مستخدم:ASEN6/ملعب54

الهندسة هو علم قدمة بقدم البشرية ، عندما ابتكر البشر اختراعات مثل الإسفين والرافعة والعجلة والبكرة وغيرها ، وذلك في العصور القديمة والمجتمعات البدائية وحدثت نقلة مع الحضارات القديمة في الحضارة الاغريقية وبلاد الرافدين وحضارة مصر القديمة والحضارة الهندية والحضارة الصينية ، نتيجة لبحث الإنسان عن قواعد عملية تساعد في قياس الزوايا وحساب المساحات وإيجاد بعض الأشكال الهندسية وتسخير الموارد الطبيعية لتشيد الأبنية وتكوين الآلات. ولقد تطورت هذه القواعد عبر التاريخ وتناقلتها البشرية ووضعت في قواعد عامة.

العصر القديم

الأهرامات في مصر القديمة ، الزقّورات في بلاد ما بين النهرين ، الأكروبوليس أثينا والبارثينون في اليونان القديمة ، القنوات الرومانية وطريق أبيا والكولوسيوم في الإمبراطورية الرومانية ،ومعبد بيروفودايار في ثنجفور ، وتيوتيهواكان ، من بين أشياء أخرى كثيرة ، تقف كشهادة على براعة ومهارة المهندسين في العصور القديمة. وكانت أيضا الآثار الأخرى التي لم تعد قائمة مثل حدائق بابل المعلقة ومنارة الإسكندرية من الإنجازات الهندسية الهامة في العصور القديمة واعتبرت من بين عجائب الدنيا السبع في العالم القديم.

كانت الآلات البسيطة الست معروفة التي عرّفها العلماء قديمًا في الشرق الأدنى القديم. تم بناء الأهرامات المصرية باستخدام ثلاث من الآلات الست البسيطة ، وهي الطائرة المائلة ، والوتد ، والرافعة ، لإنشاء هياكل مثل هرم الجيزة الأكبر.

أقدم مهندس مدني معروف بالاسم هو إمحوتب. كواحد من مسؤولي الفرعون ، زوسير ، من المحتمل أنه صمم وأشرف على بناء هرم زوسر (الهرم المدرج) في سقارة في مصر حوالي 2630-2611 قبل الميلاد. ظهرت أولى الآلات العملية التي تعمل بالطاقة المائية ، وهي العجلة المائية والطاحونة المائية ، لأول مرة في الإمبراطورية الفارسية ، في ما يُعرف الآن بالعراق وإيران ، في أوائل القرن الرابع قبل الميلاد.

طورت كوش الساقية خلال القرن الرابع قبل الميلاد ، والتي اعتمدت على القوة الحيوانية بدلاً من الطاقة البشرية. تم تطوير حفائر كنوع من الخزانات في كوش لتخزين واحتواء المياه بالإضافة إلى تعزيز الري. تم توظيف خبراء المتفجرات لبناء الجسور أثناء الحملات العسكرية. بنى أسلاف الكوشيون speos خلال العصر البرونزي بين 3700 و 3250 قبل الميلاد. كما تم إنشاء الخزانات والأفران العالية خلال القرن السابع قبل الميلاد في كوش.

طورت اليونان القديمة آلات في كل من المجالات المدنية والعسكرية. تعتبر آلية Antikythera ، وهي عبارة عن حاسوب تناظري ميكانيكي معروف مبكرًا ، والاختراعات الميكانيكية لأرخميدس ، أمثلة على الهندسة الميكانيكية اليونانية. تتطلب بعض اختراعات أرخميدس بالإضافة إلى آلية Antikythera معرفة متطورة بالتروس التفاضلية أو التروس الحلقية ، وهما مبدأان أساسيان في نظرية الآلة ساعدا في تصميم قطارات التروس للثورة الصناعية ، ولا تزال تستخدم على نطاق واسع اليوم في مجالات متنوعة مثل الروبوتات وهندسة السيارات.

استخدمت الجيوش الصينية واليونانية والرومانية والهونية القديمة آلات واختراعات عسكرية مثل المدفعية التي طورها الإغريق في القرن الرابع قبل الميلاد ، و trireme و ballista ومنجنيق. في العصور الوسطى ، تم تطوير المنجنيق.

العصور الوسطى والعصر الذهبي للإسلام

في العصور الوسطى والعصر الذهبي الإسلامي بالخصوص ظهرت العديد من الآلات والابتكارات الهندسية ومنها المضخة العاملة بطاقة الرياح التي ظهرت لأول مرة في العالم الإسلامي خلال العصر الذهبي للإسلام ، في القرن التاسع الميلادي. كانت أول آلة عملية تعمل بالبخار عبارة عن رافعة بخارية مدفوعة بتوربينات بخارية (عنفة بخارية) ، وصفها تقي الدين محمد بن معروف الشامي في مصر العثمانية عام 1551.

تم اختراع محلج القطن في الهند بحلول القرن السادس الميلادي ، وتم اختراع عجلة المغزل في العالم الإسلامي في أوائل القرن الحادي عشر ، وكلاهما كان أساسيًا لنمو صناعة القطن. كانت عجلة الغزل أيضًا مقدمة إلى جيني الغزل ، والذي كان تطورًا رئيسيًا خلال الثورة الصناعية المبكرة في القرن الثامن عشر. اخترع الجزري العمود المرفقي وعمود الحدبات في الجزيرة الفراتية حوالي عام 1206 ، وأصبحت فيما بعد مركزية للآلات الحديثة مثل المحرك البخاري ومحرك الاحتراق الداخلي وأدوات التحكم الأوتوماتيكية.

تم تطوير أقدم الآلات القابلة للبرمجة في العالم الإسلامي. كان جهاز التسلسل الموسيقي ، وهو آلة موسيقية قابلة للبرمجة ، أول نوع من الآلات القابلة للبرمجة. كان أول منظم موسيقى هو عازف فلوت آلي اخترعه الأخوان بنو موسى ، موصوفًا في كتابهم عن الأجهزة الذكية ، في القرن التاسع. في عام 1206 ، اخترع الجزري أوتوماتا / روبوتات قابلة للبرمجة. ووصف أربعة موسيقيين آليين ، بما في ذلك الطبالون الذين يتم تشغيلهم بواسطة آلة طبول قابلة للبرمجة ، حيث يمكن جعلهم يعزفون إيقاعات مختلفة وأنماط طبول مختلفة. كانت ساعة القلعة ، وهي ساعة فلكية ميكانيكية تعمل بالطاقة المائية اخترعها الجزري ، أول كمبيوتر تمثيلي قابل للبرمجة.

