“مكانيك بهشت رياضيات است” اين جمله زيبا از «لئونارد اولر» رياضي‌دان بزرگ سوئيسي، بيانگر ارتباط تنگاتنگ رياضيات با مكانيك است. مهندسی مکانیک معادل برگردان mechanical engineering رشته مادر تمامی رشته های مهندسی است؛ در اصل پیدایش واژه ی مهندس “engineer” به قرن 18 میلادی و انقلاب صنعتی اروپا برمیگردد و به کسانی اطلاق میشد که تخصص کار روی “engine” یا همان موتور های احتراقی را داشتند و در واقع اولین مهندس ها تحت عنوان امروزی “engineer” که به رشته های مهندسی اطلاق میشود، مهندس های مکانیک بوده اند؛ فلذا اولین انقلاب صنعتی جهان در حیطه ی مهندسی مکانیک بود و از آن پس با تحولی بنیادی که در صنعت رخ داد فضا برای رشد سایر علوم مهندسی نیز پدیدار شد.
این امر همچنان در دنیای امروزه نیز پا برجاست و پایه ای ترین مسائل صنعتی همچنان توسط مهندسان مکانیک طراحی و تحلیل میشود، اگرچه بیشتر مهندسان مکانیک به سبب مهارت ها و دانش پایه ای که از علوم مهندسی و تحلیلی کسب میکنند، توانایی ورود در سایر مباحث مهندسی را نیز دارند.
در این مطلب قصد داریم به صورت بنیادی به این مهارت ها و توانایی های مهندسی مکانیک بپردازیم و ببینیم در حقیقت مهندسان مکانیک چگونه و در چه زمینه هایی فعالیت میکنند و آیا میتوان این مهارت ها را بصورت آزاد کسب نمود یا خیر
مهندسی مکانیک
مهندسی مکانیک یکی از قدیمی‌ترین رشته‌های مهندسی است که شامل طراحی، تولید و بررسی عملکرد ماشین آلات با استفاده از اصول فیزیک، مهندسی، ریاضیات و علوم مواد میشود.
مهندسی مکانیک در زمینه‌هایی مانند کامپوزیت، مکاترونیک و فناوری نانو بسیار کاربرد دارد و اغلب با مهندسی تولید، مهندسی متالورژی، مهندسی صنایع، دوره مهندسی عمران، مهندسی هوافضا، مهندسی برق، مهندسی شیمی، و سایر رشته‌های مهندسی همپوشانی دارد.
به منظور طراحی و تولید سیستم‌های مکانیکی، مهندسان مکانیک باید درک عمیقی از مکانیک، دینامیک، ترمودینامیک، برق و تحلیل سازه داشته باشند. آنها همچنین باید بتوانند از رایانه و نرم افزار CAD و CAM برای تولید و تجزیه و تحلیل طرح‌های خود و همچنین نظارت بر کیفیت محصولات استفاده کنند.
مهندسان مکانیک معمولاً موارد زیر را انجام می‌دهند:
- مشکلات را تجزیه و تحلیل میکنند تا ببینید چگونه میتوانند به حل مشکلی در یک دستگاه کمک کنند
- طراحی یا طراحی مجدد دستگاه‌های مکانیکی و طراحی نقشه برای ساخت دستگاه
- ساخت نمونه اولیه دستگاه و آزمایش کردن آن
- تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش ایجاد تغییر در طرح در صورت نیاز
- نظارت بر روند تولید
مهندسان مکانیک از انواع مختلفی از ابزارها، موتورها و ماشین‌ها استفاده میکنند، مانند:
- ژنراتورهای الکتریکی، موتورهای احتراق داخلی و توربین‌های بخار و گاز
- دستگاه‌های مصرف برق مانند تبرید و تهویه مطبوع
- تجهیزات تولید صنعتی، از جمله روبات‌های مورد استفاده در تولید
- ابزارهای دیگر داخل ساختمانها مانند آسانسور و پله برقی
- ابزار و ماشین آلات مورد نیاز برای مهندسان دیگر
- سیستم‌های جابجایی مواد، مانند سیستم‌های نقاله و ایستگاه‌های انتقال خودکار
رشته مهندسی مکانیک
رویکرد کلی رشته دانشگاهی مهندسی مکانیک به سمت تحلیل و پژوهش در این حوزه است اگرچه این به رویکرد خود دانشگاه هم بستگی دارد مثلا دانشگاه های صنعتی عموما از اساتیدی استفاده میکنند که دستی در صنعت هم دارند اما بطور کلی غالب واجد های درسی این رشته مشابه تمامی رشته های مهندسی در دوره کارشناسی واحدهای تئوری هستند و دانشجویان علاقه مند به فضای عملی بطور مجزا و خارج از درس های دانشگاهی اقدام به یادگیری و ورود به فضای صنعتی میکنند.
