Ingénierie

Ingénierie est le discipline et profession de l'application scientifique la connaissance et l'utilisation des lois naturelles et les ressources matérielles afin de concevoir et mettre en œuvre les matériaux, structures, machines, dispositifs, systèmes, et processus qui réalisent un objectif souhaité et répondent à des critères spécifiés. Le Conseil des ingénieurs américains pour le développement professionnel (SEAC, le prédécesseur de ABET) a défini le génie comme suit:

"[L] de l'application créative des principes scientifiques pour concevoir ou développer des structures, les machines, appareils ou procédés de fabrication, ou travaux les utiliser seuls ou en combinaison; ou pour construire ou d'exploiter la même chose avec pleine connaissance de leur conception; ou de prévoir leur comportement dans des conditions de fonctionnement spécifiques; tous comme égards, une fonction prévue, l'économie de fonctionnement et la sécurité de la vie et des biens ».

Celui qui pratique le génie est appelé un ingénieur, et celles qui sont autorisées à le faire peuvent avoir des appellations plus formelles telles que Ingénieur, Ingénieur agréé, ou Ingénieur Incorporated. Le vaste discipline de l'ingénierie englobe un éventail de plus spécialisé sous-disciplines, chacune avec un accent plus spécifique sur certains domaines d'application et des domaines particuliers de la technologie .

Histoire

Le Machine de Watt, un facteur important dans la révolution industrielle , souligne l'importance de l'ingénierie dans l'histoire moderne. Ce modèle est exposé dans le bâtiment principal de la ETSIIM à Madrid, Espagne

Le concept de l'ingénierie a existé depuis les temps anciens, les humains imaginés inventions fondamentales telles que la poulie, levier et roue . Chacune de ces inventions est conforme à la définition moderne de l'ingénierie, l'exploitation de principes mécaniques de base pour développer des outils et des objets utiles.

L'ingénierie terme lui-même a une étymologie beaucoup plus récente, dérivant du mot ingénieur, qui se remonte à 1325, quand un engine'er (littéralement, celui qui exploite un moteur) appelée à l'origine «un constructeur de moteurs militaires." En ce contexte, désormais obsolète, un «moteur» fait référence à une machine militaire, ce est à dire, un engin mécanique utilisé dans la guerre (par exemple, un catapulte). Le mot «moteur» lui-même est d'origine encore plus ancienne, en fin de compte découlant de la latine ingenium (c. 1250), ce qui signifie «qualité innée, en particulier l'énergie mentale, donc une invention intelligente."

Plus tard, comme la conception des structures civiles telles que des ponts et des bâtiments mûri comme une discipline technique, le terme génie civil entré dans le lexique comme un moyen de distinguer entre ceux qui se spécialisent dans la construction de ces projets non-militaires et les personnes impliquées dans la discipline plus de génie militaire (le sens originel du mot «génie», aujourd'hui largement obsolète, avec des exceptions notables qui ont survécu jusqu'à nos jours tels que corps de génie militaire, par exemple, le US Army Corps of Engineers).

Le Acropole et le Parthénon en Grèce , l' romains aqueducs, Via Appia et le Colisée , le Jardins suspendus de Babylone, le Phare d'Alexandrie , les pyramides en Egypte , Teotihuacán et les villes et les pyramides de la maya , inca et aztèque Empires, la Grande Muraille de Chine , parmi beaucoup d'autres, se présenter comme un témoignage de l'ingéniosité et l'habileté des anciens ingénieurs civils et militaires.

Le premier ingénieur civil connu sous le nom est Imhotep. Comme l'un des responsables de la Pharaon, Djoser, il a probablement conçu et supervisé la construction du Pyramide de Djoser (la Pyramide) au Saqqara en Egypte vers 2630- 2611 BC. Il peut aussi avoir été responsable de la première utilisation connue de colonnes dans l'architecture .

Le premier ingénieur électrique est considéré comme William Gilbert, avec sa publication de 1600 De Magnete, qui était à l'origine du terme « électricité ».

La première machine à vapeur a été construite en 1698 par l'ingénieur mécanique Thomas Savery. Le développement de ce dispositif a donné lieu à la révolution industrielle au cours des prochaines décennies, ce qui permet pour les débuts de production de masse.

