ميادين الهندسة .. زمكان الى !!

م. زكي الجوهر

تقدم الجامعات اليوم أكثر من 500 تخصصا. بعض هذه التخصصات يطبق مبادئ الهندسة على بيئة بعينها. والبعض الآخر يركز على أنواع معينة من المشاكل التي قد يصادفها المرء في بيئات عديدة. وينظم بعض المهندسين عمليات واسعة تشمل عناصر مختلفة عديدة. في حين يدرس البعض الآخر بنى ميكروسكوبية وخصائص أنواع معينة من المادة.  

وربما كان التماثل أكثر إثارة للحيرة من الاختلافات القائمة بين تخصصات الهندسة وبعضها. فقد تستخدم اصطلاحات مختلفة بشكل قابل للتبادل لنفس مجال الدراسة. وغالبا ما تُعرف تخصصات هندسية معينة على أنها مجال فرعي لعدد من الميادين الهندسية المختلفة. 

لذا مواكبة المستقبل بحاجة لإعداد جامعات متخصصة للهندسة وادراج تخصصات وبرامج جديدة تناسب الزمان والمكان في ميدان الهندسة، حيث ان هناك علوم بحاجة لهندستها من جديد لخدمة الانسان تبداء من الهندسة الاجتماعية (لدراسة الجهود المبذولة للتأثير على الموقف الشعبية والسلوك الاجتماعي) الى هندسة جميع العلوم لخدمة تطوير الاقتصاد والسياسية والقانون وحتى الرياضة والترفية مثالاً. 

فيما يلي بعض المجالات المحددة من تخصصات هندسية عديدة، بدءا بالمجالات الأساسية التي تطورت منها جميع الفروع الأخرى. 

المجالات الأساسية الخمس:

الهندسة الكيميائية؛ يطبق المهندسون الميكانيكيون التغيرات في تكوين وخائص المادة (كيمياء) للاستخدام في الصناعة. فالكيميائيون يجرون غالبا البحث الأساسي، ثم يقومون المهندسون الكيميائيون بتعديل العمليات المكتشفة لجعلها ملائمة لإنتاجٍ فعال وكامل النطاق. وتشمل بعض التخصصات هندسة البوليمر، والهندسة الغذائية، وإنتاج الطاقة.

الهندسة المدنية. هذا المجال، وهو أقدم فرع في الهندسة، يركز على تصميم وتشييد البنى لاستخدام المجتمع، ويشمل ذلك كل شيء من ناطحات السحاب إلى خطوط الأنابيب. ومن بين تخصصات الهندسة المدنية العديدة هندسة الفضاء الجوي، والهندسة البيئية والصحية، وهندسة الجيوتكنيك (تقنية التربة)، والهندسة الهيدروليكية أو هندسة الموارد المائية.

الهندسة الكهربية؛  هذا المجال، الذي يعد أكبر فرع في الهندسة، يضم أكثر من ثلاثين مجالا فرعيا ويوظف أعدادا من المهندسين أكثر من أي مجال آخر. وتتراوح الوظائف بين الاتصالات، والمرافق العامة، والتصنيع، وهذا التخصص، في واقع الأمر، يدخل في أي صناعة تلعب فيها الكهرباء دورا ما. ومن بين التخصصات التي يشملها هذا المجال الهندسة الإليكترونية، وهندسة الكمبيوتر، وهندسة نظم الاتصالات، وهندسة القوى. وتشير الهندسة الإليكترونية إلى تصميم وتطوير المكونات الكهربائية المنخفضة الفولتية (كتلك المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر)، بينما تشير نقيضتها، هندسة القوى، إلى المكونات الكهربائية العالية الفولتية.   

الهندسة الصناعية. دراسة تفاعلات المواد، والطاقة، والناس، والأجهزة لتصميم نظام ينتج بكفاءة سلعا وخدمات. على المهندس الصناعي الناجح أن ينظر إلى الصورة الكبرى. تشمل التخصصات هندسة الإدارة، وهندسة التصنيع، وهندسة التحكم في الجودة.

الهندسة الميكانيكية. يبني مهندس الميكانيكا الأدوات التي تحول الطاقة إلى عمل أو تحول العمل إلى طاقة، حيث يتخصص في مجالات عدة من مكافحة تلوث الهواء إلى منتجات المطاط إلى المنتجات البلاستيكية إلى تكنولوجيا ماتحت الماء.

التخصصات:

هندسة الفضاء الجوي. قد يشار إليها أيضا باسم هندسة الطيران (أو، عندما تركز على تطبيقات خارج نطاق الغلاف الجوي للأرض، تسمى الهندسة الفضائية أو هندسة الفضاء). ويتعلق هذا الفرع من الهندسة بتصميم وتطوير الطائرات، والمركبات الفضائية، والأقمار الصناعية، والصواريخ.  ويدرس مهندسو الفضاء الجوي أيضا تأثيرات أحوال الطيران، والمبادئ التي تنطبق أيضا على السفر بحرا. تضم هندسة الفضاء الجوي عناصر من الهندسية المدنية والكهربية والميكانيكية وهندسة المعادن/والمواد.

