Ingeniørarbejde - Engineering

Den InSight Lander med solpaneler indsat i et renrum
Den dampmaskinen , den vigtigste drivkraft i den industrielle revolution , understreger vigtigheden af teknik i moderne historie. Denne strålemotor vises på det tekniske universitet i Madrid .

Engineering er brugen af videnskabelige principper til at designe og bygge maskiner, strukturer og andre emner, herunder broer, tunneler, veje, køretøjer og bygninger. Ingeniørdisciplinen omfatter en bred vifte af mere specialiserede ingeniørområder , hver med en mere specifik vægt på bestemte områder inden for anvendt matematik , anvendt videnskab og anvendelsesformer. Se teknisk ordliste .

Udtrykket teknik stammer fra det latinske ingenium , der betyder "klogskab" og ingeniare , hvilket betyder "at konstruere, udtænke".

Definition

Den amerikanske Engineers' Råd for Professional Development (ECPD, forgængeren for ABET ) har defineret 'teknik' som:

Den kreative anvendelse af videnskabelige principper til at designe eller udvikle strukturer, maskiner, apparater eller fremstillingsprocesser eller værker, der udnytter dem hver for sig eller i kombination; eller at konstruere eller drive det samme med fuld kendskab til deres design; eller at forudsige deres adfærd under specifikke driftsbetingelser alt hvad angår en tilsigtet funktion, driftsøkonomi og sikkerhed for liv og ejendom.

Historie

Reliefkort over Citadellet i Lille , designet i 1668 af Vauban , den fremmeste militæringeniør i hans alder.

Teknik har eksisteret siden oldtiden, hvor mennesker udtænkte opfindelser som kile, håndtag, hjul og remskive osv.

Udtrykket teknik stammer fra ordet ingeniør , der selv går tilbage til 1300 -tallet, da en ingeniør (bogstaveligt talt en, der bygger eller driver en belejringsmotor ) omtalte "en konstruktør af militære motorer." I denne sammenhæng, der nu er forældet, henviste en "motor" til en militær maskine, dvs. en mekanisk anordning anvendt i krig (f.eks. En katapult ). Bemærkelsesværdige eksempler på den forældede brug, der har overlevet til i dag, er militæringeniørkorps, f.eks . US Army Corps of Engineers .

Selve ordet "motor" er af endnu ældre oprindelse, der i sidste ende stammer fra det latinske ingenium (ca. 1250), hvilket betyder "medfødt kvalitet, især mental kraft, deraf en smart opfindelse."

Senere, da udformningen af ​​civile strukturer, såsom broer og bygninger, modnet som en teknisk disciplin, kom udtrykket anlægsarbejde ind i leksikonet som en måde at skelne mellem dem, der specialiserer sig i opførelsen af ​​sådanne ikke-militære projekter, og dem, der er involveret i disciplin af militær teknik .

Oldtid

De gamle romere byggede akvædukter for at bringe en stabil forsyning af rent og ferskvand til byer og byer i imperiet.

De pyramider i det gamle Egypten , ziggurats af Mesopotamien , de Akropolis og Parthenon i Grækenland, de romerske akvædukter , Via Appia og Colosseum, Teotihuacán , og Brihadeeswarar templet af Thanjavur , blandt mange andre, står som et bevis på opfindsomhed og dygtighed i det gamle civile og militære ingeniører. Andre monumenter, der ikke længere stod, såsom de hængende haver i Babylon og Pharos i Alexandria , var vigtige ingeniørpræstationer i deres tid og blev betragtet blandt de syv vidundere i den antikke verden .

De seks klassiske enkle maskiner var kendt i det gamle Nærøsten . Den kile og skråtstillet plan (rampe) var kendt siden forhistoriske tider. Det hjul , sammen med hjulet og akslen mekanisme, blev opfundet i Mesopotamien (moderne Irak) under det 5. årtusinde f.Kr.. Den løftestang mekanisme først dukkede op omkring 5000 år siden i nærheden af Østen , hvor det blev brugt i en simpel balance skala , og at flytte store objekter i gamle egyptiske teknologi . Håndtaget blev også brugt i shadoof vand-løfteanordning, den første kran maskine, der udkom i Mesopotamien circa 3000 f.Kr., og derefter i gamle egyptiske teknologi circa 2000 f.Kr.. De tidligste tegn på remskiver stammer tilbage fra Mesopotamien i begyndelsen af ​​2. årtusinde f.Kr. og det gamle Egypten under det tolvte dynasti (1991-1802 f.Kr.). Den skrue , den sidste af de simple maskiner, der skal opfundet, først dukkede op i Mesopotamien under Neo-assyriske periode (911-609) BC. De egyptiske pyramider blev bygget ved hjælp af tre af de seks enkle maskiner, det skrå plan, kilen og håndtaget, for at skabe strukturer som den store pyramide i Giza .

Den tidligste civilingeniør ved navn er Imhotep . Som en af Faraos embedsmænd , Djosèr , designede og overvågede han sandsynligvis konstruktionen af Pyramiden i Djoser ( trinpyramiden ) ved Saqqara i Egypten omkring 2630–2611 f.Kr. De tidligste praktiske vanddrevne maskiner, vandhjulet og vandmøllen , dukkede først op i det persiske imperium i det, der nu er Irak og Iran, i begyndelsen af ​​det 4. århundrede f.Kr.