مهندسي مكانيك بخصوص در گرايش حرارت و سيالات از مباحث رياضي بسيار استفاده مي‌كند. از سوي ديگر مكانيك بخشي از علم فيزيك است و حتي دانش‌آموزان دوره متوسطه نيز با علم مكانيك در كتاب های فيزيك خود آشنا مي‌شوند و اين علم بخصوص در گرايش طراحي جامدات اهميت به سزایی دارد. به همين دليل دانشجوي مهندسي مكانيك بايد در دو درس رياضي و فيزيك قوي باشد و همچنين از ضریب هوشی بالا، استعداد و قدرت تجسم خوبي برخوردار باشد. فعاليت در رشته مهندسي مكانيك بسيار متنوع است و در نتيجه هم دانشجوي علاقه‌مند به كارهاي تئوريك مي‌تواند جذب اين رشته شده و در بخش‌هاي نظري و تئوري فعاليت كند و هم دانشجوي خلاق و علاقه‌مند به طراحي و ساخت وسايل و دستگاههاي مختلف مي‌تواند اين رشته را انتخاب نمايد.
دروس این رشته در چارت 142 واحدی متشکل از سه گرایش حرارت و سیالات ، طراحی جامدات و ساخت و تولید ارائه میشوند که شامل دروس عمومی و اصلی زیر میشود:
- ریاضیات عمومی 1 و 2
- فیزیک عمومی 1 و 2
- شیمی عمومی
- برنامه‌نویسی کامپیوتر
- محاسبات عددی
- معادلات دیفرانسیل
- ریاضی مهندسی
- مبانی مهندسی برق
- نقشه‌کشی صنعتی
- استاتیک
- دینامیک
- مقاومت مصالح
- علم مواد
- ترمودینامیک
- مکانیک سیالات
- طراحی اجزا
- انتقال حرارت
- دینامیک ماشین
- ارتعاشات مکانیکی
- کنترل اتوماتیک
و شامل کارگاه برق، کارگاه جوش کاری و کارگاه فرز کاری، و همچنین آزمایشگاه فیزیک 1 و2 ، آزمایشگاه مکانیک سیالات، آزمایشگاه مقاومت مصالح و آزمایشگاه دینامیک و ارتعاشات میشود.
بازار کار مهندسی مکانیک
مهندس مکانیک در بخش های مختلفی از جمله طراحی و ساخت ماشین‌آلات و قطعات آنها، طراحی و ساخت تجهیزات و سیستم‌های انتقال و تصفیه آب، طراحی و ساخت تجهیزات مکانیکی نیروگاه‌ها، طراحی و ساخت تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمانها ، سیستم‌های مکانیکی وکنترلی پالایشگاهها و کارخانجات شیمیایی، ساخت ماشین‌آلات تغلیظ و بازیافت مواد مثل کارخانجات قند، کاغذ سازی ، سیمان، نساجی، نمک و کنسانتره، طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات حمل و نقل زمینی، ساخت تجهیزات دفاعی و ساخت ربات‌ها، دریایی و هوایی، بازوهای مکانیکی و سیستم‌های تولید می تواند انجام فعالیت کند، در نتیجه امکان کار در صنایع نظامی، شرکت های مشاوره ای و پیمانکاری، هوافضا، شرکت های نفتی (هر سال بخش زیادی از فارغ‌التحصیلان و مهندسان دوره مهندسی مکانیک جذب صنایع وابسته به نفت، گاز و پتروشیمی میشوند) پزشکی و داروسازی، و معدنی داخلی و خارجی برای او وجود دارد.
مهندسان مکانیک نقش مهمی در صنایع خودروسازی، اتوماسیون و صنایع تولیدی هوافضا، کامپیوتر و الکترونیک، بیوتکنولوژی، دارند. کار آنها طراحی، توسعه، ساخت و آزمایش انواع موتورها ، ابزارها، دستگاه‌ها،سامانه ها و ماشین‌ها است.
مهندسان مکانیک توانایی دارند تا همه چیز از قطعات کوچک اتصالات مینیاتوری گرفته تا ماشین آلات بزرگ مانند خودرو را طراحی و تولید نمایند. کار آنها طراحی و تولید محصول و بررسی آن از منظر زیبایی، عملکرد و دوام است. نمونه‌هایی از محصولاتی که مهندسان مکانیک میتوانند طراحی و توسعه دهند عبارت‌اند از:
موتورهای هواپیما
گیربکس‌ها
قطعات موتور
چاپگرها
سلول‌های سوختی
کمپرسور
ابزارهای نیمه هادی
حسگرها
سیستم‌های کنترل
روبات‌ها
دستگاه‌های مصنوعی
توربین‌های گازی
توربین‌های بادی
ماشین آلات
فارغ‌التحصیلان و آموزش دیدگان این رشته با کار پیدا کردن مشکل ندارند چرا که توسعه سخت‌افزاری و مهندسی، حرکت به سمت تولید و ایجاد تکنولوژی تولید تجهیزات و وسایل و روی آوردن به خدمات مهندسی در کشور بخاطر محدودیت‌های ارزی و کاهش درآمدهای نفتی باعث شده که بازار کار این رشته داغ باشد. از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
طراحی و ساخت ماشین‌آلات و قطعات آنها، از جمله ماشین‌آلات تولیدی صنایع، تجهیزات پزشکی و لوازم خانگی.
