هندسة

(تم التحويل من Engineering)
The Watt steam engine, a major driver in the Industrial Revolution, underscores the importance of engineering in modern history. This model is on display at the main building of the ETSIIM in Madrid, Spain.

الهندسة engineering، تعني تطبيق العلم لتوفير الحاجات الإنسانية. وذلك من خلال تطبيق العلوم النظرية والتطبيقية مثل الفيزياء،الكيمياء،الرياضيات، و الأحياء. وذلك من خلال الدراسة والتصميم، و لا يشترط على المهندس بأن يكون قادراً على تنفيذ العمل المصمم بنفسه لوجود الفنيون والفني هو المنوط بتنفيذ العمل المصمم من قبل المهندس. الممارسون المحترفون للهندسة يدعون مهندسون.[1]

ويتضمن حقل الهندسة نوعيات كثيرة من الأنشطة. فمثلاً، تتراوح المشروعات الهندسية بين تشييد سدود ضخمة، وتصميم دوائر إلكترونية متناهية الصغر. وقد يساعد المهندسون في إنتاج الصواريخ الموجهة، أو الروبوتات الصناعية أو الأطراف الصناعية للمعوقين جسمانيًا. كما ينتجون معدات علمية معقدة لاكتشاف المجرات في الفضاء وأعماق المحيطات. ويصمم المهندسون أيضًا أنظمة القدرة الكهربائية والإمدادات بالمياه، ويُجرون البحث لتحسين السيارات، وأجهزة التلفاز، وغيرها من السلع الاستهلاكية. وقد يعملون لخفض تلوث البيئة، ولزيادة الإمدادات العالمية بالغذاء، ولجعل وسائل النقل أسرع وأكثر أمنًا.

في الأزمنة القديمة، لم يكن هناك أي تعليم هندسي رسمي. فقد بنى المهندسون الأوائل المنشآت وأنتجوا العُدَد عن طريق التجربة والخطأ. أما اليوم، فتُعدّ المعاهد التدريبية المتخصصة للمهندسين للعمل في فرع أو مجال هندسي معين، كما أن قياسات الجودة والأداء ترشدهم في مجال العمل.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ

لا تعرف بالتحديد البدايات الأولى للهندسة؛ ولكن تُبيِّن سجلات قدماء المصريين والبابليين أنهم كانوا على دراية ببعض مبادئها قبل 5000 عام، وانصب اهتمام البابليين - مثلهم في ذلك مثل المصريين - على التطبيقات العملية للهندسة. والهندسة منذ القديم وفي كل مكان تأخذ صيغة أشكال أو نظريات.

إن العلم المصري القديم هو تقنية، وليس شيئاً آخر، يمكن معرفتها من بردية رايند على الرغم من أن الهندسة لا تتجاوز فيها المرحلة العملية، ومن المعلوم أن الأعمال المعمارية والهندسية المصرية تتضمن قدراً كبيراً من المعرفة بالحساب والهندسة، فالأهرامات - على سبيل المثال - ذات وجوه مثلثة، وهرم خوفو Cheops ذو الأبعاد الكاملة يبلغ ارتفاعه نحو 140 متراً فوق الأرض. وقد عرف المصريون القدماء مساحة المثلث وحجم هرم مقطوع الرأس (جذع الهرم)، وسُمّي المساحون المصريون بالحكماء لأنه لم يتفوق عليهم أحد في عصرهم، وتمكنوا من رسم زوايا قائمة باستعمال حبال مقسمة بوساطة عقد بنسب 3، 4، 5.

تصميم التوربين يتطلب تعاون مهندسين من مختلف التخصصات، إذ أن النظام يتضمن عمليات ميكانيكية وكهرومغناطيسية وكيميائية. The blades, rotor and stator as well as the دورة البخار all need to be carefully designed and optimised.

اهتم البابليون اهتماماً أساسياً بالمسائل الهندسية العملية والتطبيقية؛ وليس بالمسائل النظرية فقط، وحسبوا مساحة السطوح مثل المستطيل والمثلث المتساوي الساقين والمثلث القائم الزاوية ومتوازي المستطيلات كما أنهم حسبوا ميول السدود وثخنها والقوة المؤثرة فيها، وبيَّنوا كيفية بناء الهيكل والأحواض والقنوات، وأعطوا تقريباً لنسبة محيط الدائرة إلى قطرها، وعرفوا نظرية فيثاغورث، وأدركوا أن الزاوية المرسومة في نصف الدائرة هي زاوية قائمة، كما قاسوا حجم متوازي المستطيلات القائم وحجم الأسطوانة القائمة وحجم المخروط المقطوع (جذع المخروط) وحجم الهرم الرباعي المقطوع (جذع الهرم).

