هندسة تطبيقية

الهندسة التطبيقية، (بالإنجليزية: Engineering) الهندسة هي فن واحتراف اكتساب المهارات الفنية والعلمية والحسابية وتطبيقها لتصميم وتنفيذ المنشآت والماكينات والاختراعات والأدوات وكافة الأنظمة والعمليات المطلوبة للوصول إلي هدف معين. بمعني آخر هي فن تطبيق المعارف النظرية والتجارب الحياتية في حياتنا لتحسين الأشياء التي نستعملها أو المنشآت التي نعيش فيها. عرفها مجمع المهندسين الأمريكي للتطوير (بتصرف) بأنها " التطبيق الفعلي المبادئ العلمية النظرية لتصميم أو تطوير المنشآت والماكينات والأدوات أو عمليات التصنيع سواء تصميم كل عملية بمفردها أو تصميم العملية بالكامل أو التنبؤ بسلوك هذه العمليات تحت ظروف التشغيل، كل ذلك لأداء الهدف المقصود بشكل اقتصادي وآمن ". الإنسان الذي يمارس الهندسة يسمي مهندس، وهؤلاء المصرح لهم بفعل ذلك قد يكون لهم تسميات رسمية تختلف أحيانا بين الدول – مهندس أو كبير مهندسين أو مهندس خبير أو مهندس تصميمات أو مهندس موقع أو مهندس فني في الدول العربية. تخصص الهندسة يتضمن العديد من التخصصات وبالتالي تسميات مختلفة لهؤلاء الأشخاص الذين يعملون في تلك التخصصات وكل ذلك يختلف باختلاف المجال أو التطبيق المطلوب.

تاريخ الهندسة

مفهوم الهندسة وجد قديما خلال محاولات البشر لتطوير الابتكارات الأساسية مثل البكرات والروافع والعجلات. وهذه الابتكارات تطورت بالتوافق مع مفهوم الهندسة الحديث، ومحاولات تطبيق المبادئ الميكانيكية الأساسية لتطوير أدوات وأشياء مفيدة.

أما مصطلح الهندسة العربي فتاريخه وللأسف مجهول نظرا لأن مصطلح الهندسة غير عربي والمهندسين العرب كانوا يستخدمون الأدوات لاستعمالها في عدة مجالات في البناء والفن والفلك وطرق التنقل وإيجاد الحلول الناجعة لمشاكل عديدة كنقل المياه مثلا فقد أخترعت النواعير وأبتكرت أساليب عديدة لترشيد استخدام المياة في الزراعة وتم أبتكار إسلوب الري بالتنقيط والالات تستخرج الماء الصافي من مياه البحر وتم توظيف الهندسة عند العرب في البناء والتصميم فقد شهد العالم العربي قديما تطورا عمرانياً هائلاً فصممت القصور والابنية والشوارع على درجة عالية من الدقة والروعة والشواهد على ذلك لا تعد ولا تحصى وقد إستخدمت الهندسة لأغراض العسكرية فبنيت الحصون والقلاع العتيدة والالات حربية كثيرة أثبت المهندسين العرب كفاءة قديما وحديثا لا يمكن التغاضي عنها.

الأساليب الهندسية

المهندس خلال عملة يطبق الفيزياء والرياضة لإيجاد أيسر الحلول وأثرها اقتصادية. في مجال التصميم يحتاج المهندس إلي علوم أخرى تتعدي الفيزياء والرياضة.

مثلا بعد التصميم والإنتاج يسأل المهندس نفسه عن تكاليف المنتج وعن عامل الأمان وعن اقتصادية المنتج فليس معني أن التيتانيوم أصلب وأجود أن نستعمله في كل شيء فهذه علوم ضرورية.

تحديد المشكلة وحلها

عندما يقابل المهندس مشكلة ما لابد من التفكير الهادئ ثم استعمال الرياضيات والفيزياء ثم تجربة حياته في هذه المشكلة. فلا بد للمهندس أن تكون عقليته رياضية في التفكير والتنفيذ.

في حالة حل المشاكل الهندسية لا بد من اختيار أبسط الحلول وأيسرها وذلك عند توافر الحلول. قد يقابل المهندس في حالة تصميم شيء ما مشاكل أو نتائج لا يمكن الوصول إليها رياضيا أو نظريا، أن يقوم ببناء نموذج ما ويدخله في اختبارات العمل فإذا نجح النموذج يكون بإمكان المهندس أن يقوم بتكبير الأبعاد علي الشيء الحقيقي، يمكن معرفة ذلك في دراسة ديناميكا الهواء..

