Mašinstvo

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Mašinstvo
Mašinsko inženjerstvo
GMAW.welding.af.ncs.jpg
Zavarivanje, jedna od oblasti mašinstva
Zanimanje
Područje rada
Primenjena matematika, dinamika, termodinamika, mehanika fluida, prenos toplote, proizvodna tehnologija
Opis
Polja radatehnologija, nauka, istraživanje svemira, armija
Kvalifikacijetehničko znanje, veštine upravljanja, dizajn (pogledajte takođe glosar mašinskog inženjerstva)
Mašinski inženjeri dizajniraju i kreiraju mašine, elektrane...

Mašinstvo (ili mašinsko inženjerstvo) jeste inženjerska disciplina koja uključuje primenu zakona fizike za analizu, projektovanje, izradu i održavanje mehaničkih sistema. Ona zahteva solidno poznavanje ključnih koncepta kao što su mehanika, termodinamika, mehanika fluida, nauka o materijalima i tehnologije obrade materijala. Mašinski inženjeri i tehničari koriste ove principe u proizvodnji i analizi automobila, aviona, sistema za hlađenje i grejanje, izradu postrojenja, industrijske opreme i mašina.[1] Mašinstvo je od najstarijih i najširih disciplina inženjerstva.

Inženjerska oblast zahteva švatanje suštinskih principa uključujući mehaniku, kinematiku, termodinamiku, nauku o materijalima, strukturnu (konstrukcionu) analizu i elektricitet. Mašinski inženjeri koriste ove suštinske principe sa alatima poput CAE i upravljanje životnim ciklusom proizvoda za dizajniranje i analizu proizvodnih pogona, industrijske opreme i mašinerije, toplotnih i rašladnih sistema, transportnih sistema, avijacije, moreplovstva, robotike, medicinskih pomagala, oružja i drugo.

Mašinstvo se pojavilo kao polje nauke tokom industrijske revolucije u Evropi u 18. veku. Smatra se da je njegov razvoj započet pre nekoliko hiljada godina širom svijeta. Nauka o mašinstvu se pojavila u 19. veku kao rezultat razvoja fizike. Oblast je kontinualno razvijana da spoji prednosti u tehnologiji i mašinski inženjeri danas teže razvoju u takvim poljima, poput kompozita, mehatronike i nanotehnologija. Mašinstvo se preklapa sa aero-svemirskim inženjerstvom, metalurškim inženjerstvom, građevinom, elektrotehnikom, petrolejskim inženjerstvom, proizvodnim inženjerstvom, hemijskim inženjerstvom i ostalim inženjerskim disciplinama u određenom stepenu. Mašinski inženjeri mogu takođe da rade u polju biomedicine, posebno sa biomehanikom, fenomenom transporta, biomehatronikom, bionanotehnologijom i modelovanjem bioloških sistema, kao što je mehanika mekih tkiva.

Razvoj[uredi]

...konstrukcije i prevozna sredstva svih veličina.

Primena mašinstva može se videti u arhivima raznih antičkih i srednjovekovnih društava. U drevnoj Grčkoj, radovi Arhimeda (287. p.n.e.212. p.n.e.) su duboko podstaknuti mehanikom zapadne tradicije, a Heron od Aleksandrije (ca. 1070.) kreira prvu parnu mašinu.[2] U Kini, Džang Heng (78139) je unapredio vodeni sat i pronašao seizmometar, dok Ma Đuen (200265) pronalazi kočiju s diferencijalnim zupčanikom. Srednjovekovni kineski knjigovođa i inženjer Su Song (10201101) primenjuje mehanizam zapinjače u svojoj astronomskoj sahat-kulu dva veka pre nego što analogni mehanizmi ulaze u primenu u satovima srednjevekovne Evrope. On je takođe izumio prvi poznati beskonačni lančani prenos snage.[3]