قبل تطور الهندسة الحديثة ، كان الحرفيون والحرفيون يستخدمون الرياضيات ، مثل صانعي المطاحن وصانعي الساعات وصناع الأدوات والمساحين. بصرف النظر عن هذه المهن ، لم يُعتقد أن للجامعات أهمية عملية كبيرة للتكنولوجيا.

تم تقديم مرجع قياسي لحالة الفنون الميكانيكية خلال عصر النهضة في أطروحة هندسة التعدين دي ري ميتاليكا (1556) ، والتي تحتوي أيضًا على أقسام حول الجيولوجيا والتعدين والكيمياء. كان دي ري ميتاليكا هو المرجع الكيميائي القياسي لمدة 180 عامًا قادمة.

العصر الحديث

شكل علم الميكانيكا الكلاسيكية ، الذي يطلق عليه أحيانًا ميكانيكا نيوتن ، الأساس العلمي لكثير من الهندسة الحديثة. مع ظهور الهندسة كمهنة في القرن الثامن عشر ، أصبح هذا المصطلح أكثر تضييقًا في المجالات التي تم فيها تطبيق الرياضيات والعلوم لتحقيق هذه الغايات. وبالمثل ، بالإضافة إلى الهندسة العسكرية والمدنية ، تم دمج المجالات التي كانت تُعرف آنذاك باسم الفنون الميكانيكية في الهندسة.

كان بناء القناة عملاً هندسيًا مهمًا خلال المراحل الأولى للثورة الصناعية.

كان جون سميتون أول مهندس مدني نصب نفسه ، وغالبًا ما يُنظر إليه على أنه "أب" الهندسة المدنية. كان مهندسًا مدنيًا إنجليزيًا مسؤولاً عن تصميم الجسور والقنوات والموانئ والمنارات. كان أيضًا مهندسًا ميكانيكيًا متمكنًا وعالمًا فيزيائيًا بارزًا. باستخدام عجلة مائية نموذجية ، أجرى Smeaton تجارب لمدة سبع سنوات ، وحدد طرقًا لزيادة الكفاءة. [52]: 127 قدم Smeaton محاور وتروس حديدية إلى عجلات المياه. 69 قام Smeaton أيضًا بإجراء تحسينات ميكانيكية على محرك البخار Newcomen. صمم Smeaton منارة Eddystone الثالثة (1755-1759) حيث كان رائدًا في استخدام "الجير الهيدروليكي" (شكل من أشكال الملاط الذي سيتم وضعه تحت الماء) وطوّر تقنية تتضمن كتلًا متداخلة من الجرانيت في مبنى المنارة. إنه مهم في تاريخ وإعادة اكتشاف وتطوير الأسمنت الحديث ، لأنه حدد المتطلبات التركيبية اللازمة للحصول على "هيدروليكية" في الجير ؛ العمل الذي أدى في النهاية إلى اختراع الأسمنت البورتلاندي.

العلوم التطبيقية تؤدي إلى تطوير المحرك البخاري. بدأ تسلسل الأحداث باختراع البارومتر وقياس الضغط الجوي بواسطة Evangelista Torricelli في عام 1643 ، وإثبات قوة الضغط الجوي بواسطة Otto von Guericke باستخدام نصفي Magdeburg في عام 1656 ، التجارب المعملية بواسطة Denis Papin ، الذي بنى نموذجًا تجريبيًا المحركات البخارية وأظهر استخدام المكبس ، الذي نشره عام 1707. نشر إدوارد سومرست ، مركيز ووستر الثاني كتابًا من 100 اختراع يحتوي على طريقة لرفع المياه تشبه آلة صنع القهوة. صموئيل مورلاند ، عالم الرياضيات والمخترع الذي عمل في المضخات ، ترك ملاحظات في مكتب فوكسهول أوردينانس عن تصميم مضخة بخار قرأها توماس سافري. في عام 1698 ، بنى Savery مضخة بخار تسمى "صديق المنجم". استخدمت كلا من الفراغ والضغط. تاجر الحديد توماس نيوكمان ، الذي بنى أول محرك بخاري مكبس تجاري في عام 1712 ، لم يكن معروفًا بأنه تلقى أي تدريب علمي.

أدى استخدام أسطوانات النفخ المصنوعة من الحديد الزهر التي تعمل بالبخار لتوفير الهواء المضغوط لأفران الصهر إلى زيادة كبيرة في إنتاج الحديد في أواخر القرن الثامن عشر. [54] سمحت درجات حرارة الفرن المرتفعة بفضل الانفجار الذي يعمل بالبخار باستخدام المزيد من الجير في الأفران العالية ، مما أتاح الانتقال من الفحم إلى فحم الكوك. قللت هذه الابتكارات من تكلفة الحديد ، مما جعل سكك حديدية الخيول والجسور الحديدية عملية. أنتجت عملية البرك ، التي حصل عليها هنري كورت براءة اختراع في عام 1784 ، كميات كبيرة من الحديد المطاوع. أدى الانفجار الساخن ، الحاصل على براءة اختراع جيمس بومونت نيلسون في عام 1828 ، إلى خفض كمية الوقود اللازمة لصهر الحديد بشكل كبير. مع تطوير المحرك البخاري عالي الضغط ، جعلت نسبة القوة إلى الوزن للمحركات البخارية القوارب البخارية والقاطرات العملية ممكنة. أدت عمليات تصنيع الفولاذ الجديدة ، مثل عملية بيسمير وفرن الموقد المكشوف ، إلى مجال من الهندسة الثقيلة في أواخر القرن التاسع عشر.

كان Isambard Kingdom Brunel أحد أشهر المهندسين في منتصف القرن التاسع عشر ، حيث بنى السكك الحديدية وأحواض بناء السفن والبواخر.

