры, людей и организации ^[22]
• Процесс инженерного проектирования : формулирование плана, помогающего инженеру создать продукт с указанной целью производительности. ^[23]
• Логистика : управление потоком товаров между точкой происхождения и точкой потребления с целью удовлетворения некоторых потребностей клиентов или корпораций. ^[24]
• Бухгалтерский учет : измерение, обработка и передача финансовой информации о хозяйствующих субъектах ^[25]
• Капитальные проекты : управление деятельностью в капитальных проектах включает поток ресурсов или входов, поскольку они преобразуются в выходы. ^{[26] [27]} Многие инструменты и принципы промышленной инженерии могут быть применены к конфигурации рабочей деятельности в рамках проекта. Применение концепций и методов промышленной инженерии и управления операциями к выполнению проектов, таким образом, было названо Управлением производством проектов. ^[28]

Традиционно, основным аспектом промышленной инженерии было планирование планировки заводов и 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. ^[29]

Примерами использования промышленной инженерии являются построение схем технологического процесса, картирование процессов, проектирование сборочной рабочей станции, разработка стратегий для различных видов операционной логистики, консультирование в качестве эксперта по эффективности, разработка нового финансового алгоритма или кредитной системы для банка, оптимизация работы и расположения или использования отделения неотложной помощи в больнице, планирование сложных схем распределения материалов или продуктов (называемое управлением цепочкой поставок ) и сокращение очередей в банке, больнице или тематическом парке. ^[30]

Современные промышленные инженеры обычно используют предопределенную систему времени движения , компьютерное моделирование (особенно дискретно-событийное моделирование ), а также обширные математические инструменты для моделирования, такие как математическая оптимизация и теория очередей , 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 областью и аналогичного технического бэкграунда, требуемого от промышленных инженеров (включая прочную основу в теории вероятностей , линейной алгебре и статистике , а также наличие навыков кодирования ). ^[7]

Производственная инженерия основана на основных навыках промышленной инженерии и машиностроения , добавляя важные элементы из мехатроники, коммерции, экономики и управления бизнесом. ^[31] Эта область также занимается интеграцией различных объектов и систем для производства качественной продукции (с оптимальными затратами) путем применения принципов физики и результатов исследований производственных систем, ^[32] таких как:

Инженеры-технологи разрабатывают и создают физические артефакты, производственные процессы и технологии. Это очень широкая область, которая включает проектирование и разработку продуктов. Инженерное дело считается поддисциплиной промышленной инженерии / системной инженерии и имеет очень сильное совпадение с машиностроением . Успех или неудача инженеров-технологов напрямую влияет на развитие технологий и распространение инноваций. Эта область инженерного дела возникла из дисциплины инструментов и штампов в начале 20-го века. Она значительно расширилась с 1960-х годов, когда промышленно развитые страны представили заводы с:

1. Станки с числовым программным управлением и автоматизированные системы производства. ^[33]

2. Продвинутые статистические методы контроля качества : эти фабрики были пионерами американского инженера-электрика Уильяма Эдвардса Деминга , которого изначально игнорировала его родная страна. Те же методы контроля качества позже превратили японские фабрики в мировых лидеров по экономической эффективности и качеству продукции.

3. Промышленные роботы на заводе, введенные в конце 1970-х годов: эти управляемые компьютером сварочные руки и захваты могли выполнять простые задачи, такие как быстрое и безупречное прикрепление автомобильной двери 24 часа в сутки. Это сокращало расходы и повышало скорость производства. ^[34]

В Соединенных Штатах степень бакалавра — бакалавр наук (BS) или бакалавр наук и инженерии (BSE) в области промышленной инженерии (IE). Варианты названия включают промышленную и операционную инженерию (IOE) и промышленную и системную инженерию (ISE). Типичная учебная программа включает в себя широкую математическую и научную основу, охватывающую химию , физику , механику (т. е. статику, кинематику и динамику), материаловедение, информатику, электронику/схемы, инженерное проектирование и стандартный набор инженерной математики (т. е . исчисление , линейную алгебру , дифференциальные уравнения , статистику ). Для того, чтобы любая инженерная программа бакалавриата была аккредитована, независимо от концентрации, она должна охватывать в значительной степени схожий диапазон такой фундаментальной работы, которая также в значительной степени совпадает с содержанием, проверяемым на одном или нескольких экзаменах на получение лицензии инженера в большинстве юрисдикций.