Tokom zlatnog doba islama (od 7. do 15. veka), muslimanski izumitelji su napravili značajan doprinos u oblasti mehaničke tehnologije. Badiuzaman Džazari, koji je jedan od njih, napisao je 1206. godine svoju čuvenu Knjigu znanja genijalnih mehaničkih uređaja i predstavio mnoge mehaničke konstrukcije. Džazari je takođe prva osoba koja je stvorila uređaje kao što su kolenasto vratilo i bregaste osovine, koje u današnje vreme čine osnove mnogih mehanizama.[4]

Tokom 17. veka u Engleskoj su se desili značajni pomaci u osnovama mašinstva. Ser Isak Njutn je formulisao Njutnove zakone kretanja i razvio infinitezimalni račun, matematičku osnovu fizike. Njutn je nerado objavljivao svoja dela godinama, ali na kraju su ga nagovorile njegove kolege, kao što je Ser Edmund Halej, na dobrobit celog čovečanstva. Gotfrid Vilhelm Lajbnic je takođe zaslužan za kreiranje infinitezimalnog računa tokom ovog vremenskog perioda.

Tokom industrijske revolucije ranog 19. veka, mašinski alati su razvijeni u Engleskoj, Nemačkoj i Škotskoj. Ovo je omogućilo mašinskom inženjerstvu da se razvije kao zasebno polje unutar inženjeringa. To je donelo sa sobom mašine za proizvodnju i motore koji su ih napajali.[5] Prvo britansko strukovno društvo mašinskih inženjera formirano je 1847. godine s nazivom Institut mašinskih inženjera, trideset godina nakon što su građevinski inženjeri formirali prvi takav profesionalni institut, Institut građevinskih inženjera.[6] Na evropskom kontinentu, Johan fon Cimerman (1820–1901) osnovao je prvu fabriku mašina za mlevenje u Kemnicu, u Nemačkoj 1848. godine.

U Sjedinjenim Američkim Državama, Američko društvo mašinskih inženjera (ASME) formirano je 1880. godine, postajući treće takvo profesionalno inženjersko društvo, nakon Američkog društva građevinskih inženjera (1852) i Američkog instituta rudarskih inženjera (1871).[7] Prve škole u Sjedinjenim Državama koje su nudile inženjersko obrazovanje bile su Vojna akademija Sjedinjenih Država 1817. godine, institucija koja je sada poznata kao Norvič univerzitet 1819. godine, i Renselarov politehnički institut 1825. godine. Obrazovanje u mašinstvu je istorijski bilo zasnovano na čvrstim temeljima iz matematike i nauke.[8]

Obrazovanje[uredi]

Arhimedov vijak je upravljan rukom i može efikasno podići vodu, kako animirana crvena loptica prikazuje.

Diplome u mašinskom inženjerstvu se nude na univerzitetima širom sveta. U Brazilu, Irskoj, Filipinima, Pakistanu, Kini, Grčkoj, Turskoj, Severnoj Americi, Južnoj Aziji, Indiji, Dominikanskoj Republici i Ujedinjenom Kraljevstvu, programi mašinskog inženjerstva obično uzimaju četiri do pet godina studija i završavaju sa zvanjem bečelor inženjerstva (B.Eng. ili B.E.), bečelor nauka (B.Sc. ili B.S.), bečelor naučnog inženjerstva (B.Sc.Eng.), bečelor tehnologije (B.Tech.), Bečelor mehaničkog inženjerstva (B.M.E.), ili bečelor primenjenog inženjerstva (B.A.Sc.) diplomu, sa ili bez naglaska o mašinskom inženjerstvu. U Španiji, Portugaliji i većem delu Južne Amerike, gde nisu B.Sc. niti B.Tech. programi usvojeni, formalno ime za stepen je „mašinski inženjer”, a kurs je baziran na peto- ili šestogodišnjem treningu. U Italiji, kurs je baziran na pet godina treninga, ali u cilju kvalificiranja kao inženjer, potrebno je da se položi državni ispit na kraju kursa. U Grčkoj, kurs je baziran na petogodišnjem nastavnom planu i programu i uslovi za diplomsku tezu, koja se nakon završetka dodelju B.Sc.

