ما هي الهندسة الميكانيكية

يعد التخصص الهندسي الميكانيكي وفروعه من أهم التخصصات الهندسية حيث يهتم بتصميم وتصنيع وتركيب وتشغيل المحركات والآلات وعمليات التصنيع ويتركز اهتمامه على القوى والحركة. ومن الناحية الفنية، يركز التخصص الهندسي الميكانيكي على تطبيق المبادئ والتقنيات لحل مشكلات تصنيع وتشغيل المحركات، ويتعامل المهندسون الميكانيكيون مع تحليل عمل المحركات باستخدام مبادئ الحركة والطاقة والقوة، وذلك لضمان عملها بأمان وكفاءة وبتكلفة تنافسية. ويستطيع المهندسون الميكانيكيون تصميم أي آلة أو نظام أو عملية بأي حجم من الأنظمة الكبيرة مثل السيارات والأقمار الصناعية إلى المكونات الصغيرة مثل أجهزة الاستشعار والمفاتيح .

نبذة عن الهندسة الميكانيكية

الهندسة الميكانيكية هي نظام واسع يطبق مبادئ الهندسة في تصميم وبناء الآلات وأجزائها. فالعالم الحديث يشمل الكثير من الأجزاء المتحركة، مثل الساعات التي تعمل على الحائط ودوران عجلات السيارات على محورها. وعلى الرغم من أن تجميع سيارة يتطلب العديد من الأيدي والآلات، فإن هذه الأيدي تعرف ما يجب القيام به بسبب دراسة الهندسة الميكانيكية. ويعمل المهندسون الميكانيكيون عبر مجموعة واسعة من الصناعات، التي تعمل على تصميم وإنشاء الآلات ومكوناتها، وعلى الرغم من أنها واحدة من أقدم التخصصات الهندسية، إلا أنها تستمر في التغير والنمو مع التقدم في التكنولوجيا، مما يجعلها مسارا مهنيا نابضا بالحياة ومثيرا حتى يومنا هذا .

نشأة الهندسة الميكانيكية

عند البحث عن بداية الهندسة الميكانيكية، نجد أن البداية كانت عندما تم اختراع المحرك البخاري في الجزء الأخير من القرن الثامن عشر، والذي عمل على توفير مصدر رئيسي للطاقة للثورة الصناعية، وأثر ذلك في تطوير الآلات من جميع الأنواع، ونتيجة لذلك، أصبح هناك حاجة لتطوير تخصص هندسي جديد للتعامل الهندسي مع الأدوات والآلات، وبالفعل بدأ ذلك عندما تأسس معهد المهندسين الميكانيكيين في برمنجهام في عام 184 .

بعد ذلك تطورت الهندسة الميكانيكية من الممارسة بواسطة ميكانيكي فن يعتمد بشكل كبير على التجربة والخطأ إلى المهندس الميكانيكي المحترف الذي يتعامل مع الآلات والمحركات بطريقة علمية في البحث والتصميم والإنتاج ، ومنذ ذلك الوقت وزاد الطلب على المهندسين الميكانيكيين من أجل زيادة كفاءة ورفع جودة المحركات .

مهام وتخصصات الهندسة الميكانيكية

عند البحث عن مهام وتخصصات الهندسة الميكانيكية نجد أن للهندسة الميكانيكية عدة مهام تقوم بها وهو فهم قواعد العلوم الميكانيكية والتعامل معها والتي تشمل الديناميكيات وذلك فيما يتعلق بالعلاقة بين القوى والحركة مثل الاهتزاز والتحكم التلقائي ، والديناميكا الحرارية والتعامل مع العلاقات بين مختلف أشكال الحرارة والطاقة وتدفق السائل وانتقال الحرارة وخصائص المواد .

تختص الهندسة الميكانيكية أيضًا بعمليات البحث والتصميم والتطوير، وذلك لتوفير التغييرات اللازمة لتلبية الاحتياجات الحالية والمستقبلية، ويتطلب ذلك القدرة على فهم العلوم الميكانيكية وتحليل النظم المعقدة وتجميع المحركات والابتكار .

تتخصص الهندسة الميكانيكية أيضاً في  إنتاج المنتجات والطاقة التي تتضمن التخطيط والتشغيل والصيانة ، وبالتالي يكون الهدف منها هو إنتاج منتجات متميزة وطويلة الأجل لكي تزيد من سمعة المؤسسات الصناعية ، كما تهتم الهندسة الميكانيكية أيضاً بالإدارة والاستشارات وفي بعض الحالات بتسويق المنتجات مثل الآلات والمحركات .