Курсовая работа, специфичная для IE, включает специализированные курсы в таких областях, как оптимизация , прикладная вероятность , стохастическое моделирование, проектирование экспериментов , статистический контроль процессов , моделирование , производственная инженерия , эргономика / техника безопасности и инженерная экономика . Факультативы 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 . ^{[35] [36] [37] [38] [39]}

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

Обычно полученная степень магистра наук (MS) или магистра наук и инженерии (MSE) в области промышленной инженерии или различные альтернативные смежные специализации. Типичные учебные программы MS могут охватывать:

Инженеры-технологи имеют степень младшего специалиста или бакалавра в области машиностроения со специализацией в области машиностроения. Продолжительность обучения для получения такой степени обычно составляет от двух до пяти лет, за которыми следуют еще пять лет профессиональной практики для получения квалификации профессионального инженера. Работа в качестве технолога по машиностроению подразумевает более прикладной путь квалификации.

Академические степени для инженеров-производственников обычно являются Associate или Bachelor of Engineering, [BE] или [BEng], и Associate или Bachelor of Science, [BS] или [BSc]. Для технологов-производителей требуемые степени - Associate или Bachelor of Technology [B.TECH] или Associate или Bachelor of Applied Science [BASc] in Manufacturing, в зависимости от университета. Степени магистра в области инженерного производства включают Master of Engineering [ME] или [MEng] in Manufacturing, Master of Science [M.Sc] in Manufacturing Management, Master of Science [M.Sc] in Industrial and Production Management и Master of Science [M.Sc], а также Master of Engineering [ME] in Design, который является субдисциплиной производства. Курсы уровня докторантуры [PhD] или [DEng] в области производства также доступны в зависимости от университета.

Программа обучения на степень бакалавра обычно включает курсы по физике, математике, информатике, управлению проектами и специальные темы по машиностроению и машиностроению. Первоначально такие темы охватывают большинство, если не все, субдисциплины машиностроения. Затем студенты выбирают специализацию в одной или нескольких субдисциплинах к концу своей дипломной работы.

Специально для промышленных инженеров люди увидят курсы, охватывающие эргономику, планирование, управление запасами, прогнозирование, разработку продукта и общие курсы, которые фокусируются на оптимизации. Большинство колледжей разбивают большие разделы промышленной инженерии на секторы здравоохранения, эргономики, разработки продукта или консалтинга. Это позволяет студенту хорошо понять каждый из различных подсекторов, чтобы он знал, в какой области он больше всего заинтересован в продолжении карьеры.

Базовая учебная программа для получения степени бакалавра по специальности «Технология производства» или «Технология производства» включает в себя нижеуказанную программу. Эта программа тесно связана с промышленной инженерией и машиностроением. Но она отличается тем, что уделяет больше внимания науке об производстве или науке о производстве. Она включает в себя следующее:

Степень в области машиностроения и машиностроения обычно будет отличаться только несколькими специализированными классами. Степень в области машиностроения больше фокусируется на процессе проектирования продукта и на сложных продуктах, что требует большего опыта в математике.

Профессиональный инженер , PE, — это термин, который относится к лицензированным инженерам, которым разрешено предлагать профессиональные услуги населению. Профессиональные инженеры могут подготавливать, подписывать, заверять печатью и представлять инженерные планы населению. Прежде чем кандидат сможет стать профессиональным инженером, ему необходимо получить степень бакалавра в признанном ABET университете в США, сдать экзамен по основам инженерии (FE), чтобы стать «инженером-стажером», и проработать четыре года под руководством профессионального инженера. После выполнения этих задач кандидат сможет сдать экзамен PE. Получив проходной балл на тесте, кандидат получит свою лицензию PE. ^[40]

SME (общество) администрирует квалификации специально для обрабатывающей промышленности. Это не квалификации уровня степени и не признаются на уровне профессионального инжиниринга. SME предлагает две сертификации для инженеров-производственников: Сертификат сертифицированного технолога производства (CMfgT) и Сертифицированный инженер-производственник (CMfgE).