Kush udviklede Sakia i løbet af det 4. århundrede f.Kr., som stolede på dyrekraft i stedet for menneskelig energi. Hafirs blev udviklet som en type reservoir i Kush til opbevaring og indeholdelse af vand samt øget kunstvanding. Sappers blev ansat til at bygge motorveje under militære kampagner. Kushitiske forfædre byggede speos i bronzealderen mellem 3700 og 3250 f.Kr. Bloomeries og højovne blev også oprettet i det 7. århundrede f.Kr. i Kush.

Det antikke Grækenland udviklede maskiner i både civile og militære domæner. Den Antikythera mekanisme , en tidlig kendt mekanisk analog computer , og de mekaniske opfindelser af Archimedes , er eksempler på græsk maskinindustrien. Nogle af Archimedes 'opfindelser samt Antikythera -mekanismen krævede sofistikeret viden om differential gearing eller epicyklisk gearing , to nøgleprincipper i maskinteori, der hjalp med at designe geartogene under den industrielle revolution, og stadig bruges i vid udstrækning i dag på forskellige områder som robotik og bilteknik .

Gamle kinesiske, græske, romerske og hunniske hære anvendte militære maskiner og opfindelser som artilleri, som blev udviklet af grækerne omkring det 4. århundrede f.Kr., triremen , ballistaen og katapulten . I middelalderen blev trebuchet udviklet.

Middelalderen

De tidligste praktiske vinddrevne maskiner, vindmøllen og vindpumpen , dukkede først op i den muslimske verden under den islamiske guldalder , i det, der nu er Iran, Afghanistan og Pakistan, i det 9. århundrede e.Kr. Den tidligste praktiske dampdrevne maskine var en dampkraft drevet af en dampturbine , beskrevet i 1551 af Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf i det osmanniske Egypten .

Den bomuld gin blev opfundet i Indien af det 6. århundrede e.Kr., og rokken blev opfundet i islamiske verden af den tidlige 11. århundrede, som begge var grundlæggende for væksten i bomuld industrien . Snurrehjulet var også en forløber for den snurrende jenny , som var en vigtig udvikling under den tidlige industrielle revolution i 1700 -tallet. Den krumtapaksel og knastaksel blev opfundet af Al-Jazari i det nordlige Mesopotamien circa 1206, og de blev senere central for moderne maskiner såsom dampmaskinen , forbrændingsmotor og automatik .

De tidligste programmerbare maskiner blev udviklet i den muslimske verden. En musik -sequencer , et programmerbart musikinstrument , var den tidligste type programmerbar maskine. Den første musik -sequencer var en automatiseret fløjtspiller , der blev opfundet af brødrene Banu Musa , beskrevet i deres bog om geniale enheder , i det 9. århundrede. I 1206 opfandt Al-Jazari programmerbare automater / robotter . Han beskrev fire automatmusikere , herunder trommeslagere betjent af en programmerbar trommemaskine , hvor de kunne fås til at spille forskellige rytmer og forskellige trommemønstre. Den slot ur , en hydropowered mekanisk astronomiske ur opfundet af Al-Jazari, var den første programmerbare analoge computer .

En vanddrevet mineløfter, der bruges til at hæve malm, ca. 1556

Før udviklingen af ​​moderne teknik blev matematik brugt af håndværkere og håndværkere, såsom møllere , urmagere , instrumentproducenter og landmålere. Bortset fra disse erhverv menes universiteter ikke at have haft meget praktisk betydning for teknologien.

En standardreference for mekanikkens tilstand under renæssancen er givet i minedriftsteknisk afhandling De re metallica (1556), som også indeholder afsnit om geologi, minedrift og kemi. De re metallica var standard kemi -referencen i de næste 180 år.

Moderne æra

Anvendelsen af ​​dampmaskinen tillod koks at erstatte kul i jernfremstilling, hvilket sænkede omkostningerne ved jern, hvilket gav ingeniører et nyt materiale til at bygge broer. Denne bro var lavet af støbejern , som hurtigt blev fortrængt af mindre sprødt smedejern som konstruktionsmateriale

Videnskaben om klassisk mekanik , undertiden kaldet newtonsk mekanik, dannede det videnskabelige grundlag for meget af moderne teknik. Med fremkomsten af ​​teknik som erhverv i 1700 -tallet blev udtrykket mere snævert anvendt på områder, hvor matematik og videnskab blev anvendt til disse formål. På samme måde blev felterne, der dengang blev kendt som mekaniker , udover militær- og civilingeniør indarbejdet i teknik.

Kanalbygning var et vigtigt ingeniørarbejde i de tidlige faser af den industrielle revolution.

