“工程科学”的版本间的差异

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'''工程学'''、'''工程科学'''或'''工学'''，是通过研究与实践[[应用数学]]、[[自然科学]]、[[社会学]]等基础学科的知识，以达到改良各行业中现有[[材料]]、[[土木]][[建筑]]、[[机械]]、[[电机]][[电子]]、[[仪器]]、[[系统]]、[[化学]]和加工步骤的设计和应用方式一门学科，而实践与研究工程学的人称为[[工程师]]。在[[高等教育|高等学府]]中，将自然科学原理应用至[[服务业]]、[[工业]]、[[农业]]等各个生产部门所形成的诸多工程学科也称为'''工科'''和'''工学'''。
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工程学的英文“engineering”一词来自于[[拉丁文]]''ingenium''（意为“巧妙”）和''ingeniare''（意为“设计”）。
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===定义===
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美国专业发展工程师会（American Engineers' Council for Professional Development，ECPD），美国工程及技术教育认证委员会（Accreditation Board for Engineering and Technology）的前身）定义工程学为：
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'''有创意的应用科学定律来设计或发展结构物、机器、装置、制造程序、或是利用这些定律而产生的作品，或是在完整了解其设计下建构或设计上述的物品、或是在特定运作条件下预测其行为，所有所做的都是为了其预期的机能、运作的经济性或人员及财产的安全。'''
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实践与研究工程学的人叫做[[工程师]]，而有专业执照的会有其他名称，例如[[注册工程师]]等。
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===工程的分支===
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[[File:Symphony Hall Birmingham.jpg|thumb|250px|现代[[音乐厅]]的设计就包括了工程学中许多不同的领域，包括{{link-en|声学工程|Acoustical engineering}}、[[建筑工程]]及[[土木工程]]]]
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工程的范围很广，一般会分为数个子学科，这些子学科是工程中的不同领域。一开始工程师会训练在某一个特定的领域，但在其职业生涯中可能还是会接触其他领域。一般工程学主要可以分为四类：
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*'''[[土木工程]]''''''[[建筑工程]]'''（civil engineering）：设计及建造公共设施及个人住屋，例如[[基础设施]]（[[机场]]、[[港口]]、[[道路]]、[[铁路]]、供水及水处理设施等）、[[水坝]]、[[桥梁]]及建筑物。
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*'''[[机械工程]]'''（mechanical engineering）：应用[[力学]]（静力学、动力学）、[[材料力学]]、[[热力学]]或[[流体力学]]等设计机械系统及设备的机械部份，例如[[能源]]系统、[[内燃机]]、[[压缩机]]、[[运输]]系统、[[航空器]]、车辆的[[动力总成]]、[[运动链]]、真空技术、{{link-en|避震|Vibration isolation}}系统及[[武器]]系统。
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*'''[[电机工程]]'''（electrical engineering）：设计及研究各种的电子及电机系统，例如[[电磁学|电磁]]或[[机电]]设备、[[发电机]]、[[马达]]、[[电子电路]]、电子设备、[[光纤]]、[[光电工程|光电设备]]、[[电脑]]系统、[[电信]]、仪表、控制等。
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*'''[[化学工程]]'''（chemical engineering）：应用工程原理、物理学、生物学及化学，以商业规模来实现化学程序，如[[炼油厂]]、{{link-en|微型制造|microfabrication}}、[[发酵]]及[[生物技术|生物分子制造]]等。
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此外，也有其他的工程领域，以往的分类有包括[[矿业工程]]及[[海洋工程]]，现在的分类有会包括[[工业工程]]、[[材料工程]]、[[土木工程]]、[[建筑工程]]、[[测量]]工程、制造工程（manufacturing engineering）、[[航空工程]]、[[航海工程]]、[[车辆工程]]、[[电机]]工程、[[电子]]工程、[[通讯]]工程、仪表及控制工程（Instrumentation and control）、[[计算机工程]]、[[系统工程]]、[[软件工程]]、[[纺织工业|纺织工程]]及[[核工程]]。[[英国工程委员会]]就包括了上述许多的工程领域。
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有时一些特别的应用会整合上述传统的领域，形成一个新的领域，例如地球系统工程及管理（Earth Systems Engineering and Management）就包括了[[哲学]]、[[伦理学]]、[[人类学]]、[[环境科学]]及{{link-en|工程研究|Engineering studies}}。一些新的领域会暂时定义为一些已有领域的组合，因此某一特定的应用是否视为一个领域仍有许多灰色地带，一个主要的指标是主要的大学是否有开设此领域的学系、研究所或学程。
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上述的领域中有相当的重叠部份，尤其是各领域中应用科学的部份，例如数学、物理及化学等。
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==== 工程领域列表 ====
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*[[工程科学]]
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*[[系统工程]]
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*[[工业工程]]
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*[[材料工程]]
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*[[土木工程]]
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**[[建筑工程]]
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*[[环境工程]]
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*能源工程
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*[[机械工程]]
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*[[航空工程]]
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*[[航海工程]]
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*[[电机工程]]
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*[[电子]]工程
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*[[软件工程]]
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*[[化学工程]]
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*[[生物工程]]
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==== 工程学分支列表 ====
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*[[工程科学系]]
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*[[工业工程学]]
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*[[材料工程学]]
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**[[晶体]]工程学
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**[[陶瓷工程|陶瓷工程学]]
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**[[冶金工程|冶金工程学]]
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**[[高分子材料|高分子材料工程学]]
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**分子工程学
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*[[水利工程|水利工程学]]
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**[[海洋学|海洋工程学]]
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*[[土木工程学]]
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**[[都市]]工程学
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**[[土力工程学]]
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**[[结构工程学]]
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***[[建筑工程|建筑工程学]]
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***[[地震工程|地震工程学]]
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**[[风力]]工程学
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**[[消防|防火]]工程学
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*[[环境工程学]]
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**[[生态工程|生态工程学]]
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*[[机械工程学]]
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**[[力学]]工程学
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**[[声学]]工程学
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**[[热学]]工程学
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**[[电子机械学]]
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**[[机械电子|机电工程学]]
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**[[机电工程|光机电整合工程]]
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**[[载具]]工程学
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***[[车辆]]工程学
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***[[飞机]]工程学
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***[[船舶]]工程学