Квалифицированные кандидаты на получение сертификата сертифицированного производственного технолога (CMfgT) должны сдать трехчасовой экзамен из 130 вопросов с выбором ответа. Экзамен охватывает математику, производственные процессы, управление производством, автоматизацию и смежные предметы. Для сдачи экзамена необходимо набрать 60% или выше. Кроме того, кандидат должен иметь не менее четырех лет объединенного образования и опыта работы в сфере производства. Сертификацию CMfgT необходимо обновлять каждые три года, чтобы оставаться сертифицированной. ^[41]

Сертифицированный инженер-производственник (CMfgE) — это инженерная квалификация, администрируемая Обществом инженеров-производственников, Дирборн, Мичиган, США. Кандидаты, претендующие на получение сертификата сертифицированного инженера-производственника, должны сдать четырехчасовой экзамен из 180 вопросов с выбором ответа, который охватывает более глубокие темы, чем экзамен CMfgT. Для сдачи экзамена необходимо набрать 60% или выше. Кандидаты на получение сертификата CMfgE также должны иметь восемь лет объединенного образования и опыта работы в сфере производства, с минимальным четырехлетним опытом работы. Сертификация CMfgT должна обновляться каждые три года, чтобы оставаться сертифицированной. ^[42]

Область человеческого фактора специализируется на изучении того, как системы подходят людям, которые должны ими управлять, определении ролей людей в системах и выборе тех людей, которые лучше всего подходят для определенных ролей в этих системах. Студенты, которые фокусируются на человеческом факторе, смогут работать с многопрофильной командой преподавателей, обладающих сильными сторонами в понимании когнитивного поведения, связанного с автоматизацией, воздушным и наземным транспортом, медицинскими исследованиями и исследованием космоса.

Область производственных систем разрабатывает новые решения в таких областях, как инженерное проектирование, управление цепочками поставок (например, проектирование систем цепочек поставок, устранение ошибок, крупномасштабные системы), производство (например, проектирование систем, планирование и составление графиков) и медицина (например, диагностика заболеваний, открытие медицинских знаний). Студенты, которые фокусируются на производственных системах, смогут работать над темами, связанными с теориями вычислительного интеллекта для приложений в промышленности, здравоохранении и организациях сферы услуг.

Биопроизводство — наше последнее направление исследований.

Целью области систем надежности является предоставление студентам передовых методов анализа данных и принятия решений, которые улучшат качество и надежность сложных систем. Студенты, которые фокусируются на надежности и неопределенности систем, смогут работать в областях, связанных с современными системами надежности, включая интеграцию качества и надежности, одновременное проектирование жизненного цикла для производственных систем, теорию принятия решений в проектировании качества и надежности, моделирование технического обслуживания и деградации на основе состояния, моделирование дискретных событий и анализ решений.

Программа управления ветровой энергией направлена ​​на удовлетворение растущих потребностей в выпускниках, занимающихся проектированием, эксплуатацией и управлением ветряными электростанциями, развернутыми в огромных количествах по всей стране. Выпускники смогут полностью понять системные и управленческие вопросы ветряных электростанций и их взаимодействие с альтернативными и традиционными системами генерации электроэнергии. ^[43]

Гибкая производственная система (FMS) — это производственная система, в которой есть некоторая гибкость, позволяющая системе реагировать на изменения, как прогнозируемые, так и непрогнозируемые. Обычно считается, что эта гибкость делится на две категории, обе из которых имеют множество подкатегорий. Первая категория, гибкость оборудования, охватывает способность системы изменяться для производства новых типов продукции и способность изменять порядок операций, выполняемых над деталью. Вторая категория, называемая гибкостью маршрутизации, состоит из способности использовать несколько машин для выполнения одной и той же операции над деталью, а также способности системы поглощать масштабные изменения, такие как изменения объема, мощности или возможностей.

Большинство систем FMS состоят из трех основных систем. Рабочие машины, которые часто являются автоматизированными станками с ЧПУ, соединены системой обработки материалов для оптимизации потока деталей и с центральным управляющим компьютером, который управляет перемещениями материалов и потоком машин. Главным преимуществом FMS является ее высокая гибкость в управлении производственными ресурсами, такими как время и усилия, для производства нового продукта. Лучшее применение FMS находится в производстве небольших партий продуктов из массового производства.