خلقت الثورة الصناعية طلبًا على الآلات ذات الأجزاء المعدنية ، مما أدى إلى تطوير العديد من أدوات الآلات. لم يكن ثقب الأسطوانات المصنوعة من الحديد الزهر ممكنًا بدقة حتى اخترع جون ويلكينسون آلة الحفر الخاصة به ، والتي تعتبر أول أداة آلية. تضمنت أدوات الماكينة الأخرى مخرطة القطع اللولبي ، وآلة الطحن ، ومخرطة البرج ، والمسوي المعدني. تم تطوير تقنيات التصنيع الدقيق في النصف الأول من القرن التاسع عشر. وشمل ذلك استخدام العربات لتوجيه أداة الخراطة على العمل والتركيبات لتثبيت العمل في الموضع المناسب. تؤدي أدوات الآلات وتقنيات التصنيع القادرة على إنتاج أجزاء قابلة للتبديل إلى إنتاج مصانع على نطاق واسع بحلول أواخر القرن التاسع عشر.

سجل تعداد الولايات المتحدة لعام 1850 احتلال "مهندس" لأول مرة بإحصاء 2000. كان هناك أقل من 50 من خريجي الهندسة في الولايات المتحدة قبل عام 1865. في عام 1870 كان هناك عشرات من خريجي الهندسة الميكانيكية في الولايات المتحدة ، مع زيادة هذا العدد إلى 43 سنويًا في عام 1875. في عام 1890 ، كان هناك 6000 مهندس في المجالات المدنية والتعدين والميكانيكية والكهربائية . [59]

لم يكن هناك كرسي للآليات التطبيقية والميكانيكا التطبيقية في كامبريدج حتى عام 1875 ، ولم يكن هناك كرسي للهندسة في أكسفورد حتى عام 1907. أنشأت ألمانيا جامعات تقنية في وقت سابق.

تضمنت أسس الهندسة الكهربائية في القرن التاسع عشر تجارب أليساندرو فولتا ومايكل فاراداي وجورج أوم وآخرين واختراع التلغراف الكهربائي في عام 1816 والمحرك الكهربائي في عام 1872. العمل النظري لجيمس ماكسويل (انظر: معادلات ماكسويل) وهاينريش هيرتز في أواخر القرن التاسع عشر أدى إلى ظهور مجال الإلكترونيات. أدت الاختراعات اللاحقة للأنبوب المفرغ والترانزستور إلى تسريع تطوير الإلكترونيات لدرجة أن مهندسي الكهرباء والإلكترونيات يفوق عدد زملائهم في أي تخصص هندسي آخر. [5] تطورت الهندسة الكيميائية في أواخر القرن التاسع عشر. [5] تطلب التصنيع على نطاق صناعي مواد جديدة وعمليات جديدة وبحلول عام 1880 كانت الحاجة إلى إنتاج واسع النطاق للمواد الكيميائية هي التي أدت إلى إنشاء صناعة جديدة ، مكرسة لتطوير وتصنيع المواد الكيميائية على نطاق واسع في المنشآت الصناعية الجديدة. كان دور المهندس الكيميائي هو تصميم هذه المصانع والعمليات الكيميائية. [5]

تتعامل هندسة الطيران مع تصميم عملية تصميم الطائرات بينما تعد هندسة الطيران مصطلحًا أكثر حداثة يوسع نطاق الانضباط من خلال تضمين تصميم المركبات الفضائية. يمكن إرجاع أصولها إلى رواد الطيران في بداية القرن العشرين على الرغم من أن أعمال السير جورج كايلي قد تم تأريخها مؤخرًا على أنها من العقد الأخير من القرن الثامن عشر. كانت المعرفة المبكرة بهندسة الطيران تجريبية إلى حد كبير مع بعض المفاهيم والمهارات المستوردة من فروع الهندسة الأخرى.

أول دكتوراه في الهندسة (تقنيًا ، العلوم التطبيقية والهندسة) منحت في الولايات المتحدة إلى يوشيا ويلارد جيبس في جامعة ييل في عام 1863 ؛ كما أنها كانت ثاني دكتوراه في العلوم في الولايات المتحدة. [62]

بعد عقد واحد فقط من الرحلات الجوية الناجحة التي قام بها الأخوان رايت ، كان هناك تطوير واسع النطاق لهندسة الطيران من خلال تطوير الطائرات العسكرية التي تم استخدامها في الحرب العالمية الأولى.

الهندسة مجال واسع يتم تقسيمه غالبًا إلى عدة تخصصات فرعية ومتداخلة. على الرغم من أن المهندس عادةً ما يتم تدريبه في تخصص معين ، إلا أنه قد يصبح متعدد التخصصات من خلال الخبرة. غالبًا ما تتميز الهندسة بأنها تمتلك أربعة فروع رئيسية هي الهندسة الكيميائية والهندسة المدنية والهندسة الكهربائية والهندسة الميكانيكية، وتتفرع منها الكثير من التخصصات الفرعية والتخصصات المتداخلة بين عدد من التخصصات الرئيسية.

الهندسة مجال واسع يتم تقسيمه غالبًا إلى عدة تخصصات فرعية. على الرغم من أن المهندس عادةً ما يتم تدريبه في تخصص معين ، إلا أنه قد يصبح متعدد التخصصات من خلال الخبرة. غالبًا ما تتميز الهندسة بأنها تمتلك أربعة فروع رئيسية هي الهندسة الكيميائية والهندسة المدنية والهندسة الكهربائية والهندسة الميكانيكية، وتتفرع منها الكثير من التخصصات الفرعية.

الهندسة المدنية

الهندسة المدنية هي دراسة وتصميم وتحليل وبناء المنشآت المدنية المختلفة كالأبنية السكنية والخدمية والطرق والجسور والأنفاق والمطارات والموانئ والسكك الحديدية وشبكات إمداد المياه وشبكات الصرف الصحي والسدود وكذلك مشاريع الري، ويتم تقسيم الهندسة المدنية تقليديًا إلى عدد من التخصصات الفرعية ، بما في ذلك الهندسة الإنشائية والهندسة البيئية وعلم المساحة.

الهندسة الكيميائية

الهندسة الكيميائية هي تطبيق مبادئ الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والهندسة من أجل تنفيذ العمليات الكيميائية على نطاق تجاري ، مثل تصنيع المواد الكيميائية الأولية والمواد الكيميائية المتخصصة وتحلية مياه البحر وتكرير النفط والإنتاج الدقيق وعملية استخلاص الطاقة من تفاعلات الأكسدة الاختزال وإنتاج الجزيئات الحيوية.