إن إقليدس Euclid (ت.365-300ق.م.) وهو عالم الرياضيات الإغريقي الذي يرتبط اسمه أكثر من غيره بالهندسة. وقد قدم في القرن الرابع قبل الميلاد - في كتابه «الأصول» - النموذج التقليدي للهندسة بإثبات مئات النظريات، وبقي كتابه هذا الذي عمّت شهرته أنحاء العالم المرجع الأساسي والكتاب المدرسي الرسمي في دول كثيرة ولقرون عديدة. وقد جُمِعَ كتابه «الأصول» - على الأغلب - عام 325 ق.م. ويُعالج «الأصول» علم رياضيات ذلك العصر والعصور السابقة، وهو يقع في ثلاثة عشر كتاباً: الكتب الستة الأولى تبحث في الهندسة المستوية، والكتاب السابع عن قابلية القسمة والأعداد الأولية، والكتاب الثامن عن تربيع الأعداد وتكعيبها والمتواليات الهندسية، والكتاب التاسع عن نظريات ومقالات تتناول الأعداد الفردية والزوجية، والكتاب العاشر وهو أهم ما كتبه إقليدس عن خواص الأعداد الصماء (الأعداد التي لا يمكن التعبير عنها بالأعداد العادية؛ أي بالعبارة حيث a وb أعداد صحيحة)، والكتاب الحادي عشر يشبه كثيراً الكتابين الأول والسادس مع امتداده إلى البعد الثالث، والكتاب الثاني عشر يستخدم طريقة الاستنفاد في قياس الدوائر والكرات والأهرام، والكتاب الثالث عشر يعالج المجسمات المنتظمة. وأضيف إلى «الأصول» فيما بعد كتابان آخران يعالجان المجسمات المنتظمة، وهما الكتابان الرابع عشر والخامس عشر، وقد أعيد طبعهما عدة مرات.

إن اختيار إقليدس للمُسلَّمة (للمُصادَرَة) الخامسة يعد من أعظم ما أنتجه، وكان لها الفضل في تخليد اسم إقليدس، ونصها كما يأتي: «إذا قطع مستقيم مستقيمين، وكان مجموع الزاويتين الداخليتين في الجانب ذاته أقل من قائمتين، فإذا مد المستقيمان من دون حد، فإنهما سيلتقيان في الجانب ذاته الذي تكون فيه الزاويتان أقل من قائمتين». وقد نجح بعض العلماء بإدخال تعديلات أو بدائل للمسلمة الخامسة؛ ولكن كلها على حساب إدخال مسلمة أخرى بطريقة صحيحة أو ضمنية تعادلها. ومحاولات العلماء العرب البرهنة على نظرية التوازي بالاعتماد على المسلمة الخامسة من أصول إقليدس أو من دونها أدت إلى ظهور علوم الهندسة اللاإقليدية[ر]، منها الهندسة الزائدية التي تنص على أنه «من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم يمكن رسم أكثر من مستقيم يمر بتلك النقطة ويوازي المستقيم المعلوم». وتسمى الهندسة الزائدية أيضاً بهندسة لوباتشيفسكي N.I.Lobachevsky، ويوجد أيضاً الهندسة الناقصية التي تستبدل فيها مصادرة التوازي بالمصادرة الآتية: من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم لا يمكن رسم مستقيم لا يقطع المستقيم المعلوم؛ أي إن المستقيمات المتوازية لا وجود لها في الهندسة الناقصية. وترجمت الأصول من اليونانية إلى السريانية، وترجمها الحجاج بن يوسف أول مرّة من السريانية إلى العربية في النصف الأول من القرن التاسع، وقد أعد الترجمة مرتين إحداهما للخليفة هارون الرشيد (786-809م)، وعرفت بالترجمة الهارونية، ثم راجع الحجاج الترجمة للخليفة المأمون (813-833م)، وعرفت بالترجمة المأمونية. ومن المحتمل أن الكِنْدي هو أول فيلسوف عربي اهتم بإقليدس. وفي الفترة من القرن التاسع حتى القرن الحادي عشر (أي نحو 250 سنة) أخذ عُلماء الرياضيات العرب منحى إقليدس في مجال الجبر والأعداد فضلاً عن الهندسة، فنشروا له ترجمات وتعليقات كثيرة، كما تطرق كل من الماهاني والنيريزي وثابت بن قرة وإسحاق بن حنين وقسطا بن لوقا إلى ترجمة أجزاء من «أصول» إقليدس إلى العربية ومناقشتها في القرن التاسع للميلاد. وفي القرن العاشر ترجم أبو عثمان سعيد بن يعقوب الدمشقي المجلد العاشر، وقد فُقِدت النسخة اليونانية. ويقال: إن أبا الوفاء البوذجاني كتب تعليقاً على الأصول، ولكنه فُقد أيضاً. عرفت الهندسة العملية قديماً، وكان الخليفة عمر بن الخطاب قد أمر ببناء عواصم جديدة في الأقاليم المفتوحة حسب خطط معيّنة، مثل الكوفة في العراق والفسطاط في مصر، كما أمر بمسح أراضي السوداء في العراق وغيرها، كما عُرفت أيضاً هندسة الزخرفة.