استخدام الحاسب

قبل القرن العشرين كانت الأعمال الهندسية تحتاج من المهندسين وقتا للدراسة والاستنتاج والتجربة، حتى تمكن من ابتكار الحاسب الآلي.

الآن توافرت أساليب وابتكارات عدة يعتمد عليها المهندس، إلا أن الحاسب الآلي هو الأداة الرئيسة التي لا يمكن الاستغناء عنه، حيث توافرت البرمجيات التي تساعد كافة التخصصات والمجالات الهندسية.

باستخدام الحاسب يمكن بناء نماذج مصغرة ووضع الحسابات والاختبارات ونقل ذلك علي الطبيعة بنجاح، فمثلا في مجال العمارة والهندسة المدنية يمكن استخدام الأوتوكاد لرسم نموذج مصغر للعمل المطلوب إنجازه، وفي مجال التصميم والآلات يمكن استخدام برنامج السولدوركس أو solid works لبناء النموذج ورسمه ووضع الأبعاد اللازمة ودراسة حركته، وغير ذلك مما يمكن استخدامه في مجال صب المعادن والاتصالات والشبكات والتحكم عن بعد، وغير ذلك من البرمجيات التي يمكن القراءة عنها في مواضعها.

يمكن استخدام البرمجيات مثل سي. إن. سي في المصانع والورش الإنتاجية، لإنتاج منتجات دقيقة جدا، وغير معيبة إلا أنها يسوؤها غلو سعرها.

لا يمكن الجزم بأن البرمجيات أدت إلي تطور كبير لأن البرمجيات تؤدي إلي إلغاء المهارات التي لابد للمهندس منها والتي أصبحت بالبرمجيات مهارات حاسوبية.

الهندسة ودورها في المجتمع

الهندسة هي حرفة تمتد من مجال العمل في المشاريع والأعمال الضخمة إلي العمل في المجالات الصغيرة الفردية.

الأماكن التي يمكن العمل فيها بالهندسة قد تكون مكتب للمعمار، أو شركة، أو وكالة للاتصالات، أو مصنع، أو قد يكون مجموعة من المستثمرين، وقد يكون هيئة حكومية معتمدة كدار المساحة في مصر.

للهندسة دور حيوي في المجتمع حيث تعبر هيئة العمائر والشركات والمنتجات علي طبيعة وذوق وطريقة المهندسين بتلك البلد، فأحيانا يري الإنسان السيارة قبل أن يعرف طرازها أن يعرف إذا كانت ألمانية أو يابانية أو أمريكية، وهكذا. وكذلك للطرز المعمارية أشكال تختلف من دولة لأخرى وإن تشابهت معظم الناطحات الحديثة، لكن قديما يمكن تمييز المعمار الإسلامي عن المسيحي عن الهندي عن اليوناني، وهكذا..

طبيعة التصميم الهندسي يؤثر علي البيئة بشكل كبير فقد كانت المصانع قديما تخرج نفايات وغازات تؤثر علي البيئة والصحة، بل كانت الثلاجات القديمة التي كانت منتشرة بكل العالم وتستعمل الفريون قد عدت حديثا ضارة للبيئة، وأيضا فما يحدث في الأرض من تغيرات مناخية هي في ذاتها ناتجة من الهندسة والمهندسين..

المهندس ووظيفته

في جميع أنحاء العالم المتحضر؛ فإن الأعمال الحيوية الهامة كتصميم المباني والكباري ومحطات توليد الطاقة والمصانع لابد أن يقوم بها مهندس محترف مختص مرخص له ذلك وقد يكون بالاشتراك بين مجموعة من المهندسين.

يدرس المهندس في الجامعات أو المعاهد الحكومية أو الخاصة لمدة لاتقل عن خمس سنوات في كثير من دول العالم وبعد تخرجه يعمل لفترة من الزمن تحت إشراف مهندسين خبراء يقوم بتنفيذ أعمالهم في المواقع حتي يكتسب الخبرة، ولابد له أن يكون واعيا للظروف الطبيعية ونوعيات الموارد والمواد المستخدمة التي تختلف بين الدول كما يجب عليه أن يتبع المواصفات القياسية المعتمدة في دولته كالمواصفات القياسية المصرية للمعادن أو للتربة وغيرها، فغالب الدول العربية تكون بإنشاء المشاريع علي رمال أو أراضي زراعية ذات تربة رملية أو طفلية فإنه يجب مراعاة ذلك.

