موسوعة العلوم الميسرة

هندسة النقل تتضمن المجهودات المبذولة لجعل النقل أكثر أماناً وأكثر اقتصاداً وأكثر كفاءة. ويصمم المهندسون في هذا المجال جميع أنواع وسائل النقل ويطورون السبل الميسرة المرتبطة للحد من مشاكل المرور.

هندسة النفط (البترول) تختص بإنتاج وخزن ونقل النفط والغاز الطبيعي. ويحدد مهندسو النفط مواقع الرواسب الزيتية والغازية ويحاولون تطوير وسائل تكون أكثر كفاءة للتنقيب والاستخلاص.

هندسة النسيج تختص بالآلات والعمليات المستخدمة في إنتاج كل من الألياف والأقمشة الطبيعية والاصطناعية. ويعمل مهندسو هذا المجال أيضاً في تطوير منسوجات جديدة ومحسنّة.

هندسة المواد تتعامل مع تركيب المواد المختلفة وإنتاجها واستخداماتها واستخدامات المواد المختلفة. ويعمل مهندسو المواد بالمواد الفلزية وغير الفلزية. ويحاولون تحسين المواد الموجودة ويطورون استخدامات جديدة لها، بالإضافة إلى تطوير مواد جديدة لتفي بمتطلبات معينة. وتُعتبر هندسة المناجم وهندسة التعدين فرعين رئيسيين من هندسة المواد. ويعمل مهندسو المناجم بالتعاون مع الجُيُولوجين لتحديد أماكن ترسبات المعادن وتخمين كمياتها. ويقررون كيفية استخراج الخام من الأرض ما أمكن بأرخص الطرق وأكثرها كفاءة. ويجب على مهندسي المناجم أن يعرفوا أساسيات الهندسة المدنية والميكانيكية والكهربائية وذلك لتصميم الأنفاق وتهوية المناجم واختيار الآلات الخاصة بالمناجم. وتعالج هندسة التعدين فصل الفلزات من خاماتها وتجهيزها للاستخدام. ويقوم مهندسو التعدين الاستخلاصي بفصل الفلزات من خاماتها وتنقيتها. ويطور مهندسو التعدين الفيزيائي طرقاً لتحويل الفلزات النقية إلى منتجات نهائية يستفاد بها.

هندسة المحيطات تتناول تصميم وإقامة جميع أنواع المعدات المستخدمة في المحيطات. ويشمل نَتاج مهندسي المحيطات تجهيزات الزيت وغيرها من المنشآت البعيدة عن الشاطىء ومعدات البحث البحرية، ونظم كواسر الأمواج المستخدمة في منع تعرية الشواطىء.

هندسة الفضاء الجوي تتضمن تصميم الطائرات التجارية والعسكرية وإنتاجها وصيانتها. ويؤدي مهندسو الفضاء كذلك دوراً أساسياً في إنتاج وتجميع القذائف الموجهة وجميع طرز السفن الفضائية. ويساعد مهندسو الفضاء الجوي في بناء الأنفاق الهوائية ومعدات الاختبار الأخرى التي يستخدمونها في إجراء التجارب على السفن المقترحة، لتقدير أدائها واتزانها وطرق التحكم فيها تحت ظروف الطيران المختلفة. وتتراوح أبحاث الفضاء الجوي بين المجهودات اللازمة لتصميم طائرة تجارية تكون أهدأ وأكثر اقتصاداً في الوقود، والبحث عن مواد جديدة يمكنها تحمل مستويات الإشعاع العالية ودرجات الحرارة القصوى للطيران في الفضاء.

هندسة الصوت تختص بالصوت. ويتضمن عمل مهندسي الصوت تصميم المباني والغرف لجعلها هادئة، وتهيئة الظروف للاستماع للحديث والموسيقى في قاعات الاستماع والصالات، وتطوير التقنيات والمواد الماصة للصوت لتخفيض التلوث الضجيجي.