وكان لعلم الهندسة عند العرب أصول وتطبيقات في حياة الناس ولكن عند الحديث عن الهندسة تبرز البنية الرياضية من تعاريف وبديهيات ومصادرات أو مسلمات وما ينتج منها من نظريات أو أشكال ومبرهنات، ومن العلماء العرب الذين اهتموا بالهندسة يذكر سهل بن رستم القوهي الذي عاش في القرن الرابع الهجري/العاشر الميلادي، وهو عالم في الهندسة، واهتم بالرياضيات، وعلى نحو خاص بالهندسة؛ إذ إن أربعاً وعشرين من مؤلفاته التي بلغت الاثنين والثلاثين هي في الهندسة. وأبو سعيد أحمد بن محمد بن عبد الجليل السجزي (340-415هجرية) له اهتمامات هندسية. وكتب السجزي ما يزيد على ثلاثين رسالة قصيرة في الرياضيات، ومعظمها في الهندسة. وللخَيّام رسالة مهمة في الهندسة بعنوان «رسالة فيما أشكل من مصادرات كتاب إقليدس» وفيها محاولة البرهان على المصادرة الخامسة لإقليدس، وللطوسي أكثر من مئة وخمسة وأربعين مؤلفاً في الرياضيات والفلك والطبيعيات، وكثير من كتبه في الهندسة. وللكاشي غياث الدين جمشيد بن مسعود إسهامات في الهندسة منها «رسالة في الهندسة». وعموماً اهتم العرب بكتاب «الأصول» لإقليدس كما ترجموا، ودرسوا «الأشكال الكروية» لمينلاوس، و«خواص المثلثات القائمة» لأرخميدس، و«الدوائر المتماسة والمخروطيات» بمقالاته الثماني لأبولونيوس Apollonios، وعرفوا كتاب «الأُكُر» لثيودوروس Theodoros و«الكرة المتحركة» لأوطولوقوس و«شرح المقالة الأولى» من كتاب أرخميدس في الكرة والأسطوانة وكتاب «المأخوذات» لأرخميدس و«المعطيات» لإقليدس. وألَّف العلماء العرب كتباً ورسائل مستقلة في المربع والمستطيل وعمل السطوح واستخراج الضلع من شكل منتظم في دائرة والكرة ومساحتها وحجمها ومركزها وقسمة الزاوية إلى ثلاثة أقسام متساوية ومساحة الحلقة، كما اهتم العلماء العرب بالقاعدة التي تحسب بها مساحة مثلث بالاعتماد على معرفة أطوال أضلاعه، وتعرف هذه المعادلة بمعادلة هيرون. واهتم العرب بالهندسة العملية، وطبقوا مفاهيمهم الهندسية في بحوثهم، وزاد اهتمام العلماء العرب في تطبيق الهندسة في مسائل عملية، وألَّفوا فيها الكتب، ومنها «العقود والأبنية» للكرجي و«فيما يحتاج إليه الصانع من علم الهندسة» لأبي الوفاء البوذجاني في كتابه عن «الهندسة المربع وشبه المنحرف والمثلث والدائرة وكثير الأضلاع المرسوم ضمن الدائرة».

اهتم العلماء العرب بالمساحات والحجوم لأسباب عملية، وتوسعوا في تحديد قواعد حساب مساحة الأشكال المسطحة وحجوم بعض المجسمات، وكان التكسير يعني إيجاد المساحة. والمساحة عندهم كانت تعني الحجم، وعَرّف العلماء العرب المساحة والحجم على أنها حاصل ضرب مقادير، وعرّفها أرخميدس على أنها نسبة إلى بعضها بعضاً، وعرّف حجم الكرة على أنه أربعة أمثال مخروط ارتفاعه نصف قطر كرة، وقاعدته دائرة عظمى فيها. كما أدخل العلماء العرب فكرة اللامتناهي في الصغر في حساب المساحات والحجوم، واهتموا بالهندسة وحفظوها من الضياع، وبرعوا فيها وشرحوها، فعرفوا تسطيح الكرة كما اهتموا بالناحية النظرية. ويمكن إرجاع بدايات الهندسة الحديثة إلى القرن السابع عشر للميلاد حين توصل العالمان الفرنسيان رينيه ديكارت وبيير دو فيرما إلى الهندسة التحليلية، وهي طريقة لدراسة الخواص الهندسـية للأشكال باستخدام الوسائل الجبرية. وفي مطلع القرن التـاسع عشر اكتشف كل من الألماني كارل فريدريك جاوس والمجري يانوش بولاي والروسي نيكولاي لوباتشيفسكي الهندسة اللاإقليدية، وعالج جورج فريدريك برنار ريمان Riemann الهندسة اللاإقليدية، فناقش فكرة النظر إلى الهندسة على أنها دراسات لأشياء غير معيَّنة لأيّ عدد من الأبعاد في أيّ عدد من الفضاءات. وجعلت نظرته للهندسة كدراسة عامة للفضاءات المنحنية، نظرية النسبية لأينشتاين[ر] أمراً ممكناً. وقادت الاكتشافات الرياضية في القرن التاسع عشر إلى تطوير مداخل أخرى للهندسة حتى وصلوا إلى الطبولوجيا.