فروع الهندسة الميكانيكية

تطوير الآلات لإنتاج السلع

تعتبر الهندسة الميكانيكية من أهم العوامل التي تسهم في رفع مستوى المعيشة في الدول المتقدمة. حيث يقوم المهندس الميكانيكي بابتكار العديد من الآلات لإنتاج السلع وتطوير الأدوات بغية زيادة الدقة وتوفير الوقت. وقد أدى تطوير الآلات إلى زيادة سرعة التشغيل لتحقيق معدلات إنتاج عالية، وتحسين الدقة لتحقيق الجودة وتحقيق الاقتصاد في المنتج وتقليل تكاليف التشغيل. وقد أدت هذه الثلاثة المتطلبات إلى تطوير أنظمة تحكم معقدة .

النجاح في أكثر آلات الإنتاج يتحقق عندما يتم دمج التصميم الميكانيكي للآلة بشكل وثيق مع نظام التحكم. على سبيل المثال، تصنيع محركات السيارات هو مثال جيد على التناغم بين التصميم الميكانيكي للمحركات وأنظمة التحكم أثناء عملية التصنيع. ويتم ذلك باستخدام أجهزة الكمبيوتر لتخزين ومعالجة الكميات الهائلة من البيانات المطلوبة لتصنيع مجموعة متنوعة من المكونات بواسطة عدد قليل من الآلات المتنوعة .

تطوير الآلات لإنتاج الطاقة

تعتبر تطوير آلات إنتاج الطاقة أحد أهم فروع الهندسة الميكانيكية. وتعتبر زيادة الكفاءة الحرارية والطاقة أحد أولى التحديات التي تواجه الهندسة الميكانيكية. شهد القرن العشرين نموا سريعا ومستمرا في إنتاج الطاقة لتشغيل المولدات الكهربائية، بالإضافة إلى زيادة الكفاءة الحرارية وتقليل تكلفة رأس المال لكل كيلوواط من محطات الطاقة الكبيرة .

المهندس الميكانيكي مسؤول أيضا عن تطوير محركات الاحتراق الداخلي الصغيرة سواء كانت محركات البنزين والديزل أو محركات التوربينات الغازية. في مجال النقل بشكل عام في الهواء والفضاء وكذلك في البر والبحر، قام المهندسون الميكانيكيون بإنشاء الكثير من المعدات ومحطات الطاقة. ومع ذلك، لتطوير أنظمة التحكم الخاصة بالمحركات والآلات، يجب زيادة التعاون مع الهندسة الكهربائية .

تطوير الأسلحة العسكرية

تعتبر المهارات التي يطبقها المهندس الميكانيكي على تطوير الأسلحة مماثلة لتلك المهارات المطلوبة في التطبيقات المدنية العادية على الرغم من أن الهدف هو تعزيز القوة التدميرية بدلاً من رفع الكفاءة الإبداعية ، ومع ذلك وجهت مطالب الحرب موارد ضخمة في المجالات التقنية وأدت إلى تطورات لها فوائد عميقة في السلام .

تطوير آلات للحفاظ على البيئية

تهدف الهندسة الميكانيكية إلى المحافظة على البيئة من خلال تطوير محركات وآلات عديدة تؤثر بطريقة سلبية على البيئة. وبالتالي، كانت جهود المهندسين الميكانيكيين تركز على السيطرة على البيئة، وتبريد وتكييف الهواء يعدان أمثلة لاستخدام الأجهزة الميكانيكية الحديثة للتحكم في البيئة. قام المهندسون الميكانيكيون بتطوير منتجات هندسية متعددة بجانب التطور التكنولوجي في مجالات أخرى، بهدف تقليل الضوضاء المتسببة من المحركات، وتلويث المياه والهواء، وإهمال الأرض والمناظر الطبيعية. وبالتالي، كان هدف المهندسين الميكانيكيين هو التحكم البيئي الذي يتضمن تطوير آلات وعمليات تنتج أقل كمية من الملوثات واستخدام تقنيات جديدة تقلل أو تزيل التلوث الناتج عن المحركات والمنتجات القديمة .

بالتأكيد هناك بعض الاتجاهات في الهندسة الميكانيكية تستحق الاستكشاف، ووفقا لأحد الاستطلاعات التي أجراها المهندسون الميكانيكيون الذين يعملون في مجالهم فإن الوظائف الأكثر طلبا للمهندسين الميكانيكيين ستكون في مجالات الطاقة والطب الحيوي وأجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات والمياه والتكنولوجيا. ويشير هذا العدد الكبير من المواضيع إلى أن الوظائف ستكون وفيرة إلى حد ما للمهندسين المتعلمين جيدا. ومع ذلك، مع تقدم التكنولوجيا بوتيرة سريعة، فإنه من المستحيل على أي شخص تخرج من الأكاديمية أو الجامعة أن يمتلك كل المعرفة المطلوبة التي سيحتاجها لبقية حياته المهنية. وبالتالي، يجب على المهندسين الميكانيكيين إيجاد طريقة لمواصلة تعليمهم ومواكبة التطورات التكنولوجية، خاصة في حياتهم المهنية، من أجل تحقيق النجاح .