الهندسة التطبيقية فن واحتراف واكتساب المهارات الفنية والفهمية والحسابية وتطبيقها لتصميم وتطبيق المنشآت والآلات والاختراعات والأدوات والأنظمة والعمليات المطلوبة كافة للوصول إلى هدف معين. بمعنى آخر هي فن تطبيق المعارف النظرية والتجارب الحياتية في حياتنا لتحسين الأمور التي نستعملها أوالمنشآت التي نعيش فيها.

عهدها مجمع المهندسين الأمريكي للتطوير بأنها "التطبيق العملي لمبادئ الفهم النظرية لتصميم أوتطوير المنشآت والماكينات والأدوات أوعمليات التصنيع سواء تصميم جميع عملية بمفردها أوتصميم العملية بالكامل أوالتنبؤ بسلوك هذه العمليات تحت ظروف التشغيل، جميع ذلك لأداء الهدف المقصود بشكل اقتصادي وآمن".

الشخص الذي يمارس الهندسة يسمى مهندس، وهؤلاء المصرح لهم بعمل ذلك قد يحدث لهم تسميات رسمية تختلف أحيانا بين الدول مثل: مهندس أوكبير مهندسين أومهندس خبير أومهندس تصميمات أومهندس مسقط أومهندس فني في الدول العربية.

تخصص الهندسة يتضمن الكثير من المجالات وبالتالي تسميات مختلفة لهؤلاء الأشخاص الذين يعملون في تلك المجالات وكل ذلك يختلف باختلاف المجال أوالتطبيق المطلوب.

تاريخ الهندسة

مفهوم الهندسة وُجد 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 مجهول نظرا لأن مصطلح الهندسة غير عربي والمهندسين العرب كانوا يستخدمون الأدوات لاستعمالها في عدة مجالات في البناء والفن والفلك وطرق التنقل وإيجاد الحلول الناجحة لمشاكل عديدة كنقل المياه مثلا فقد أخترعت النواعير وأبتكرت أساليب عديدة لترشيد استخدام المياه في الزراعة وتم ابتكار أسلوب الري بالتنقيط والآلات التي تستخرج الماء الصافي من مياه البحر وتم توظيف الهندسة عند العرب في البناء والتصميم فقد شهد العالم العربي قديما تطورا عمرانياً هائلاً فصممت القصور والأبنية والشوارع على درجة عالية من الدقة والروعة والشواهد على ذلك لا تعد ولا تحصى وقد استخدمت الهندسة لأغراض العسكرية فبنيت الحصون والقلاع العتيدة والآلات الحربية كثيرة.

الأساليب الهندسية

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 حتى التيتانيوم أصلب وأجود حتى نستعمله في جميع شيء فهذه علوم ضرورية.

تحديد المشكلة وحلها

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

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 أونتائج لا يمكن الوصول إليها رياضيا أونظريا وأن يقوم ببناء نموذج ما ويدخله في اختبارات العمل فإذا نجح النموذجقد يكون بإمكان المهندس حتى يقوم بتكبير الأبعاد على الشيء الحقيقي، يمكن فهم ذلك في دراسة ديناميكا الهواء.

استخدام الحاسب

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

الآن توافرت أساليب وابتكارات عدة يعتمد عليها المهندس، إلا حتى الحاسب الآلي هوالأداة الرئيسية التي لا يمكن الاستغناء عنها، حيث توافرت البرمجيات التي تساعد كافة المجالات والمجالات الهندسية.

باستخدام الحاسب يمكن بناء نماذج مصغرة ووضع الحسابات والاختبارات ونقل ذلك على الطبيعة بنجاح، فمثلا في مجال العمارة والهندسة المدنية يمكن استعمال الأوتوكاد لرسم نموذج مصغر للعمل المطلوب إنجازه، وفي مجال التصميم والآلات يمكن استعمال 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 استعمال البرمجيات مثل سي إذا سي في المصانع والورش الإنتاجية، لإنتاج منتجات دقيقة جدا، وغير معيبة إلا أنها يسوؤها غلوثمنها.

