La ingeniería industrial es una profesión de ingeniería que se ocupa de la optimización de procesos , sistemas u organizaciones complejos mediante el desarrollo, la mejora y la implementación de sistemas integrados de personas, dinero, conocimiento, información y equipos. La ingeniería industrial es fundamental para las operaciones de fabricación. [1]
Los ingenieros industriales utilizan conocimientos y habilidades especializados en las ciencias matemáticas, físicas y sociales , junto con principios y métodos de análisis y diseño de ingeniería, para especificar, predecir y evaluar los resultados obtenidos de los sistemas y procesos. [2] En la industria manufacturera se siguen varios principios de ingeniería industrial para garantizar el flujo efectivo de sistemas, procesos y operaciones. [1] Estos incluyen:
Estos principios permiten la creación de nuevos sistemas , procesos o situaciones para la coordinación útil de mano de obra , materiales y máquinas y también mejorar la calidad y productividad de los sistemas, físicos o sociales. [3] [4] Dependiendo de las subespecialidades involucradas, la ingeniería industrial también puede superponerse con, investigación de operaciones , ingeniería de sistemas , ingeniería de manufactura , ingeniería de producción , ingeniería de la cadena de suministro , ciencia de la administración , ingeniería de gestión , ingeniería financiera , ergonomía o ingeniería de factores humanos , ingeniería de seguridad , ingeniería logística , ingeniería de calidad u otras capacidades o campos relacionados.
Existe un consenso general entre los historiadores de que 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, incluida la lanzadera volante , la máquina de hilar Jenny y, quizás lo más importante, la máquina 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] También se ha sugerido que tal vez Leonardo da Vinci fue el primer ingeniero industrial porque hay evidencia de que aplicó la ciencia al análisis del trabajo humano al examinar la velocidad a la que un hombre podía palear tierra alrededor del año 1500. Otros también afirman que la profesión de ingeniería industrial surgió del estudio de Charles Babbage sobre las operaciones de las fábricas y, específicamente, su trabajo sobre la fabricación de alfileres rectos en 1832. Sin embargo, se ha argumentado en general que estos primeros esfuerzos, aunque valiosos, fueron meramente observacionales y no intentaron diseñar los trabajos estudiados ni aumentar la producción general. [6]
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 de fabricación. Los esfuerzos de James Watt y Matthew Boulton condujeron a la primera instalación de fabricación de máquinas integradas del mundo, incluida la aplicación de conceptos como los sistemas de control de costos para reducir el desperdicio y aumentar la productividad y la institución de la capacitación de habilidades para los 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 obtienen de las tareas repetitivas. [5]
Eli Whitney y Simeon North demostraron la viabilidad del concepto de piezas intercambiables en la fabricación de mosquetes y pistolas para el gobierno de Estados Unidos. Con este sistema, las piezas individuales se producían en serie con tolerancias que permitían su uso en cualquier producto terminado. El resultado fue una reducción significativa de la necesidad de mano de obra especializada, lo que finalmente condujo al entorno industrial que se estudiaría más adelante. [5]
Frederick Taylor (1856-1915) es considerado generalmente el padre de la disciplina de la ingeniería industrial. Obtuvo un título en ingeniería mecánica en el Instituto Tecnológico Stevens y obtuvo varias patentes por sus inventos. Sus libros Shop Management y The Principles of Scientific Management , que se publicaron a principios del siglo XX, fueron el comienzo de la ingeniería industrial. [7] Las mejoras en la eficiencia laboral bajo sus métodos se basaron en la mejora de los métodos de trabajo, el desarrollo de estándares de trabajo y la reducción del tiempo necesario para realizar el trabajo. Con una fe inquebrantable en el método científico, Taylor realizó muchos experimentos en el trabajo de taller de máquinas, tanto con máquinas como con hombres. Taylor desarrolló el "estudio de tiempos" para medir el tiempo empleado en varios elementos de una tarea y luego utilizó las observaciones del estudio para reducir aún más el tiempo. El estudio de tiempos se realizó una vez más para el método mejorado con el fin de proporcionar estándares de tiempo que sean precisos para planificar tareas manuales y también para proporcionar incentivos. [5]
El matrimonio formado por Frank Gilbreth (1868-1924) y Lillian Gilbreth (1878-1972) fue la otra piedra angular del movimiento de ingeniería industrial, cuyo trabajo se encuentra en la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de Purdue . Clasificaron los elementos del movimiento humano en 18 elementos básicos llamados therbligs . Este desarrollo permitió a los analistas diseñar trabajos sin saber el tiempo necesario para realizarlos. Estos desarrollos fueron el comienzo de un campo mucho más amplio conocido como factores humanos o ergonomía . [5]
En 1908, se ofreció el primer curso de ingeniería industrial como optativo en la Universidad Estatal de Pensilvania , que se convirtió en un programa separado en 1909 gracias a los esfuerzos de Hugo Diemer . [8] El primer doctorado en ingeniería industrial fue otorgado en 1933 por la Universidad de Cornell .