العصر الحديث

محطة الفضاء الدولية تمثل تحديا حديثا في جميع التخصصات الهندسية.

التخصصات الهندسية الرئيسية

المقالة الرئيسية: قائمة التخصصات الهندسية

طورت معظم المجالات التخصصية في الهندسة منذ حوالي عام 1750م. وقبل هذا الوقت، اختصت الهندسة في معظمها بتشييد المباني أو الطرق أو الجسور أو القنوات أو الأسلحة. وحينما اكتسب الناس معرفة أكثر بالعلوم والتقنية خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر الميلاديين، بدأ المهندسون بالتخصص في أنواع معينة من العمل.

وتظهر اليوم باستمرار مجالات هندسية جديدة نتيجة للطفرات العلمية والتقنية. وفي نفس الوقت، أصبحت الحدود بين المجالات المختلفة أقل تحديدًا. فهناك مجالات هندسية جديدة متداخلة، وغالبًا ما يعمل مهندسون من تخصصات مختلفة متعاونين معًا في المشروعات. ويناقش الجزء التالي فروع الهندسة الرئيسية، وكذلك بعضًا من المجالات التخصصية الثانوية.

هندسة الفضاء الجو

تتضمن تصميم الطائرات التجارية والعسكرية وإنتاجها وصيانتها. ويؤدي مهندسو الفضاء كذلك دورًا أساسيًا في إنتاج وتجميع القذائف الموجهة وجميع طرز السفن الفضائية. ويساعد مهندسو الفضاء الجوي في بناء الأنفاق الهوائية ومعدات الاختبار الأخرى التي يستخدمونها في إجراء التجارب على السفن المقترحة، لتقدير أدائها واتزانها وطرق التحكم فيها تحت ظروف الطيران المختلفة. وتتراوح أبحاث الفضاء الجوي بين المجهودات اللازمة لتصميم طائرة تجارية تكون أهدأ وأكثر اقتصادًا في الوقود، والبحث عن مواد جديدة يمكنها تحمل مستويات الإشعاع العالية ودرجات الحرارة القصوى للطيران في الفضاء.

ولكي يتم تصميم مركبات متينة وآمنة، يجب على مهندسي الفضاء الجوي أن يعرفوا مبادئ الديناميكا الهوائية (دراسة القوى التي تؤثر على الأجسام نتيجة لمرور الهواء عليها)، ويطبقوها عمليًا. انظر: الديناميكا الهوائية.كما يجب أن يكون لديهم فهمٌ واسعٌ عن المقاومة والليونة والخواص الأخرى للمواد التي يستخدمونها، ويجب أن يكونوا قادرين على التنبؤ بكيفية التعامل مع هذه المواد أثناء الطيران. ويعمل مهندسو الفضاء الجوي بالتعاون مع المهندسين الكهربائيين في تطوير أجهزة التوجيه والملاحة والتحكم، ومع المهندسين الميكانيكيين في تصميم محركات ملائمة. وهم يساعدون كذلك المهندسين المدنيين في تصميم وتخطيط خدمات المطارات.[2]

الهندسة الطبية الحيوية

تطبق التقنيات الهندسية على المعضلات المتعلقة بالصحة. ويطور مهندسو الطب الحيوي الوسائل المساعدة للصُّمِّ والعُمْي. كما أنهم يتعاونون مع الأطباء والجراحين لتصميم الأطراف والأعضاء الاصطناعية والوسائل والآلات الأخرى التي تساعد أو تعوض الأجزاء المريضة أو التالفة من الجسم. كما يساعد مهندسو الطب الحيوي في إنتاج أنواع كثيرة من العُدَد الطبية، بِدءًا من أجهزة قياس ضغط الدم ومعدل النبض إلى الجراحة بالليزر، وهي أشعة مركّزة من الضوء يمكن استخدامها لإجراء عمليات حساسة ودقيقة. ويتخصص بعض مهندسي الطب الحيوي في برمجة نظم الحاسوب التي تبين صحة المريض أو تحلل مُعطيات طبية معقدة. كما يتعاون غيرهم مع معماريين وأطباء وممرضات وغيرهم من المختصين في تصميم المستشفيات والمراكز الصحية الاجتماعية.

