اخبار ایران و جهان مقالات

مهندسان دقیقا چه کار می کنند؟

نوشته شده توسط تیم تحریریه علمنا

یادداشتی به مناسبت ۵ اسفند روز مهندسی

روز ۵ اسفند سالروز تولد خواجه نصرالدین طوسی در ایران به نام روز مهندسی نام‌گذاری شده‌است. این نامگذاری از نظر تاریخی کاملا موجه است چرا که خواجه نصیر الدین طوسی یکی از پرنفوذ ترین و تاثیرگذارترین دانشمندان ایرانی به خصوص در زمینه هندسه و مثلثات و ریاضیات بوده است. دانش مهندسی امروز و هر آنچه که تحت عنوان مهندسی شناخته می شود بدون به کارگیری ریاضیات (به خصوص مثلثات) کاملا ناکارآمد است. از مهندسی برق گرفته تا عمران و  سازه و مکانیک و … ، مهندسان با مثلثات سر و کار دارند. اما کار مهندسان به صورت دقیق چیست؟ چه وجه اشتراکی میان تعددی از رشته های علمی وجود دارد که می توانیم آن ها را مهندسی بنامیم؟
از نظر روش شناسی علم بخشی از کار علم تئوریک است (تفسیر پدیده ها) و بخش دیگر , جنبه های عملی آن که عبارتست از پیش بینی و کاربرد تکنیکی. مثلا فیزیک می خواهد علت ظاهر شدن رنگین کمان را توضیح دهد اما مهندس می خواهد پلی میان کوه ها طراحی کند. از نظر روش شناسی علم، طرح منطقی “کاربرد تکنیکی” علم (یعنی همان کاری که مهندسان انجام می دهند) در جهت مخالف تفسیر است. بر خلاف تصور رایج که گفته می شود کار مهندس فنی فقط به کار زدن تئوری هایی است که  توسط دانشمندان علوم نظری تدارک شده اند. به عکس مهندس و مهندس فنی پیوسته با مسائل حل نشده مواجه است. این مسائل در درجات مختلفی از تجربه قرار میگیرند اما معمولاً طبیعتی تقریباً تئوریک  دارند و در تلاش برای حل آنها مهندس فنی همچون هر کس دیگر از روش تخمین یا آزمایش و امتحان و ابطال و یا حذف خطا بهره می گیرد. [برای مطالعه بیشتر در این زمینه رجوع کنید به کتاب رویکرد علمی, J.T. Davies, The scientific Approach] . مسائل مهندسی اساسا با علوم محض متفاوت اند. یک دانشمند در اکثر موارد یک مهندس نیست، ولی یک مهندس باید پایه ای قوی در علوم محض داشته باشد. مسائل طراحی بر خلاف مسائل علمی یا ریاضی  جواب منحصر به فرد ندارند. درخواست جواب صحیح برای یک مساله طراحی درخواستی بی معنی است. چون چنین جوابی وجود ندارد. در حقیقت جواب “خوب”  امروز ممکن است برای فردا جوابی “ضعیف” باشد. البته در صورتی که علم در این فاصله پیشرفت کرده باشد و تغییرات دیگر ساختاری یا اجتماعی به وقوع پیوسته باشد. در مهندسی کلمه “طراحی” از نظر اشخاص مختلف معانی مختلفی دارد. در مهندسی مکانیک طراحی به معنای طرح اشیاء و سیستمهایی با ماهیت مکانیکی نظیر (ماشینها, فراورده ها, سازه ها وسایل و ابزار) است. که برای طراحی غالب این قسمتها از ریاضیات, علم مواد و علم مهندسی مکانیک بهره می گیرند. در بعضی رشته  های مهندسی کلمه طراحی با عبارتهای دیگری نظیر “مهندسی سیستمها”  یا “نظریه تصمیم گیری کاربردی”  جایگزین شده است. اگرچه که بکارگیری لفظ “کاربردی” به دنبال اصطلاح طراحی از اساس, زاید و بیهوده به نظر می رسد. چراکه طراحی, مفهومی است که فی نفسه بر جنبه های کاربردی علوم متمرکز شده است.  اما صرف نظر از اینکه چه کلماتی در بیان عمل طراحی به کار می رود, این موضوع فرایندی است که در آن اصول علمی و ابزار مهندسی ، ریاضی، کامپیوتر، نقشه کشی و … به کار گرفته می شود تا طرحی تولید شود که در صورت اجرا یکی از نیازهای بشری را برطرف کند. مهم ترین تکنیک های مهندسی مواردی هستند که دستکم ۵ شرط را داشته باشند:
۱.بتوان آنها را به صورت کمی و کیفی تشریح نموده و توضیح داد .
۲.بتوان به طور مکرر از آنها استفاده نموده و هر بار نتایج مشابه بدست آورد.
۳.قابل درک و فهم ، در یک بازه زمانی منطقی ، برای دیگران باشد .
۴.نتایجی قابل ملاحظه ، عمیق و بهتر نسبت به سایر تکنیک ها داشته باشد .
۵.در دامنه نسبتاً وسیعی از موارد و پروژه ها قابل استفاده باشد .