Компьютерно-интегрированное производство (CIM) в машиностроении — это метод производства, при котором весь производственный процесс контролируется компьютером. Традиционно разделенные методы процесса объединяются через компьютер с помощью CIM. Эта интеграция позволяет процессам обмениваться информацией и инициировать действия. Благодаря этой интеграции производство может быть более быстрым и менее подверженным ошибкам, хотя главным преимуществом является возможность создания автоматизированных производственных процессов. Обычно CIM опирается на процессы управления с обратной связью, основанные на входных данных от датчиков в реальном времени. Это также известно как гибкое проектирование и производство.

Сварка трением с перемешиванием была открыта в 1991 году Институтом сварки (TWI). Эта инновационная технология сварки в стационарном состоянии (без сплавления) соединяет ранее не поддающиеся сварке материалы, включая несколько алюминиевых сплавов . Она может сыграть важную роль в будущем строительстве самолетов, потенциально заменив заклепки. Текущие области применения этой технологии на сегодняшний день включают: сварку швов алюминиевого основного внешнего бака космического челнока, испытательного образца Orion Crew Vehicle, одноразовых ракет-носителей Boeing Delta II и Delta IV и ракеты SpaceX Falcon 1; броневое покрытие для десантных кораблей; и сварка крыльев и панелей фюзеляжа нового самолета Eclipse 500 от Eclipse Aviation, среди постоянно растущего спектра применений.

Общее число инженеров, работающих в США в 2015 году, составило примерно 1,6 миллиона человек. Из них 272 470 были промышленными инженерами (16,92%), третьей по популярности инженерной специальностью. ^[44] Медианная зарплата по уровню опыта составляет $62 000 при опыте от 0 до 5 лет, $75 000 при опыте от 5 до 10 лет и $81 000 при опыте от 10 до 20 лет. ^[45] Средняя начальная зарплата составляла $55 067 со степенью бакалавра, $77 364 со степенью магистра и $100 759 со степенью доктора. Это ставит промышленную инженерию на 7-е место из 15 среди степеней бакалавра в области инженерии, на 3-е место из 10 среди степеней магистра и на 2-е место из 7 среди докторских степеней по средней годовой зарплате. ^[46] Средний годовой доход промышленных инженеров в США составляет 83 470 долларов. ^[47]

Производственная инженерия — это всего лишь одна грань машиностроительной отрасли. Производственные инженеры любят совершенствовать производственный процесс от начала до конца. Они способны держать в уме весь производственный процесс, сосредоточившись на определенной его части. Успешные студенты в программах получения степени по производственной инженерии вдохновляются идеей начать с природного ресурса, например, куска дерева, и закончить полезным, ценным продуктом, например, столом, произведенным эффективно и экономично.

Инженеры-технологи тесно связаны с инженерными и промышленными проектными работами. Примерами крупных компаний, которые нанимают инженеров-технологов в Соединенных Штатах, являются General Motors Corporation, Ford Motor Company, Chrysler, Boeing , Gates Corporation и Pfizer. Примерами в Европе являются Airbus , Daimler, BMW , Fiat, Navistar International и Michelin Tyre. ^[48]

Отрасли, в которых обычно работают промышленные и производственные инженеры, включают:

• Аэрокосмическая промышленность
• Автомобильная промышленность
• Химическая промышленность
• Компьютерная промышленность
• Электронная промышленность
• Пищевая промышленность
• Швейная промышленность
• Пластиковая упаковочная промышленность
• Фармацевтическая промышленность
• Целлюлозно-бумажная промышленность
• Игрушечная промышленность

Многие производственные компании, особенно в промышленно развитых странах, начали включать программы автоматизированного проектирования (CAE), такие как SolidWorks и AutoCAD , в свои существующие процессы проектирования и анализа, включая 2D и 3D твердотельное моделирование автоматизированного проектирования (CAD). Этот метод имеет много преимуществ, включая более простую и исчерпывающую визуализацию продуктов, возможность создания виртуальных сборок деталей и простоту использования при проектировании сопряженных интерфейсов и допусков.

SolidWorks — пример компьютерной программы САПР для моделирования, разработанной компанией Dassault Systèmes . SolidWorks — отраслевой стандарт для разработки проектов и спецификаций для физических объектов, который по состоянию на 2013 год использовался более чем 165 000 компаний. ^[49] thumb|right|Значок, используемый для AutoCAD 2018 компанией Autodesk.