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

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 مخط للمعمار، أوشركة، أووكالة للاتصالات، أومصنع، أوقد يحدث مجموعة من المستثمرين، وقد يحدث 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 حتى يعهد طرازها حتى يعهد إذا كانت ألمانية أويابانية أوأمريكية، إلى غير ذلك. 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، إلى غير ذلك.

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 حتى يقوم بها مهندس محترف مختص مرخص له ذلك وقد يحدث بالاشتراك بين مجموعة من المهندسين.

يدرس المهندس في الجامعات أوالمعاهد الحكومية أوالخاصة لمدة لاتقل عن خمس سنوات في كثير من دول العالم وبعد تخرجه يعمل لفترة من الزمن تحت إشراف مهندسين خبراء يقوم بتطبيق أعمالهم في المواقع حتى يكتسب الخبرة، ولابد له حتىقد يكون واعيا للظروف الطبيعية ونوعيات الموارد والمواد المستخدمة التي تختلف بين الدول كما يجب عليه حتى يتبع المواصفات القياسية المعتمدة في دولته كالمواصفات القياسية للمعادن أوللتربة وغيرها.

تخصصات متعلقة

العلوم والهندسة

"الفهماء يدرسون العالم كما هو، بينما المهندسون يخلقون عالما لم يكن موجود" من أقوال تيودور فن كامان.

هناك صلة وثيقة بين العلوم النظرية والهندسة، حيث حتى الهندسة اشتقت أساسا من الفهم والمهندس لا يطبق إلى الفهم بل إذا كثيرا من المهندسين والفهماء يطلقون أحيانا على الهندسة أنها الفهم التطبيقي. كلا المجالين يدرسان المادة وأنواعها والظواهر الطبيعية وأنواعها وطرق الاستفادة والدراسة وغير ذلك. كلا المجالين يستخدم ويطبق الرياضيات ومبادئها.

الفهماء النظريون يطبقون فروضا من وضعهم يحتاجها الخبراء المهندسون أحيانا، وقد يقومون ببناء نموذج لمبني أولمنشأ 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 الفهماء.

إن المهندسين قد يحتاجون في بادئ الأمر إلى قوانين أونماذج هي من وضع فهماء نظريين لكن عند التطبيق الحيوي فإن المسائل تكون أصعب وبالتالي تكون النتائج وطرق الحل بحاجة إلى فرضيات غير معملية يعهدها المهندسون. مثلا عند تطبيق فيزياء الاحتراق النظرية في الطبيعةقد يكون الأمر محالا وبلا فائدة نظرا لسلوك المادة المستعملة التي تختلف باختلاف نوعها وبالتالي طرق استخدامها، أيضا معروف حتى المحرك الكهربائي مبني أساسا على قانون فارادي وهوفي حد ذاته نظري بينما عند التطبيق تكون هناك فرضيات جديدة يعهدها المهندسون لخبرتهم في ذلك.

عندما يتشارك كلا المجالين في عمل حيوي ما لا يمكن الاستغناء عن أحدهما دون الآخر في هذا العمل كبناء جسر ما أوسد مائي فإنه يشهجر المهندس مع الجيولوجي مع عالم البحار في منظومة واحدة.

الهندسة والطب وفهم الأحياء

دراسة جسم الإنسان -من بعض النواحي- تمثل قاسما مشهجرا بين الهندسة والطب. الطب في غايته هدفه حفظ وتعزيز جسم الإنسان حتى بإبدال وظيفة أوعضومن جسم الإنسان وذلك باستخدام التكنولوجيا، من هنا يظهر صلة الطب بالهندسة.

الطب الآن يستطيع إبدال عضومن جسم الإنسان بعضوصناعي وذلك عند فساد العضوالطبيعي. يستطيع الأطباء الآن استخدام الابتكارات التكنولوجية الحديثة في العمليات الدقيقة حيث هناك الآن أجهزة تقوم بوظائف بعض أعضاء الإنسان تسمى القلب الصناعي أوالرئة الصناعية أوالكبد الصناعي بل حتى هناك جهاز رائج الاستخدام خلال العمليات هوجهاز التنفس الصناعي وهويقوم مقام الأنف والرئة. بل إذا الابتكارات الهندسية هي معدات الطبيب فالسماعة وهي الأداة الأساسية هي من اختراع مهندس، والليزر المستخدم في العمليات الدقيقة وتفتيت حصى الكلي هومن اختراع مجموعة من المهندسين، وما إلى ذلك.