الهندسة الزراعية؛ قد يركز المهندس الزراعي على التربة والماء (تآكل التربة، الري، الصرف الصحي)؛ وتصميم وإنشاء المباني الزارعية؛ والقوة الكهربائية والتوزيع (لمجالات معالجة الألبان، على سبيل المثال)؛ والهندسة الغذائية (تطوير معالجات مناسبة، التخزين، التعليب، نظم التسليم)؛ أو القوة والآلات (أكثر مجالات التوظيف شيوعا، وتشمل تصميم وتطوير معدات كالجرارات الزراعية أو أنظمة تغذية الماشية).

الهندسة المعمارية؛ تخصص غير شائع في الولايات المتحدة، حيث إنه يُدرّس غالبا كتخصص داخل فن العمارة. وبينما يركز مهندس العمارة غالبا على تصميم ومكان مبنى ما في نطاق بيئته الشاملة، فإن المهندس المعماري يعمل مع مهندس العمارة حول عوامل السلامة، والتكاليف، والمسائل الإنشائية لترجمة التصميمات المعمارية إلى بنية متينة من الناحية الهندسية.

هندسة السيارات. التصميم، التطوير، وتجميع المركبات البرية، لا للسيارات فحسب، بل لكل شيء من المعدات الثقيلة لتحريك ونقل التربة إلى مركبات نقل الناس. ويشمل ذلك عادة جهودا جماعية لأنماط مختلفة من المهندسين، حيث تتطلب هندسة السيارات خبرات في مجالات الهندسة المدنية، والصناعية، والميكانيكية.

الهندسة الحيوية؛ هناك تخصصات عديدة مختلفة داخل هذا المجال الذي يجمع بين البيولوجيا، والطب، والهندسة (خاصة الإليكترونيات). وتشمل الهندسة الحيوية في حد ذاتها دراسة النظم البيولوجية (ليست بالضرورة البشرية) المطبقة للاستخدامات الصناعية، أو الزراعية، أو البيئية، أو الطبية. 

والهندسة الكيميائية الحيوية والهندسة الوراثية (الجينية) مشابهتان للهندسة الحيوية ولكنهما أكثر تحديدا على نطاق ضيق، حيث يشملان دراسة تطبيقية للتركيباتت والعمليات على مستوى الخلية. ويقوم مهندسو الطب الحيوي بإجراء أبحاث حول الأجهزة الحيوية للإنسان، والمواد الحيوية، والمواد الأخرى التي يمكن أن تكون منسجمة مع الأجهزة البشرية. وهم يصممون أدوات كأجهزة تنظيم ضربات القلب والأعضاء الصناعية. تشمل هندسة الآلات الحيوية أو الهندسة الطبية تصميم وتطوير الأجهزة التي تستخدم في التشخيص الطبي والعلاج. ويعمل المهندسون الإكلينيكيون داخل نظم الرعاية الصحية أو المستشفيات لتصميم أجهزة الكمبيوتر المناسبة وغيرها من الأجهزة والآلات. كذلك يعمل مهندسو نظم إعادة التأهيل/والرعاية الصحية (غالبا واحد لكل حالة) مع الأفراد المعاقين، حيث يصممون الأجهزة التي تعمل على تحسين حياتهم.

هندسة الكمبيوتر؛ فرع واسع من فروع الهندسة يجمع بين مجالات علوم الكمبيوتر والهندسة الكهربية. وتؤكد هندسة الكمبيوتر على تصميم وتطوير أجهزة الكمبيوتر والتكنولوجيا المتعلقة بالكمبيوتر، بما في ذلك كل من الأجهزة والبرامج. بعض مهندسي الكمبيوتر يتخصصون في مجالات كالأنظمة الرقمية، ونظم التشغيل، وشبكات الكمبيوتر، أو البرامج.

الهندسة البيئية؛ تخصص شائع داخل برامج الهندسة الكيميائية، والمدنية، والميكانيكية ويُقدم الآن أيضا كتخصص متداخل الأفرع. يعمل الهمندسون البيئيون في مجالات كمكافحة التلوث، وإدارة النفايات الخطرة، وحماية الموارد المائية، وتقليل الضوضاء، وحل المشاكل التي تشمل التفاعل الإنساني مع البيئة. 