John Smeaton var den første selvudnævnte civilingeniør og betragtes ofte som civilingeniørens "far". Han var en engelsk civilingeniør med ansvar for design af broer, kanaler, havne og fyrtårne. Han var også en dygtig maskiningeniør og en fremtrædende fysiker . Ved hjælp af et modelvandshjul gennemførte Smeaton eksperimenter i syv år for at bestemme måder at øge effektiviteten på. Smeaton introducerede jernaksler og gear til vandhjul. Smeaton foretog også mekaniske forbedringer af Newcomen -dampmaskinen . Smeaton designede det tredje Eddystone -fyrtårn (1755–59), hvor han var banebrydende i brugen af ​​' hydraulisk kalk ' (en form for mørtel, der vil sætte sig under vand) og udviklede en teknik, der involverede svalehalede granitblokke i fyrets bygning. Han er vigtig i historien, genopdagelsen og udviklingen af ​​moderne cement , fordi han identificerede de sammensætningskrav, der var nødvendige for at opnå "hydraulicitet" i kalk; arbejde, der i sidste ende førte til opfindelsen af Portland cement .

Anvendt videnskab fører til udviklingen af ​​dampmaskinen. Begivenhedssekvensen begyndte med opfindelsen af barometeret og måling af atmosfæretryk af Evangelista Torricelli i 1643, demonstration af atmosfæretrykets kraft af Otto von Guericke ved hjælp af Magdeburg -halvkuglerne i 1656, laboratorieforsøg af Denis Papin , der byggede eksperimentelle model dampmaskiner og demonstrerede brugen af ​​et stempel, som han udgav i 1707. Edward Somerset, 2. markist af Worcester udgav en bog med 100 opfindelser, der indeholdt en metode til at hæve vand svarende til en kaffeperkolator . Samuel Morland , en matematiker og opfinder, der arbejdede med pumper, efterlod noter på Vauxhall Ordinance Office om et damppumpedesign, som Thomas Savery læste. I 1698 byggede Savery en damppumpe kaldet "Minearbejderens ven". Det anvendte både vakuum og tryk. Jernhandler Thomas Newcomen , der byggede den første kommercielle stempeldampmaskine i 1712, var ikke kendt for at have nogen videnskabelig uddannelse.

Anvendelsen af ​​dampdrevne støbejernsblæsecylindre til at levere trykluft til højovne fører til en stor stigning i jernproduktionen i slutningen af ​​1700-tallet. De højere ovntemperaturer muliggjorde med dampdrevet blast tilladt brug af mere kalk i højovne , hvilket muliggjorde overgangen fra kul til koks . Disse innovationer sænkede omkostningerne ved jern, hvilket gjorde hestebaner og jernbroer praktiske. Den puddling proces , patenteret af Henry Cort i 1784 produceret skala mængder smedejern store. Hot blast , patenteret af James Beaumont Neilson i 1828, sænkede kraftigt mængden af ​​brændstof, der var nødvendig for at smelte jern. Med udviklingen af ​​højtryksdampmaskinen gjorde forholdet mellem vægt og effekt mellem dampmaskiner praktiske dampbåde og lokomotiver mulige. Nye stålfremstillingsprocesser, såsom Bessemer -processen og den åbne ildovn, indledte et område med tung teknik i slutningen af ​​det 19. århundrede.

En af de mest berømte ingeniører i midten af ​​1800 -tallet var Isambard Kingdom Brunel , der byggede jernbaner, værfter og dampskibe.

Offshore platform, Den Mexicanske Golf

Den industrielle revolution skabte et behov for maskiner med metaldele, hvilket førte til udviklingen af ​​flere værktøjsmaskiner . Det var ikke muligt at kede støbejernscylindre med præcision, før John Wilkinson opfandt sin kedelige maskine , der betragtes som det første værktøjsmaskine . Andre værktøjsmaskiner omfattede skrueskærebænken , fræsemaskinen , tårndrejebænken og metalhøvlen . Præcisionsbearbejdningsteknikker blev udviklet i første halvdel af 1800 -tallet. Disse omfattede brug af optagelser til at lede bearbejdningsværktøjet over arbejdet og inventar til at holde arbejdet i den korrekte position. Maskinværktøj og bearbejdningsteknikker, der er i stand til at producere udskiftelige dele, fører til storskala fabriksproduktion i slutningen af ​​det 19. århundrede.

USA's folketælling fra 1850 angav besættelsen af ​​"ingeniør" for første gang med et optælling på 2.000. Der var færre end 50 ingeniøreksaminerede i USA før 1865. I 1870 var der et dusin amerikanske maskiningeniører, hvor antallet steg til 43 om året i 1875. I 1890 var der 6.000 ingeniører inden for civil-, minedrifts- , mekanisk og elektrisk .

Der var ingen formand for anvendt mekanisme og anvendt mekanik i Cambridge indtil 1875, og ingen formand for teknik i Oxford før 1907. Tyskland etablerede tidligere tekniske universiteter.

