علم الهَنْدَسَةٌ :هو المبادئ العلمية وتطبيقها لتصميم وتنفيذ المنشآت والهياكل والآلات

رصد موقع «إنجنير جوبز» في عام 2014 الوظائف الهندسية المدرجة في الولايات المتحدة الامريكية ورتب أهم المجالات كالآتي:^[10] والقائمة الأكمل أدناه:
الأساليب الهندسية[عدل]


المهندس خلال عمله يطبق الفيزياء والرياضيات لإيجاد أيسر الحلول وأثرها اقتصاديا. في مجال التصميم يحتاج المهندس إلى علوم أخرى تتعدى الفيزياء والرياضيات.

مثلا بعد التصميم والإنتاج يسأل المهندس نفسه عن تكاليف المنتج وعن عامل الأمان وعن اقتصادية المنتج فليس معنى أن التيتانيوم أصلب وأجود أن نستعمله في كل شيء فهذه علوم ضرورية.
تحديد المشكلة وحلها[عدل]


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 وأن يقوم ببناء نموذج ما ويدخله في اختبارات العمل فإذا نجح النموذج يكون بإمكان المهندس أن يقوم بتكبير الأبعاد على الشيء الحقيقي، يمكن معرفة ذلك في دراسة ديناميكا الهواء.
استخدام الحاسب[عدل]


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 الرئيسية التي لا يمكن الاستغناء عنها، حيث توافرت البرمجيات التي تساعد كافة التخصصات والمجالات الهندسية.

باستخدام الحاسب يمكن بناء نماذج مصغرة ووضع الحسابات والاختبارات ونقل ذلك على 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 إلى تطور كبير لأن البرمجيات تؤدي إلى إلغاء المهارات التي لابد للمهندس منها والتي أصبحت بالبرمجيات مهارات حاسوبية.
الدور الاجتماعي[عدل]


الهندسة هي حرفة تمتد من مجال العمل في المشاريع والأعمال الضخمة إلى 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.

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 على 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[عدل]


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 حتى 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 للمعادن أو للتربة وغيرها.

الهندسة في العلوم والمجالات المختلفة[عدل]

العلوم والهندسة[عدل]

«العلماء يدرسون العالم كما هو، بينما المهندسون يخلقون عالما لم يكن موجود.» – من أقوال المهندس ثيودور فون كرمان^[11][12][13]

محطة الفضاء الدولية أحد الأعمال الهندسية. يستخدمها العلماء والمهندسين لإجراء تجارب علمية في الفضاء الخارجي.

هناك صلة وثيقة بين العلوم النظرية والهندسة، حيث أن الهندسة تستمد قواعدها وقوانينها من العلوم الطبيعية المختلفة. وكلا المجالين يدرسان المادة وأنواعها والظواهر الطبيعية وأنواعها وطرق الاستفادة والدراسة وغير ذلك. كلا المجالين يستخدم ويطبق الرياضيات ومبادئها.

المهندسين قد يحتاجون في بادئ الأمر إلى قوانين أو نماذج هي من وضع علماء نظريين لكن عند التطبيق العملي 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. وعندما يتشارك كلا المجالين في عمل حيوي ما لا يمكن الاستغناء عن أحدهما دون الآخر.^[14][15][16]

ويقول بعض المهندسين ومنهم المهندس يوان تشنغ فونغ أن الهندسة تختلف تمامًا عن العلوم، فالعلماء يحاولون فهم الطبيعة، اما المهندسون يحاولون 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 طابعاً إلى العلوم ذات الصلة بمهنتهم. وهكذا ولدت العلوم الهندسية.^[17]

على الرغم من أن الحلول الهندسية تستخدم المبادئ العلمية ، نجد أن المهندسين يستخدمون المبادئ العلمية بطريقة مختلفة بطرقة علمية هندسية فيجب على المهندسين مراعاة السلامة والكفاءة والكفائة الاقتصادية والموثوقية وقابلية الإنشاء وسهولة التصنيع بالإضافة إلى اعتبارات بيئية وأخلاقية هندسية وقانونية في جميع أعمالهم.^[18]
الهندسة في الطب وعلم الأحياء[عدل]


ذراع اصطناعية.

تعتبر دراسة جسم الإنسان من بعض النواحي وإن كانت لأغراض مختلفة قاسماً مشتركًا مهمًا بين الطب والهندسية. يهدف الطب إلى استدامة وإصلاح وتعزيز وحتى استبدال أعضاء جسم الإنسان إذا لزم الأمر من خلال استخدام بعض الطرق التكنولوجية الهندسية وهنا تظهر صلة الطب بالهندسة.