طراحی و ساخت تجهیزات سیستم‌های مکانیکی و کنترلی پالایشگاهها ، سیستم‌های انتقال و تصفیه آب و کارخانجات شیمیایی.
طراحی و ساخت تجهیزات مکانیکی نیروگاههای خورشیدی، بادی ،آبی فسیلی و اتمی.
ساخت تجهیزات دفاعی از جمله راکت، اژدر ،تانک، و پلهای متحرک
طراحی و ساخت بالابرها و آسانسورها، تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمانها و اماکن و سیستم‌های حمل و نقل.
ساخت ماشین‌آلات بازیافت مواد مثل کارخانجات قند، سیمان، نساجی کاغذسازی، ، نمک و کنسانتره .
طراحی و ساخت تجهیزات و کامپوننت های حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی.
ساخت بازوهای مکانیکی روبات‌ها و سیستم‌های تولید.
همچنین یک مهندس مکانیک می تواند تحت عنوان کارشناس و مشاور فنی در شرکت‌های سرمایه‌گذاری، بانک‌ها، شرکت‌های بازرسی و نظارت امور بین‌المللی و بیمه ها هم مشغول به کار شود. همینطور در طراحی و ساخت ماشین‌های ابزار ، در تحلیل و طراحی خودرو، و حتی در تدوین و تولید برنامه‌های کامپیوتری هم میتواند فعالیت بکند.
تخصص های مورد نیاز یک مهندس مکانیک
همانند هر رشته مهندسی ، مهندسی مکانیک نیز تخصص ها و مهارت های خاص خود را چه برای تحقیق و پژوهش و چه برای بازار کار نیاز دارد، اما از آن جایی که زمینه کاری مهندسی مکانیک بسیار گسترده است و طیف وسیعی از مهارت ها را با توجه به گرایش و زمینه کاری در بر میگیرد، این مهارت ها میتوانند مواردی تکنسینی نظیر آموزش جوشکاری و یا کاملا تخصصی باشند اما بصورت کلی و فضای غالبی که برای این مهارت ها وجود داد میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
- ایجاد و تحلیل طرح ها
- شبیه سازی و آزمایش اینکه یک ماشین چگونه کار خواهد کرد
- ایجاد مشخصات قطعات
- نظارت بر کیفیت محصولات
- کنترل ساخت و تولید
بدیهی است که با توجه به تکنولوژی های موجود عمده ای مهارت توسط نرم افزار ها صورت میگیرد برخی از نرم افزارهای تخصصی مهندسی مکانیک در زمینه های مختلف عبارتند از :
- pro-engineer : نرم‌افزار طراحی قطعات
- Working Model : نرم افزار تحلیل و مونتاژ مدل های سه بعدی و ترسیمات دوبعدی
- Marc: نرم‌افزار تحلیل نیروها و تنش‌ها
- Ansys: نرم‌افزاری برای تحلیل مهندسی قطعات در تحلیل‌های دینامیكی
- Catia: نرم‌افزار طراحی قطعات
- Fluent: نرم‌افزار تحلیل و بررسی حرکت سیالات
- Gambit : نرم افزاری برای مدل سازی و ایجاد مدل ریاضی برای حل گر Fluent
- Matlab: نرم‌افزاری برای نوشتن برنامه و محاسبات ریاضی در مهندسی
- Solidworks : نرم‌افزار طراحی قطعات
- C-Mold : نرم‌افزار طراحی قالب‌های صنعتی
- Power shape: نرم‌افزار مدل‌سازی
- EdgeCAM : نرم افزار طراحی و عملیات ساخت و تولید
- Cosmos: نرم‌افزار تحلیل نیروها و تنش‌ها
- نرم افزار Carrier : نرم افزار طراحي سيستم هاي تهويه مطبوع
وظایف یک مهندسی مکانیک
بطور کلی هر مهندس مکانیک در سه حوزه کلیدی درگیر میشود:
تحقیق و توسعه:
ارزیابی محصولات و ساخت نمونه‌های اولیه و نوآوری‌های جدید
طراحی:
تبدیل ایده‌های تحقیقاتی به طرح‌های فنی با به کار گیری برنامه‌های مدل سازی کامپیوتری و طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)
تولید:
بهبود کارایی فرآیندهای تولید و برنامه ریزی و نظارت بر قطعات و نصب ماشین آلات
بر این اساس میتوان وظایف اصلی یک مهندس مکانیک را در طراحی، تحلیل، ساخت و تولید، کنترل کیفیت و زمینه‌های نوین در حیطه‌های مختلف نظر گرفت.