وعند اختيار مواد الوسائل المساعدة والأعضاء الاصطناعية، يجب أن يفهم مهندسو الطب الحيوي الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد، وكيفية تفاعلها معًا ومع الجسم أيضًا. ويتركز أحد المجالات الرئيسية في أبحاث الهندسة الطبية الحيوية، على تطوير مواد لايمكن للجسم أن يطردها وتكون بمثابة أجزاء غريبة. وغالبًا ما يستخدم مهندسو الطب الحيوي في عملهم مبادئ علم الأحياء والكيمياء والطب وكذلك الهندسة الكهربائية وهندسة المواد،والهندسة الميكانيكية.

الهندسة الكيميائية

تختص بمعالجة المواد الكيميائية والمنتجات الكيميائية بكميات تجارية كبيرة لاستخدامات الصناعة والمستهلك. ويختص المهندسون الكيميائيون بالعمليات الكيميائية التي تحول المواد الخام إلى منتجات نافعة. وهم يخططون ويصممون ويساعدون في تشييد المصانع والمعدات الكيميائية ويعملون لتطوير وسائل إنتاج فَعَّالة واقتصادية. ويعمل المهندسون الكيميائيون أيضًا في صناعات مثل صناعة أدوات الزينة والأدوية والمفرقعات والأسمدة والمنتجات الغذائية والوقود والبلاستيك والصابون.

ويجب على المهندسين الكيميائيين أن يعرفوا كيفية تناول ونقل الكميات الكبيرة من الكيميائيات. ويجب عليهم أن يفهموا مسائل مثل انتقال الحرارة من مادة إلى أخرى، وامتصاص السوائل والغازات والتبخر. كما يجب عليهم أن يتحكموا في عمليات مثل التقطير والتبلور والترشيح والخلط والتجفيف والتكسير.

يعتمد عمل المهندسين الكيميائيين بشدة على مبادئ الكيمياء والفيزياء والرياضيات. ويتشاور المهندسون الكيميائيون مع المهندسين الكهربائيين والميكانيكيين والصناعيين في تصميم المصانع والمعدات. ويعمل بعض المهندسين الكيميائيين بالتعاون مع مهندسي البيئة في البحث عن وسائل للتخلص الآمن من النفايات الخطرة الناجمة عن العمليات الكيميائية.

الهندسة المدنية

أقدم فروع الهندسة الرئيسية. وتتضمن التصميم والإشراف على تنفيذ المشروعات الإنشائية الكبرى مثل الجسور والقنوات والسدود والأنفاق ونظم الإمداد بالمياه. كما يتعاون المهندسون المدنيون مع المعماريين في تصميم وتشييد جميع أنواع المباني. وتتضمن مشروعات الهندسة المدنية الأخرى المطارات والطرق السريعة والسدود وعمليات الري والصرف وخطوط الأنابيب والسكك الحديدية.

ويعمل المهندسون المدنيون في بناء الإنشاءات القوية والآمنة التي تحقق أصول البناء واللوائح الأخرى الملائمة تمامًا لما حولها. وهم مسؤولون عن مسح وإعداد مواقع البناء واختيار المواد الصالحة. كما يجب أن يفهم المهندسون المدنيون كذلك كيفية استخدام الجرافات والرافعات والمجارف الآلية ومعدات التشييد الأخرى.

يتخصص بعض المهندسين المدنيين في دراسة الخصائص الفيزيائية للتربة والصخور وفي تصميم الأساسات. ويركز الآخرون على إدارة مصادر المياه، متضمنة إنشاء وسائل التحكم في الفيضان والري ومحطات القوى الكهرومائية، ووسائل الإمداد بالمياه والصرف الصحي. وآخرون مختصون بتصميم وسائل النقل وطرق التحكم في المواصلات. ويشتغل الكثير من المهندسين المدنيين في تخطيط المدن وبرامج التطوير العمراني.


الهندسة الكهربائية

تختص بتطوير وإنتاج واختبار الأجهزة والمعدات الكهربائية والإلكترونية. ويصمم المهندسون الكهربائيون المعدات التي تنتج الكهرباء وتوزعها. وتتضمن هذه المعدات؛ المولدات التي تدار بالقوى المائية والفحم الحجري والنفط والوقود النووي، وشبكات نقل الكهرباء والمحولات. كما يصمم المهندسون الكهربائيون ويطورون المحركات الكهربائية والمعدات الكهربائية الأخرى. وكذلك يطورون نظم الإشعال المستخدمة في محركات السيارات والطائرات والمحركات الأخرى. كما يعملون على تحسين الأجهزة الكهربائية مثل مكيفات الهواء وأجهزة إعداد الأغذية والمكانس الكهربائية.