الهندسة الكهربائية

الهندسة الكهربائية هي تصميم ودراسة وتصنيع مختلف الأنظمة الكهربائية والإلكترونية ، مثل هندسة البث ، والدوائر الكهربائية ، والمولدات ، والمحركات ، والأجهزة الكهرومغناطيسية / الكهروميكانيكية ، والأجهزة الإلكترونية ، والدوائر الإلكترونية ، والألياف الضوئية ، والأجهزة الإلكترونية الضوئية ، وأنظمة الكمبيوتر ، والاتصالات. والأجهزة وأنظمة التحكم والإلكترونيات.

الهندسة الكهربائية هي تصميم ودراسة وتصنيع وتطبيق علوم الكهرباء والإلكترونيات والمجالات الكهرومغناطيسية.

الهندسة الكهربائية هي تطبيق علوم الكهرباء والإلكترونيات والمجالات الكهرومغناطيسية لتصميم ودراسة وتصنيع مختلف الأنظمة الكهربائية والإلكترونية ، مثل هندسة البث ، والدوائر الكهربائية ، والمولدات ، والمحركات الكهربائية ، والأجهزة الكهرومغناطيسية و الكهروميكانيكية ، وغيرها.

الهندسة الميكانيكية

الهندسة الميكانيكية هي تصميم وتصنيع الأنظمة الفيزيائية أو الميكانيكية ، مثل أنظمة الطاقة والطاقة ، ومنتجات الطيران / الطائرات ، وأنظمة الأسلحة ، ومنتجات النقل ، والمحركات ، والضواغط ، والمحركات ، والسلاسل الحركية ، وتكنولوجيا الفراغ ، ومعدات عزل الاهتزاز ، والتصنيع ، والروبوتات والتوربينات والمعدات الصوتية والميكاترونيك.

الهندسة الميكانيكية هي تصميم، وتصنيع، وتشغيل، وتطوير الآلات أو الأجهزة المستخدمة في مختلف قطاعات النشاطات الاقتصادية.

الهندسة الميكانيكية تهتم بالتصميم والتطوير، وبالتصنيع، وبالتركيب، وتشغيل المحركات، والآلات، وعمليات التصنيع. وهي مهتمة بشكل خاص بالقوى والحركة. وهو علم يهتم بدراسة الطاقة بكافة صورها وتأثيرها على الأجسام. وهو تخصص واسع له علاقة بكل مجالات الحياة. فالهندسة الميكانيكية تتعلق مثلا بصناعات الفضاء، والطيران، وبالإنتاج، وتحويل الطاقة، وميكانيكا الأبنية، والنقل، وتكنولوجيا تكييف الهواء والتبريد، وفي النمذجة والمحاكاة المعلوماتية.

تخصّصات هندسية فرعية

تتفرع من التخصصات الهندسية الرئيسية عدد من التخصصات المتفرعة منها.

هندسة الطيران والفضاء الجوي

هندسة الطيران والفضاء الجوي تقوم بدراسات بتصميم وتصنيع المركبة الجوية والمركبة الفضائية والأقمار الصناعية والصواريخ وغيرها. وتهتم في دراستها بفرق الضغط والديناميكا الهوائية لضمان السلامة والكفاءة للمركبة.

تقوم دراسات هندسة الطيران والفضاء الجوي بتصميم وتصنيع الطائرات والأقمار الصناعية والصواريخ والمروحيات وما إلى ذلك. يدرس عن كثب فرق الضغط والديناميكا الهوائية للمركبة لضمان السلامة والكفاءة. نظرًا لأن معظم الدراسات تتعلق بالسوائل ، يتم تطبيقها على أي مركبة متحركة ، مثل السيارات.

هندسة بحرية

الهندسة البحرية تقوم دراسة وبناء وتصميم وصيانة المركبات البحرية مثل السفن والغواصات والمنشآت البحرية مثل المنصات النفطية وكذلك دراسة المحركات البحرية والألات المساعدة بكافة أنواعها وطرق صيانتها.

ترتبط الهندسة البحرية بأي شيء على المحيط أو بالقرب منه. ومن الأمثلة ، على سبيل المثال لا الحصر ، السفن والغواصات ومنصات النفط والهيكل ودفع المراكب المائية والتصميم والتطوير على متن السفينة والمصانع والموانئ وما إلى ذلك. يتطلب معرفة مشتركة في الهندسة الميكانيكية والهندسة الكهربائية والهندسة المدنية وبعض قدرات البرمجة.

هندسة الحاسوب

الهندسة الكمبيوتر فرع من فروع الهندسة تدمج العديد من مجالات علوم الكمبيوتر والهندسة الإلكترونية المطلوبة لتطوير عتاد وبرمجيات الكمبيوتر. عادةً ما يتلقى مهندسو الكمبيوتر تدريبًا في الهندسة الإلكترونية والهندسة الكهربائية وتصميم البرمجيات.

الحقول الهندسية المتداخلة

تستمد الهندسة متعددة التخصصات من أكثر من فرع رئيسي للممارسة. تاريخيا ، كانت الهندسة البحرية وهندسة التعدين من الفروع الرئيسية. المجالات الهندسية الأخرى هي هندسة التصنيع ، والهندسة الصوتية ، وهندسة التآكل ، والأجهزة والتحكم ، والفضاء ، والسيارات ، والكمبيوتر ، والإلكترونيات ، وهندسة المعلومات ، والبترول ، والبيئة ، والأنظمة ، والصوت ، والبرمجيات ، والهندسة المعمارية ، والزراعية ، والنظم الحيوية ، والطب الحيوي ، الجيولوجي والمنسوجات والمواد الصناعية والهندسة النووية. يتم تمثيل هذه الفروع وغيرها من فروع الهندسة في 36 مؤسسة عضو مرخصة في مجلس الهندسة بالمملكة المتحدة.

تتحد التخصصات الجديدة أحيانًا مع المجالات التقليدية وتشكل فروعًا جديدة - على سبيل المثال ، تتضمن هندسة وإدارة أنظمة الأرض مجموعة واسعة من المجالات بما في ذلك الدراسات الهندسية وعلوم البيئة وأخلاقيات الهندسة وفلسفة الهندسة.