از دیگر وظایف مهندس مکانیک میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
- طراحی محصولاتی مانند ماشین‌ها، موتورها، ابزار، کنترل‌ها یا روبات‌ها
- همکاری با تیم های طراحی برای ایجاد طرح‌بندی‌ها و پلان‌ها
- نرم افزار های طراحی به کمک کامپیوتر برای ایجاد نقشه‌های دقیق از محصول
- ارائه مشخصات محصولات و انتخاب متریال اولیه مناسب و اجزای مورد استفاده در تولید
- ساخت نمونه‌های اولیه محصولات و آزمایش آنها
- مطالعه و بررسی داده‌های آزمون و مقایسه آن با طرح‌های مشابه
- توسعه و اپتیمایز سیستم های کنترل و نظارت بر تولید
- طراحی مکانیکی و توسعه کامپوننت ها و تجهیزات از ایده و اصلاحات گرفته تا فرآیندهای صنعتی که شامل نقشه‌های مکانیکی دقیق برای ابزار ماشین‌کاری، انتخاب سامانه های انتقال قدرت و تجهیزات کمکی، اندازه‌گیری سامانه های مختلف سیالاتی و … می شود
- ارتباط با فروشندگان و پیمانکاران پروژه و شرکت برای حل مشکلات
- تسهیل ارتباط بین گروه‌های تولید و فروشندگان ، فنی، فروش، نصب و تعمیر و نگهداری و مهندسی
- مدیریت و نظارت بر جدول زمانی پروژه
- نظارت بر فروشندگان و پیمانکاران نصب پروژه
- تحلیل و تحقیقات عملکرد تجهیزات، امکان سنجی، طراحی، بهره برداری و اجزا ی سیستم‌ها
- تشریح فرآیندها و سامانه های مهندسی جهت ایجاد مواد آموزشی و توسعه
آموزش آزاد مهندسی مکانیک
مطابق آنچه که گفته شد مهندسی مکانیک یک رشته مادر و پایه در مباحث مهندسی است و چه بسا حتی فارغ التحصیلان این رشت نیز مهارت های پژوهشی و کاری لازمه برای ادامه ی مسیر را نداشته باشند
امروزه اکثر مباحث مهندسی از طراحی و تحلیل گرفته تا مدیریت یک پروژه میدانی توسط نرم افزار های کامپیوتری انجام می پذیرد و چنانچه گفته شد تحصیلات در این رشته عموما به شکل تئوری و با هدف انجام پژوهش و تحقیق و توسعه ی علمی انجام می پذیزد اما بازار کار این رشته نیاز مند مهارت هایی کارکردی و میدانی و از جمله مهارت های نرم افزاری است که دانشگاه ها وظیفه این کار را بر عهده ندارند و تنها بسته به سلایق اساتید و دانشجویان میتوانند در خارج از فضای درسی به این امر بپردازند.
در صورتی که امروزه شما اگر حتی مدرک درجه بالایی از این رشته را هم داشته باشید باز هم شرکت های بخش های خصوصی و دولتی و حتی بازار آزاد و بیزینس ها شخصی این حوزه نیازمند همین مهارت های نرم افزاری هستند و استخدام و مشغول به کار بودن شما کاملا به این مهارت ها بستگی دارد.
این درست است که تحصیلات باعث افزایش اطلاعات پایه و دانش شما از این رشته میشود اما آموزش این نرم افزار ها نه تنها مکمل است بلکه حتی میتوان با اندک دانش این حوزه هم آن را فرا گرفت و در بازار کار تبدیل به یک مهندس حرفه ای شد.
پس در نتیجه در نهایت کار باید گفت که شما برای دانش و تخصص لازمه ی حوزه مهندسی مکانیک نیازمند تحصیلات دانشگاهی و برای مهارت لازمه و ورود به بازار کار نیازمند آموزش های آزاد نرم افزاری هستید.
این مهارت ها توسط موسسات آموزش آزاد به راحتی قابل دسترس و آموزش هستند و شما با فرا گیری آنها هم میوانید مدرک معتبر آن را دریافت کنید و هم با استفاده از مهارتی که آموزش می بینید اقدام به طراحی، تحلیل و آنالیز در حوزه ی مربوطه کرده و برای خود رزومه ی قابل قبولی تهیه نمایید که در جذب مشاغل بسیار تاثیر گذار است.