محاذير الأتمتة إن للأتمتة مساوئها أيضاً، فهي تتطلب استثماراً كبيراً في التجهيزات يستلزم مدة طويلة من الاستعمال المكثف لاسترداد الأموال المستثمرة. وباستثناء البرامج القابلة للاختيار، قد يكون هناك عدم مرونة في التصنيع، إِذ تجمد تصاميم الإِنتاج مدداً طويلة. وهذا النقص في المرونة في التصنيع قد يكون خطراً في صناعة يكون التغيير فيها سريعاً أو غير قابل للتنبؤ به. ولا تستطيع الإِدارة في أثناء ركود الأعمال أو في المدد الي ينخفض فيها حجم الإِنتاج، أن توقف خط إِنتاج مؤتمت وتستخدمه فوراً في عمل آخر. ويمكن أن يؤدي الأمر إلى خسارات مالية كبيرة. ويميل اعتماد بعض التجهيزات على بعضها الآخر اعتماداً متداخلاً إلى جعل المنظومة معتمدة على أضعف عنصر فيها، ويكون إخفاق التجهيزات إِخفاقاً تراكمياً، إِذ إِن إِخفاقاً واحداً يمكن أن يوقف خط الإِنتاج كله. وتميل تكاليف صيانة الأدوات وتبديلها إلى الارتفاع، لأن الأدوات كلها يجب أن تفكك في آن واحد لأغراض معينة في مدد منتظمة سواء أكانت هذه الأدوات بحاجة إلى ذلك أم لم تكن (صيانة وقائية). والسيئة الكبرى التي تسببها عملية إِدخال الأتمتة بسرعة من الناحية الاجتماعية هي البط...

تنقية مقطرات البترول تحتوى مقطرات البترول في أغلب الأحيان على بعض الشوائب مثل المركبات غير المشبعة والمركبات الأروماتية وبعض مركبات الكبريت. ويجب التخلص من هذه الشوائب قبل استعمال هذه المقطرات لأنها تسبب كثيراً من الضرر للآلات والمعدات التي تستخدم فيها هذه المقطرات، فالمواد غير المشبعة إن تركت في الجازولين، تعطى عند احتراقه في محركات السيارات، مواد صمغية تسد مسالك «الكاربوراتير» وتفسد العمل المنتظم للمحرك. كذلك تتحول مركبات الكبريت عند احتراق الوقود، إلى أكاسيد الكبريت التي تتحول مركبات الكبريت عند احتراق الوقود، إلى أكاسيد الكبريت التي تتحول بدورها في وجود بخار الماء إلى حمض الكبريتيك الذي يسبب تلف المحرك وتآكله. وتتم إزالة المركبات غير المشبعة والمركبات الأرومانية من الكبروسين ومن بعض زيوت التشحيم برجِّها مع حمض الكبريتيك بواسطة الهواء المضغوط، أو برجها من ثاني أكسيد الكبريت المسال تحت الضغط بطريقة «أديليانو». وتذوب المواد غير المشبعة والمواد الأروماتية في طبقة الحمض التي تفصل بعد ذلك، ثم يغسل الزيت الهدروكربوني بالماء ويعاد تقطيره. أما شوائب الكبريت فيمكن إزالتها برجَّ المقطرات مع...

تكنولوجيا الاتصال الحديثة N.C.T. New Communication Technology ليس هناك تعريف محدد لعبارة «تكنولوجيا الاتصال الحديثة» رغم ذيوع استخدامها، غير أن مدلولها أصبح ينصب على الوسائل الإلكترونية المستخدمة في الإنتاج والتسجيل الكهرومغنطيسي (الكاسيت الصوتي والفيديو) واسطوانات الليزر، والبث الإذاعي والتلفزيوني، الذي تُوِّج باستخدام الشبكات الفضائية، وشبكات الميكروويف المعتمدة على الترددات عالية القدرة VHF وفائقة القدرة UHF، والشبكات الأرضية التي تستخدم الألياف الضوئية O.F. ذات الكفاءة العالية في حمل العديد من البرامج التفزيونية والإذاعية والمعلومات، هذا بالإضافة إلى استخدام الحاسوب (الكومبيوتر) وما يتصل به من تقنيات. على أن كلمة «حديثة» في تعريف تكنولوجيا الاتصال، تحمل قدرا كبيراً من النسبية، فهي تتوقف في الدرجة الأولى على مدى تطور المجتمع وأخذه بالأساليب الحديثة في الإنتاج. فما يعتبر من التقنيات التقليدية في المجتمعات المتقدمة، قد يعتبر حديثاً في مجتمعات أقل تقدماً. كما أن النسبية تمتد إلى المرحلة الزمنية من مراحل تطور المجتمع. فما يعتبر حديثاً اليوم، سوف يصبح تقليديا في مرحلة تاريخية تالية، كما ...

