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産業工学(IE) は、人、材料、情報、設備、エネルギーの統合システムの設計、改善、設置に関係しています。 IE は、数学、物理、社会科学の専門知識とスキル、および工学分析と設計の原理と方法を活用して、そのようなシステムから得られる結果を特定、予測、評価します。[ 1 ]産業工学は、効率、生産性、品質を向上させることにより、複雑なプロセス、システム、組織を最適化することに焦点を当てた工学の一分野です。 IE は、工学、数学、ビジネスの原理を組み合わせて、人、材料、情報、設備、エネルギーを含むシステムを設計、分析、管理します。 産業エンジニアは、製造、医療、物流、サービス部門など、さまざまな産業で、無駄を削減し、業務を合理化し、全体的なパフォーマンスを向上させることを目指しています。
産業エンジニアは、自動車製造、航空宇宙、医療、林業、金融、レジャー、教育など、数多くの産業で雇用されています。[ 2 ]産業工学は、プロセスやシステムを改善するために、物理科学と社会科学を工学原理と組み合わせます。[ 3 ]
システム、プロセス、およびオペレーション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採用されています。産業エンジニアは、無駄を削減しながら品質と生産性を向上させるために活動しています。[ 3 ]彼らは、リーン生産方式、シックスシグマ、情報システム、プロセス能力などの原則を活用しています。
これらの原則により、労働、材料、機械の有益な調整のための新しいシステム、プロセス、または状況の作成が可能になります。[ 4 ] [ 5 ]関連するサブスペシャリティによっては、産業工学は、オペレーションズリサーチ、システム工学、製造工学、生産工学、サプライチェーン工学、プロセス工学、経営科学、 エンジニアリングマネジメント、人間工学またはヒューマンファクター工学、安全工学、ロジスティクス工学、品質工学、またはその他の関連する能力または分野と重複することもあります。
産業工学の起源は、一般的に工場システムと大量生産の台頭を伴う産業革命に遡ります。基本的な概念は、アダム・スミスの分業やイーライ・ホイットニーによる互換部品の導入などのアイデアを通じて現れ始めました。[ 6 ]「産業エンジニア」という用語は、1901年に生産とコスト分析に焦点を当てたエンジニアの必要性を提唱したジェームズ・ガンに由来します。しかし、フレデリック・テイラーは、科学的管理に焦点を当て、時間研究と標準化された作業方法を重視し、1911年にその原則を発表したことから、「産業工学の父」として広く認められています。特に、テイラーは、プロセス改善と生産性向上を目的として、1885年に「基本レート固定」と呼ばれる産業工学の仕事に特化した最初の部門を設立しました。[ 7 ]フランクとリリアン・ギルブレスは、20世紀初頭に手作業の分析のために動作研究とサーブリッグを開発し、さらに大きく貢献しました。この分野の初期の焦点は、製造環境における効率と生産性の向上に大きく向けられており、これは1880年にASMEの初代会長が強調したように、エンジニアリング専門家によるコスト削減の要求によって部分的に推進された。[ 8 ]この学問分野の正式な化は、1948年の米国工業技術協会（AIIE）の設立によって継続された。近年では、工業工学は製造業を超えて、ヘルスケア、プロジェクト管理、サプライチェーン最適化などの分野にまで拡大している。[ 9 ]
システム工学が認知された学問分野としての起源は第二次世界大戦に遡り、その原理は新たな戦争技術の複雑さを管理するために出現し始めた。システム思考自体はこの時期より前から存在していたが、バトル・オブ・ブリテンにおける英国空軍戦闘機司令部C2システムの分析（当時はまだこの用語は存在していなかったが）は、高度なシステム工学の初期の例とみなされている。システム工学という用語が公に初めて使用されたのは、1950年3月にベル電話研究所のマービン・J・ケリーによるもので、彼はそれを新しいシステムを定義し、新しいサービスを生み出すための研究の応用を導く上で不可欠であると説明した。この主題に特化した最初の論文は1956年にケネス・シュラガーによって発表され、彼は技術の複雑化とシステム工学専門グループの結成により、システム工学の重要性が高まっていることを指摘した。1957年、E・W・エングストロムはこの概念をさらに詳しく説明し、目標の決定とすべての影響要因の徹底的な検討が、システム工学を成功させるための要件であることを強調した。同年には、グッドとマホルによるこの分野初の教科書「システムエンジニアリング：大規模システムの設計入門」も出版された。初期のシステムエンジニアリングの実践は、一般的に非公式で、学際的で、応用領域に深く根ざしていた。これらの最初の言及と出版の後、この分野は1960年代と1970年代にさらに発展し、アーサー・ホールのような人物がシステムエンジニアの特性を定義し、それを包括的なプロセスとして捉えた。非公式な性質にもかかわらず、システムエンジニアリングは1969年のアポロ月面着陸のような主要な成果において重要な役割を果たした。形式化への重要な一歩は、1969年7月に米国空軍によって最初の正式なシステムエンジニアリングプロセスである軍事規格（MIL-STD）-499：システムエンジニアリング管理が導入されたことで起こった。