Avec la montée de l'ingénierie comme un profession au XIXe siècle, le terme est devenu plus étroitement appliquée à des domaines dans lesquels les mathématiques et la science ont été appliquées à ces extrémités. De même, en plus de génie militaire et civile les champs alors dénommés arts mécaniques se sont incorporés dans l'ingénierie.

Génie électrique peut retracer ses origines dans les expériences de Alessandro Volta dans les années 1800, les expériences de Michael Faraday , Georg Ohm et autres et l'invention de la moteur électrique en 1872. Le travail de James Maxwell et Heinrich Hertz à la fin du 19ème siècle a donné naissance au domaine de l'électronique . Les inventions ultérieures du un tube à vide et le autre transistor accéléré le développement de l'électronique à un point tel que les ingénieurs électriques et électroniques sont plus nombreuses que leurs collègues actuellement de toute autre spécialité de génie.

Les inventions de Thomas Savery et l'ingénieur écossais James Watt a donné lieu au moderne génie mécanique . Le développement de machines spécialisées et leurs outils de maintenance pendant la révolution industrielle a conduit à la croissance rapide de génie mécanique à la fois dans sa ville natale -Bretagne et à l'étranger.

Même si, dans sa forme moderne Mécanique origine en Grande-Bretagne, ses origines remontent à la plus haute antiquité où les machines ingénieuses ont été développés tant dans les domaines civils et militaires. Le Mécanisme d'Anticythère, le modèle connue plus tôt d'un ordinateur mécanique dans l'histoire, et les mécaniques inventions de Archimède , y compris son rayon de la mort , sont des exemples de début génie mécanique. Certains des inventions d'Archimède ainsi que le mécanisme d'Anticythère Connaissances requises sophistiqué de engrenage différentiel ou engrenage planétaire, deux principes clés de la théorie de la machine qui a aidé la conception de la trains d'engrenages de la révolution industrielle et sont encore largement utilisés aujourd'hui dans divers domaines tels que robotique et la construction automobile.

Génie chimique, comme son homologue génie mécanique, développé au XIXe siècle lors de la révolution industrielle . Fabrication à l'échelle industrielle a exigé de nouveaux matériaux et de nouveaux procédés et en 1880 la nécessité d'une production à grande échelle de produits chimiques était telle que une nouvelle industrie a été créée, dédiée au développement et à la fabrication à grande échelle de produits chimiques dans les nouvelles installations industrielles. Le rôle de l'ingénieur chimique était la conception de ces plantes et des procédés chimiques.

Aérotechnique traite avions conception tout Génie aérospatial est un terme plus moderne qui étend l'enveloppe de portée de la discipline en incluant la conception de l'engin spatial. Ses origines remontent aux pionniers de l'aviation dans le tournant du siècle, du 19e siècle au 20e si le travail des Sir George Cayley a été récemment daté comme étant de la dernière décennie du 18ème siècle. Connaissance précoce de l'ingénierie aéronautique était largement empirique avec des concepts et des compétences importés d'autres branches de l'ingénierie. Seule une décennie après que les vols réussis par les frères Wright , les années 1920 ont vu le développement extensif de l'ingénierie aéronautique à travers le développement de la Première Guerre mondiale des avions militaires. Pendant ce temps, la recherche de fournir fond science fondamentale continué en combinant physique théorique avec les expériences.

La première Doctorat en génie (techniquement, sciences appliquées et de génie civil) délivré aux États-Unis sont allés à Willard Gibbs au Université de Yale en 1863; ce était aussi le deuxième doctorat délivrés en sciences aux États-Unis

En 1990, avec la montée de l'ordinateur de la technologie, la première moteur de recherche a été construit par ingénieur en informatique Alan Emtage.