Grundlaget for elektroteknik i 1800'erne omfattede eksperimenterne fra Alessandro Volta , Michael Faraday , Georg Ohm og andre og opfindelsen af ​​den elektriske telegraf i 1816 og elmotoren i 1872. James Maxwells teoretiske arbejde (se: Maxwells ligninger ) og Heinrich Hertz i slutningen af ​​det 19. århundrede gav anledning til elektronikområdet . De senere opfindelser af vakuumrøret og transistoren fremskyndede udviklingen af ​​elektronik yderligere i en sådan grad, at elektriske og elektroniske ingeniører i øjeblikket er flere end deres kolleger inden for enhver anden ingeniørspecialitet. Kemiteknik udviklet i slutningen af ​​det nittende århundrede. Tidligt karriereudviklingsprogramː Britannica </ref> Produktion i industriel skala krævede nye materialer og nye processer, og i 1880 var behovet for storskala produktion af kemikalier sådan, at en ny industri blev oprettet, dedikeret til udvikling og storskala fremstilling af kemikalier i nye industrianlæg. Den kemiske ingeniørs rolle var designet af disse kemiske anlæg og processer.

Den sol ovn ved Odeillo i Pyrénées-Orientales i Frankrig kan nå temperaturer op til 3500 ° C (6330 ° F)

Luftfartsteknik beskæftiger sig med design af flyprocesdesign, mens luftfartsteknik er et mere moderne udtryk, der udvider disciplinens rækkevidde ved at inkludere rumfartøjsdesign . Dens oprindelse kan spores tilbage til luftfartspionererne omkring begyndelsen af ​​det 20. århundrede, selvom Sir George Cayleys arbejde for nylig er blevet dateret fra det sidste årti af 1700 -tallet. Tidlig viden om luftfartsteknik var stort set empirisk med nogle begreber og færdigheder importeret fra andre grene af teknik.

Den første ph.d. i ingeniørvidenskab (teknisk, anvendt videnskab og teknik ), der blev tildelt i USA, gik til Josiah Willard Gibbs ved Yale University i 1863; det var også den anden ph.d. tildelt inden for videnskab i USA

Kun et årti efter de vellykkede flyvninger af Wright -brødrene var der omfattende udvikling af luftfartsteknik gennem udvikling af militærfly, der blev brugt i første verdenskrig . I mellemtiden fortsatte forskning for at levere grundlæggende baggrundsvidenskab ved at kombinere teoretisk fysik med eksperimenter.

Hovedgrener inden for teknik

Engineering er en bred disciplin, der ofte er opdelt i flere underdiscipliner. Selvom en ingeniør normalt vil blive uddannet i en bestemt disciplin, kan han eller hun blive multidisciplineret gennem erfaring. Engineering er ofte karakteriseret ved at have fire hovedgrene: kemi, civilingeniør, elektroteknik og maskinteknik.

Kemiteknik

Kemiteknik er anvendelsen af ​​fysik, kemi, biologi og ingeniørprincipper for at udføre kemiske processer i kommerciel skala, såsom fremstilling af råvarekemikalier , specialkemikalier , petroleumsraffinering , mikrofabrikation , gæring og produktion af biomolekyler .

Civilingeniør

Anlægsarbejde er design og konstruktion af offentlige og private arbejder, såsom infrastruktur (lufthavne, veje, jernbaner, vandforsyning og behandling osv.), Broer, tunneler, dæmninger og bygninger. Anlægsarbejde er traditionelt opdelt i en række underdiscipliner, herunder konstruktionsteknik , miljøteknik og opmåling . Det anses traditionelt for at være adskilt fra militærteknik .

Elektroteknik

Elektroteknik er design, undersøgelse og fremstilling af forskellige elektriske og elektroniske systemer, såsom broadcast engineering , elektriske kredsløb , generatorer , motorer , elektromagnetiske / elektromekaniske enheder, elektroniske enheder , elektroniske kredsløb , optiske fibre , optoelektroniske enheder , computersystemer , telekommunikation , instrumentering , kontrolsystemer og elektronik .

Maskiningeniør

Maskinteknik er design og fremstilling af fysiske eller mekaniske systemer, såsom kraft- og energisystemer , luftfarts- / flyprodukter , våbensystemer , transportprodukter , motorer , kompressorer , drivlinjer , kinematiske kæder , vakuumteknologi, vibrationsisoleringsudstyr , fremstilling , robotik , møller, lydudstyr og mekatronik .

Bioingeniør

Bioingeniør er konstruktion af biologiske systemer til et nyttigt formål. Eksempler på bioingeniørforskning omfatter bakterier, der er konstrueret til at producere kemikalier, ny medicinsk billeddannelsesteknologi, bærbare og hurtige sygdomsdiagnostiske enheder, proteser, biofarmaka og vævsfremstillede organer.

Tværfaglig teknik

Tværfaglig teknik trækker på mere end en af ​​de principielle grene af praksis. Historisk set var søfartsteknik og mineteknik store grene. Andre ingeniørfelter er produktionsteknik , akustik , korrosionsteknik , instrumentering og kontrol , rumfart , bilindustri , computer , elektronisk , informationsteknik , olie , miljø , systemer , lyd , software , arkitektonisk , landbrug , biosystemer , biomedicinsk , geologisk , tekstil , industri , materialer og atomteknik . Disse og andre filialer af teknik er repræsenteret i de 36 licenserede medlemsinstitutioner i UK Engineering Council .

Nye specialer kombineres undertiden med de traditionelle felter og danner nye grene - for eksempel involverer jordsystemteknik og -ledelse en bred vifte af fagområder, herunder ingeniørstudier , miljøvidenskab , ingeniøretik og ingeniørfilosofi .