En 1912, Henry Laurence Gantt desarrolló el diagrama de Gantt , que describe las acciones de la organización junto con sus relaciones. Este diagrama se abre paso en la forma que conocemos hoy en día por Wallace Clark . [ cita requerida ]
Con el desarrollo de las cadenas de montaje , la fábrica de Henry Ford (1913) supuso un importante salto adelante en el ámbito. Ford redujo el tiempo de montaje de un automóvil de más de 700 horas a 1,5 horas. Además, fue pionero de la economía del bienestar capitalista ("capitalismo del bienestar") y abanderado de ofrecer incentivos económicos a los empleados para aumentar la productividad.
En 1927, la entonces Technische Hochschule Berlin fue la primera universidad alemana en introducir la titulación. [9] La carrera desarrollada por Willi Prion se llamaba entonces Economía y Tecnología y tenía como objetivo proporcionar una formación adecuada a los descendientes de los industriales.
El sistema integral de gestión de calidad ( Total Quality Management o TQM) desarrollado en los años cuarenta estaba ganando impulso después de la Segunda Guerra Mundial y fue parte de la recuperación de Japón después de la guerra.
El Instituto Americano de Ingeniería Industrial se formó en 1948. El trabajo inicial de FW Taylor y los Gilbreth fue documentado en artículos presentados a la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos a medida que el interés crecía desde la mera mejora del rendimiento de la máquina al rendimiento del proceso de fabricación en general, sobre todo a partir de la presentación de Henry R. Towne (1844-1924) de su artículo El ingeniero como economista (1886). [10]
Entre 1960 y 1975, con el desarrollo de sistemas de apoyo a la toma de decisiones en el ámbito del suministro, como la planificación de los requisitos de material (MRP), se puede poner de relieve la cuestión de los tiempos (inventario, producción, preparación de compuestos, 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.
En la década de 1970, 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 cuestiones de calidad, tiempo de entrega y flexibilidad. Las empresas en Occidente se dieron cuenta del gran impacto de Kaizen y comenzaron a implementar sus propios programas de mejora continua . W. Edwards Deming hizo importantes contribuciones en la minimización de la varianza a partir de la década de 1950 y hasta el final de su vida.
En la década de 1990, tras el proceso de globalización de la industria mundial, se puso el énfasis en la gestión de la cadena de suministro y el diseño de procesos empresariales orientados al cliente. La teoría de las restricciones , desarrollada por el científico israelí Eliyahu M. Goldratt (1985), también constituye un hito importante en este campo.