Principales branches de l'ingénierie

Ingénierie, tout comme la science, est une vaste discipline qui est souvent divisé en plusieurs sous-disciplines. Ces disciplines se portent avec des zones différentes des travaux d'ingénierie. Bien que d'abord un ingénieur sera formé dans une discipline particulière, tout au long de la carrière d'un ingénieur à l'ingénieur peut devenir multi-discipliné, ayant travaillé dans plusieurs des domaines mentionnés. Historiquement, les principales branches de l'ingénierie sont classés comme suit:

• Génie aérospatial - La conception des avions , engins spatiaux et des sujets connexes.
• Génie chimique - La transformation des matières premières en produits utilisables.
• Génie Civil - La conception et la construction d'ouvrages publics et privés, tels que les infrastructures , ponts et bâtiments.
• Génie électrique - La conception des systèmes électriques, tels que transformateurs, ainsi que les produits électroniques.
• Génie mécanique - La conception des systèmes physiques ou mécaniques, tels que moteurs, motorisations, chaînes cinématiques et Matériel d'isolation des vibrations.

Avec l'avancement rapide des Technologie de nombreux nouveaux champs prennent de l'importance et de nouvelles branches se développent tels que Ingénierie Informatique, Génie Logiciel, La nanotechnologie, Ingénierie moléculaire, Mécatronique etc. Ces nouvelles spécialités combinent parfois avec les domaines traditionnels et forment de nouvelles branches comme l'ingénierie mécanique et mécatronique et électrique et de génie informatique.

Pour chacun de ces domaines, il existe un chevauchement considérable, en particulier dans les domaines de l'application des sciences à leurs disciplines telles que la physique, la chimie et les mathématiques.

Méthodologie

Conception d'un turbine nécessite la collaboration des ingénieurs de nombreux domaines

Ingénieurs appliquent les sciences de la physique et des mathématiques pour trouver des solutions adéquates aux problèmes ou pour apporter des améliorations au statu quo. Si plusieurs options existent, ingénieurs pèsent différents choix de conception de leurs mérites et de choisir la solution qui correspond le mieux aux exigences. La tâche cruciale et unique de l'ingénieur consiste à identifier, comprendre et interpréter les contraintes sur une conception afin de produire un résultat réussi. Il ne est généralement pas suffisant pour construire un produit techniquement réussie; il doit également satisfaire à d'autres exigences. Les contraintes peuvent inclure des ressources disponibles, les contraintes physiques, imaginatifs ou techniques, de la flexibilité pour les modifications et les ajouts futurs, et d'autres facteurs, tels que les exigences en matière de coûts, la sécurité, la valeur marchande, productible, et entretien. En comprenant les contraintes, les ingénieurs tirent spécifications pour les limites dans lesquelles un objet ou d'un système viable peuvent être produites et exploitées.

Résolution de problèmes

Les ingénieurs utilisent leur connaissance de la science , les mathématiques , et expérience nécessaire pour trouver des solutions appropriées à un problème. Ingénierie est considéré comme une branche des mathématiques appliquées et les sciences. Création d'un appropriée modèle mathématique d'un problème leur permet d'analyser, il (parfois définitivement), et de tester des solutions potentielles. Habituellement plusieurs solutions raisonnables existent, afin que les ingénieurs doivent évaluer les différents concevoir choix de leurs mérites et de choisir la solution qui répond le mieux à leurs besoins. Genrich Altshuller, après la collecte de statistiques sur un grand nombre de brevets, a suggéré que compromis sont au cœur de la " bas niveau "conceptions techniques, tandis que à un niveau supérieur la meilleure conception est celle qui élimine la contradiction de base l'origine du problème.

Ingénieurs tentent habituellement de prédire la façon dont leurs conceptions se produiront à leurs spécifications avant la production à grande échelle. Ils utilisent, entre autres choses: prototypes, modèles réduits, simulations, essais destructifs, essais non destructifs, et stress tests. Les essais assurent que les produits fonctionneront comme prévu. Ingénieurs en tant que professionnels prennent au sérieux leur responsabilité de produire des dessins qui se produiront comme prévu et ne sera pas causer des dommages involontaires au public en général. Ingénieurs comprennent typiquement un facteur de sécurité dans leurs conceptions pour réduire le risque de défaillance inattendue. Cependant, plus le facteur de sécurité, le moins efficace la conception peut être.

Utilisation de l'ordinateur

Une simulation sur ordinateur de l'écoulement d'air à grande vitesse autour de la navette spatiale lors de la rentrée.

Comme avec tous les projets scientifiques et technologiques, les ordinateurs modernes et le jeu de logiciels un rôle plus important. Ainsi que l'entreprise typique un logiciel d'application, il existe un certain nombre d'applications assistée par ordinateur ( CAx) spécifiquement pour l'ingénierie. Les ordinateurs peuvent être utilisés pour générer des modèles de processus physiques fondamentaux, qui peuvent être résolus à l'aide méthodes numériques.