Andre ingeniørgrene

Aerospace engineering

Aerospace engineering studerer design, fremstilling af fly, satellitter, raketter, helikoptere og så videre. Det studerer nøje trykforskellen og aerodynamikken i et køretøj for at sikre sikkerhed og effektivitet. Da de fleste af undersøgelserne er relateret til væsker, anvendes det på ethvert køretøj i bevægelse, f.eks. Biler.

Mariteknik

Mariteknik er forbundet med alt på eller i nærheden af ​​havet. Eksempler er, men ikke begrænset til, skibe, ubåde, olierigge, struktur, fremdrift af fartøjer, design og udvikling om bord, anlæg, havne og så videre. Det kræver en kombineret viden inden for maskinteknik, elektroteknik, anlæg og nogle programmeringsevner.

Datateknik

Computer engineering (CE) er en gren af ​​teknik, der integrerer flere områder inden for datalogi og elektronisk teknik, der kræves for at udvikle computerhardware og software . Computeringeniører har normalt uddannelse i elektronisk teknik (eller elektroteknik ), softwaredesign og hardware-software integration i stedet for kun software engineering eller elektronisk teknik.

Øve sig

En, der praksis teknik kaldes en ingeniør , og dem licens til at gøre det, kan have mere formelle betegnelser som professionel ingeniør , Chartered Engineer , Incorporated Engineer , Ingenieur , europæisk Ingeniør eller udpegede Engineering repræsentant .

Metodik

Design af en turbine kræver samarbejde mellem ingeniører fra mange felter, da systemet involverer mekaniske, elektromagnetiske og kemiske processer. Den knive , rotor og stator samt dampcyklussen alle behøver at være omhyggeligt designet og optimeret.

I den tekniske designproces anvender ingeniører matematik og videnskaber som fysik for at finde nye løsninger på problemer eller for at forbedre eksisterende løsninger. Ingeniører har brug for kendskab til relevante videnskaber til deres designprojekter. Som følge heraf fortsætter mange ingeniører med at lære nyt materiale gennem deres karriere.

Hvis der findes flere løsninger, vejer ingeniører hvert designvalg ud fra deres fortjeneste og vælger den løsning, der bedst matcher kravene. Ingeniørens opgave er at identificere, forstå og fortolke begrænsningerne på et design for at give et vellykket resultat. Det er generelt utilstrækkeligt at bygge et teknisk vellykket produkt, det skal snarere også opfylde yderligere krav.

Begrænsninger kan omfatte tilgængelige ressourcer, fysiske, fantasifulde eller tekniske begrænsninger, fleksibilitet til fremtidige ændringer og tilføjelser og andre faktorer, såsom krav til omkostninger, sikkerhed , omsættelighed, produktivitet og anvendelighed . Ved at forstå begrænsningerne udleder ingeniører specifikationer for de grænser, inden for hvilke et levedygtigt objekt eller system kan fremstilles og drives.

Problemløsning

En tegning til en boostermotor til damplokomotiver . Engineering anvendes til design , med vægt på funktion og udnyttelse af matematik og videnskab.

Ingeniører bruger deres viden om videnskab , matematik , logik , økonomi og passende erfaring eller stiltiende viden til at finde passende løsninger på et bestemt problem. Oprettelse af en passende matematisk model af et problem giver dem ofte mulighed for at analysere det (nogle gange endeligt) og teste potentielle løsninger.

Normalt findes der flere rimelige løsninger, så ingeniører skal vurdere de forskellige designvalg ud fra deres fortjenester og vælge den løsning, der bedst opfylder deres krav. Efter at have indsamlet statistik om et stort antal patenter , foreslog Genrich Altshuller , at kompromiser er kernen i " lavt niveau " ingeniørdesign, mens det på et højere niveau er det bedste design, der eliminerer den centrale modsætning, der forårsager problemet.

Ingeniører forsøger typisk at forudsige, hvor godt deres design vil yde deres specifikationer inden produktion i fuld skala. De bruger blandt andet: prototyper , skalamodeller , simuleringer , destruktive test , ikke -destruktive test og stresstest . Test sikrer, at produkterne fungerer som forventet.

Ingeniører påtager sig ansvaret for at producere designs, der vil fungere så godt som forventet og ikke vil forårsage utilsigtet skade for offentligheden som helhed. Ingeniører inkluderer typisk en sikkerhedsfaktor i deres design for at reducere risikoen for uventet fejl.

Undersøgelsen af ​​fejlslagne produkter er kendt som retsmedicinsk teknik og kan hjælpe produktdesigneren med at evaluere sit design i lyset af virkelige forhold. Disciplinen er af størst værdi efter katastrofer, såsom bro kollaps , når der er behov for grundig analyse for at fastslå årsagen eller årsagerne til fiaskoen.

Computerbrug

En computersimulering af luftstrøm med høj hastighed omkring en rumfærge i omløb under genindtræden. Løsninger til strømmen kræver modellering af de kombinerede virkninger af væskestrøm og varmeligningerne .

Som med alle moderne videnskabelige og teknologiske bestræbelser spiller computere og software en stadig vigtigere rolle. Samt den typiske business software er der en række af computerstøttet applikationer ( computerstøttet teknologier ) specifikt for teknik. Computere kan bruges til at generere modeller af grundlæggende fysiske processer, som kan løses ved hjælp af numeriske metoder .