تكرير البترول يتكون البترول من خليط من عدد من الهدروكربونات التي تختلف في طبيعتها وفي خواصها. ولا يمكن استخدام البرتول الخام بحالته التي يستخرج بها من الأرض، بل يجب فصل مكوناته المختلفة وتنقيتها لاستخدام كل منها في غرض من الأغراض، وتعرف هذه العملية بعملية التكرير. ولا يمكن فصل كل هدروكربون من مكونات الزيت الخام على حدة؛ لأن درجات غليان هذه الهدروكربونات متقاربة إلى حد كبير، ولذلك يتم فصل مكونات البترول على هيئة «قطفات» أو أجزاء يغلى كلٌّ منها بين حدّيْن متقاربين من درجات الحرارة، أي بين 100 و150°م مثلاً، وتعرف هذه الطريقة باسم «التقطير التجزيئي». وقد كانت المقطرات الوسطى، قبل عام 1900، هي أهم مقطرات البترول، وكانت تعرف باسم الكيروسين أو البرافين، واستخدمت أساساً في الإنارة، أما المقطرات الخفيفة فقد كانت تحير القائمين على عمليات التقطير؛ فلم تكن هناك حاجة إليها ولم يكونوا يعرفون كيف يتخلصون منها، بل كانوا يعيدونها إلى باطن الأرض في بعض الأحيان. وقد تغير الوضع في مستهل القرن العشرين عندما بدأ استعمال محركات الاحتراق الداخلي، فزاد الطلب على المقطرات الخفيفة، وقل الاعتماد على الكيروسين بعد...

تطبيقات الأتمتة في الصناعة شهد العالم في السنوات الأخيرة دخول الأتمتة معظم مجالات الإِنتاج الصناعي والإِدارة. وفيما يلي بعض هذه التطبيقات: الأتمتة في صناعة السيارات: تطورت صناعة السيارات تطوراً مهماً وانعكاس ذلك على تعقيد السيارات المنتجة وغلاء أسعارها. ونتيجة لطبيعة العمل التكرارية في هذه الصناعة لجأت بعض الشركات إلى أتمتة معامل إنتاجها باستخدام وحدات نقل مؤتمتة و«روبوتات» (إِنسان آلي) ذكية تقاد بوساطة حواسيب متقدمة ومزودة بعدد من عناصر التحسس المختلفة للتأكد من صحة العمل المطلوب ودقته. وتبرمج حركة هذه «الروبوتات» بقيادتها يدوياً مرة واحدة عبر مسار محدد، ويختزن الحاسوب في ذاكرته المواقع النسبية لجميع مكونات «الروبوت» ويجبر الحاسوب «الروبوت» على تكرار هذه الحركات في عمليات الإِنتاج بتنفيذ البرنامج الذي اختُزن. يتألف خط الإِنتاج المؤتمت من محطات كثيرة قد يصل عددها إِلى المئات ويمر فيها سير نفّال، وهذه المحطات هي «روبوتات» تقوم بوظائف مختلفة، منها ما هو مسؤول عن ترتيب القطع المراد تجميعها ويكون مزوداً بكاميرات تلفزيونية تمكنه من تعرّف القطع ووصفها وصفاً صحيحاً مستخدماً خوارزميات برمجية م...