Un des outils les plus largement utilisés dans la profession est conception (CAO) assistée par ordinateur qui permet aux ingénieurs de créer des modèles 3D, des dessins en 2D et les schémas de leurs conceptions. CAD avec Maquette numérique (DMU) et CAE logiciel tel que finie l'analyse de la méthode des éléments permet aux ingénieurs de créer des modèles de conceptions qui peuvent être analysés sans avoir à faire des prototypes physiques coûteux et chronophages. Ceux-ci permettent produits et composants à vérifier pour les défauts; évaluer ajustement et de réunion; l'ergonomie de l'étude; et pour analyser les caractéristiques statiques et dynamiques de systèmes tels que les contraintes, les températures, les émissions électromagnétiques, des courants et des tensions électriques, des niveaux logiques numériques, des écoulements de fluide, et de la cinématique. Accès et la distribution de toutes ces informations sont généralement organisées avec l'utilisation de Produit logiciel de gestion des données.

Il ya aussi de nombreux outils pour soutenir les tâches d'ingénierie spécifiques tels que fabrication (FAO) assistée par ordinateur pour générer Instructions d'usinage CNC; Logiciel de fabrication Process Management pour l'ingénierie de production; AED carte de circuit imprimé (PCB) et le circuit schémas pour les ingénieurs électroniques; applications de MRO pour la gestion de l'entretien; et Logiciels AEC pour le génie civil.

Au cours des dernières années, l'utilisation de logiciels pour faciliter le développement de biens a collectivement venu à être connu sous le nom Product Lifecycle Management (PLM).

Ingénierie dans un contexte social

Engineering est un sujet qui va de grandes collaborations à de petits projets individuels. Presque tous les projets d'ingénierie sont redevables à une sorte d'agence de financement: une entreprise, un ensemble d'investisseurs, ou d'un gouvernement. Les quelques types de l'ingénierie qui sont peu contraints par ces questions sont pro bono ingénierie et ouverte ingénierie de conception.

Par sa nature même de l'ingénierie est liée à la société et le comportement humain. Chaque produit ou la construction utilisée par la société moderne ne ont été influencés par la conception technique. La conception technique est un outil très puissant pour apporter des modifications à l'environnement, la société et l'économie, et son application apporte avec elle une grande responsabilité, tel que représenté par un grand nombre de Institutions codes génie de pratique et d'éthique . Alors que l'éthique médicale est un domaine bien établi avec le consensus considérable, de l'ingénierie de l'éthique est beaucoup moins développé, et des projets d'ingénierie peut être sujette à controverse. Juste quelques exemples de ce de différentes disciplines d'ingénierie sont le développement d' armes nucléaires , le barrage des Trois Gorges , la conception et l'utilisation de Véhicules utilitaires sport et l'extraction de huile. Il ya une tendance croissante parmi les sociétés d'ingénierie occidentaux à adopter grave Sociétés corporatives et politiques de responsabilité sociale, mais beaucoup ne ont pas ces.

Engineering est un facteur clé du développement humain. Afrique sub-saharienne en particulier, a une très petite capacité d'ingénierie qui se traduit par de nombreux pays africains étant incapable de développer l'infrastructure cruciale sans aide extérieure. La réalisation d'un grand nombre de la Objectifs du Millénaire pour le développement nécessite la réalisation de la capacité d'ingénierie suffisante pour développer les infrastructures et le développement technologique durable. Toutes les ONG de développement et de secours d'outre-mer font un usage considérable d'ingénieurs pour appliquer des solutions dans les scénarios de catastrophes et de développement. Un certain nombre d'organismes de bienfaisance visent à utiliser l'ingénierie directement pour le bien de l'humanité:

• Ingénieurs sans frontières
• Ingénieurs contre la pauvreté
• Ingénieurs enregistrés pour les secours en cas de catastrophe
• Ingénieurs pour un monde durable

Présence culturelle

L'ingénierie est une profession bien respecté. Par exemple, au Canada, il se classe comme l'une des professions les plus fiables du public.