يُطلق على الشخص الذي يمارس الهندسة اسم مهندس ، وقد يكون لدى المرخص لهم للقيام بذلك تعيينات رسمية أكثر مثل مهندس محترف أو مهندس معتمد أو مهندس مدمج أو Ingenieur أو مهندس أوروبي أو ممثل هندسي معين.

في عملية التصميم الهندسي ، يطبق المهندسون الرياضيات والعلوم مثل الفيزياء والكيمياء والاحياء لإيجاد حلول جديدة للمشاكل أو لتحسين الحلول الحالية. يحتاج المهندسون إلى الحصول على معرفة كبيرة بالعلوم ذات الصلة لمشاريعهم التصميمية. نتيجة لذلك ، يواصل العديد من المهندسين تعلم مواد جديدة طوال حياتهم المهنية.

في حالة وجود حلول متعددة ، يزن المهندسون كل خيار تصميم بناءً على جدارة ويختارون الحل الذي يلائم المتطلبات على أفضل وجه. تتمثل مهمة المهندس في تحديد وفهم وتفسير القيود المفروضة على التصميم من أجل تحقيق نتيجة ناجحة. بشكل عام ، لا يكفي بناء منتج ناجح تقنيًا ، بل يجب أن يفي أيضًا بالمتطلبات الإضافية.

قد تشمل القيود الموارد المتاحة والقيود المادية والخيالية أو التقنية والمرونة في التعديلات والإضافات المستقبلية وعوامل أخرى ، مثل متطلبات التكلفة والسلامة وقابلية التسويق والإنتاجية وإمكانية الخدمة. من خلال فهم القيود ، يستمد المهندسون مواصفات للحدود التي يمكن من خلالها إنتاج وتشغيل كائن أو نظام قابل للتطبيق.

تحديد المشكلة وحلها

يستخدم المهندسون معرفتهم بالعلوم والرياضيات والمنطق والاقتصاد والخبرة المناسبة أو المعرفة الضمنية لإيجاد حلول مناسبة لمشكلة ما. غالبًا ما يسمح إنشاء نموذج رياضي مناسب لمشكلة ما بتحليلها (أحيانًا بشكل نهائي) ، واختبار الحلول المحتملة.

استخدام الحاسب

تشارك مهنة الهندسة في مجموعة واسعة من الأنشطة ، من التعاون الكبير على المستوى المجتمعي ، وكذلك المشاريع الفردية الأصغر. جميع المشاريع الهندسية تقريبًا مُلزمة بنوع من وكالة التمويل: شركة ، أو مجموعة من المستثمرين ، أو حكومة. الأنواع القليلة من الهندسة التي تقيدها مثل هذه المشكلات إلى الحد الأدنى هي الهندسة المجانية وهندسة التصميم المفتوح.

تتمتع الهندسة بطبيعتها بصلات مع المجتمع والثقافة والسلوك البشري. كل منتج أو بناء يستخدمه المجتمع الحديث يتأثر بالهندسة. تؤثر نتائج النشاط الهندسي على التغييرات التي تطرأ على البيئة والمجتمع والاقتصاد ، وتطبيقه يحمل معه مسؤولية وسلامة عامة.

يمكن أن تكون المشاريع الهندسية محل جدل. تشمل الأمثلة من التخصصات الهندسية المختلفة تطوير الأسلحة النووية ، وسد الخوانق الثلاثة ، وتصميم واستخدام المركبات الرياضية متعددة الأغراض واستخراج النفط. رداً على ذلك ، قامت بعض الشركات الهندسية الغربية بسن سياسات جادة للمسؤولية الاجتماعية والشركات.

الهندسة هي المحرك الرئيسي للابتكار والتنمية البشرية. تتمتع إفريقيا جنوب الصحراء ، على وجه الخصوص ، بقدرة هندسية صغيرة جدًا مما يؤدي إلى عدم قدرة العديد من الدول الأفريقية على تطوير البنية التحتية الحيوية دون مساعدة خارجية. [بحاجة لمصدر] يتطلب تحقيق العديد من الأهداف الإنمائية للألفية تحقيق قدرة هندسية كافية لتطوير البنية التحتية والتنمية التكنولوجية المستدامة.

تستفيد جميع المنظمات غير الحكومية المعنية بالتنمية والإغاثة في الخارج بشكل كبير من المهندسين لتطبيق الحلول في سيناريوهات الكوارث والتنمية. يهدف عدد من المنظمات الخيرية إلى استخدام الهندسة بشكل مباشر لصالح البشرية:

• مهندسون بلا حدود
• مهندسون ضد الفقر
• المهندسين المسجلين للإغاثة من الكوارث
• مهندسون من أجل عالم مستدام
• الهندسة من أجل التغيير
• وزارات الهندسة الدولية

تواجه الشركات الهندسية في العديد من الاقتصادات القائمة تحديات كبيرة فيما يتعلق بعدد المهندسين المحترفين الذين يتم تدريبهم ، مقارنة بعدد المهندسين المتقاعدين. هذه المشكلة بارزة للغاية في المملكة المتحدة حيث الهندسة لها صورة سيئة ومكانة منخفضة. هناك العديد من القضايا الاقتصادية والسياسية السلبية التي يمكن أن يسببها هذا ، فضلاً عن القضايا الأخلاقية. من المتفق عليه على نطاق واسع أن مهنة الهندسة تواجه "أزمة صورة" ، بدلاً من كونها في الأساس مهنة غير جذابة. هناك حاجة إلى الكثير من العمل لتجنب المشاكل الضخمة في المملكة المتحدة والاقتصادات الغربية الأخرى. ومع ذلك ، تحتفظ المملكة المتحدة بمعظم الشركات الهندسية مقارنة بالدول الأوروبية الأخرى ، جنبًا إلى جنب مع الولايات المتحدة.

مدونة لقواعد السلوك

وضعت العديد من الجمعيات الهندسية مدونات قواعد الممارسة ومدونات قواعد السلوك لتوجيه الأعضاء وإعلام الجمهور بشكل عام. تنص مدونة أخلاقيات الجمعية الوطنية للمهندسين المحترفين على ما يلي:

في كندا ، يرتدي العديد من المهندسين الخاتم الحديدي كرمز وتذكير بالالتزامات والأخلاق المرتبطة بمهنتهم.