Grafisk fremstilling af en minuts brøkdel af WWW, der demonstrerer hyperlinks

Et af de mest anvendte designværktøjer i faget er computer-aided design (CAD) software. Det gør det muligt for ingeniører at oprette 3D -modeller, 2D -tegninger og skemaer af deres designs. CAD sammen med digital mockup (DMU) og CAE- software, f.eks. Endelige elementmetodeanalyser eller analytiske elementmetoder, tillader ingeniører at lave modeller af designs, der kan analyseres uden at skulle lave dyre og tidskrævende fysiske prototyper.

Disse gør det muligt at kontrollere produkter og komponenter for fejl; vurdere pasform og samling; studere ergonomi; og at analysere statiske og dynamiske egenskaber ved systemer såsom spændinger, temperaturer, elektromagnetiske emissioner, elektriske strømme og spændinger, digitale logiske niveauer, væskestrømme og kinematik. Adgang og distribution af alle disse oplysninger er generelt organiseret med brug af produktdatahåndteringssoftware .

Der er også mange værktøjer til at understøtte specifikke ingeniøropgaver såsom computerstøttet fremstilling (CAM) software til at generere CNC- bearbejdningsinstruktioner; fremstillingsprocesstyringssoftware til produktionsteknik; EDA til trykte kredsløbskort (PCB) og kredsløb skemaer til elektroniske ingeniører; MRO -applikationer til vedligeholdelsesstyring; og arkitektur, teknik og konstruktion (AEC) software til anlægsarbejde.

I de senere år er brugen af ​​computersoftware til at hjælpe med udvikling af varer samlet blevet kendt som produktlivscyklusstyring (PLM).

Social kontekst

Robotisk Kismet kan producere en række ansigtsudtryk.

Ingeniørfaget engagerer sig i en bred vifte af aktiviteter, fra stort samarbejde på samfundsniveau og også mindre individuelle projekter. Næsten alle ingeniørprojekter er forpligtet til et eller andet finansieringsbureau: et selskab, et sæt investorer eller en regering. De få former for teknik, der minimalt begrænses af sådanne spørgsmål, er pro bono- teknik og åbent design .

I sin natur har ingeniørarbejde sammenhænge med samfund, kultur og menneskelig adfærd. Hvert produkt eller konstruktion, der bruges af det moderne samfund, er påvirket af teknik. Resultaterne af ingeniøraktivitet påvirker ændringer i miljø, samfund og økonomier, og dets anvendelse medfører et ansvar og en offentlig sikkerhed.

Ingeniørprojekter kan være genstand for kontroverser. Eksempler fra forskellige ingeniørdiscipliner omfatter udvikling af atomvåben , Three Gorges Dam , design og brug af sportskøretøjer og udvinding af olie . Som svar har nogle vestlige ingeniørvirksomheder vedtaget seriøse politikker for virksomheders og sociale ansvar .

Engineering er en vigtig drivkraft for innovation og menneskelig udvikling. Især Afrika syd for Sahara har en meget lille ingeniørkapacitet, hvilket resulterer i, at mange afrikanske lande ikke er i stand til at udvikle afgørende infrastruktur uden hjælp udefra. Opnåelsen af ​​mange af millenniumudviklingsmålene kræver opnåelse af tilstrækkelig ingeniørkapacitet til at udvikle infrastruktur og bæredygtig teknologisk udvikling.

Radar, GPS , lidar , ... kombineres alle for at give korrekt navigation og forhindring af forhindringer (køretøj udviklet til 2007 DARPA Urban Challenge )

Alle oversøiske udviklings- og nødhjælps -NGO'er gør i høj grad brug af ingeniører til at anvende løsninger i katastrofer og udviklingsscenarier. En række velgørende organisationer sigter mod at bruge teknik direkte til gavn for menneskeheden:

Ingeniørvirksomheder i mange etablerede økonomier står over for betydelige udfordringer med hensyn til antallet af professionelle ingeniører, der bliver uddannet, sammenlignet med antallet af pensionister. Dette problem er meget fremtrædende i Storbritannien, hvor teknik har et dårligt image og lav status. Der er mange negative økonomiske og politiske spørgsmål, som dette kan forårsage, såvel som etiske spørgsmål. Det er bred enighed om, at ingeniørfaget står over for en "image -krise", snarere end at det i bund og grund er en uattraktiv karriere. Meget arbejde er nødvendigt for at undgå enorme problemer i Storbritannien og andre vestlige økonomier. Alligevel har Storbritannien de fleste ingeniørvirksomheder sammenlignet med andre europæiske lande sammen med USA.

Etiske regler

Mange ingeniørforeninger har etableret adfærdskodekser og etiske regler for at vejlede medlemmer og informere offentligheden som helhed. Den Nationale Society of Professional Engineers kode af etik stater:

Engineering er et vigtigt og lært erhverv. Som medlemmer af dette erhverv forventes det, at ingeniører udviser de højeste standarder for ærlighed og integritet. Engineering har en direkte og vital indflydelse på livskvaliteten for alle mennesker. Derfor kræver de tjenester, ingeniører leverer, ærlighed, upartiskhed, retfærdighed og retfærdighed og skal være dedikeret til beskyttelse af folkesundheden, sikkerheden og velfærden. Ingeniører skal udføre under en standard for professionel adfærd, der kræver overholdelse af de højeste principper for etisk adfærd.