La ingeniería es tradicionalmente descompositiva. [ cita requerida ] Para comprender la totalidad de algo, primero se divide en sus partes. [ cita requerida ] Uno domina las partes, luego las vuelve a unir para crear una mejor comprensión de cómo dominar el todo. El enfoque de la ingeniería industrial y de sistemas (ISE) es opuesto; cualquier parte no se puede entender sin el contexto de todo el sistema. Los cambios en una parte del sistema afectan a todo el sistema, y el papel de una sola parte es servir mejor a todo el sistema.
Además, la ingeniería industrial considera el factor humano y su relación con el aspecto técnico de la situación y todos los demás factores que influyen en toda la situación, [4] mientras que otras disciplinas de ingeniería se centran en el diseño de objetos inanimados.
"Los ingenieros industriales integran combinaciones de personas, información, materiales y equipos que producen organizaciones innovadoras y eficientes. Además de la fabricación, los ingenieros industriales trabajan y brindan asesoramiento en todas las industrias, incluidos hospitales, comunicaciones, comercio electrónico, entretenimiento, gobierno, finanzas, alimentos, productos farmacéuticos, semiconductores, deportes, seguros, ventas, contabilidad, banca, viajes y transporte". [11]
“La ingeniería industrial es la rama de la ingeniería más relacionada con los recursos humanos, ya que aplicamos habilidades sociales para trabajar con todo tipo de empleados, desde ingenieros hasta vendedores y altos directivos. Uno de los principales objetivos de un ingeniero industrial es mejorar los entornos laborales de las personas, no cambiar al trabajador, sino cambiar el lugar de trabajo”. [11]
"Todos los ingenieros, incluidos los ingenieros industriales, estudian las matemáticas a través del cálculo y las ecuaciones diferenciales. La ingeniería industrial es diferente en el sentido de que se basa en matemáticas de variables discretas, mientras que el resto de la ingeniería se basa en matemáticas de variables continuas. Hacemos hincapié en el uso del álgebra lineal y las ecuaciones diferenciales, en contraposición al uso de ecuaciones diferenciales que son tan frecuentes en otras disciplinas de ingeniería. Este énfasis se hace evidente en la optimización de los sistemas de producción en los que secuenciamos pedidos, programamos lotes, determinamos el número de unidades de manipulación de materiales, organizamos los diseños de las fábricas, encontramos secuencias de movimientos, etc. Como ingenieros industriales, nos ocupamos casi exclusivamente de sistemas de componentes discretos". [11]
Aunque originalmente se aplicaba a la fabricación , el uso de industrial en ingeniería industrial puede ser un tanto engañoso, ya que ha crecido hasta abarcar cualquier enfoque metódico o cuantitativo para optimizar el funcionamiento de un proceso, sistema u organización. De hecho, industrial en ingeniería industrial significa la industria en su sentido más amplio. [12] La gente ha cambiado el término industrial a términos más amplios como ingeniería industrial y de fabricación , ingeniería industrial y de sistemas , ingeniería industrial e investigación de operaciones , ingeniería industrial y gestión .
La ingeniería industrial tiene muchas subdisciplinas, las más comunes de las cuales se enumeran a continuación. Aunque hay ingenieros industriales que se centran exclusivamente en una de estas subdisciplinas, muchos se ocupan de una combinación de ellas, como la cadena de suministro y la logística, y la gestión de instalaciones y energía. [13] [14]
Ingeniería de métodos
Ingeniería de instalaciones y gestión energética
Ingeniería financiera
Ingeniería energética
Factores humanos e ingeniería de seguridad
Ingeniería y gestión de sistemas de información
Ingeniería de fabricación
Ingeniería y gestión de operaciones
Investigación y optimización de operaciones
Planificación de políticas
Ingeniería de producción
Ingeniería de calidad y confiabilidad
Gestión de la cadena de suministro y logística
Ingeniería y análisis de sistemas
Simulación de sistemas
Disciplinas relacionadas
Desarrollo organizacional y gestión del cambio
Economía del comportamiento
Los ingenieros industriales estudian la interacción de los seres humanos con máquinas, materiales, información, procedimientos y entornos en dichos desarrollos y en el diseño de un sistema tecnológico. [15]
Los títulos de ingeniería industrial acreditados en cualquier país miembro del Acuerdo de Washington gozan de igual acreditación en todos los demás países signatarios, lo que permite a los ingenieros de un país ejercer la ingeniería profesionalmente en cualquier otro.