この規格はシステムエンジニアリングプロセスを管理するためのガイダンスを提供することを目的としており、後に拡張および更新された。正式な訓練を受けたシステムエンジニアの必要性から、1980年代後半に全米システム工学評議会（NCOSE）が設立され、後に国際システム工学評議会（INCOSE）へと発展しました。INCOSEは、1994年に創刊した学術誌「Systems Engineering」や、1997年に初版を刊行した「Systems Engineering Handbook」などの出版物を通じて、この分野の体系化にさらに貢献しました。また、NASAなどの組織も独自のシステム工学ハンドブックを出版しました。21世紀に入ると、国際標準化が重要な側面となり、国際標準化機構（ISO）が2005年にシステム工学の応用と管理を定義する最初の規格を公表し、正式な学問分野としての地位をさらに確固たるものにしました。[ 10 ]
フレデリック・テイラー（1856年～1915年）は、一般的に産業工学の父とされています。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、発明でいくつかの特許を取得しました。テイラーは、経営学の古典となった『科学的管理の原理』をはじめとする多くの有名な著作の著者です。これは、20世紀で最も影響力のある経営学の本の1つと考えられています。[ 11 ]この本は、非効率性によって国がいかに損失を被るかを示すこと、非効率性の解決策は体系的な管理であることを示すこと、そして最良の管理はあらゆる種類の人間の活動に適用できる明確な法則、規則、原則に基づいていることを示すことという3つの目標を設定しました。テイラーは、ストップウォッチ時間研究を開発したことで記憶されています。[ 6 ]テイラーの発見は、産業工学の基礎を築きました。
フランク・ギルブレス（1868–1924）は、妻のリリアン・ギルブレス（1878–1972）とともに、産業工学の発展に大きな影響を与えました。彼らの研究はパデュー大学に所蔵されています。1907年、フランク・ギルブレスはフレデリック・テイラーと出会い、テイラーの研究から多大なことを学びました。[ 12 ]フランクとリリアンは、作業者が手作業やタスクを実行するために必要な一連の基本的な動作を構成する18種類の基本動作を作成しました。彼らはこれらの要素をサーブリッグと名付け、職場での動作の研究に使用しました。[ 13 ]これらの発展は、人間工学またはエルゴノミクスとして知られるはるかに広い分野の始まりでした。
ヒューゴ・ディーマーの尽力により、 1908年にペンシルベニア州立大学で産業工学の最初のコースが選択科目として開講された。[ 14 ]産業工学の最初の博士号は、1933年にコーネル大学から授与された。[ 15 ]
ヘンリー・ガント（1861～1919）は、テイラー主義の高まりつつあった運動に深く関わりました。ガントは、管理ツールであるガントチャートの作成者として最もよく知られています。ガントチャートは依存関係を視覚的に表示することで、プロジェクトマネージャーがすべてを整理整頓できるようにします。ガントチャートは大学で研究され、世界中のプロジェクトマネージャーによって使用されています。ガントはガントチャートの作成に加えて、科学的管理に他にも多くの重要な貢献をしました。彼は従業員のインセンティブや企業が社会に与える影響に関心を寄せていました。今日、米国機械学会は「経営における卓越した業績と地域社会への貢献」に対してガントメダルを授与しています。[ 16 ]
ヘンリー・フォード（1863～1947）は、移動式組立ラインを初めて導入することで、工場生産にさらなる革命をもたらしました。この革新により、自動車の製造にかかる時間が12時間以上から1時間33分に短縮されました。[ 17 ]この連続フローに着想を得た生産方法は、自動車製造の新しい方法をもたらしました。フォードはまた、労働時間の変更でも知られています。彼は、一般的な週6日労働を5日に短縮し、日給を2倍にしました。こうして、一般的な週40時間労働が生まれました。[ 18 ]
総合品質管理（TQM）は1940年代に登場し、第二次世界大戦後に勢いを増しました。この用語は、品質改善に対する日本式の経営アプローチを説明するために作られました。総合品質管理は、顧客中心の組織のための経営システムであり、組織の継続的な改善にすべての従業員を参加させるものと説明できます。ジョセフ・ジュランは、品質管理と経営上のブレークスルーの概念を教えることで、TQMの先駆者として知られています。[ 19 ]
アメリカ工業技術協会は1948年に設立されました。FWテイラーとギルブレス兄弟による初期の研究は、機械の性能向上から製造プロセス全体の性能向上へと関心が高まるにつれて、アメリカ機械学会に提出された論文に記録されました。特に、ヘンリー・R・タウン（1844-1924）が論文「経済学者としてのエンジニア」（1886年）を発表したことが注目されます。[ 20 ]
1960年から1975年にかけて、資材所要量計画（MRP）などの供給における意思決定支援システムが発展するにつれて、産業組織におけるタイミングの問題（在庫、生産、配合、輸送など）が強調されるようになった。