I Canada bærer mange ingeniører jernringen som et symbol og en påmindelse om de forpligtelser og etik, der er forbundet med deres erhverv.

Forhold til andre discipliner

Videnskab

Forskere studerer verden som den er; ingeniører skaber den verden, der aldrig har været.

Ingeniører, forskere og teknikere arbejder på målpositioneren inden for National Ignition Facility (NIF) målkammer

Der eksisterer et overlap mellem videnskaberne og ingeniørpraksis; i teknik, man anvender videnskab. Begge indsatsområder er afhængige af nøjagtig observation af materialer og fænomener. Begge bruger matematik og klassificeringskriterier til at analysere og kommunikere observationer.

Forskere skal muligvis også udføre ingeniøropgaver, såsom at designe eksperimentelle apparater eller bygge prototyper. Omvendt, i færd med at udvikle teknologi, finder ingeniører nogle gange sig selv ved at udforske nye fænomener og bliver i øjeblikket forskere eller mere præcist "ingeniørforskere".

Den internationale rumstation bruges til at udføre videnskabelige eksperimenter i det ydre rum

I bogen Hvad ingeniører ved og hvordan de ved det , hævder Walter Vincenti , at ingeniørforskning har en anden karakter end videnskabelig forskning. For det første omhandler det ofte områder, hvor den grundlæggende fysik eller kemi er godt forstået, men problemerne i sig selv er for komplekse til at løse på en nøjagtig måde.

Der er en "reel og vigtig" forskel mellem teknik og fysik, som ligner ethvert videnskabeligt felt har at gøre med teknologi. Fysik er en undersøgende videnskab, der søger viden om principper, mens teknik bruger viden til praktiske anvendelser af principper. Førstnævnte sidestiller en forståelse til et matematisk princip, mens sidstnævnte måler involverede variabler og skaber teknologi. For teknologi er fysik et hjælpestof og på en måde betragtes teknologi som anvendt fysik. Selvom fysik og teknik hænger sammen, betyder det ikke, at en fysiker er uddannet til at udføre en ingeniørs arbejde. En fysiker ville typisk kræve yderligere og relevant uddannelse. Fysikere og ingeniører beskæftiger sig med forskellige arbejdslinjer. Men ph.d. -fysikere, der har specialiseret sig i sektorer inden for ingeniørfysik og anvendt fysik , hedder teknologiofficer, R&D Engineers og System Engineers.

Et eksempel på dette er brugen af ​​numeriske tilnærmelser til Navier -Stokes -ligningerne til at beskrive aerodynamisk strømning over et fly eller brugen af Finite -elementmetoden til at beregne spændinger i komplekse komponenter. For det andet anvender ingeniørforskning mange semi- empiriske metoder, der er fremmed for ren videnskabelig forskning, et eksempel er metoden til parametervariation.

Som anført af Fung et al. i revisionen af ​​den klassiske tekniktekst Foundations of Solid Mechanics :

Engineering er meget anderledes end videnskab. Forskere forsøger at forstå naturen. Ingeniører forsøger at lave ting, der ikke findes i naturen. Ingeniører understreger innovation og opfindelse. For at legemliggøre en opfindelse skal ingeniøren sætte sin idé konkret og designe noget, som folk kan bruge. At noget kan være et komplekst system, en enhed, en gadget, et materiale, en metode, et computerprogram, et innovativt eksperiment, en ny løsning på et problem eller en forbedring af det, der allerede findes. Da et design skal være realistisk og funktionelt, skal det have sin geometri, dimensioner og karakteristika defineret. Tidligere fandt ingeniører, der arbejdede med nye designs, at de ikke havde alle de nødvendige oplysninger til at træffe designbeslutninger. Oftest var de begrænset af utilstrækkelig videnskabelig viden. Således studerede de matematik , fysik , kemi , biologi og mekanik . Ofte måtte de tilføje de videnskaber, der var relevante for deres erhverv. Således blev ingeniørvidenskab født.

Selvom ingeniørløsninger gør brug af videnskabelige principper, skal ingeniører også tage hensyn til sikkerhed, effektivitet, økonomi, pålidelighed og konstruerbarhed eller let fremstilling samt miljøet, etiske og juridiske overvejelser såsom patentkrænkelse eller ansvar i tilfælde af fejl af løsningen.

Medicin og biologi

En 3 tesla klinisk MR -scanner .

Undersøgelsen af ​​menneskekroppen, omend fra forskellige retninger og til forskellige formål, er en vigtig fælles forbindelse mellem medicin og nogle tekniske discipliner. Medicin har til formål at opretholde, reparere, forbedre og endda erstatte menneskekroppens funktioner om nødvendigt ved hjælp af teknologi .

Genmanipulerede mus, der udtrykker grønt fluorescerende protein , som lyser grønt under blåt lys. Centralmusen er vildtype .

