工業工学

産業工学は、人、お金、知識、情報、設備の統合システムを開発、改善、実装することで、複雑なプロセス、システム、組織の最適化に取り組む工学専門職です。産業工学は製造業務の中心です。^[1]

産業エンジニアは、数学、 物理学、社会科学の専門知識とスキルを、工学分析と設計の原則と方法と組み合わせて、システムとプロセスから得られる結果を指定、予測、評価します。^[2]製造業では、システム、プロセス、および操作の効率的な流れを確保するために、いくつかの産業工学の原則が遵守されています。^[1]これらには以下が含まれます。

• リーン製造
• シックスシグマ
• 情報システム
• プロセス能力
• 定義、測定、分析、改善、制御(DMAIC)。

これらの原理により、労働、材料、機械の有効な調整のための新しいシステム、プロセス、または状況の創出が可能になり、物理的または社会的システムの品質と生産性も向上します。[3] [4] 関連する専門分野に応じて、インダストリアルエンジニアリングは、オペレーションズリサーチ、システムエンジニアリング、製造エンジニアリング、生産工学、^{サプライチェーン}エンジニアリング、マネジメントサイエンス、エンジニアリングマネジメント、金融工学、人間 工学または人間工学、安全工学、物流工学、品質工学、またはその他の関連する能力や分野と重複することもあります。

歴史家の間では、産業工学の専門職のルーツは産業革命に遡るというのが一般的な見解である。フライングシャトル、ジェニー紡績機、そしておそらく最も重要な蒸気機関など、繊維産業における伝統的な手作業を機械化するのを助けた技術は、規模の経済性を生み出し、初めて集中的な場所での大量生産を魅力的なものにした。生産システムの概念は、これらの技術革新によって作られた工場で生まれた。 ^[5] また、レオナルド・ダ・ヴィンチが最初の産業工学者だったのではないかという説もある。なぜなら、1500年頃に彼が土をシャベルで掘る速度を調べることで、人間の仕事の分析に科学を適用したという証拠があるからだ。産業工学の専門職は、チャールズ・バベッジの工場運営の研究、特に1832年のまっすぐなピンの製造に関する研究から発展したと主張する人もいる。しかし、これらの初期の努力は価値があったものの、単に観察にすぎず、研究対象の仕事を工学的に設計したり、全体的な生産量を増やしたりしようとはしなかったと一般的に主張されている。^[6]

アダム・スミスが著書『国富論』で提唱した分業と資本主義の「見えざる手」の概念は、産業革命の多くの技術革新者たちに工場システムを確立し、導入する動機を与えた。ジェームズ・ワットとマシュー・ボールトンの努力により、世界初の統合機械製造施設が誕生し、無駄を減らして生産性を高めるためのコスト管理システムや職人の技能訓練制度などの概念の適用も行われた。^[5]

チャールズ・バベッジは、1800年代初頭にイギリスとアメリカの工場を訪問した際に執筆した著書『機械と製造業者の経済について』で紹介した概念により、産業工学と関連付けられるようになりました。この本には、特定のタスクを実行するために必要な時間、タスクをより小さく詳細度の低い要素に分割することの影響、反復タスクから得られる利点などの主題が含まれています。^[5]

イーライ・ホイットニーとシメオン・ノースは、米国政府向けのマスケット銃とピストルの製造において、互換性のある部品という概念の実現可能性を証明しました。このシステムでは、個々の部品が許容範囲内で大量生産され、あらゆる完成品に使用できるようにしました。その結果、専門労働者のスキルの必要性が大幅に軽減され、最終的には後に研究される産業環境につながりました。^[5]

フレデリック・テイラー（1856-1915）は、一般的に産業工学の父とみなされています。彼はスティーブンス工科大学で機械工学の学位を取得し、発明からいくつかの特許を取得しました。1900年代初頭に出版された彼の著書「ショップマネジメント」と「科学的管理の原則」^{は、産業工学の始まりでした。 [7]} 彼の方法による作業効率の改善は、作業方法の改善、作業基準の開発、作業に必要な時間の短縮に基づいていました。科学的方法に固執したテイラーは、機械工場での作業で機械と人間を対象に多くの実験を行いました。テイラーは、作業のさまざまな要素にかかる時間を測定するための「時間研究」を開発し、研究の観察を使用してさらに時間を短縮しました。時間研究は、手動タスクの計画とインセンティブの提供に正確な時間基準を提供するために、改善された方法に対して再び行われました。^[5]