Parfois, l'ingénierie a été considérée comme un domaine sans intérêt un peu sec dans la culture populaire , et a également été pensé pour être le domaine de la nerds. Par exemple, le personnage de bande dessinée Dilbert est un ingénieur. Une difficulté à accroître la sensibilisation du public de la profession, ce est que la moyenne des gens, à l'approche typique de la vie ordinaire, ne disposent pas toujours des relations personnelles avec les ingénieurs, même se ils bénéficient de leur travail tous les jours. En revanche, il est fréquent de consulter un médecin au moins une fois par an, l'expert-comptable au moment des impôts, et, parfois, même un avocat.

Cela n'a pas toujours été ainsi - la plupart des écoliers britanniques dans les années 1950 ont été élevés avec agitation contes de 'les ingénieurs victoriens », chef parmi lesquels étaient les Brunels , les Stephenson , Telford et de leurs contemporains.

En ingénieurs de science-fiction sont souvent dépeintes comme des personnes très bien informées et respectables qui comprennent les technologies futures écrasante souvent dépeints dans le genre. Les Star Trek caractères Montgomery Scott, Geordi La Forge, Miles O'Brien, B'Elanna Torres, et Charles Tucker sont des exemples célèbres.

Parfois, les ingénieurs peuvent être reconnus par le " Anneau de fer "-. Un anneau en acier inoxydable ou en fer porté sur le petit doigt de la main dominante Cette tradition a débuté en 1925 au Canada Le rituel de l'engagement de l'ingénieur comme un symbole de fierté et une obligation pour la profession d'ingénieur. Quelques années plus tard, en 1972, cette pratique a été adoptée par plusieurs collèges aux États-Unis. Membres des États-Unis Ordre de l'ingénieur accepter cet anneau comme un engagement à respecter la fière histoire de l'ingénierie. Un Le nom de l'ingénieur professionnel peut être suivi par le lettres post-nominales PE ou P.Eng en Amérique du Nord. Dans une grande partie de l'Europe un ingénieur est désigné par les lettres IR, tandis que dans le Royaume-Uni et une grande partie du Commonwealth le terme Ingénieur agréé applique et est désigné par les lettres CENG.

Relations avec les autres disciplines

Science

Les scientifiques étudient le monde tel qu'il est; ingénieurs créent le monde qui n'a jamais été.

- Theodore von Karman

Il existe un chevauchement entre les sciences et la pratique de l'ingénierie; en génie, on applique la science. Les deux domaines d'activité se appuient sur l'observation précise de matériaux et phénomènes. Les deux utilisent les mathématiques et les critères de classification d'analyser et de communiquer des observations. Les scientifiques devraient interpréter leurs observations et de faire des recommandations d'experts pour l'action pratique basée sur ces interprétations. Les scientifiques peuvent aussi avoir à effectuer des tâches d'ingénierie, comme la conception ou de construction appareils prototypes expérimentaux. Inversement, dans le processus de développement des ingénieurs en technologie se retrouvent parfois en explorant de nouveaux phénomènes, devenant ainsi, pour le moment, les scientifiques.

Dans le livre Ce que les ingénieurs savoir et comment ils le savent, Walter Vincenti affirme que la recherche en génie a un caractère différent de celui de la recherche scientifique. Premièrement, il traite souvent de domaines dans lesquels la base physique et / ou la chimie sont bien comprises, mais les problèmes eux-mêmes sont trop complexes pour résoudre d'une manière exacte. Les exemples sont l'utilisation d'approximations numériques aux équations de Navier-Stokes pour décrire l'écoulement aérodynamique sur un aéronef, ou l'utilisation de La règle de Miner pour calculer les dommages de fatigue. Deuxièmement, la recherche en génie emploie de nombreuses méthodes semi-empiriques qui sont étrangers à la recherche scientifique pure, un exemple étant le Procédé de variation du paramètre.