Moderne medicin kan erstatte flere af kroppens funktioner ved hjælp af kunstige organer og kan ændre menneskekroppens funktion væsentligt gennem kunstige anordninger som f.eks. Hjerneimplantater og pacemakere . Felterne i bionik og medicinske bionik er dedikeret til studiet af syntetiske implantater vedrørende naturlige systemer.

Omvendt ser nogle ingeniørdiscipliner menneskekroppen som en biologisk maskine, der er værd at studere, og er dedikeret til at efterligne mange af dens funktioner ved at erstatte biologi med teknologi. Dette har ført til felter som kunstig intelligens , neurale netværk , uklar logik og robotik . Der er også betydelige tværfaglige interaktioner mellem teknik og medicin.

Begge felter giver løsninger på virkelige problemer. Dette kræver ofte at komme videre, før fænomener fuldstændigt forstås i en mere streng videnskabelig forstand, og derfor er eksperimentering og empirisk viden en integreret del af begge dele.

Medicin studerer delvis den menneskelige krops funktion. Menneskekroppen har som en biologisk maskine mange funktioner, der kan modelleres ved hjælp af tekniske metoder.

Hjertet fungerer for eksempel meget som en pumpe, skelettet er som en forbundet struktur med håndtag, hjernen producerer elektriske signaler osv. Disse ligheder samt den stigende betydning og anvendelse af tekniske principper inden for medicin, førte til udviklingen af ​​feltet af biomedicinsk teknik, der bruger begreber udviklet i begge discipliner.

Nyligt opståede videnskabelige grene, såsom systembiologi , tilpasser analytiske værktøjer, der traditionelt bruges til teknik, såsom systemmodellering og beregningsanalyse, til beskrivelsen af ​​biologiske systemer.

Kunst

Leonardo da Vinci , set her i et selvportræt, er blevet beskrevet som tegneren for kunstneren/ingeniøren. Han er også kendt for sine studier om menneskelig anatomi og fysiologi .

Der er forbindelser mellem teknik og kunst, for eksempel, arkitektur , landskabsarkitektur og industrielt design (selv i det omfang, at disse discipliner til tider kan indgå i et universitets fakultet of Engineering).

Den Art Institute of Chicago , for eksempel, afholdt en udstilling om kunsten at NASA 's rumfart design. Robert Maillarts brodesign opfattes af nogle som bevidst kunstnerisk. På University of South Florida har en ingeniørprofessor gennem et tilskud fra National Science Foundation udviklet et kursus, der forbinder kunst og teknik.

Blandt berømte historiske figurer er Leonardo da Vinci en kendt renæssancekunstner og ingeniør og et godt eksempel på forbindelsen mellem kunst og teknik.

Forretning

Business Engineering omhandler forholdet mellem professionel teknik, IT -systemer, forretningsadministration og forandringsledelse . Engineering management eller "Management engineering" er et specialiseret ledelsesområde, der beskæftiger sig med ingeniørpraksis eller ingeniørindustrien. Efterspørgslen efter ledelsesfokuserede ingeniører (eller fra det modsatte perspektiv, ledere med forståelse for teknik) har resulteret i udviklingen af ​​specialiserede ingeniørledelsesgrader, der udvikler den viden og færdigheder, der er nødvendige for disse roller. Under et ingeniørledelseskursus vil eleverne udvikle industritekniske færdigheder, viden og ekspertise sammen med viden om forretningsadministration, ledelsesteknikker og strategisk tænkning. Ingeniører med speciale i forandringsledelse skal have indgående kendskab til anvendelsen af industrielle og organisatoriske psykologiske principper og metoder. Professionelle ingeniører uddanner ofte som certificerede ledelseskonsulenter inden for det meget specialiserede område inden for ledelsesrådgivning, der anvendes på ingeniørpraksis eller ingeniørsektoren. Dette arbejde ofte beskæftiger sig med stor skala kompleks virksomhed transformation eller Business Process Management initiativer i luftfart og forsvar, biler, olie og gas, maskiner, farmaceutiske, fødevarer og drikkevarer, elektriske og elektronik, el-distribution og produktion, forsyningsselskaber og transportsystemer. Denne kombination af teknisk ingeniørpraksis, ledelsesrådgivningspraksis, branchens viden og ekspertise i forandringsledelse gør det muligt for professionelle ingeniører, der også er kvalificerede som ledelseskonsulenter, at lede store forretningstransformationsinitiativer. Disse initiativer er typisk sponsoreret af ledere på C-niveau.

Andre felter

Inden for statsvidenskab er udtrykket teknik blevet lånt til studiet af emnerne social engineering og politisk ingeniørarbejde , der beskæftiger sig med at danne politiske og sociale strukturer ved hjælp af ingeniørmetoder kombineret med statsvidenskabelige principper. Markedsføringsteknik og finansieringsteknik har på samme måde lånt udtrykket.

Se også

Lister
Ordlister
Relaterede emner

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links

  • Ordbogens definition af teknik på Wiktionary
  • Læringsmateriale relateret til Engineering på Wikiversity
  • Citater relateret til Engineering på Wikiquote
  • Værker relateret til teknik på Wikisource