العلوم

يوجد تداخل بين العلوم والممارسات الهندسية. في الهندسة ، واحد يطبق العلم. يعتمد كلا المجالين على المراقبة الدقيقة للمواد والظواهر. كلاهما يستخدم الرياضيات ومعايير التصنيف لتحليل الملاحظات وتوصيلها.

قد يضطر العلماء أيضًا إلى إكمال المهام الهندسية ، مثل تصميم جهاز تجريبي أو بناء نماذج أولية. على العكس من ذلك ، في عملية تطوير التكنولوجيا يجد المهندسون أنفسهم أحيانًا يستكشفون ظواهر جديدة ، وبالتالي يصبحون ، في الوقت الحالي ، علماء أو بشكل أكثر دقة "علماء هندسة".

في كتاب ما يعرفه المهندسون وكيف يعرفون ذلك ، يؤكد المهندس ألامريكي والتر فينسنتي أن البحث الهندسي له طابع مختلف عن طبيعة البحث العلمي. أولاً ، غالبًا ما يتعامل مع المجالات التي تكون فيها الفيزياء الأساسية أو الكيمياء مفهومة جيدًا ، لكن المشكلات نفسها معقدة للغاية ولا يمكن حلها بطريقة دقيقة.

هناك فرق "حقيقي ومهم" بين الهندسة والفيزياء كما هو الحال مع أي مجال علمي له علاقة بالتكنولوجيا. الفيزياء علم استكشافي يسعى إلى معرفة المبادئ بينما تستخدم الهندسة المعرفة للتطبيقات العملية للمبادئ. الأول يساوي فهمًا لمبدأ رياضي بينما يقيس الأخير المتغيرات المعنية ويخلق التكنولوجيا. بالنسبة للتكنولوجيا ، تعد الفيزياء عنصرًا مساعدًا وتعتبر التكنولوجيا بطريقة ما فيزياء تطبيقية. على الرغم من أن الفيزياء والهندسة مترابطتان ، إلا أن هذا لا يعني أن الفيزيائي مدرب على القيام بعمل المهندس. يحتاج الفيزيائي عادة إلى تدريب إضافي وذي صلة. يشارك الفيزيائيون والمهندسون في خطوط عمل مختلفة. لكن علماء الفيزياء الحاصلين على درجة الدكتوراه المتخصصين في قطاعي الفيزياء الهندسية والفيزياء التطبيقية يُطلق عليهم لقب مسؤول التكنولوجيا ومهندسي البحث والتطوير ومهندسي النظم.

مثال على ذلك هو استخدام التقريبات العددية لمعادلات نافييه ستوكس لوصف التدفق الديناميكي الهوائي فوق طائرة ، أو استخدام طريقة العناصر المحدودة لحساب الضغوط في المكونات المعقدة. ثانيًا ، يستخدم البحث الهندسي العديد من الأساليب شبه التجريبية التي تعتبر غريبة عن البحث العلمي البحت ، ومن الأمثلة على ذلك طريقة تغيير المعلمات.

كما ذكر Fung et al. في مراجعة النص الهندسي الكلاسيكي أسس ميكانيكا الجوامد:

تختلف الهندسة تمامًا عن العلوم. يحاول العلماء فهم الطبيعة. يحاول المهندسون صنع أشياء غير موجودة في الطبيعة. يؤكد المهندسون على الابتكار والاختراع. لتجسيد اختراع ، يجب على المهندس أن يضع فكرته بعبارات ملموسة ، وأن يصمم شيئًا يمكن للناس استخدامه. يمكن أن يكون هذا الشيء نظامًا معقدًا ، أو جهازًا ، أو أداة ، أو مادة ، أو طريقة ، أو برنامجًا للحوسبة ، أو تجربة مبتكرة ، أو حلًا جديدًا لمشكلة ما ، أو تحسينًا لما هو موجود بالفعل. نظرًا لأن التصميم يجب أن يكون واقعيًا وعمليًا ، فيجب تحديد بيانات هندسته وأبعاده وخصائصه. في الماضي ، وجد المهندسون الذين يعملون على تصميمات جديدة أنه ليس لديهم جميع المعلومات المطلوبة لاتخاذ قرارات التصميم. في أغلب الأحيان ، كانت محدودة بسبب المعرفة العلمية غير الكافية. وهكذا درسوا الرياضيات والفيزياء والكيمياء والأحياء والميكانيكا. في كثير من الأحيان كان عليهم أن يضيفوا إلى العلوم ذات الصلة بمهنتهم. وهكذا ولدت العلوم الهندسية.

على الرغم من أن الحلول الهندسية تستخدم المبادئ العلمية ، يجب على المهندسين أيضًا مراعاة السلامة والكفاءة والاقتصاد والموثوقية وقابلية الإنشاء أو سهولة التصنيع بالإضافة إلى الاعتبارات البيئية والأخلاقية والقانونية مثل التعدي على براءات الاختراع أو المسؤولية في حالة الفشل من الحل.

الطب وعلم الأحياء

تعتبر دراسة جسم الإنسان ، وإن كانت من اتجاهات مختلفة ولأغراض مختلفة ، رابطًا مشتركًا مهمًا بين الطب وبعض التخصصات الهندسية. يهدف الطب إلى استدامة وإصلاح وتعزيز وحتى استبدال وظائف جسم الإنسان ، إذا لزم الأمر ، من خلال استخدام التكنولوجيا.

يمكن للطب الحديث أن يحل محل العديد من وظائف الجسم من خلال استخدام الأعضاء الاصطناعية ويمكن أن يغير بشكل كبير وظيفة جسم الإنسان من خلال الأجهزة الاصطناعية مثل ، على سبيل المثال ، غرسات الدماغ وأجهزة تنظيم ضربات القلب. دراسة الغرسات التركيبية المتعلقة بالنظم الطبيعية.

على العكس من ذلك ، تنظر بعض التخصصات الهندسية إلى جسم الإنسان على أنه آلة بيولوجية تستحق الدراسة وتكرس نفسها لمحاكاة العديد من وظائفها عن طريق استبدال علم الأحياء بالتكنولوجيا. وقد أدى ذلك إلى مجالات مثل الذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية والمنطق الضبابي والروبوتات. هناك أيضًا تفاعلات كبيرة متعددة التخصصات بين الهندسة والطب.