AutoCAD — пример компьютерной программы моделирования САПР, разработанной Autodesk . AutoCad также широко используется для моделирования САПР и CAE. ^[50]

Другие программы CAE, обычно используемые производителями продукции, включают инструменты управления жизненным циклом продукта (PLM) и инструменты анализа, используемые для выполнения сложных симуляций. Инструменты анализа могут использоваться для прогнозирования реакции продукта на ожидаемые нагрузки, включая усталостную долговечность и технологичность. Эти инструменты включают анализ конечных элементов (FEA), вычислительную гидродинамику (CFD) и автоматизированное производство (CAM). Используя программы CAE, группа разработчиков механических конструкций может быстро и дешево повторять процесс проектирования, чтобы разработать продукт, который лучше соответствует ограничениям по стоимости, производительности и другим параметрам. Нет необходимости создавать физический прототип, пока проектирование не будет близко к завершению, что позволяет оценивать сотни или тысячи проектов вместо относительно немногих. Кроме того, программы анализа CAE могут моделировать сложные физические явления, которые невозможно решить вручную, такие как вязкоупругость, сложный контакт между сопрягаемыми деталями или неньютоновские потоки.

Так же, как производственная инженерия связана с другими дисциплинами, такими как мехатроника, многопрофильная оптимизация проектирования (MDO) также используется с другими программами CAE для автоматизации и улучшения итеративного процесса проектирования. ^[51] Инструменты MDO охватывают существующие процессы CAE, автоматизируя процесс метода проб и ошибок, используемый классическими инженерами. MDO использует компьютерный алгоритм, который будет итеративно искать лучшие альтернативы из первоначального предположения в пределах заданных констант. MDO использует эту процедуру для определения наилучшего результата проектирования и также перечисляет различные варианты. ^[51]

В Wikibooks есть книга по теме: Механика твердого тела

Классическая механика, пытается использовать основные законы движения Ньютона, чтобы описать, как тело будет реагировать, когда это тело подвергается воздействию силы. ^[53] Однако современная механика включает в себя сравнительно недавнюю квантовую теорию . Поддисциплины механики включают в себя:

Классическая механика:

• Статика , наука о неподвижных телах, находящихся в равновесии. ^[54]
• Кинематика — это наука о движении тел (объектов) и систем (групп объектов), игнорирующая силы, вызывающие движение. ^[55]
• Динамика (или кинетика) — наука о том, как силы влияют на движущиеся тела.
• Механика материалов , изучение того, как различные материалы деформируются под действием различных видов напряжений. ^[56]
• Механика жидкости , изучение того, как принципы классической механики соблюдаются в жидкостях и газах. ^[57]
• Механика сплошной среды — метод применения механики, предполагающий, что объекты являются непрерывными (а не дискретными)

Квант:

• Квантовая механика , изучение атомов, молекул, электронов, протонов и нейтронов на субатомном уровне. Этот тип механики пытается объяснить их движение и физические свойства внутри атома. ^[58]

Если инженерный проект заключается в проектировании транспортного средства, статика может быть использована для проектирования рамы транспортного средства, чтобы оценить, где напряжения будут наиболее интенсивными. Динамика может быть использована при проектировании двигателя автомобиля для оценки сил в поршнях и кулачках при работе двигателя. Механика материалов может быть использована для выбора подходящих материалов для изготовления рамы и двигателя. Механика жидкостей может быть использована для проектирования системы вентиляции для транспортного средства или для проектирования системы впуска для двигателя.

Черчение или технический чертеж — это средство, с помощью которого производители создают инструкции по изготовлению деталей. Технический чертеж может быть компьютерной моделью или нарисованной от руки схемой, показывающей все размеры, необходимые для изготовления детали, а также примечания по сборке, список требуемых материалов и другую соответствующую информацию. Квалифицированный рабочий, который создает технические чертежи, может называться чертежником или чертежником . Исторически черчение было двумерным процессом, но программы автоматизированного проектирования (САПР) теперь позволяют проектировщику творить в трех измерениях. Инструкции по изготовлению детали должны подаваться на необходимое оборудование либо вручную, с помощью запрограммированных инструкций, либо с помощью программы автоматизированного производства (CAM) или комбинированной программы САПР/CAM. Такие программы, как SolidWorks и AutoCAD ^[50], являются примерами программ, используемых для черчения новых деталей и продуктов, находящихся в стадии разработки.

По желанию инженер может также вручную изготовить деталь, используя технические чертежи, но это становится все большей редкостью с появлением производства с числовым программным управлением (ЧПУ). Инженеры в основном изготавливают детали вручную в областях нанесения распыляемых покрытий, отделки и других процессов, которые не могут быть экономически или практически выполнены машиной.