هندسة مكافحة الحرائق. يشمل هذا التخصص تطوير الأجهزة والنظم التي تمنع اندلاع الحرائق أو تكافحها. ويشارك مهندسو مكافحة الحرائق عادة أيضا في تأمين سلامة المباني. الهندسة الكيميائية، والكهربية، والميكانيكية تتعلق جميعها بهذا التخصص.

الهندسة الغذائية. المهندسون المعنيون بهذا الفرع من الهندسة الكيميائية قد يجدون الوسائل لتعقيم الغذاء، وتطوير إضافات غذائية ، أو تكرير المستخرجات البروتينية.

هندسة التصنيع. مماثلة للهندسة الصناعية وتتطلب عامة معرفة جيدة بالهندسة الكيميائية. هذا التخصص يركز على جوانب معينة من عمليات التصنيع كالتحكم في الإنتاج، وتصميم أدوات ومعدات متخصصة، وتشغيل الأجهزة أوتوماتيكيا (الميكنة)، والتعليب.  

هندسة المواد/المعادن. توجد المادة الصلبة غير العضوية في ثلاث فئات عامة: الفلزّات (المعادن)، والخزف (السيراميك)، والبوليمر (إضافة إلى المواد المركبة التي تشكل الفئات). وقد يدرس مهندسو المواد المستخرجات، أو عمليات المعالجة، أو التكرير، أو التركيب، أو التصنيع، أو استخدام أي من هذه المواد (رغم أن أولئك الذين يعملون بالمعادن يشار إليهم عادة باسم مهندسي المواد أو مهندسي المواد/والمعادن. ويركز مهندسو المعادن على المعادن. ويشمل عملهم في الغالب تحديد كيفية استخراج معدن معين بأفضل طريقة اقتصادية وفعالة من المادة غير المطلوبة الموجودة مع ذلك المعدن. وهذا يمكن أن يشكل تحديا – وعلى سبيل المثال، نسبة خام النحاس المستخرج لاتتجاوز عادة واحدا في المائة. وتعد هندسة البوليمر من مجالات العمل الشائعة؛ وفي الواقع، فإن نحو 30 في المائة من جميع  المهندسين الكيميائيين يتم توظيفهم في هذا الحقل الفرعي. وتشمل هندسة البوليمر دمج أشباه الجزيئات في جزيئات أكثر تعقيدا بحيث يمكن أن تقدم خصائص جديدة (على سبيل المثال، البلاستيك) . 

أما هندسة السيراميك فتشمل دراسة مواصفات، وطرق تطوير، وتطبيقات الطَفل ومواد السلِيكا (ثاني أكسيد السليكون) المعالجة في درجات حرارة عالية. ويعتبر فرع الموصلات الفائقة أحد المجالات الرئيسية للبحث في هندسة السيراميك.

هندسة التعدين. تشمل الخلفية التعليمية لمهندس التعدين الهندسة المدنية، والميكانيكية، والكهربية إضافة إلى تمكنه من علم الجيولوجيا. ويشارك مهندس التعدين في كل جوانب عملية التعدين: التخطيط وتجهيز المنجم؛ تهيئة الطرق المؤدية إليه، توفيرمصادر الطاقة، مصارف المياه، ونظم التهوية؛ بناء المساكن والمنشآت المحلية لعمال المناجم وأسرهم إذا تطلب الأمر؛ الترتيب للسيطرة على التلوث والسلامة؛ واستعادة وإعادة تجميل الأرض بعد التعدين.

الهندسة الملاحية والبحرية، وهندسة المحيطات. تستخدمهذه المصطلحات بالتبادل وتختلف المناهج من برنامج لآخر. وبشكل محدد، فإن الهندسة الملاحية تشير إلى تصميم وتطوير السفن أو أي مركبات وبنى بحرية أخرى. في حين تشير الهندسة البحرية إلى تصميم وتركيب المعدات الكهربائية أو الميكانيكية للسفن أو أي منشآت بحرية أخرى. 

أما هندسة المحيطات فتركز على استكشاف واستخدام البحار والمحيطات، سواء عن طريق تشييد بنى في مياه البحر أو تحديد مواقع الموارد البترولية واستخراجها من قاع المحيط.

الهندسة النووية. هذا التخصص يشمل دراسة دورات الوقود النووي، وهو يطبق غالبا في مراقبة سلامة الوقود والمفاعلات في منشآت الطاقة النووية وتطوير سبل للتخلص من النفايات النووية. وقد يقوم المهندسون النوويون أيضا بتطوير وتصميم منشآت ومعدات الطاقة النووية أو يشاركون في تطبيقات نووية أخرى كتعقيم الغذاء أو استكشاف الفضاء.

هندسة البترول. يشارك مهندس البترول في جيع مراحل عملية استخراج النفط والغاز، من حفر الآبار الاستكشافية إلى تقرير أكثر السبل أمانا وأقلها تكلفة لاستخراج البترول.