كلا المجالين يقدمان حلولاً لمشاكل العالم الحقيقي. يتطلب هذا غالبًا المضي قدمًا قبل أن تُفهم الظواهر تمامًا بمعنى علمي أكثر صرامة ، وبالتالي فإن التجريب والمعرفة التجريبية جزء لا يتجزأ من كليهما.

يدرس الطب ، جزئيًا ، وظيفة جسم الإنسان. يمتلك جسم الإنسان ، كآلة بيولوجية ، العديد من الوظائف التي يمكن تشكيلها باستخدام الأساليب الهندسية.

يعمل القلب على سبيل المثال مثل المضخة ، الهيكل العظمي يشبه الهيكل المرتبط بالرافعات ، ينتج الدماغ إشارات كهربائية وما إلى ذلك. أدت أوجه التشابه هذه بالإضافة إلى الأهمية المتزايدة للمبادئ الهندسية وتطبيقها في الطب ، إلى تطوير مجال الهندسة الطبية الحيوية التي تستخدم المفاهيم المطورة في كلا التخصصين.

تعمل فروع العلوم الناشئة حديثًا ، مثل بيولوجيا الأنظمة ، على تكييف الأدوات التحليلية المستخدمة تقليديًا للهندسة ، مثل نمذجة الأنظمة والتحليل الحسابي ، مع وصف الأنظمة البيولوجية.

الفن

هناك روابط بين الهندسة والفن ، على سبيل المثال ، الهندسة المعمارية ، هندسة المناظر الطبيعية والتصميم الصناعي (حتى إلى الحد الذي قد يتم فيه تضمين هذه التخصصات في بعض الأحيان في كلية الهندسة بالجامعة).

أقام معهد شيكاغو للفنون ، على سبيل المثال ، معرضًا حول فن تصميم الفضاء الجوي لوكالة ناسا. ينظر البعض إلى تصميم جسر روبرت مايلرت على أنه فني متعمد. في جامعة جنوب فلوريدا ، طور أستاذ الهندسة ، من خلال منحة من مؤسسة العلوم الوطنية ، مقررًا يربط بين الفن والهندسة.

من بين الشخصيات التاريخية الشهيرة ، يعد ليوناردو دافنشي فنانًا ومهندسًا معروفًا في عصر النهضة ، ومثالًا رئيسيًا على العلاقة بين الفن والهندسة.

الاعمال

تتعامل هندسة الأعمال مع العلاقة بين الهندسة المهنية وأنظمة تكنولوجيا المعلومات وإدارة الأعمال وإدارة التغيير. الإدارة الهندسية أو "الهندسة الإدارية" هي مجال إدارة متخصص يهتم بالممارسة الهندسية أو قطاع الصناعة الهندسية. أدى الطلب على المهندسين الذين يركزون على الإدارة (أو من المنظور المعاكس ، المديرين الذين لديهم فهم للهندسة) ، إلى تطوير درجات إدارة هندسية متخصصة تعمل على تطوير المعرفة والمهارات اللازمة لهذه الأدوار. خلال دورة الإدارة الهندسية ، سيطور الطلاب مهارات الهندسة الصناعية والمعرفة والخبرة ، إلى جانب المعرفة بإدارة الأعمال وتقنيات الإدارة والتفكير الاستراتيجي. يجب أن يكون لدى المهندسين المتخصصين في إدارة التغيير معرفة متعمقة بتطبيق مبادئ وأساليب علم النفس الصناعي والتنظيمي. غالبًا ما يتدرب المهندسون المحترفون كمستشارين إداريين معتمدين في مجال متخصص جدًا من الاستشارات الإدارية المطبق على الممارسة الهندسية أو القطاع الهندسي. غالبًا ما يتعامل هذا العمل مع تحول الأعمال المعقد على نطاق واسع أو مبادرات إدارة العمليات التجارية في مجال الطيران والدفاع والسيارات والنفط والغاز والآلات والأدوية والأغذية والمشروبات والكهرباء والإلكترونيات وتوزيع الطاقة وتوليدها والمرافق وأنظمة النقل. يتيح هذا المزيج من الممارسات الهندسية التقنية وممارسات الاستشارات الإدارية ومعرفة قطاع الصناعة وخبرة إدارة التغيير للمهندسين المحترفين المؤهلين أيضًا كمستشارين إداريين لقيادة مبادرات تحويل الأعمال الرئيسية. عادة ما يتم رعاية هذه المبادرات من قبل المديرين التنفيذيين على المستوى C.

مجالات أخرى

في العلوم السياسية ، تم استعارة مصطلح الهندسة لدراسة موضوعات الهندسة الاجتماعية والهندسة السياسية ، والتي تتعامل مع تشكيل الهياكل السياسية والاجتماعية باستخدام منهجية الهندسة إلى جانب مبادئ العلوم السياسية. وبالمثل ، اقترضت هندسة التسويق والهندسة المالية المصطلح.

العلوم والهندسة

"العلماء يدرسون العالم كما هو، بينما المهندسون يخلقون عالما لم يكن موجود" من أقوال تيودور فن كامان.

هناك صلة وثيقة بين العلوم النظرية والهندسة، حيث أن الهندسة اشتقت أساسا من العلم والمهندس لا يطبق إلى العلم بل إن كثيرا من المهندسين والعلماء يطلقون أحيانا على الهندسة أنها العلم التطبيقي. كلا المجالين يدرسان المادة وأنواعها والظواهر الطبيعية وأنواعها وطرق الاستفادة والدراسة وغير ذلك. كلا المجالين يستخدم ويطبق الرياضيات ومبادئها.

العلماء النظريون يطبقون فروضا من وضعهم يحتاجها الخبراء المهندسون أحيانا، وقد يقومون ببناء نموذج لمبني أو لمنشأ ما وذلك إذا دعت الحاجة وهذا من أعمال المهندسين. من جهة أخرى، فإن المهندسين في خلال أعمالهم قد يجدون أنفسهم يقومون باكتشاف ظواهر جديدة أي أنهم يقومون بأعمال العلماء.