ويُطلق على المهندسين الكهربائيين الذين يتخصصون في المعدات الإلكترونية اسم مهندسي الإلكترونيات. ويؤدي مهندسو الإلكترونيات دورًا أساسيًا في إنتاج أقمار الاتصالات الصناعية والحواسيب والروبوتات الصناعية والأجهزة الطبية والعلمية ونظم التحكم في القذائف والرادار والراديو وأجهزة التلفاز. ويطور بعض المهندسين في مجال الإلكترونيات الخطط الرئيسية لأجزاء ووصلات الدوائر المدمجة المصغرة جدًا التي تحكم الإشارات الكهربائية في معظم الأجهزة الإلكترونية. انظر:الدوائر المتكاملة. ويقوم كثير من مهندسي الإلكترونيات بتصميم وبناء وبرمجة أنظمة الحاسوب المعقدة لتؤدي مهامَّ خاصة. ويعتبر الاتصال عن بُعد، وإرسال واستقبال الرسائل عبر المسافات الطويلة، تخصصًا آخر كبيرًا من تخصصات الهندسة الإلكترونية. انظر: الاتصالات السلكية واللاسلكية.

الهندسة البيئية

تختص بالمجهودات التي تمنع تلوث الهواء والماء والتربة والتلوث بالضجيج وتتحكم فيها. ويطور المهندسون البيئيون المعدات لقياس مستويات التلوث، ويقومون بإجراء التجارب لتقدير تأثيرات أنواع الملوثات المختلفة. فهم يصممون أجهزة التحكم في تلوث الهواء ويشغلون أنظمة تنقية المياه ومحطات معالجة المياه. كما يطورون أيضًا التقنيات لحماية الأرض من التلوث.

والمهندسون البيئيون متخصصون في التخلص من المخلفات الخطيرة من المصانع وعمليات المناجم ومحطات القدرة النووية والمصادر الأخرى. وهم يعملون على تنظيف مواقع التخلص من المخلفات غير المأمونة المتكونة في الماضي، ويُجرون بحوثًا على تقنيات جديدة للخزن وإعادة التصنيع. ويساهم المهندسون البيئيون أيضًا في تطوير أنواع من الطاقة تكون أنظف وأكثر اعتمادًا عليها، وفي تطوير طرق الاستخدام الأفضل حاليًا ومستقبلاً للمصادر الطبيعية. ويعمل المهندسون البيئيون مع المهندسين الزراعيين ومهندسي المناجم على تطوير التقنيات الإنتاجية التي تُعطي أقل ضرر ممكن للأرض. وهم يساعدون المهندسين المدنيين في تصميم نظم الإمداد بالمياه والتخلص من النفايات ونظم التهوية، كما يساعدون المهندسين الكيميائيين ومهندسي الطاقة النووية في التخلص من النفايات.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الهندسة الصناعية

تطبق أساليب التحليل الهندسي في إنتاج البضائع والخدمات. ويُقدّر المهندسون الصناعيون أكثر الطرق اقتصادًا وكفاءة للمنشأة بالنسبة لاستخدامات الناس والآلات والمواد. وقد يختار المهندس الصناعي موقع المنشأة أو المكاتب، ويُقدّر احتياجات الموظفين، ويختار المعدات والآلات، ويخطط ساحات العمل، ويخطط مراحل العمليات. كذلك يُطور المهندسون الصناعيون برامج التدريب وتقويم الوظيفة ويعدّون مواصفات الأداء، ويساعدون في تقدير الأجور ومنافع المستخدمين. كما أنهم يعملون على حل مشاكل مثل التكاليف المرتفعة والإنتاج المنخفض ونوعية المنتج الرديئة.

تساعد النماذج الرياضية المطورة من الحواسيب المهندسين الصناعيين لمحاكاة انسياب العمل عبر المنشأة وتقدير تأثيرات التغييرات المقترحة. ويستخدم المهندسون الصناعيون نُظم معالجة البيانات التي تساعد في التخطيط المالي ومراقبة المخزون وتنظيم قوائم المواعيد. وغالبًا ما يتطلب عملهم معرفة بالاقتصاديات وعلم النفس والإدارة.

ويعمل المهندسون الصناعيون في أعمال وصناعات متنوعة كثيرة تتضمن المصارف ومؤسسات البناء والمواصلات والوكالات الحكومية والمستشفيات والمؤسسات العامة.

هندسة المواد

تتعامل مع تركيب المواد المختلفة وإنتاجها واستخداماتها واستخدامات المواد المختلفة. ويعمل مهندسو المواد بالمواد الفلزية وغير الفلزية. ويحاولون تحسين المواد الموجودة ويطورون استخدامات جديدة لها، بالإضافة إلى تطوير مواد جديدة لتفي بمتطلبات معينة. وتُعتبر هندسة المناجم وهندسة التعدين فرعين رئيسيين من هندسة المواد. ويعمل مهندسو المناجم بالتعاون مع الجُيُولوجيين لتحديد أماكن ترسبات المعادن وتخمين كمياتها. ويقررون كيفية استخراج الخام من الأرض ما أمكن بأرخص الطرق وأكثرها كفاءة. ويجب على مهندسي المناجم أن يعرفوا أساسيات الهندسة المدنية والميكانيكية والكهربائية وذلك لتصميم الأنفاق وتهوية المناجم واختيار الآلات الخاصة بالمناجم.

