Inženjerstvo

Inženjerstvo ili tehnika je primena nauke za potrebe čovečanstva. To je ostvareno znanjem, matematikom, i iskustvom i primenjeno kroz projektovanje upotrebljivih objekata ili procesa.

Poređenje sa drugim profesijama

Smatra se da je inženjerstvo projektovanje rešenja praktičnih problema. Naučnici pitaju "zašto?" i istražuju da bi odgovorili na ovo pitanje. Sa druge strane, inženjeri žele da znaju kako da bi rešili problem, i kako njihovo rešenje može biti primenjeno.

Drugim rečima, naučnici istražuju fenomene, za koje inženjeri prave rešenja problema ili poboljšanje postojećih rešenja.

Inženjerska istraživanja imaju drugačiji karakter od naučnih istraživanja. Često rade na na poljima gde su osnovna fizika i hemija dobro razumljivi, ali su problemi suviše kompleksni da bi bili tačno rešeni. Zadatak inženjera je da istraživanjem nađu aproksimativna rešenja koja će rešiti problem.

Uopšteno se može reći da naučnici grade da bi učili, a inženjeri uče da bi znali da grade.

Zadatak inženjerstva

"Inženjer je neko ko može da uradi za dinar ono što svaka budala može za sto."

Krucijalni zadatak inženjerstva je prepoznavanje, razumevanje i svođenje problema na takav način da se može dobiti uspešan rezultat. To najčešće nije dovoljno da se dobije uspešan produkt, jer i drugi faktori moraju biti rešeni, kao što su raspoloživi resursi, fizička i tehnička ograničenja, fleksibilnost za buduće modifikacije, i drugi faktori.

Rešavanje problema

Inženjeri koriste svoje znanje nauke i matematike, i empirijsko (racionalno/odgovarajuće) iskustvo da pronađu odgovarajuće rešenje problema. Stvaranje odgovarajućeg matematičkog modela problema im omogućuje da ga analiziraju i isprobaju moguća rešenja. Obično postoji više prihvatljivih rešenja, tako da inženjeri moraju da vrednuju različita (konstrukcijska) rešenja u pogledu njihovih osobina i da odaberu ono rešenje koje ispunjava najviše njihovih zahteva. Kompromisi su u srži svakog inženjerskog projektovanja; najbolji projekat je obično onaj koji ispunjava što je moguće više zahteva.

Inženjeri obično pokušavaju da predvide koliko uspešno će njihovi objekti (projekti) da zadovolje postavljene zahteve, pre nego što se objekti u potpunosti naprave. Da bi se utvrdilo koliko će (mašinski ili građevinski) objekat da bude funkcionalan, ili koliko će da traje, koriste se između ostalog: prototip, maketa, simulacija, destruktivno testiranje, nedestruktivno testiranje i testiranje naprezanja. Testovi daju sigurnost da će se objekat ponašati onako kako je planirano. Inženjeri kao profesionalci shvataju ozbiljno svoju odgovornost da će objekat zadovoljiti zahteve i da neće ugroziti javnost. U projekte su obično uključeni faktori sigurnosti, da bi se smanjio rizik od neočekivanog propadanja konstrukcije. Ipak, što su faktori sigurnosti veći, konstrukcija je manje efikasna.

Ograničenja

U mnogim savremenim državama, rešenja pojedinih inženjerskih problema, kao što su projektovanje mostova, elektrana, turbina ili hemijskih fabrika, moraju da bude odobrena od strane ovlašćenog inženjera. Zakoni koji štite zdravlje i sigurnost javnosti zahtevaju da profesionalac mora da bude dovoljno školovan i da ima odgovarajuće radno iskustvo. U SAD, svaka država članica posebno testira kandidate i odobrava licence tzv. Profesionalnih inženjera. U Srbiji je za dobijanje licence u odgovarajućoj inženjerskoj oblasti potrebno položiti državni ispit.