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***[[轮机]]工程学
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*[[航海工程]]学
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*[[航空工程学]]
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*[[电机工程学|电器工程学]]（电机工程学）
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**[[控制工程|控制工程学]]
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**[[电子工程学]]
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**[[自动控制]]
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**[[光学]]工程学
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***[[光电工程]]学
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***[[电光效应|电光工程学]]
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**[[通信工程|通信工程学]]
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***[[:Category:广播工程|广播工程]]
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*[[硬件]]工程
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*[[软件工程]]
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*[[信息工程]]
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*[[化学工程学]]
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**[[石油]]工程学
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**[[石油化学]]工程学
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**[[塑料]]工程学
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**[[造纸]]工程学
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**[[污染物排放控制技术|污染处理工程学]]
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*[[生物工程学]]
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*[[应用]]工程学
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**[[奈米科技|奈米工程学]]
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**[[食品工程]]
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**[[农业工程学]]
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*其他工程学
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**[[工程伦理]]
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**[[巨型工程]]
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**加工系统工程学
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**[[系统工程学]]
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**[[矿业工程|矿业工程学]]
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**[[能源]]工程学
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**[[仿生学]]
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**[[运输工程]]学
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***[[交通工程学]]
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***[[公路]]工程学
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***[[铁路]]工程学
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**[[核能工程]]学
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***[[核工程]]
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=== 工程学方法 ===
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工程师最关键和独特的任务是发现，理解并结合实际的局限来达到满意的结果。很多情况下，产品不仅仅只需符合技术要求，其他条件也必须满足。这些条件包括材料来源，物理或[[技术]]的局限，未来改进的可行性和其他因素，诸如成本，可销售性，可生产性及适用性。
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==== 解决问题 ====
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工程师们应用科学，数学和相应的经验来找到问题的解决办法。他们建立合理的数学模型，对问题进行分析并测试可能的解决方案。可能的解决方案常常有多个，工程师们必须根据它们的本质评价各方案的优劣并选择最能满足要求的最佳方案。折中存在于是各种工程设计的核心之中，最佳设计意味着能达到尽可能多的要求。
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工程师一般在全面生产过程前，就尝试预测他们的设计如何达到规格。他们使用：[[原型]]、[[比例模型]]、[[模拟]]、[[破坏性试验]]、[[非破坏性试验]]、[[强度测试]]。测试保证产品按期望值运行。测试的目的是确保产品能符合预计的要求。工程师作为专业人员会尽量制造符合预计要求的产品，并达到对社会无害。工程师往往需要在设计中考虑安全因素来降低意外的故障。不过，考虑的安全因素越高，设计效率也通常会越低。
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====电脑的应用====
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[[Image:CFD Shuttle.jpg|thumb|right|225px|有关太空船在降落时周围高速空气的电脑模拟，这类流场的解需要[[有限元素法]]去分析[[热方程序]]及[[纳维-斯托克斯方程]]的效应]]
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正如同许多现代的科学及技术一样，电脑和软件也在工程中扮演越来越重要的角色，现在有越来越多为工程设计的电脑辅助应用软件（电脑辅助科技，Computer-aided technologies），电脑可以建立基本物理方程的模型，可以用[[数值方法]]求解。
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其中一种常被使用的工具是[[电脑辅助设计]]（CAD），这类软件包括[[CATIA]]、[[Autodesk Inventor]]、DSS的 [[SolidWorks]]或是[[Creo Parametric]]，可以让工程师创造3D模型、2D的工程图、以及相关设计的简图。CAD配合数字化样机（digital mockup）及[[计算机辅助工程]]的软件（像[[有限元素法]]或解析元素法（analytic element method）可以让工程师依设计建立可以分析的模型，而不是制作昂贵且花时间的实体[[原型]]。
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上述软件可以用来检查产品及零件的缺点、评估是否有装配问题、进行[[人因工程]]的研究、研究产品动态或静态的特性，像[[应力]]、温度、产生的电磁波、电流及电压，数码信号准位、流场分布及动力学。这类信息的分布及存取一般会利用[[产品资料管理]]软件来整合。
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现在也有许多工具可以协助特定的应用，像产生[[CNC]]加工指令的[[电脑辅助制造]]（CAM），产品生产会用到的制造程序管理（manufacturing process management）软件、电子工程中[[印刷电路板]]设计及绘制[[线路图]]需要的[[电子设计自动化]]（EDA）软件，维护工程会用到的MRO管理（Maintenance, repair, and operations）（维护、维修和运营）软件。
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近年来利用电脑来协助产品的开发已通称为[[产品生命周期|产品生命周期管理]]（PLM）。
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=== 与其它专业的比较 ===
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[[科学家]]经常要问“是什么”“为什么”，但是科学家的“为什么”往往都能转化成“是什么”，他们关心于了解那些人类尚未确切、完全、详细了解的知识，满足人类的好奇心；工程师则经常要问“如何做”，利用科学家发现的知识，制造对人类有用的物体或工具。从经济的角度来说，科学家不必关心[[经济]]问题，他们想法子获得必要的经费（如政府拨款、企业投资、私人赞助等），然后专心去研究。工程师则相反，他们必须使制造出来的物体，在经济上是可行的，否则没有任何用处。如果一件产品的成本高于其市场价值，使得无人光顾，这种产品就无法生产，所以对工程师来说，经济观念是必备的。例如像科幻小说所描写的“按12个按钮，再拉下三个把手，就可以给面包片抹上黄油”一类的机器，在理论上是完全可以制造出来的，但工程师决不会制造这种机器。从相互包含的角度来说，科学家可能也需要完成某些工程作业（比如设计试验仪器，制造原型），工程师经常也要做研究。从目的的先后顺序来说，可以说科学家为了学习而制造，而工程师为了制造而学习。从工程和科学都要做的研究来说，工程学上的研究与科学研究也有不同之处。它经常涉及到的领域，基本物理化学已经很好的被了解了，而这些问题却很难被精确的解决。工程学的研究便是要寻找可能近似方案。
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=== 限制 ===
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某些工程作业，比如设计桥梁、电厂、化工厂，必须被[[专业工程师]]所批准。保护公众健康和安全的法律强制专业人员必须提供指导，这些指导是从[[教育]]和经验中获得的。
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即使有了严格的检测和许可证发给，工程灾难还是会发生。因此[[专业工程师]]严守[[伦理学]]标准。每个工程学科和专业组织，都持有伦理学标准，成员发誓遵守维护。
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=== 参见 ===
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* [[巨型工程]]、[[基础设施]]、[[地震工程]]
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* [[工程师]]、[[注册工程师]]
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* [[设计]]、[[工业设计]]、[[人因工程学]]
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* [[工程经济]]
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* [[开源硬件]]、[[逆向工程]]
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* [[计划报废]]
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[[Category:科学]]
 