Las universidades ofrecen títulos a nivel de licenciatura, maestría y doctorado.
En Estados Unidos, el título de grado obtenido es una licenciatura en ciencias (BS) o una licenciatura en ciencias e ingeniería (BSE) en ingeniería industrial (IE). En Sudáfrica , el título de grado es una licenciatura en ingeniería (BEng). Las variaciones del título incluyen ingeniería industrial y de operaciones (IOE) e ingeniería industrial y de sistemas (ISE o ISyE).
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 los materiales , informática , electrónica/circuitos, diseño de ingeniería y la gama estándar de matemáticas de ingeniería (es decir, cálculo , álgebra lineal , ecuaciones diferenciales , estadística ). Para que cualquier programa de ingeniería de pregrado sea acreditado, independientemente de la concentración, debe cubrir un lapso en gran medida similar de dicho trabajo fundamental, que también se superpone en gran medida con el contenido evaluado en uno o más exámenes de licencia de ingeniería en la mayoría de las jurisdicciones.
Los cursos específicos de IE implican 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 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 . [17] [18] [19] [20] [21] [22]
Algunas escuelas de negocios pueden ofrecer programas con cierta relevancia superpuesta a la ingeniería industrial, pero los programas de ingeniería se distinguen por un enfoque cuantitativo mucho más intenso, asignaturas optativas de ciencias de ingeniería obligatorias y los cursos básicos de matemáticas y ciencias requeridos en todos los programas de ingeniería.
El título de posgrado habitual que se obtiene es el de maestría en ciencias (MS), maestría en ciencias e ingeniería (MSE) o maestría en ingeniería (MEng) en ingeniería industrial o varios títulos de concentración alternativos relacionados.
Los programas típicos de maestría pueden cubrir:
Si bien la ingeniería industrial como título formal existe desde hace años, el consenso sobre qué temas se deben enseñar y estudiar difiere entre países. Por ejemplo, Turquía se centra en un título muy técnico, mientras que Dinamarca, Finlandia y el Reino Unido tienen un título centrado en la gestión, lo que lo hace menos técnico. Estados Unidos, por su parte, se centra en los estudios de casos, la resolución de problemas en grupo y mantiene un equilibrio entre el aspecto técnico y el no técnico. [24]
Tradicionalmente, un aspecto importante de la ingeniería industrial era la planificación de la distribución de las fábricas y el diseño de líneas de montaje y otros paradigmas de fabricación. Y ahora, en los sistemas de fabricación eficiente , los ingenieros industriales trabajan para eliminar el desperdicio de tiempo, dinero, materiales, energía y otros recursos.
Algunos ejemplos de dónde se puede utilizar la ingeniería industrial incluyen diagramas de flujo de procesos, mapeo de procesos, diseño de una estación de trabajo de ensamblaje, elaboración de estrategias para diversas logísticas operativas, consultoría como experto en eficiencia, desarrollo de un nuevo algoritmo financiero o sistema de préstamos para un banco, agilización de la operación y ubicación o uso de salas de emergencia en un hospital, planificación de esquemas de distribución complejos para materiales o productos (conocido como gestión de la cadena de suministro ) y acortamiento de líneas (o colas ) en un banco, hospital o parque temático.
Los ingenieros industriales modernos suelen utilizar sistemas de tiempo de movimiento predeterminado , simulación por ordenador (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 de sistemas. 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 la probabilidad , álgebra lineal y estadística , así como habilidades de codificación ). [25]
Medios relacionados con Ingeniería industrial en Wikimedia Commons