إن المهندسين قد يحتاجون في بادئ الأمر إلى قوانين أو نماذج هي من وضع علماء نظريين لكن عند التطبيق الحيوي فإن المسائل تكون أصعب وبالتالي تكون النتائج وطرق الحل تحتاج إلى فرضيات غير معملية يعرفها المهندسون. مثلا عند تطبيق فيزياء الاحتراق النظرية في الطبيعة يكون الأمر مستحيلا وبلا فائدة نظرا لسلوك المادة المستعملة التي تختلف باختلاف نوعها وبالتالي طرق استخدامها، أيضا معروف أن المحرك الكهربائي مبني أساسا على قانون فارادي وهو في حد ذاته نظري بينما عند التطبيق تكون هناك فرضيات جديدة يعرفها المهندسون لخبرتهم في ذلك.

عندما يتشارك كلا المجالين في عمل حيوي ما لا يمكن الاستغناء عن أحدهما دون الآخر في هذا العمل كبناء جسر ما أو سد مائي فإنه يشترك المهندس مع الجيولوجي مع عالم البحار في منظومة واحدة.

الهندسة والطب وعلم الأحياء

دراسة جسم الإنسان -من بعض النواحي- تمثل قاسما مشتركا بين الهندسة والطب. الطب في غايته هدفه حفظ وتعزيز جسم الإنسان حتى بإبدال وظيفة أو عضو من جسم الإنسان وذلك باستخدام التكنولوجيا، من هنا يظهر صلة الطب بالهندسة.

الطب الآن يستطيع إبدال عضو من جسم الإنسان بعضو صناعي وذلك عند فساد العضو الطبيعي. يستطيع الأطباء الآن استخدام الابتكارات التكنولوجية الحديثة في العمليات الدقيقة حيث هناك الآن أجهزة تقوم بوظائف بعض أعضاء الإنسان تسمى القلب الصناعي أوالرئة الصناعية أو الكبد الصناعي بل أن هناك جهاز شائع الاستخدام خلال العمليات هو جهاز التنفس الصناعي وهو يقوم مقام الأنف والرئة. بل إن الابتكارات الهندسية هي معدات الطبيب فالسماعة وهي الأداة الأساسية هي من اختراع مهندس، والليزر المستخدم في العمليات الدقيقة وتفتيت حصى الكلي هو من اختراع مجموعة من المهندسين، وما إلى ذلك.

علي النقيض؛ فإن المهندسين من خلال تخصص ما يسمى الهندسة الطبية ينظر للإنسان على أنه آلة أو آداة أو ماكينة من نوع ما. ويحاولون بكافة الطرق استبدال وظائف الإنسان أو عضو من أعضائه أو محاولة محاكاته، وهذا فتح مجالات أخرى كمجال الذكاء الصناعي، أو الأجهزة الآلية والإنسان الآلي وغير ذلك مما يمكن قراءته في التخصصات.

كلا المجالين يمدان الباحثين بحلول المشكلات الحيوية وكلاهما أيضا يعطيان حلولا لمشكلات قبل أن تقع أصلا.يدرس الأطباء الآن جسم الإنسان ويقومون بحل مشكلاته بطرق تكون في حد ذاتها طرق هندسية وقد يتنبهون لذلك أو لا.

مثلا القلب عند الأطباء يضخ الدم فيتصوره المهندسون أنه كالمضخة يضخ الدم في العروق بقوة معينة، والمخ يعتبره الأطباء العضو الرئيسي المتحكم في كل أعضاء الجسم فيتصوره المهندسون علي أنه منشأ به كمية من الروافع والبكرات وكل بكرة متصلة بعضو من الأعضاء وبالمخ أداة أو جهاز يقوم بإرسال نبضات كهربية تتأثر به البكرة والرافعة فيتأثر العضو فيرتفع أو ينخفض أو هكذا. عندما يتصور الأطباء والمهندسون جسم الإنسان بهذه الصورة تكون مشكلات الجسم في طريقها إلى إيجاد حل لها. أيضا يحاول المهندسون إيجاد حل أو بديل للأعضاء الثابتة كالعظام المنكسرة أو الجلد المتهتك.

الفن والهندسة

هناك صلات بين الفن والهندسة، حيث يمكن للفنان المتمرس أن يقوم بأعمال العمارة، والتزيين بل وهندسة التصميم الصناعي فهو يحتاج إلى فن هندسي أكثر من الهندسة -فكثيرا ما يضطر المهندس المحترف إلى استعمال فنه وإحساسه قبل استعمال الهندسة- رغم أن تلك التخصصات هي أقسام حقيقة داخل كليات الهندسة تماما كالهندسة الميكانيكية والهندسة الزراعية وهندسة العمارة وهندسة الري وغيرها.

فمثلا معهد الفن بشيكاغو عقد مؤتمرا لبحث فنيات هندسة تصميمات ناسا للطيران، كما أن هناك كثيرا من الأعمال الهندسية عدت عملا هندسيا أكثره من فنيا، كبرج إيفل مثلا. وأمثلة أخرى كثيرة كجسر البوابة الذهبية، وأكثر تصميمات السيارات التي تحوذ على إعجاب المشترين بانسيابها إذ يعد التصميم فيها هو هندسة للتصميم الصناعي المعني بمعمارية تلك المنتجات من مركبات و محركات.

أيضا فبعض مشاهير المهندسين كانوا فنانين وأقرب الأمثلة هو ليوناردو دافنشي.

الأعمال

مجالات أخرى

في مجال العلوم السياسية استعير لفظ (الهندسة) للإشارة إلى دراسات جديدة تحت مسمى الهندسة الاجتماعية والهندسة السياسية، اللتان تهدفان إلى دراسة تشكيل إنشاءات اجتماعية وسياسية عن طريق استخدام الطرق الهندسية بالإضافة إلى مبادئ العلوم السياسية.

قوائم

• قائمة الجمعيات الهندسية
• لمحة عامة عن الهندسة الكهربائية

المسارد

• قائمة مصطلحات الكيمياء

مواضيع ذات صلة

• تصميم
• هندسة زلازل
• مهندس
• اقتصاديات الهندسة
• هندسة تعليمية
• تصميم صناعي
• بنية تحتية
• رياضيات
• عتاد مفتوح المصدر
• التقادم المخطط
• هندسة عكسية
• علم
• السلامة الهيكلية والقصور
• هندسة مستدامة
• تكنولوجيا
• المرأة في الهندسة

• بوابة هندسة