U Australiji, stepeni mašinskog inženjerstva se dodeljuju kao bečelor iženjerstva (mehaničkog) ili slične nomenklature[9] iako postoji rastući broj specijalizacija. Stepen zahteva četiri godine studiranja punog radnog vremena. Da se postigne kvalitet u inženjerskim stepenima, organizacija Inženjeri Australije akreditira inženjerske stepene dodeljene od starne australijskih univerziteta u skladu sa globalnim Vašingtonskim sporazumom. Pre dodeljivanja diplome, student mora da stekne najmanje 3 meseca radnog iskustva u inženjerskoj firmi. Slični sistemi su prisutni u Južnoj Africi i sprovode se pod nadzorom Inženjerskog saveta Južne Afrike (engl. Engineering Council of South Africa - ECSA).

U Sjedinjenim Američkim Državama, većinu dodiplomskih programa akreditira Akreditacijski odbor za inženjerstvo i tehnologiju (engl. Accreditation Board for Engineering and Technology - ABET) čime se osiguravaju jednaki kursni zahtevi i standardi širom univerziteta. ABET vebsajt broji 302 akreditirana mašinsko-inženjerska programa prema podacima iz marta 2014.[10] Mašinsko-inženjerske programe u Kanadi akreditira Kanadski odbor za inženjersku akreditaciju (lat. Canadian Engineering Accreditation Board - CEAB),[11] većina drugih država nudi inženjerske diplome koje imaju slične akreditacijske formate.

Deo mašinskih inženjera nastavlja studije radi sticanja zvanja magistar inženjerstva, magistar tehnologije, magistar nauka, magistar inženjerski menadžment (M.Eng.Mgt. ili M.E.M.), doktor filozofije u inženjerstvu (Eng.D. ili Ph.D.) ili inženjersku diplomu. Magistarske i inženjerske diplome mogu, mada ne moraju da obuhvataju istraživanje. Sticanje zvanja doktora filozofije sadrži znatnu istraživačku komponentu i često je smatra polaznom tačkom u akademiji.[12] Inženjerska diploma postoji na nekoliko institucija na srednjem nivou između magistrature i doktorata.

Kursevi[uredi]

Standardi postavljeni u državnim akreditacijskim društvima teže da omoguće uniformnost fundamentalnog nastavnog gradiva, da promovišu kompententnost među diplomiranim inženjerima i da održavaju pouzdanost u inženjerskoj profesiji u celini. Od inženjerskih programi u SAD, na primer, ABET zahteva da prikažu da njihovi studenti mogu „da rade profesionalno u oblastima termičkih i mehaničkih sistema.”[13] Specifični kursevi potrebni za diplomiranje, mogu se razlikovati od programa do programa. Univerziteti i tehnološki instituti često kombinuju višestruke predmete u jedan ili dele oblast izučavanja na više nastavnih predmeta, zavisno od dostupnih fakulteta i univerzitetskih glavnih područja istraživanja.

Temeljni predmeti mašinskog inženjerstva često uključuju:

Od mašinskih inženjera se takođe očekuje da razumeju i umeju da primene osnovne koncepte iz hemije, fizike, hemijskog inženjerstva, građevinskog i elektroinženjerstva. Svi programi mašinskog inženjerstva uključuju višestruke semestre časova matematike uključujući kalkulus i napredne matematičke koncepte uključujući diferencijalne jednačine, parcijalne diferencijalne jednačine, linearnu algebru, apstraktnu algebru i diferencijalnu geometriju, među ostalim.

U dodatku sa jezgrom plana i programa mašinstva, većina mašinskih inženjerskih programa nudi više specijalizacijskih programa i časova, kao što je kontrola sistema, robotika, transport i logistika, kriogenika, tehnologija o gorivu, automobilsko inženjerstvo, biomehanika, vibracija, optika i ostale, ako poseban odsek ne postoji za ove predmete.[16]

Većina programa za mašinske inženjere takođe zahteva različitu količinu proučavanje ili društvenih projekata za dobijanje praktičnih iskustava rešavanja problema. U Sjedinjenim Američkim Državama često je obavezno za mašinske inženjere da obave jedan ili više stažiranja prilikom studiranja, ipak ovo nije obično pod mandatom univerziteta. Kooperativna edukacija je druga opcija. Buduće radne sposobnosti[17] istraživanja stavljaju potražnju na studijske komponente koje hrane studentsku kreativnost i inovaciju.[18]