والدراسة في الكليات الهندسية هي خمس سنوات ؛ سنة إعدادية والسنوات الأخرى للتخصص، وفي السنة الأخيرة يقوم الأساتذة بالإشراف علي مشاريع هي من صنع الطلبة كتأكيد علي تأهل الطالب للقيام بالمهام المختلفة. غالب الدول العربية تعتمد علي الخبرات الأجنبية في بناء المشاريع الحساسة إلا أن هناك أشياء حساسة يعرفها المهندسون المحليون عن الأجانب.

علي المهندس أن يكون أمينا ودقيقا في عمله لأن الخطأ في عمله يسبب مشكلات كثيرة، ولذا فإن الحكومة تقوم بعمل هيئات نقابية أو إدارية تقوم بعمل التراخيص للمهندسين، وأي مهندس يسبب مشكلة أو خسارة فإنه يكون عرضة للفصل وليس له أن يمارس المهنة بعد ذلك. الهندسة في الدول الأجنبية يمكن القراء عنها في الصفحة الأجنبية.

العلاقة بين الهندسة وتخصصات أخرى

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 أشتقت أساسا من العلم والمهندس لا يطبق إلي العلم بل إن كثيرا من المهندسين والعلماء يطلقون أحيانا علي 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 إلي قوانين أو نماذج هي من وضع علماء نظريين لكن عند التطبيق الحيوي فإن المسائل تكون أصعب وبالتالي تكون النتائج وطرق الحل تحتاج إلي 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 الموتور الكهربائي مبني أساسا علي 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 كوبري ما أو سد مائي فإنه يشترك المهندس مع الجيولوجي مع عالم البحار في منظومة واحدة وكما نري لا يمكن الاستغناء عن أحدهما دون الآخر.

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 تسمي القلب الصناعي أو الرئة 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 إلي ذلك.

علي النقيض ؛ فإن المهندسين من خلال تخصص ما يسمي الهندسة الطبية ينظر للإنسان علي 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 إلي إيجاد حل لها.

أيضا يحاول المهندسون إيجاد حل أو بديل للأعضاء الثابتة كالعظام المنكسرة أو الجلد المتهتك، فقد قال المهندس الدكتور (نبيل فتح الله بالجامعة الأزهرية) أنه قد توصل المهندسون إلي إيجاد سبيكة من نوع ما تقارب في كثافتها كثافة العظام، وقاموا بسحقها وخلطها بالملح أو أي نوع من الأملاح، وقاموا بتشكيلها بصورة تقارب صورة العظام وسبكها في درجة حرارة عالية فيختفي الملح ويظل مكانه فارغا بصورة تشبه عظام الإنسان وهكذا، يمكن تركيبها مكان العظمة التي لا يمكن إيجاد حل طبي لها.

الفن والهندسة

هناك صلات بين الفن والهندسة، حيث يمكن للفنان المتمرس أن يقوم بأعمال العمارة، والتزيين بل وهندسة التصميم الصناعي فهو يحتاج إلي فن هندسي أكثر من الهندسة - فكثيرا ما يضطر المهندس المحترف إلي استعمال فنه وإحساسه قبل استعمال الهندسة - رغم أن تلك التخصصات هي أقسام حقيقة داخل كليات الهندسة تماما كالهندسة الميكانيكا و الهندسة الزراعية و هندسة المعمار و هندسة 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 ككوبري البوابة الذهبية، وأكثر تصميمات السيارات التي تحوذ علي إعجاب المشترين بانسيابها اذ 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، والمعماري عبد الحميد سينان التركي صاحب التصميمات الهندسية الفنية الرائعة بتركيا.

مجالات أخرى

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

من فروع الهندسة التطبيقية

مهندسون مشهورون

انظر أيضا

وصلات خارجية

Licensure and Qualifications for the Practice of Engineering
Engineering Disasters and Learning from Failure
American Society for Engineering Education (ASEE)
ASEE engineering profile (2003) PDF
The Instititute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. (IEEE)
The Engineering Wiki a wiki entirely dedicated to collecting information about Engineering.
International Council on Systems Engineering (INCOSE)
Engineering Wiki

ابحث عن هندسة تطبيقية في
ويكاموس، القاموس الحر.

بوابة الهندسة التطبيقية، لتصفح مقالات ويكيبيديا المتعلقة بالهندسة.