Čak i sa striktnim ispitima za dobijanje licence, inženjerske katastrofe se ipak dešavaju. U SAD, svaka inženjerska disciplina mora da se pridržava svog etičkog koda koji je podržan stavovima članova društva profesije.

Upotreba računara

Kao i u svim drugim naučnim i tehnološkim poduhvatima, računari i programi igraju važnu ulogu. Numeričke metode i simulacije pomažu da se predvide performanse objekta preciznije nego što je to ranije bilo moguće.

Korišćenjem CAD programa (computer-aided design - računarski podržano projektovanje) inženjeri mogu lakše da modeliraju objekte. Računarskim modelima se mogu proveravati stanja objekta izloženog raznim uticajima bez dodatnih novčanih ulaganja ili prototipa za čiju izradu je potrebno dugo vreme. Upotrebom računara se lako menjaju postojeći modeli, a moguće ih je i sačuvati u biblioteci prethodno definisanih elemenata spremnih za korišćenje u novim projektima.

U poslednjih par decenija, Metod konačnih elemenata, FEM (finite element method analysis), omogućio je razvoj programa za analizu naprezanja, temperature, protoka, ali i elektromagnetnih polja. Razvijeno je mnoštvo softvera, a mnogi od njih su namenjeni i za analizu dinamičkih sistema.

Elektronski inženjeri koriste razne softvere za rešavanje problema strujnih kola kao pomoć pri projektovanju kola koja će da izvode određene elektronske operacije kada se koriste u okviru štampanih ploča ili kompjuterskih čipova.

Pre ili kasnije elektronski računari će biti prevaziđeni. Inženjeri današnjice rešavaju probleme čak i korišćenjem mobilnih telefona, na primer konstrukciju grede na gradilištu, za šta nije potrebna upotreba lap-top ili desk-top računara. ( Izvor: Horng Hean TEE, September 2004, “Mobile Structural Software / WAP Structural Engineering Applications”, Suara Perunding, Association of Consulting Engineers Malaysia, Kuala Lumpur and Horng Hean TEE, 1 February 2005, “Developing WAP Structural Applications”, The Structural Engineer, The Institution of Structural Engineers, London)

Etimologija

U engleskom jeziku reč "engine" znači "motor", pa je odatle izveden stav da naziv inženjer potiče od potrebe da se označi onaj koji pravi motore. Ovo je mit. U stvari, obe su reči, engine i inženjer, izvedene iz latinskog korena ingeniosus koji znači "sposoban". Odatle, inženjer je neko ko je pametan i praktičan u rešavanju problema. Termin je kasnije evoluirao da bi uključio sva polja ljudske delatnosti gde je potrebna upotreba naučnih metoda. U nekim drugim jezicima, kao što je arapski, reč "inženjerstvo" označava i "geometriju".

U XIX veku, delatnosti koje danas zovemo inženjerskim nazivale su se mehaničkim umetnostima.

Veza sa drugim disciplinama

Nauka se trudi da objasni novootkrivene i neobjašnjene fenomene, često praveći matematičke modele osmotrenih fenomena. Tehnologija i inženjerstvo su praktična primena znanja, najčešće naučnog. Naučnici razvijaju nauku, inženjeri tehnologiju. Ipak, često se javlja preklapanje nauke i inženjerstva. Nije redak slučaj da naučnici postanu aktivni u praktičnoj primeni svojih dostignuća, postajući na kratko inženjeri. Slično, u procesu razvijanja novih tehnologija, inženjeri ponekad istražuju nove fenomene, postajući na kratko naučnici.

Postoje značajne paralele između medicine i inženjerstva. Obe profesije su poznate po pragmatičnosti - rešenje realnog problema često zahteva da se deluje pre nego što je fenomen u potpunosti objašnjen u strogom naučnom smislu.

Postoje i bliske veze inženjerstva sa umetnošću, koje su u nekim oblastima direktne (arhitektura, pejzažna arhitektura, industrijski dizajn), a u nekim indirektne. Inženjerska i umetnička kreativnost su ponekad neraskidivo vezane.