يمكن للطب الحديث بمساعدة الهندسية استبدال بعض أعضاء الجسم المتضررة من خلال استخدام الأعضاء الاصطناعية مثل غرسات الدماغ ومنظّم ضربات القلب الاصطناعي.^[19][20]

جهاز حديث للتصوير بالرنين المغناطيسي.

هناك العديد من الابتكارات والأدوات الأساسية التي يستخدمها الاطباء من اختراع أو تطوير المهندسين، ومنها الاشعة السينية ومنظّم ضربات القلب الاصطناعي ومزيل الرجفان وغيرها.

يدرس الطب خلايا وأنسجة ووظائف وأعضاء جسم الإنسان. ويمتلك جسم الإنسان العديد من الوظائف والأعضاء التي يمكن تشكيلها باستخدام الأساليب الهندسية.^[21]

اما الهندسية تنظر إلى جسم الإنسان على أنه آلة بيولوجية تستحق الدراسة وتكرس نفسها بكافة الطرق لمحاكاة العديد من وظائفها عن طريق استبدال علم الأحياء بالتكنولوجيا الهندسية، للهندسة منظور مختلف للأعضاء البشرية ، فالقلب عند الأطباء يضخ الدم فيتصوره المهندسون أنه كالمضخة يضخ الدم في الشرايين بقوة معينة،^[22] والمخ يعتبره الأطباء العضو الرئيسي المتحكم في كل أعضاء الجسم فيتصوره المهندسون أنه منشأة بها 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 ^[23]، والهيكل العظمي كالهياكل الهندسية المرتبطة بالرافعات.^[24] أدى هذا المنظور الهندسي إلى ظهور عدة مجالات ترتبط بالمجالات الهندسية الأساسية مثل الذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية والمنطق الضبابي والروبوتات، وأدى أيضاً لتطوير كبير في العديد من الإبتكارات، منها القلب الصناعي والرئة الصناعية والأطراف الصناعية وغيرها، وهناك أيضًا العديد من القواسم المشتركة بين الهندسة والطب.^[25][26]

كلا المجالين يقدمان حلولاً لمشاكل البشر. لكن هذا يتطلب في الغالب تقدمًا كبيراً في فهم الظواهر بشكل علمي كبير، وبالتالي فإن التجربة والمعرفة التجريبية جزء لا يتجزأ من كليهما.
التصميم والفنون التطبيقية والتشكيلية والهندسة[عدل]


رسم هندسي لجزء من آلة تشغيل
تعد الفنون التطبيقية والتشكيلية والتصميم أحد المكونات العملية في الهندسة يمكن رؤية الصلات المشتركة بين الهندسة والفنون التطبيقية والتشكيلية والتصميم في العديد من الأساليب كتصميم المنتجات والتصميم الصناعي والعمارة والرسم الهندسي.

الهندسة المعمارية في مسجد الملك فيصل بإسلام أباد
يعد الرسم الهندسي والرسم الميكانيكي أو رسم الآلات بمثابة لغات فنية وهندسية تمكن المهندس من التعبير ونقل الأفكار الهندسية عن أي تصميم بطريقة تمكن الآخرين من فهمه وتطويره وتصنيعه. ويكون هذا الرسم وفقا لمعايير متفق عليها بالنسبة للشكل والتسمية والمظهر والحجم وما إلى ذلك. ويهدف الرسم الهندسي إلى استيعاب كافة الخواص الهندسية لكيان أو منتج ما بشكل واضح بما لا يدع مجالا للبس. والغاية الأساسية من الرسم الهندسي هي توصيل المعلومات الأساسية التي تمكن المصنع من إنتاج هذا المكون.^[27]

يعد مهندس التصميم الشخص الذي يقوم أو يشارك بعملية التصميم الهندسي في أي من التخصصات الهندسية المختلفة كالهندسة المدنية، أو الميكانيكية، أو المعمارية، أو الكهربائية، أو الإلكترونية، أو الكيميائيّة، أو الفضائية، أو النووية، وغيرها من التخصصات الهندسية، عادة ما يعمل مهندس التصميم مع فريق من المهندسين لتطوير التصاميم المفاهيمية والتفصيلية التي تضمن أن المنتج يعمل وينفذ ويتناسب مع غرضه.
تعليم[عدل]


يقضي الطلاب 4 أو 5 سنوات في الجامعة قبل التخرج. يوجد العديد من مجالات الهندسة ولكن جميع طلاب الهندسة يدرسون الرياضيات والفيزياء وبعض لغات البرمجة. خلال الأربع أو خمس سنوات يقوم الطلاب بتطبيق ما تعلموه في مخابر خاصة.^[28][29] قبل التخرج، على الطلاب أن يقوموا بتقديم مشروع تخرج، درجة هذا المشروع تؤثر كثيراً على الدرجة العامة التي ينالها الطلاب في نهاية السنين الأربع أو الخمس.