مهندسان راه حل بهینه را پیدا می کنند
در طراحی مهندسی، تنها یک پاسخ وجود ندارد. یک پل را می تواند به دهها و صدها شکل مختلف طراحی کرد. تشخیص اینکه کدام طرح از بقیه طرح ها بهتر است یا کارامدی بیشتری دارد چندان ساده نیست. باید پرسید که آیا طرح پاسخگوی نیاز خواهد بود یا خیر. آیا سیستم قابل اعتمادی طراحی کرده ایم؟ آیا طرح ما توان رقابت با مدلهای مشابه را دارد؟ آیا به لحاظ ساخت و مصرف توجیه اقتصادی دارد؟ آیا تعمیر و نگهداری آن به سهولت میسر است؟ آیا از فروش یا کاربرد آن سودی حاصل می شود؟  در این مرحله ارزیابی , آزمون نهایی یک طرح موفق انجام می شود که غالباً مستلزم آزمایش مدلی از طرح در آزمایشگاه (Prototyping) است. چیزی که در مسایل مهندسی اهمیت فوق العاده بالایی دارد “ملاحظات طراحی”  است. یعنی بررسی ویژگیهایی که بر طراحی اجزاء و یا کل سیستم اثر می گذارند. عمده  این ملاحظات که عموماً در طراحی سیستم ها و سازه ها ی مهندسی لحاظ می شوند استحکام , قابلیت اعتماد, صرفه اقتصادی, ایمنی, سهولت تعمیر و  نگهداری و قابلیت رقابت در بازار است . یکی از این ملاحظات ضریب ایمنی می باشد که میزان ایمنی سازه طراحی شده را ارزیابی می کند. از جمله ملاحظات طراحی که به نسبت ازاهمیت بیشتری برخوردارند می توان به صرفه اقتصادی, در دسترس بودن , زیبایی  و قابلیت اعتماد قطعه یا سازه اشاره نمود.  سنجش آماری احتمال عدم گسیختگی یک قطعه مکانیکی حین کار, قابلیت اعتماد آن قطعه نامیده می شود. قابلیت اعتماد R را با عددی در گسترهء  بین صفر و یک سنجید. مثلا قابلیت اعتماد R= 0.9 بیانگر آن است که به احتمال % ۹۰ قطعه وظیفه خود را بدون گسیختگی انجام خواهد داد. قابلیت اعتماد R = 1 را نمی توان بدست آورد و این مقدار برای R چنین معنی می دهد که گسیختگی مطلقاً ناممکن است. (طراحی اجزاء در مهندسی مکانیک – جوزف ادوارد شیگلی). شکست یا موفقیت هر فعالیت مهندسی اگرچه ممکن است در نتیجه خوش شانسی یا بد شانسی باشد ولی مهندسی به طور کلی بر پایه این موارد بنا نشده است . احتمالا مهمترین ایده در پشت مهندسی ایده ای است که بتواند بصورت سازمان یافته ، آینده نگرانه ، مبتنی بر راه حل عملی و امکان پذیر ، مقرون به صرفه اقتصادی و در کوتاهترین زمان یک مساله یا مشکل مطرح شده در جهان واقعی را حل نماید . شانس ممکن است در بسیاری از پروژه های مهندسی نقش داشته باشد ولی اکثر مهندسین این طور فکر می کنند که آنها می توانند نقشی بسیار مهم و حساس در برون داد ها (خروجی های) یک فعالیت مهندسی داشته باشند .

درباره نویسنده

تیم تحریریه علمنا

۱ دیدگاه

  • الان دقیقا مهندسان مسافر کشی -حمالی-بنایی-بعدا تو خط تولید کارخانه های مواد غذایی الان که رسیدیم به دهه نودها خوب پول جای علم رو گرفته و چطور بگم پارتی بازی حرف اول رو میزنه نه علم
    علم در ضابطه هست نه در رابطه در ایران هم رابطه هست نه ضابطه اینجا دانمارک و نروژ و نمیدانم آلمان نیست اینجا ایران هست.

دیدگاه شما چیست