Inženjeri u kulturi

Istorijski, inženjerstvo je od strane popularne kulture prihvaćeno kao bezidejna i neinteresantna oblast, za koju se često smatra da je domen "štrebera", sa nešto malo romantičnog shvatanja hakerske potkulture. Na primer, crtani lik Dilbert je inženjer.

U naučnoj fantastici, inženjeri su često portretisani kao visoko obrazovane, stručne i poštovane osobe koje razumeju raskošne buduće tehnologije koje se često opisuju ovim žanrom. Poznati primeri su karakteri serije Star Trek: Montgomeri Skot i Džordi LaFordž.

Pojam Konstruisanje

Konstruisanje ili konstruiranje je stvaralačko-duhovna aktivnost pri promišljanju najrazličitijih tehničkih sistema (alata, mašina, postrojenja, mostova).

U procesu inženjerskog konstruisanja, inženjeri primenjuju matematiku i temeljne nauke kao što su fizika i hemija te njihove izvedenice kao npr. nauka o čvrstoći, nauka o toploti, mehanika fluida) kako bi pronašli nova rešenja problema ili poboljšali postojeća rešenja.

´Iron Bridge´ prvi most od livenog gvožđa 1781.

Konstruisanjem se bave konstruktori, odnosno inženjeri iz raznih područja. Pod pojmom konstrukcija najčešće se podrazumeva opšte mašinstvo (automobilska industrija, brodogradnja, vazduhoplovstvo, alatničarstvo, raketna tehnika), ali i druga područja poput obrade drva itd.

Opsežne konstrukcije izrađuju se na temelju uspešno završene izrade i glavnog projekta, a jednostavne na temelju uspešnog razvoja. Prilikom konstruisanja uvek je važno oblikovati proizvod, što se mora raditi u bliskoj saradnji s konstruktorom i dizajnerom koji se međusobno pomažu u skiciranju, crtanju priborom za crtanje prema uzorku ili određenom predlogu. Tako nastaje crtež koji prikazuje predmet/objekat.

Generalno je nedovoljno izgraditi tehnički uspešan proizvod, već on mora zadovoljiti i dodatne zahteve (dostupne resurse, fleksibilnost za buduće izmene, troškove, bezbednost, tržišnost, produktivnost i uslužnost.). Inženjeri prvenstveno koriste znanja iz tehničkih nauka te matematike, logike, ekonomije i odgovarajuće iskustvo kako bi pronašli prikladna rešenja za određeni problem. Obično postoji više razumnih rešenja, tako da inženjeri moraju proceniti različite izbore konstrukcija i odabrati rešenje koje najbolje zadovoljava njihove zahteve.

Inženjeri obično pokušavaju predvideti kako će njihova konstrukcija funkcionisati prema specifikacijama pre proizvodnje u punom obimu. Koriste: prototipove, makete, modele, simulacije, destruktivne i nedestruktivne testove. Testiranje osigurava da će proizvod raditi prema očekivanjima.

Inženjeri preuzimaju odgovornost za izradu konstrukcije koja će raditi onako kako se očekuje i neće uzrokovati neželjenu štetu. Inženjeri uključuju faktor bezbednosti u svoje konstrukcije kako bi smanjili rizik od neočekivanog kvara.

Poreklo reči

Reč konstruirati dolazi iz nemačkog, francuskog ili latinskog jezika, gdje construere znači izgraditi, napraviti, složiti, izmisliti, projektovati, realizovati svoju ideju, uraditi plan, načiniti mehanizme, razviti iz osnovnog pojma (nauku, teoriju).

Izvori

Petroski, Henry, To Engineer is Human: The Role of Failure in Successful Design, Vintage, 1992
Petroski, Henry, The Evolution of Useful Things: How Everyday Artifacts-From Forks and Pins to Paper Clips and Zippers-Came to be as They are, Vintage, 1994
Vincenti, Walter G. What Engineers Know and How They Know It: Analytical Studies from Aeronautical History, Johns Hopkins University Press, 1993