الهندسة الطبية الحيوية تطبق التقنيات الهندسية على المعضلات المتعلقة بالصحة. ويطور مهندسو الطب الحيوي الوسائل المساعدة للصُّمِّ والعُمْي. كما أنهم يتعاونون مع الأطباء والجراحين لتصميم الأطراف والأعضاء الاصطناعية والوسائل والآلات الأخرى التي تساعد أو تعوض الأجزاء المريضة أوالتالفة من الجسم. كما يساعد مهندسو الطب الحيوي في إنتاج أنواع كثيرة من العُدَد الطبية، بدءاً من أجهزة قياس ضغط الدم ومعدل النبض إلى الجراحة بالليزر. ويتخصص بعض مهندسي الطب الحيوي في برمجة نظم الحاسوب التي تبين صحة المريض أو تحلل مُعطيات طبية معقدة. كما يتعاون غيرهم مع معماريين وأطباء وممرضات وغيرهم من المختصين في تصميم المستشفيات والمراكز الصحية الاجتماعية. وعند اختيار مواد الوسائل المساعدة والأعضاء الاصطناعية، يجب أن يفهم مهندسو الطب الحيوي الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد، وكيفية تفاعلها معاً ومع الجسم أيضاً. ويتركز أحد المجالات الرئيسية في أبحاث الهندسة الطبية الحيوية، على تطوير مواد لا يمكن للجسم أن يطردها وتكون بمثابة أجزاء غريبة.

الهندسة مهنة تهيِّىء المعرفة العلمية للتطبيق العملي. ولقد تطورت معظم المجالات التخصصية في الهندسة منذ حوالي عام 1750م. وتظهر اليوم باستمرار مجالات هندسية جديدة نتيجة للطفرات العلمية والتقنية. كهندسة الفضاء الجوي والهندسة الطبية الحيوية والهندسة الكيميائية والهندسة المدنية والهندسة الكهربائية والهندسة البيئية والهندسة الصناعية وهندسة المواد والهندسة الميكانيكية والهندسة النووية. المجالات التخصصية الآخرى: تركز بالذات على أكثر من مجالات محددة من الهندسة أكثر مما تتيحه الفروع الرئيسية. ويضم هذا الجزء بضعة تخصصات هامة. هندسة الصوت والهندسة الزراعية وهندسة الحاسوب والهندسة البحرية وهندسة المحيطات وهندسة النفط (البترول وهندسة النسيج وهندسة النقل.

الهندسة النووية تختص بإنتاج واستخدام الطاقة النووية واستخدامات الطاقة الإشعاعية والمواد المشعة. ويصمم معظم المهندسين النوويين محطات القدرة النووية التي تولد الكهرباء، ويقومون بتشييدها وتشغيلها. وهم يتناولون كل مرحلة من مراحل إنتاج الطاقة النووية: من معالجة الوقود النووي إلى التخلص من النفايات المشعة الناتجة عن المفاعلات النووية. ويعملون أيضاً على تحسين وتطبيق معايير الأمان، وتطوير أنواع جديدة من نظم الطاقة النووية. كما يقوم المهندسون النوويون ببناء وتصميم المحركات النووية للسفن والغواصات والمركبات الفضائية. ويطورون الاستخدامات الصناعية والطبية والعلمية للطاقة الإشعاعية والمواد المشعّة. ويتخصص بعض المهندسين النوويين في تصميم وتشييد مُعجلات الجُسيمات، تلك الأجهزة التي تستخدم في الدراسات العلمية للذرة وفي إيجاد عناصر جديدة. كما يتخصص مهندسون نوويون آخرون في تطوير الأسلحة النووية. ويؤدي المهندسون النوويون أيضاً دوراً في تطوير المصادر المشعّة والكاشفات ومعدات حجب الإشعاع. وغالباً ما يتداخل عمل المهندسين النوويين مع عمل المهندسين الكهربائيين والبيئيين والميكانيكيين ومهندسي المواد.