フランク・ギルブレス（1868年 - 1924年）とリリアン・ギルブレス（1878年 - 1972年）の夫婦チームは、インダストリアルエンジニアリング運動のもう一つの礎であり、その研究成果はパデュー大学インダストリアルエンジニアリング学部に収蔵されている。彼らは人間の動作の要素をサーブリグと呼ばれる18の基本要素に分類した。この開発により、アナリストは作業に必要な時間を知らなくても作業を設計できるようになった。これらの開発は、ヒューマンファクターまたはエルゴノミクスと呼ばれるより広範な分野の始まりであった。^[5]

1908年、ペンシルベニア州立大学で初めて産業工学のコースが選択科目として開講され、ヒューゴ・ディーマーの尽力により1909年に独立したプログラムとなった。^{[8]産業工学の最初の博士号は1933年に}コーネル大学で授与された。

1912 年、ヘンリー ローレンス ガントは、組織の行動とその関係性を示すガント チャートを開発しました。このチャートは、後にウォレス クラークによって今日よく知られている形に発展しました。^[要出典]

組立ラインの開発により、ヘンリー・フォードの工場（1913年）は、この分野で大きな飛躍を遂げました。フォードは、自動車の組立時間を700時間以上から1.5時間に短縮しました。さらに、彼は資本主義福祉経済（「福祉資本主義」）の先駆者であり、生産性向上のために従業員に金銭的インセンティブを提供するという旗印でもありました。

1927年、当時のベルリン工科大学がドイツで初めてこの学位を導入した大学となった。^[9] ヴィリー・プリオンが開発した学習コースは当時まだ「ビジネスとテクノロジー」と呼ばれており、実業家の子孫に適切な教育を提供することを目的としていた。

1940 年代に開発された総合的品質管理システム (総合的品質管理または TQM) は、第二次世界大戦後に勢いを増し、戦後の日本の復興の一翼を担いました。

アメリカ産業工学会は1948年に設立されました。FWテイラーとギルブレス夫妻による初期の研究は、機械の性能向上だけにとどまらず、製造プロセス全体の性能向上にも関心が集まるにつれて、アメリカ機械学会に提出された論文にまとめられ、最も顕著なのはヘンリー・R・タウン（1844-1924）による論文「経済学者としてのエンジニア」（1886年）の発表でした。^[10]

1960 年から 1975 年にかけて、資材所要量計画(MRP)などの供給に関する意思決定支援システムが開発され、産業組織のタイミングの問題 (在庫、生産、調合、輸送など) が強調されるようになりました。イスラエルの科学者Jacob Rubinovitz博士は、1976 年に IAI と Control-Data (イスラエル) で開発された CMMS プログラムを南アフリカおよび世界中に導入しました。

1970 年代には、カイゼンやカンバンなどの日本の経営理論が浸透し、日本は非常に高い品質と生産性を実現しました。これらの理論により、品質、納期、柔軟性の問題が改善されました。西洋の企業はカイゼンの大きな影響を認識し、独自の継続的改善プログラムを導入し始めました。W . エドワーズ デミングは、1950 年代から生涯を通じて、変動の最小化に多大な貢献をしました。

1990 年代には、世界的な産業のグローバル化のプロセスを経て、サプライ チェーン管理と顧客中心のビジネス プロセス設計に重点が置かれるようになりました。イスラエルの科学者エリヤフ M. ゴールドラット(1985)によって開発された制約理論も、この分野における重要なマイルストーンです。

エンジニアリングは伝統的に分解的です。^[要出典]何かの全体を理解するには、まずそれを部分に分解します。^[要出典]部分を習得し、それらを再び組み合わせて、全体を習得する方法をよりよく理解します。産業システムエンジニアリング (ISE) のアプローチは逆で、システム全体のコンテキストなしでは、どの部分も理解できません。システムの一部を変更すると、システム全体に影響が及び、単一の部分の役割は、システム全体をよりよくサポートすることです。