Comme indiqué par Fung et al. dans la révision du texte d'ingénierie classique, Fondements de la mécanique des solides,

"Engineering est très différente de la science. Les scientifiques essaient de comprendre la nature. Ingénieurs essayer de faire des choses qui ne existent pas dans la nature. Ingénieurs soulignent invention. Pour incarner une invention de l'ingénieur doit mettre son idée en termes concrets, et la conception quelque chose que les gens peuvent utiliser. Ce quelque chose peut être un dispositif, un gadget, un matériau, un procédé, un programme informatique, une expérience novatrice, une nouvelle solution à un problème ou une amélioration sur ce qui est existant. Depuis un design doit être en béton, il doit avoir sa géométrie, les dimensions et les nombres caractéristiques. Presque tous les ingénieurs travaillant sur de nouveaux designs constater qu'ils ne ont pas toutes les informations nécessaires. Le plus souvent, ils sont limités par insuffisance des connaissances scientifiques. Ainsi, ils étudier les mathématiques, la physique, la chimie, la biologie et de la mécanique. Souvent, ils doivent ajouter aux sciences pertinentes à leur profession. Ainsi génie Sciences naissent ".

Médecine et de la biologie

Léonard de Vinci , l'on voit ici dans un auto-portrait, a été décrit comme l'incarnation de l'artiste / ingénieur. Il est également connu pour ses études sur l'anatomie humaine et physionomie

L'étude du corps humain, mais dans des directions différentes et à des fins différentes, est un important lien commun entre la médecine et des disciplines de l'ingénierie. médecine vise à maintenir, améliorer et même remplacer les fonctions du corps humain, si nécessaire, par l'utilisation de la technologie . La médecine moderne peut remplacer plusieurs des fonctions de l'organisme par l'utilisation d'organes artificiels et peut modifier de manière significative la fonction du corps humain grâce à des dispositifs artificiels tels que, par exemple, implants cérébraux et stimulateurs cardiaques. Les domaines de Bionique Bionique et médicaux sont dédiés à l'étude des implants synthétiques relatives aux systèmes naturels. Inversement, certaines disciplines d'ingénierie voir le corps humain comme une machine biologique mérite d'être étudié, et sont dédiés à émuler plusieurs de ses fonctions par le remplacement de la biologie avec la technologie. Cela a conduit à des domaines tels que intelligence artificielle, réseaux de neurones, logique floue, et robotique. Il ya aussi des interactions interdisciplinaires substantielles entre ingénierie et la médecine.

Les deux domaines offrent des solutions aux problèmes du monde réel. Cela exige souvent aller de l'avant avant phénomènes sont entièrement comprises dans un sens scientifique plus rigoureuse et donc l'expérimentation et connaissance empirique est une partie intégrante des deux. Médicament, en partie, étudie le fonctionnement du corps humain. Le corps humain, comme une machine biologique, possède de nombreuses fonctions qui peuvent être modélisés en utilisant des méthodes d'ingénierie. Le cœur, par exemple, fonctionne un peu comme une pompe, le squelette est comme une structure liée à leviers, le cerveau produit signaux électriques etc. Ces similitudes ainsi que l'importance croissante et l'application de principes d'ingénierie en médecine, ont conduit au développement du champ de génie biomédical qui utilise des concepts développés dans les deux disciplines.

Branches émergents de la science, comme La biologie des systèmes, se adaptent outils analytiques utilisés traditionnellement pour l'ingénierie, comme la modélisation de systèmes et l'analyse computationnelle, à la description des systèmes biologiques.

Art

Il ya des connexions entre l'ingénierie et de l'art; ils sont directe dans certains domaines, par exemple, l'architecture , architecture de paysage et design industriel (même dans la mesure où ces disciplines peuvent parfois être inclus dans une université de Ecole d'ingénieurs); et indirecte dans d'autres. Le Art Institute of Chicago, par exemple, a organisé une exposition sur l'art de la NASA design aérospatial s '. La conception des ponts de Robert Maillart est perçue par certains d'avoir été délibérément artistique. Au University of South Florida, professeur d'ingénierie, grâce à une subvention de la National Science Foundation, a élaboré un cours qui relie l'art et de l'ingénierie. Parmi personnages historiques célèbres Leonardo Da Vinci est bien connu de la Renaissance artiste et ingénieur, et un excellent exemple de la lien entre l'art et l'ingénierie.

Autres domaines

Dans la science politique de l'ingénierie de terme a été emprunté pour l'étude des sujets de L'ingénierie sociale et Ingénierie politique, qui traitent de la formation politique et structures sociales en utilisant une méthodologie d'ingénierie couplée à sciences politiques principes.