概述
工程学,是一门学科,它通过研究并实践应用数学、自然科学、社会学等基础学科的知识,以此来达到改良各行业中现有材料、土木建筑、机械、电机电子、仪器、系统、化学和加工步骤的设计和应用方式,而把实践与研究工程学这人称作工程师。那些将自然科学原理应用至服务业、工业、农业等各个生产部门所形成的诸多工程学科,在高等学府里也被叫做工科和工学。
英文“engineering”这个词,也就是工程学的英文表述,它源自拉丁文ingenium,此拉丁文意思为“巧妙”,并且源于ingeniare,该拉丁文意思是“设计”。
工程学定义
美国专业培养工程师的协会,其英文名称是American Engineers' Council for Professional Development,也就是ECPD,它是美国工程及技术教育认证委员会的前身,该委员会英文名称是Accreditation Board for Engineering and Technology,它把工程学定义为:
应用科学定律,有富有创意地去设计或者发展结构物,或者机器,或者装置,或者制造程序,又或者是利用这些定律而产生的作品,又或是在完整了解其设计的情形下建构或者设计上述的物品,又或是在特定运作条件下预测其行为,所做的这一切,都是为了其预期的机能,为了运作的经济性,为了人员及财产的安全。
分支
工程所涵盖的范围极为宽泛,通常会被划分成若干个子学科,而这些子学科乃是工程里的不同范畴。开篇之际,工程师会接受在某一特定领域的训练,然而在其整个职业生涯当中,有可能依然会触及其他领域。一般而言,工程学主要准予被划分成四类:
civil engineering土木工程建筑工程,它是从事设计以及建造公共设施,还有个人住屋的工作,像基础设施,包含机场、港口、道路、铁路、供水及水处理设施等等,还有水坝、桥梁以及建筑物。机械工程,也就是mechanical engineering,它运用应用力学,这里面包括静力学、动力学,连同材料力学、热力学或者流体力学等,去对机械系统以及设备的机械部分做出设计,像能源系统、内燃机、压缩机、运输系统、航空器、车辆的动力总成、运动链、真空技术、避震,也就是英语里说的Vibration isolation系统以及武器系统也是如此。电气方面的工程,也就是电机工程(electrical engineering),它所涉及到的是对各种各样的电子以及相对应的电机系统展开设计以及研究工作,举例来说,像电磁或者机电方面的一些设备,还有发电机、马达、电子电路、电子设备、光纤、光电设备、电脑系统、电信、仪表、控制等等。而所谓化学工程(chemical engineering),是运用工程原理、物理学、生物学以及化学知识,在商业规模的层面上去切实达成化学程序,比如炼油厂、微型制造(英语:microfabrication)、发酵以及生物分子制造等等情况。
再者,还存在别的工程范畴,过去的分类涵盖矿业工程以及海洋工程,当下的分类包含工业工程、材料工程、土木工程、建筑工程、测量工程、制造工程、航空工程、航海工程、车辆工程、电机工程、电子工程、通讯工程、仪表及控制工程,此为英语表述:Instrumentation and control,另外还有计算机工程、系统工程、软件工程、纺织工程以及核工程。来自英国的工程委员会,其英文名为Engineering Council,它所涵盖的范围包含了上述提及的众多工程领域。
有时,一些特别的应用会整合上面提到的传统领域,进而形成一个新的领域,比如说,地球系统工程及管理,也就是英语里的Earth Systems Engineering and Management,就涵盖了哲学,还有伦理学,以及人类学,和环境科学,另外还包括工程研究,也就是英语里的Engineering studies。一些新的领域,会被暂时定义成一些已有领域的组合,所以某一特定的应用,是否被视为一个领域,仍存在许多灰色地带,一个主要的指标是,主要的大学有没有开设此领域的学系、研究所或者学程。
在上述提及的诸多个不同的领域之中,存在拥有相当程度的重叠部分,特别是在各个领域里面直接应用科学的那个部分,像是数学这一学科,物理这一学科,以及化学这一学科等等。
专业类型
材料类
机械类
仪器仪表类
能源动力类
电气信息类
土木建筑类
水利类
测绘类
环境与安全类
化工与制药类
交通运输类
海洋工程类
轻工纺织食品类
航空航天类
武器类
工程力学类
生物工程类
农业工程类
林业工程类
公安技术类
工学硕士
领域列表
工程学分支列表
硬件工程
软件工程
资讯工程
化学工程学
应用工程学
其他工程学
方法

工程师最为重要且突出、与众不同的任务,是去发觉,是要领会,并且要把实际存在的局限结合起来,以此达成令人满意的成果。
解决问题
工程师们运用科学,数学以及相应经验去寻觅问题的解决途径,他们构建合理的数学模型,针对问题展开分析,并且测试可能的解决办法,可能的解决办法往往存在多个,工程师们必须依据它们的本质评判各方案的优劣,进而挑选最为契合要求的最佳方案,折中存在于各类工程设计的核心之处,最佳设计即为能够达成尽可能多要求的设计。
电脑应用
像诸多现代科学与技术那般,电脑以及软件于工程里所扮角色愈发重要,当前存在越来越多针对工程设计的电脑辅助应用软件,此类软件被称作电脑辅助科技,电脑能够构建基本物理方程的模型,还能用数值方法去求解。
有一种常被运用的工具是电脑辅助设计(CAD),这类软件包含CATIA、Autodesk Inventor、DSS的SolidWorks或者Creo Parametric,能使工程师创建3D模型、2D的工程图以及相关设计的简图。CAD与数字化样机(记作:digital mockup)以及计算机辅助工程的软件(诸如有限元素法或者解析元素法(记作:analytic element method))相结合,能够使工程师依据设计构建出可用来分析的模型,而非去制造价格高昂且耗费时间的实体原型。
上述软件能够用以检查产品以及零件的缺点,针对是否存在装配问题开展评估,实施人因工程的研究,探究产品动态或者静态的特性,诸如应力、温度、所产生的电磁波、电流以及电压,数位信号准位、流场分布以及动力学。这类资讯的分布以及存取通常会借助产品资料管理软件予以整合。
如今,存在着诸多工具,它们能够对特定的应用予以协助,比如,用于产生CNC加工指令的电脑辅助制造,也就是CAM,还有产品生产过程中会运用到的制造程序管理软件,其英文名称为manufacturing process management,另外,在电子工程里,针对印刷电路板设计以及绘制线路图所需要的电子设计自动化软件,即EDA,以及维护工程会用到的MRO管理软件,该软件英文名称是Maintenance, repair, and operations,也就是维护、维修和运营软件。
近些年来,借助电脑去辅助产品的研发,这已被通称为产品生命周期管理,也就是称作PLM。
限制
存在一些工程作业,像是设计桥梁、建设电厂、建造化工厂,都得经由专业工程师予以批准。用以保护公众健康以及安全的法律,强制要求专业人员必须给出指导,而这些指导乃是从教育以及经验当中获取到的。
哪怕存在着严格的检测,以及许可证的发放情况时,工程灾难依旧会出现,所以专业工程师要严格遵守伦理学标准。每个工程学科都持有伦理学标准,每个专业组织也持有这么一套标准,其成员会发誓遵守并维护它。
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