1970年代、カイゼンやカンバンといった日本の経営理論が普及したことで、日本は非常に高いレベルの品質と生産性を実現しました。これらの理論は、品質、納期、柔軟性といった課題を改善しました。欧米の企業もカイゼンの大きな効果を認識し、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年代から生涯にわたり、ばらつきの最小化に多大な貢献をしました。
1990年代、世界的な産業のグローバル化に伴い、サプライチェーンマネジメントと顧客志向のビジネスプロセス設計が重視されるようになった。イスラエルの科学者エリヤフ・M・ゴールドラット（1985年）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ある。
元々は製造業に適用されていたが、産業工学における「産業」の使用は、プロセス、システム、または組織がどのように機能するかを最適化するためのあらゆる体系的または定量的アプローチを包含するように拡大したため、やや誤解を招く可能性がある。実際、産業工学における「産業」は、最も広い意味での産業を意味する。[ 21 ]人々は「産業」という用語を、産業および製造工学、産業およびシステム工学、産業工学およびオペレーションズリサーチ、または産業工学およびマネジメントなどのより広い用語に変更した。
産業工学には、以下に示すような多数のサブ分野があります（ただし、これらに限定されません）。産業エンジニアの中には、これらのサブ分野のうちの1つだけを専門とする人もいますが、多くのエンジニアは複数のサブ分野を組み合わせて扱っています。これらのサブ分野のうち最初の14は、IISEの知識体系[ 1 ]から来ています。これらは知識領域とみなされており、その多くは内容が重複しています。
工業工学の学生は、作業分析と設計、プロセス設計、人間工学、設備計画とレイアウト、工学経済分析、生産計画と管理、システム工学、コンピュータ利用とシミュレーション、オペレーションズリサーチ、品質管理、自動化、ロボット工学、生産性工学などのコースを受講します。[ 22 ]
世界中の様々な大学が産業工学の学位を提供しています。米国では、パデュー大学のエドワードソン産業工学部、ジョージア工科大学のH・ミルトン・スチュワート産業システム工学部、ミシガン大学の産業オペレーション工学科などが、いずれも産業工学科として知られています。その他の大学としては、バージニア工科大学、テキサスA&M大学、ルイジアナ州立大学、ノースウェスタン大学、ウィスコンシン大学マディソン校、南カリフォルニア大学、ノースカロライナ州立大学などが挙げられます。
認定された大学に通うことは重要です。なぜなら、ABET認定は卒業生が専門職に就くために必要な教育要件を満たしていることを保証するからです。[ 23 ]この教育の質は国際的に認められており、学生を成功するキャリアに向けて準備します。
国際的に見ると、ワシントン協定加盟国のいずれかで認定された工業工学の学位は、他のすべての署名国においても同等の認定を受けるため、ある国のエンジニアは他のどの国でも専門的にエンジニアリング業務を行うことができる。
大学では、学士、修士、博士の学位が授与される。
米国では、学士号は理学士（BS）または工業工学（IE）の理学・工学士（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。学位のバリエーションとして、工業・オペレーション工学（IOE）や工業・システム工学（ISEまたはISyE）などがあります。
一般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、コンピュータ科学、電子工学／回路、工学設計、および標準的な工学数学（微積分、線形代数、微分方程式、統計学）を含む、幅広い数学と科学の基礎が含まれます。工学系の学部課程が認定を受けるためには、専攻分野に関わらず、こうした基礎的な学習内容をほぼ網羅している必要があり、これはほとんどの管轄区域における1つ以上の工学系資格試験で出題される内容と大きく重複しています。
IE に特化したコースワークには、最適化、応用確率、確率モデリング、実験計画法、統計的プロセス管理、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。産業工学の選択コースは通常、製造、サプライチェーンとロジスティクス、分析と機械学習、生産システム、人間工学と工業デザイン、サービスシステムなどの分野のより専門的なトピックを扱います。[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]
一部のビジネススクールでは、IE（産業工学）と関連性のあるプログラムを提供している場合もあるが、工学プログラムは、より高度な定量的アプローチ、必須の工学科学選択科目、そしてすべての工学プログラムで必須となる基礎的な数学と科学のコースによって区別される。
通常取得される大学院学位は、理学修士（MS）、理学・工学修士（MSE）、または工業工学の工学修士（MEng）、あるいは関連する様々な専門分野の学位である。
一般的な修士課程のカリキュラムには、以下のような内容が含まれる場合があります。
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