また、産業工学では、人的要因と状況の技術的側面との関係、および状況全体に影響を及ぼす他のすべての要因を考慮しますが、^[4]他の工学分野は、無生物の設計に重点を置いています。

「インダストリアルエンジニアは、革新的で効率的な組織を生み出す人材、情報、材料、機器の組み合わせを統合します。製造業に加えて、インダストリアルエンジニアは、病院、通信、電子商取引、エンターテイメント、政府、金融、食品、医薬品、半導体、スポーツ、保険、販売、会計、銀行、旅行、輸送など、あらゆる業界で働き、コンサルティングを行っています。」^[11]

「インダストリアルエンジニアリングは、エンジニアから営業マン、経営陣まで、あらゆるタイプの従業員と協力するために社会的スキルを適用するという点で、人材と最も密接に関係するエンジニアリングの分野です。インダストリアルエンジニアの主な焦点の1つは、人々の労働環境を改善することです。労働者を変えるのではなく、職場を変えることです。」^[11]

「工業エンジニアを含むすべてのエンジニアは、微分方程式と微分積分を通して数学を学びます。工業エンジニアリングは、離散変数の数学に基づいているという点で異なりますが、他のすべてのエンジニアリングは連続変数の数学に基づいています。私たちは、他のエンジニアリング分野で非常に普及している微分方程式の使用とは対照的に、線形代数と差分方程式の使用を重視しています。この重点は、注文の順序付け、バッチのスケジュール、材料処理ユニットの数の決定、工場のレイアウトの調整、動作のシーケンスの検索などを行う生産システムの最適化で明らかになります。工業エンジニアとして、私たちは離散コンポーネントのシステムをほぼ独占的に扱います。」^[11]

もともと製造業に適用されていたが、インダストリアルエンジニアリングにおける「インダストリアル」の使用は、プロセス、システム、または組織の運営方法を最適化するためのあらゆる方法論的または定量的なアプローチを包含するように成長したため、やや誤解を招く可能性がある。実際、インダストリアルエンジニアリングにおける「インダストリアル」は、最も広い意味での産業を意味する。^{[12] 「}インダストリアル」という用語は、インダストリアルおよび製造工学、インダストリアルおよびシステム工学、インダストリアルエンジニアリングおよびオペレーションズリサーチ、インダストリアルエンジニアリングおよびマネジメントなどのより広い用語に変更されてきた。

産業工学には多くのサブ分野があり、その中で最も一般的なものを以下に示します。これらのサブ分野の1つだけに焦点を当てる産業エンジニアもいますが、サプライチェーンと物流、施設とエネルギー管理など、サブ分野の組み合わせを扱う人も多くいます。^{[13] [14]}

方法論エンジニアリング

施設エンジニアリングとエネルギー管理

金融工学

エネルギー工学

ヒューマンファクターと 安全工学

情報システム工学と管理

製造エンジニアリング

オペレーションエンジニアリングと管理

オペレーションズリサーチと最適化

政策立案

生産技術

品質と信頼性のエンジニアリング

サプライチェーン管理と物流

システムエンジニアリングと分析

システムシミュレーション

関連分野

組織開発と変革管理

行動経済学

産業エンジニアは、そのような開発や技術システムの設計において、人間と機械、材料、情報、手順、環境との相互作用を研究します。^[15]

ワシントン協定の加盟国で認定された工業工学の学位は、他のすべての署名国でも同等の認定を受けることができるため、ある国のエンジニアは他の国でも専門的にエンジニアリングを行うことができます。

大学では学士、修士、博士レベルの学位を提供しています。

米国では、取得する学士号は、産業工学 (IE) の理学士 (BS) または理学および工学の学士号 (BSE) のいずれかです。南アフリカでは、学士号は工学士 (BEng) です。この学位のバリエーションには、産業およびオペレーション エンジニアリング (IOE)、産業およびシステム エンジニアリング (ISE または ISyE) などがあります。