الهندسة الميكانيكية تشمل إنتاج القدرة الميكانيكية ونقلها واستخدامها. يصمم المهندسون الميكانيكيون كافة أنواع الآلات ويشغلونها ويختبرونها. وهم يطورون ويبنون المحركات التي تولد القدرة من البخار والنفط والوقود النووي ومصادر أخرى للطاقة. ويطورون ويبنون أيضاً أنواعاً كثيرة من الآلات التي تستخدم القدرة، متضمنة معدات التدفئة والتهوية والسيارات وعُدَد الآلات ومعدات العمليات الصناعية. ويشترك المهندسون الميكانيكيون في أية مرحلة من مراحل تطوير الآلات: من إنشاء النموذج التجريبي، إلى تركيب الآلة تامة الصنع، وتدريب العمال الذين يستخدمونها.

الهندسة المدنية أقدم فروع الهندسية الرئيسية. وتتضمن التصميم والإشراف على تنفيذ المشروعات الإنشائية الكبرى مثل الجسور والقنوات والسدود والأنفاق ونظم الإمداد بالمياه.

الهندسة الكيميائية تختص بمعالجة المواد الكيميائية والمنتجات الكيميائية بكميات تجارية كبيرة لاستخدامات الصناعة والمستهلك. ويختص المهندسون الكيميائيون بالعمليات الكيميائية التي تحول المواد الخام إلى منتجات نافعة. وهم يخططون ويصممون ويساعدون في تشييد المصانع والمعدات الكيميائية ويعملون لتطوير وسائل إنتاج فَعَّالة واقتصادية. ويعمل المهندسون الكيميائيون أيضاً في صناعات مثل صناعة أدوات الزينة والأدوية والمفرقعات والأسمدة والمنتجات الغذائية والوقود والبلاستيك والصابون.

الهندسة الكهربائية تختص بتطوير وإنتاج واختبار الأجهزة والمعدات الكهربائية والإلكترونية. وتتضمن هذه المعدات؛ المولدات التي تدار بالقوى المائية والفحم الحجري والنفط والوقود النووي، وشبكات نقل الكهرباء والمحولات. وكذلك يطورون نظم الإشعال المستخدمة في محركات السيارات والطائرات والمحركات الأخرى. كما يعملون على تحسين الأجهزة الكهربائية مثل مكيفات الهواء وأجهزة إعداد الأغذاية والمكانس الكهربائية. ويُطلق على المهندسين الكهربائيين الذين يتخصصون في المعدات الإلكترونية اسم مهندسي الإلكترونيات. ويؤدي مهندسو الإلكترونيات دوراً أساسياً في إنتاج أقمار الاتصالات الصناعية والحواسيب والروبوتات الصناعية والأجهزة الطبية والعلمية ونظم التحكم في القذائف والرادار والراديو وأجهزة التلفاز. ويطور بعض المهندسين في مجال الإلكترونيات الخطط الرئيسية لأجزاء ووصلات الدوائر المدمجة المصغرة جداً التي تحكم الإشارات الكهربائية في معظم الأجهزة الإلكترونية. ويقوم كثير من مهندسي الإلكترونيات بتصميم وبناء وبرمجة أنظمة الحاسوب المعقدة لتؤدي مهامَّ خاصة. ويعتبر الاتصال عن بُعد، وإرسال واستقبال الرسائل عبر المسافات الطويلة، تخص...

الهندسة الصناعية تطبق أساليب التحليل الهندسي في إنتاج البضائع والخدمات. ويُقدّر المهندسون الصناعيون أكثر الطرق اقتصاداً وكفاءة للمنشأة بالنسبة لاستخدمات الناس والآلات والمواد. وقد يختار المهندس الصناعي موقع المنشأة أو المكاتب، ويُقدّر احتياجات الموظفين، ويختار المعدات والآلات، ويخطط ساحات العمل، ويخطط مراحل العمليات. كذلك يُطور المهندسون الصناعيون برامج التدريب وتقويم الوظيفة ويعدّون مواصفات الأداء، ويساعدون في تقدير الأجور ومنافع المستخدمين. كما أنهم يعملون على حل مشاكل مثل التكاليف المرتفعة والإنتاج المنخفض ونوعية المنتج الرديئة.