وتعالج هندسة التعدين فصل الفلزات من خاماتها وتجهيزها للاستخدام. ويقوم مهندسو التعدين الاستخلاصي بفصل الفلزات من خاماتها وتنقيتها. ويطور مهندسو التعدين الفيزيائي طرقًا لتحويل الفلزات النقية إلى منتجات نهائية يستفاد بها.

ويتخصص بعض مهندسي المواد الآخرين في إنتاج واستخدام المواد الاصطناعية مثل السيراميك والبلاستيك. انظر: السيراميك؛البلاستيك. ويساعد مهندسو المواد في تطوير مواد جديدة للفضاء الجوي والطب الحيوي والإنشاءات والإلكترونيات والمجالات النووية. كما يتعاون مهندسو المواد مع المهندسين الكيميائيين والصناعيين والميكانيكيين في تشغيل العمليات المعقدة التي تحول المواد الخام إلى منتجات نهائية.

الهندسة الميكانيكية

تشمل إنتاج القدرة الميكانيكية ونقلها واستخدامها. يصمم المهندسون الميكانيكيون كافة أنواع الآلات ويشغلونها ويختبرونها. وهم يطورون ويبنون المحركات التي تولد القدرة من البخار والنفط والوقود النووي ومصادر أخرى للطاقة. ويطورون ويبنون أيضًا أنواعًا كثيرة من الآلات التي تستخدم القدرة، متضمنة معدات التدفئة والتهوية والسيارات وعُدَد الآلات ومعدات العمليات الصناعية. ويشترك المهندسون الميكانيكيون في أية مرحلة من مراحل تطوير الآلات: من إنشاء النموذج التجريبي، إلى تركيب الآلة تامة الصنع، وتدريب العمال الذين يستخدمونها.

كما يعمل المهندسون الميكانيكيون في صناعات عديدة، مثل توليد القدرة والخدمات العامة والنقل وجميع أنواع التصنيع. ويركز كثير من المهندسين الميكانيكيين على البحث والتطوير، لأن الطلب على أنواع جديدة من الآلات ما يزال مستمرًا. ويشترك المهندسون الميكانيكيون في معظم الأحوال في جميع فروع الهندسة الأخرى، كلما دعت الحاجة إلى اختراع أو تحسين آلة أوجهاز أو قطعة من التجهيزات.

الهندسة النووية

تختص بإنتاج واستخدام الطاقة النووية واستخدامات الطاقة الإشعاعية والمواد المشعة. ويصمم معظم المهندسين النوويين محطات القدرة النووية التي تولد الكهرباء، ويقومون بتشييدها وتشغيلها. وهم يتناولون كل مرحلة من مراحل إنتاج الطاقة النووية: من معالجة الوقود النووي إلى التخلص من النفايات المشعة الناتجة عن المفاعلات النووية. ويعملون أيضًا على تحسين وتطبيق معايير الأمان، وتطوير أنواع جديدة من نظم الطاقة النووية.

كما يقوم المهندسون النوويون ببناء وتصميم المحركات النووية للسفن والغواصات والمركبات الفضائية. ويطورون الاستخدامات الصناعية والطبية والعلمية للطاقة الإشعاعية والمواد المشعّة. ويتخصص بعض المهندسين النوويين في تصميم وتشييد مُعجلات الجُسيمات، تلك الأجهزة التي تستخدم في الدراسات العلمية للذرة وفي إيجاد عناصر جديدة. كما يتخصص مهندسون نوويون آخرون في تطوير الأسلحة النووية. ويؤدي المهندسون النوويون أيضًا دورًا في تطوير المصادر المشعّة والكاشفات ومعدات حجب الإشعاع. وغالبًا ما يتداخل عمل المهندسين النوويين مع عمل المهندسين الكهربائيين والبيئيين والميكانيكيين ومهندسي المواد.

المجالات التخصصية الأخرى

تركز بالذات على أكثر من مجالات محددة من الهندسة أكثر مما تتيحه الفروع الرئيسية. ويصف هذا الجزء بضعة تخصصات هامة.

هندسة الصوت

وتختص بالصوت، ويتضمن عمل مهندسي الصوت تصميم المباني والغرف لجعلها هادئة، وتهيئة الظروف للاستماع للحديث والموسيقى في قاعات الاستماع والصالات، وتطوير التقنيات والمواد الماصة للصوت لتخفيض التلوث الضجيجي.

الهندسة الزراعية

تتناول تصميم مباني المزرعة والآلات الزراعية وكبح التعرية والري ومشروعات صيانة الأرض. ويختص المهندسون الزراعيون أيضًا بمعالجة ونقل وخزن المنتجات الزراعية.