典型的なカリキュラムには、化学、物理学、力学（静力学、運動学、動力学）、材料科学、コンピューターサイエンス、電子工学/回路、工学設計、標準的な工学数学（微積分、線形代数、微分方程式、統計学）にわたる広範な数学と科学の基礎が含まれます。専攻に関係なく、認定を受ける工学の学部課程は、そのような基礎作業をほぼ同様にカバーしている必要があります。これは、ほとんどの管轄区域で 1 つ以上の工学ライセンス試験でテストされる内容とかなり重複しています。

IE特有のコースワークには、最適化、応用確率、確率モデル、実験計画法、統計的プロセス制御、シミュレーション、製造工学、人間工学/安全工学、工学経済学などの分野の専門コースが含まれます。産業工学の選択科目では通常、製造、サプライチェーンと物流、分析と機械学習、生産システム、ヒューマンファクターと工業デザイン、サービスシステムなどの分野のより専門的なトピックが扱われます。^{[17] [18] [19] [20] [21] [22]}

一部のビジネス スクールでは IE と一部重複する関連性を持つプログラムを提供している場合がありますが、エンジニアリング プログラムは、より定量的な焦点、必須のエンジニアリング サイエンスの選択科目、およびすべてのエンジニアリング プログラムで必須のコア数学と科学のコースによって区別されます。

通常取得できる大学院の学位は、産業工学における理学修士 (MS)、理学および工学修士 (MSE)、工学修士 (MEng)、または関連するさまざまな集中分野の学位です。

典型的な MS カリキュラムには次のような内容が含まれます。

工業工学は正式な学位として何年も前から存在していますが、どのようなトピックを教え、研究すべきかというコンセンサスは国によって異なります。たとえば、トルコは非常に技術的な学位に重点を置いていますが、デンマーク、フィンランド、イギリスは経営に重点を置いた学位であるため、技術的要素は少なくなっています。一方、米国はケーススタディやグループでの問題解決に重点を置いており、技術的側面と非技術的側面のバランスを保っています。^[24]

従来、インダストリアル エンジニアリングの主な側面は、工場のレイアウトを計画し、組立ラインやその他の製造パラダイムを設計することでした。そして現在、リーン生産システムでは、インダストリアル エンジニアは時間、お金、材料、エネルギー、その他のリソースの無駄をなくすために取り組んでいます。

産業工学が使用される例としては、フロープロセスチャートの作成、プロセスマッピング、組み立てワークステーションの設計、さまざまな運用ロジスティクスの戦略策定、効率化の専門家としてのコンサルティング、銀行向けの新しい金融アルゴリズムやローンシステムの開発、病院の運営や緊急治療室の場所や使用の合理化、材料や製品の複雑な流通スキームの計画（サプライチェーン管理と呼ばれる）、銀行、病院、テーマパークでの行列（または待ち行列）の短縮などが挙げられます。

現代の産業エンジニアは、通常、所定の動作時間システム、コンピューターシミュレーション（特に離散イベントシミュレーション）、および数理最適化や待ち行列理論などの広範な数学的ツール、およびシステム分析、評価、最適化のための計算方法を使用します。産業エンジニアは、データサイエンスと機械学習のツールも仕事で使用します。これは、これらの分野が現場と密接に関連していることと、産業エンジニアに求められる同様の技術的背景（確率論、線形代数、統計の強固な基礎とコーディングスキルを含む）によるものです。^[25]

• 機械産業およびエネルギー工学に関する国際会議

• Badiru, A. (編) (2005). 産業およびシステム工学ハンドブック. CRC Press. ISBN 0-8493-2719-9 . 
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• システムエンジニアリング知識体系 (SEBoK)
• 伝統的なエンジニアリング
• 工学管理学修士（MEA）
• カンバムパティ、ベンカタ・サティア・スーリヤ・ナラヤナ・ラオ（2017）。「インダストリアルエンジニアリングの原理」IIE年次会議。議事録；ノークロス（2017）：890-895。[1]

• ウィキメディア・コモンズの工業工学に関連するメディア