Dozvola[uredi]

Inženjeri mogu da traže licencu od države, provincije ili nacionalne vlade. Svrha ovog procesa jeste da se osigura da inženjeri poseduju potrebno tehničko znanje, stvarno iskustvo i znanje lokalnog legalnog sistema za praktikovanje inženjerstva na profesionalnom nivou. Nakon certifikacije, inženjer dobija naslov „profesionalni inženjer” (u Sjedinjenim Državama, Kanadi, Japanu, Južnoj Koreji, Bangladešu i Južnoj Africi), „ovlašćeni inženjer” (u Ujedinjenom Kraljevstvu, Irskoj, Indiji i Zimbabveu), ovlašćeni profesionalni inženjer (u Australiji i Novom Zelandu) ili evropski inženjer (u Evropskoj Uniji), „registrovani inženjer” ili „profesionalni inženjer” na Filipinima i u Pakistanu.

U Sjedinjenim Državama, da bi se postalo licencirani profesionalni inženjer, inženjer mora da položi sveobuhvatni ispit o temeljima inženjerstva, da ima bar 4 godine radnog iskustva kao inženjerski stažer ili inženjer-u-treningu, te da položi ispit „Principi i praksa”. Zahtevi i koraci ovog procesa su postavljeni unapred od strane Nacionalnog saveta ispitivača za inženjerstvo i geodeziju (engl. National Council of Examiners for Engineering and Surveying - NCEES), sadržanog od licencnih odela inženjerstva i geodezije koji su predstavnici svih država i teritorije u SAD.

U UK, diplomiranim inženjerima je potrebno da imaju i adekvatan magistarski stepen, minimum od 4 godine postdiplomskih studija na poslovnom u nadležnom razvoju, kao i recenzirani projekat u datoj oblasti specijalizacije da bi mogli da steknu ovlaštenja ovlašćenog inženjera preko Instituta mašinskih inženjera.

U većini razvijenih zemalja, određeni inženjerski zadaci, kao što je dizajniranje mostova, elektrocentrala i hemijskih centrala, moraju biti odobreni od strane profesionalnog ili ovlaštenog inženjera. „Jedino licencirani inženjer, na primer, može da pripremi, potpiše, stavi pečat i dostaviti inženjerske planove i crteže javnom autoritetu za odobrenje, ili da pečati inženjerski rad za javne i privatne klijente.”[19] Ovaj zahtev može biti pisan u državnom ili provincijskom zakonodavstvu, kao što su kanadske provincije, na primjer Inženjerski zakon Ontarija ili Kvebeka.[20]

U ostalim državama, kao npr. Australiji i UK, takva zakonodavstva ne postoje; ipak, praktično sva certificirajuća tela održavaju etički kod nezavisan od zakonodavstva, očekuju od svih članova da se pridržavaju ili rizikuju proterivanje.[21]

Moderni alati[uredi]

Kosi pogled na četiri cilindra redne radilice sa klipovima

Većina mašinskih kompanija, posebno one u industijalizovanim nacijama, počele su da primenjuju programe inženjerstva podržanog računarima (CAE) u svojim postojećim procesima dizajna i analize, uključujući 2D i 3D modelovanje dizajniranjem potpomognutim računarom (CAD). Ova metoda ima mnoge prednosti, uključujući lakšu i iscrpniju vizualizaciju proizvoda, mogućnost kreiranja virtualnih sklopova delova i jednostavnost korištenja u dizajniranju sučelja i tolerancija spojnih mesta.

Ostali CAE programi koji su širokoj upotrebi u mašinskom inženjerstvu uključuju alate za upravljanje životnim ciklusom proizvoda (PLM) i alate za analizu koji se koriste za izvođenje složenih simulacija. Alati za analizu mogu se koristiti za predviđanje responsa proizvoda na očekivana opterećenja, uključujući životni vek zamaranja i proizvodnost. Ovi alati obuhvataju analizu konačnih elemenata (FEA), računsku dinamiku fluida (CFD) i kompjuterski-potpomognutu proizvodnju (CAM).