هندسة الحاسوب

تتضمن تطوير وتحسين الحاسوب ووحدات التخزين والطبع وشبكات المعلومات الحاسوبية. ويصمم مهندسو الحاسوب معالم نظم الحواسيب لتلائم عمليات خاصة.

الهندسة البحرية

تختص بتصميم وإنشاء وإصلاح السفن والغواصات. ويعمل المهندسون البحريون على تطوير تسهيلات الموانئ.


هندسة الطرق

يقوم المهندسون المدنيون بإنشاء الجسور المعلقة والأنفاق في تقاطعات الطرق. يظهر في الصورة أحد تقاطعات الطرق في مدينة الرياض بالمملكة العربية السعودية. هندسة المحيطات. تتناول تصميم وإقامة جميع أنواع المعدات المستخدمة في المحيطات. ويشمل نتَاج مهندسي المحيطات تجهيزات الزيت وغيرها من المنشآت البعيدة عن الشاطئ ومعدات البحث البحرية، ونظم كواسر الأمواج المستخدمة في منع تعرية الشواطئ.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

هندسة النفط

تختص بإنتاج وخزن ونقل النفط والغاز الطبيعي. ويحدد مهندسو النفط مواقع الرواسب الزيتية والغازية ويحاولون تطوير وسائل تكون أكثر كفاءة للتنقيب والاستخلاص.

هندسة النسيج

تختص بالآلات والعمليات المستخدمة في إنتاج كل من الألياف والأقمشة الطبيعية والاصطناعية. ويعمل مهندسو هذا المجال أيضًا في تطوير منسوجات جديدة ومحسنّة.

هندسة النقل

تتضمن المجهودات المبذولة لجعل النقل أكثر أمانًا وأكثر اقتصادًا وأكثر كفاءة. ويصمم المهندسون في هذا المجال جميع أنواع وسائل النقل ويطورون السبل الميسرة المرتبطة للحد من مشاكل المرور.

المنهجية

حل المشكلات

استخدام الحاسوب

A computer simulation of high velocity air flow around the Space Shuttle during re-entry. Solutions to the flow require modelling of the combined effects of the fluid flow and heat equations.


السياق الاجتماعي

الهندسة والتخصصات الأخرى

العلوم

الطب والأحياء

Leonardo da Vinci, seen here in a self-portrait, has been described as the epitome of the artist/engineer.[3] He is also known for his studies on human anatomy and physiognomy.


الفنون

A drawing for a booster engine for steam locomotives. Engineering is applied to design, with emphasis on function and the utilization of mathematics and science.


حقول أخرى

انظر أيضا

المقالة الرئيسية: قائمة موضوعات الهندسة

؛ موضوعات متعلقة

المصادر

  1. ^ "الهندسة (علم ـ) (تاريخياً)". الموسوعة العربية. Retrieved 2011-11-18. {{cite web}}: Unknown parameter |Author= ignored (|author= suggested) (help)
  2. ^ الهندسة، الموسوعة المعرفية الشاملة
  3. ^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Bjerklie, David

قراءات إضافية

  • Dorf, Richard, ed. (2005). The Engineering Handbook (2 ed.). Boca Raton: CRC. ISBN 0849315867. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameters: |chapterurl= and |month= (help)
  • Billington, David P. (1996-06-05). The Innovators: The Engineering Pioneers Who Made America Modern. Wiley; New Ed edition. ISBN 0-471-14026-0. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameters: |month=, |chapterurl=, and |coauthors= (help)
  • Petroski, Henry (1992-03-31). To Engineer is Human: The Role of Failure in Successful Design. Vintage. ISBN 0-679-73416-3. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameters: |month=, |chapterurl=, and |coauthors= (help)
  • Petroski, Henry (1994-02-01). The Evolution of Useful Things: How Everyday Artifacts-From Forks and Pins to Paper Clips and Zippers-Came to be as They are. Vintage. ISBN 0-679-74039-2. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameters: |month=, |chapterurl=, and |coauthors= (help)
  • Lord, Charles R. (2000-08-15). Guide to Information Sources in Engineering. Libraries Unlimited. doi:10.1336/1563086999. ISBN 1-563-08699-9. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameters: |month=, |chapterurl=, and |coauthors= (help)
  • Vincenti, Walter G. (1993-02-01). What Engineers Know and How They Know It: Analytical Studies from Aeronautical History. The Johns Hopkins University Press. ISBN 0-80184588-2. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameters: |month=, |chapterurl=, and |coauthors= (help)
  • Hill, Donald R. (1973-12-31) [1206]. The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices: Kitáb fí ma'rifat al-hiyal al-handasiyya. Pakistan Hijara Council. ISBN 969-8016-25-2. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameters: |month=, |chapterurl=, and |coauthors= (help)

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=هندسة&oldid=1344417"