Черчение используется почти в каждой поддисциплине машиностроения и производства, а также во многих других отраслях инженерии и архитектуры. Трехмерные модели, созданные с помощью программного обеспечения САПР, также широко используются в конечно-элементном анализе (FEA) и вычислительной гидродинамике (CFD).

Изготовление металла — это создание металлических конструкций с помощью процессов резки, гибки и сборки. Такие технологии, как электронно-лучевая плавка, лазерная инженерия чистой формы и прямое лазерное спекание металла, позволили сделать производство металлических конструкций намного менее сложным по сравнению с другими традиционными методами изготовления металла. ^[59] Они помогают устранить различные проблемы, когда идеализированные структуры САПР не совпадают с фактической изготовленной структурой.

Станки используют много типов инструментов, которые выполняют резку или формовку материалов. Станки обычно включают в себя множество компонентов, состоящих из двигателей, рычагов, плеч, шкивов и других базовых простых систем, чтобы создать сложную систему, которая может строить различные вещи. Все эти компоненты должны работать правильно, чтобы оставаться в графике и оставаться на задании. Станки нацелены на эффективное и действенное производство хороших деталей в быстром темпе с небольшим количеством ошибок. ^[60]

Компьютерно-интегрированное производство (CIM) — это производственный подход, при котором компьютеры используются для управления всем производственным процессом. ^[61] Компьютерно-интегрированное производство используется в автомобильной, авиационной, космической и судостроительной промышленности. ^[62] Компьютерно-интегрированное производство позволяет наблюдать данные с помощью различных сенсорных механизмов во время производства. Этот тип производства подразумевает, что компьютеры контролируют и наблюдают за каждой частью процесса. Это дает CIM уникальное преимущество перед другими производственными процессами.

Мехатроника — это инженерная дисциплина, которая занимается конвергенцией электрических, механических и производственных систем. ^[63] Примерами служат автоматизированные производственные системы, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные подсистемы самолетов и автомобилей. ^[63] Мехатронная система обычно включает в себя механический скелет, двигатели, контроллеры, датчики, исполнительные механизмы и цифровое оборудование. ^[63] Мехатроника широко используется в различных приложениях промышленных процессов и в автоматизации. Термин мехатроника обычно используется для обозначения макроскопических систем, но футуристы предсказали появление очень маленьких электромеханических устройств. Такие маленькие устройства, известные как микроэлектромеханические системы (МЭМС), уже используются в автомобилях для инициирования развертывания подушек безопасности, в цифровых проекторах для создания более четких изображений и в струйных принтерах для создания сопел для печати высокой четкости. В будущем есть надежда, что такие устройства будут использоваться в крошечных имплантируемых медицинских устройствах и для улучшения оптической связи.

Курсы по текстильной инженерии посвящены применению научных и инженерных принципов к проектированию и контролю всех аспектов волокон, текстильных и швейных процессов, продуктов и машин. К ним относятся природные и искусственные материалы, взаимодействие материалов с машинами, безопасность и охрана труда, энергосбережение, а также контроль отходов и загрязнения. Кроме того, студенты получают опыт в проектировании и планировке завода, проектировании и усовершенствовании машин и мокрых процессов, а также проектировании и создании текстильных изделий. В течение всей учебной программы по текстильной инженерии студенты посещают занятия по другим инженерным дисциплинам, включая: механическую, химическую, материальную и промышленную инженерию. ^[64]

Современные композитные материалы (инженерные) (ACM) также известны как современные полимерные матричные композиты. Они, как правило, характеризуются или определяются необычно высокопрочными волокнами с необычно высокой жесткостью или модулем упругости по сравнению с другими материалами, при этом они связаны более слабыми матрицами. Современные композитные материалы имеют широкое, проверенное применение в секторах авиации, космонавтики и спортивного оборудования. Еще более конкретно, ACM очень привлекательны для деталей конструкций самолетов и космонавтов. Производство ACM является многомиллиардной индустрией во всем мире. Композитные изделия варьируются от скейтбордов до компонентов космического челнока. Отрасль можно в целом разделить на два основных сегмента: промышленные композиты и современные композиты.

На Викискладе есть медиафайлы по теме StanleyLi95 .