علي النقيض؛ فإن المهندسين من خلال تخصص ما يسمى الهندسة الطبية ينظر للإنسان على أنه آلة أوآداة أوماكينة من نوع ما. ويحاولون بكافة الطرق استبدال وظائف الإنسان أوعضومن أعضائه أومحاولة محاكاته، وهذا فتح مجالات أخرى كمجال الذكاء الصناعي، أوالأجهزة الآلية والإنسان الآلي وغير ذلك مما يمكن قراءته في المجالات.

كلا المجالين يمدان الباحثين بحلول المشكلات الحيوية وكلاهما أيضا يعطيان حلولا لمشكلات قبل حتى تقع أصلا. يدرس الأطباء الآن جسم الإنسان ويقومون بحل مشكلاته بطرق تكون في حد ذاتها طرق هندسية وقد يتنبهون لذلك أولا.

مثلا القلب عند الأطباء يضخ الدم فيتصوره المهندسون أنه كالمضخة يضخ الدم في العروق بقوة معينة، والمخ يعتبره الأطباء العضوالرئيسي المتحكم في جميع أعضاء الجسم فيتصوره المهندسون علي أنه منشأ به كمية من الروافع والبكرات وكل بكرة متصلة بعضومن الأعضاء وبالمخ أداة أوجهاز يقوم بإرسال نبضات كهربية تتأثر به البكرة والرافعة فيتأثر العضوفيرتفع أوينخفض أوهكذا. عندما يتصور الأطباء والمهندسون جسم الإنسان بهذه الصورة تكون مشكلات الجسم في طريقها إلى إيجاد حل لها. أيضا يحاول المهندسون إيجاد حل أوبديل للأعضاء الثابتة كالعظام المنكسرة أوالجلد المتهتك.

الفن والهندسة

هناك صلات بين الفن والهندسة، حيث يمكن للفنان المتمرس حتى يقوم بأعمال العمارة، والتزيين بل وهندسة التصميم الصناعي فهويحتاج إلى فن هندسي أكثر من الهندسة -فكثيرا ما يضطر المهندس المحترف إلى استعمال فنه وإحساسه قبل استعمال الهندسة- رغم حتى تلك المجالات هي أقسام حقيقة داخل كليات الهندسة تماما كالهندسة الميكانيكية والهندسة الزراعية وهندسة العمارة وهندسة الري وغيرها.

فمثلا معهد الفن بشيكاغوعقد مؤتمرا لبحث فنيات هندسة تصميمات ناسا للطيران، كما حتى هناك كثيرا من الأعمال الهندسية عدت عملا هندسيا أكثره من فنيا، كبرج إيفل مثلا. وأمثلة أخرى كثيرة كجسر البوابة المضىية، وأكثر تصميمات السيارات التي تحوذ على إعجاب المشترين بانسيابها إذ يعد التصميم فيها هوهندسة للتصميم الصناعي المعني بمعمارية تلك المنتجات من مركبات ومحركات.

أيضا فبعض مشاهير المهندسين كانوا فنانين وأقرب الأمثلة هوليوناردودافنشي.

مجالات أخرى

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

تعليم

يقضي الطلاب أربعة أوخمسة سنوات في الجامعة قبل التخرج. يوجد الكثير من مجالات الهندسة ولكن جميع طلاب الهندسة يدرسون الرياضيات والفيزياء وبعض لغات البرمجة. خلال الأربع أوخمس سنوات يقوم الطلاب بتطبيق ما تفهموه في مخابر خاصة. قبل التخرج، على الطلاب حتى يقوموا بتقديم مشروع تخرج، درجة هذا المشروع تؤثر كثيراً على الدرجة العامة التي ينالها الطلاب في نهاية السنين الأربع أوالخمس.

من فروع الهندسة التطبيقية

رصد مسقط «إنجنير جوبز» الوظائف الهندسية المدرجة في الولايات المتحدة ورتب أبرز المجالات كالآتي:

والقائمة الأكمل أدناه:

انظر أيضا

• تقنية معمارية
• قائمة تخصصات الهندسة
• قائمة مهندسي الكهرباء

مراجع