Koristeći CAE programe, tim mašinskog dizajna može brzo i jeftino da iterira dizajnerski proces tokom razvoja proizvoda čime se bolje zadovoljavaju utrošci, performanse i ostala ograničenja. Nije neophodno da se kreira fizički prototip dok se dizajn ne privede kraju, što omogućava da se stotine ili hiljade potencijalnih rešenja preispita, umesto veoma malog broja. Osim toga, CAE programi za analizu mogu da modeluju komplikovane fizičke fenomene koji se ne mogu manuelno rešiti, poput viskoelastičnosti, kompleksnih kontakta između dodirnih površina ili nenjutnovskih fluida.

Kako mašinstvo počinje da se spaja sa ostalim disciplinama, kao što je slučaj u mehatronici, višedisciplinarna optimizacija dizajna (MDO) se koristi sa ostalim CAE programima za automatizaciju i poboljšanje iterativnog procesa dizajna. MDO alati zaokružuju postojeće CAE procese, omogućavajući nastavak evaluacije proizvoda i nakon radnog vremena. Oni takođe koriste sofistikovane optimizacione algoritme kako bi inteligentnije istražili mogući pristupi dizajnu, čime se često pronalaze bolja, inovativna rešenja za teške multidisciplinarne probleme dizajna.

Vidi još[uredi]

Reference[uredi]

  1. ^ „the definition of mechanical”. www.dictionary.com. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  2. ^ „Heron of Alexandria - Greek mathematician”. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  3. ^ Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 4. Taipei: Caves Books, Ltd.
  4. ^ Al-Jazarí. The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices: Kitáb fí ma'rifat al-hiyal al-handasiyya. Springer, 1973. ISBN 90-277-0329-9.
  5. ^ Engineering – Encyclopædia Britannica, accessed 6 May 2008
  6. ^ R.A. Buchanan. The Economic History Review, New Series, Vol. 38, No. 1 (Feb. 1985), pp. 42–60.
  7. ^ ASME history Archived 23 februar 2011 at Wikiwix, accessed 6 May 2008.
  8. ^ The Columbia Encyclopedia, Sixth Edition. 2001, engineering, accessed 6 May 2008
  9. ^ „Mechanical Engineering”. Pristupljeno 8. 12. 2011. 
  10. ^ „Find an ABET-Accredited Program - ABET”. main.abet.org. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  11. ^ „Accredited engineering programs in Canada by the Canadian Council of Professional Engineers”. Arhivirano iz originala na datum 10. 05. 2007. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  12. ^ „Types of post-graduate degrees offered at MIT”. Arhivirano iz originala na datum 16. 06. 2006. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  13. ^ 2008-2009 ABET Criteria Arhivirano na sajtu Wayback Machine (februar 28, 2008) (na jeziku: engleski), str. 15.
  14. ^ „University of Tulsa Required ME Courses - Undergraduate Majors and Minors”. Arhivirano iz originala na datum 04. 08. 2012. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  15. ^ „Undergraduate Program in Mechanical Engineering (S.B.)”. www.deas.harvard.edu. 19. 7. 2013. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  16. ^ „Fall 2018 Course 2: Mechanical Engineering”. student.mit.edu. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  17. ^ „Apollo Research Institute, Future Work Skills 2020”. Arhivirano iz originala na datum 03. 01. 2013. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  18. ^ „Aalto University School of Engineering, Design Factory - Researchers Blog”. Arhivirano iz originala na datum 16. 11. 2012. Pristupljeno 30. 6. 2018. 
  19. ^ „Why Get Licensed?”. National Society of Professional Engineers. Pristupljeno 6. 5. 2008. 
  20. ^ „Engineers Act”. Quebec Statutes and Regulations (CanLII). Pristupljeno 24. 7. 2005. 
  21. ^ „Codes of Ethics and Conduct”. Online Ethics Center. Arhivirano iz originala na datum 19. 06. 2005. Pristupljeno 24. 7. 2005. 

Literatura[uredi]

Spoljašnje veze[uredi]