[[Category:科学]]

2021年11月16日 (二) 21:19的版本

　　工程科学（拼音：gōng chéng kē xué；英文：Engineering Sciences），直接服务于生产和其他社会实践的科学。又称应用科学。由应用理论和应用技术（包括生产技术、工程技术等）组成。

　　现代科学是由基础科学、技术科学和应用科学三部分组成的，这三个部分各有其不同的研究对象、目的和方法，又密切联系、彼此影响、相互促进。它们各由相应的科学理论和技术手段所组成：基础科学由基础理论和实验技术组成；技术科学由技术理论和专业技术组成；应用科学由应用理论和应用技术组成。

　　从科学角度看，科学理论应包括基础理论、技术理论、应用理论；从技术方面看，技术则包括实验技术、专业技术、生产技术。科学、技术的上述构成反映了科学技术的发育和成长过程：

　　第一阶段是基础科学阶段，以某种特定的物质形态及其运动形式为研究对象，目的在于探索和揭示自然界物质运动形式的基本规律，任务是探索新领域、发现新原理，并为技术科学和应用科学提供理论指导。

　　第二阶段是技术科学阶段，以基础科学的理论为指导，研究同类技术中具有共性的理论问题；目的在于揭示同类技术的一般规律；任务是成为基础科学转化为直接生产力的桥梁、基础科学和应用科学之间的中介。因此，技术科学在经济发展中占有重要的地位，是现代科学中最活跃、最富有生命力的研究领域。

　　第三阶段是应用科学阶段，综合运用基础科学、技术科学的理论成果，创造性地解决具体工程、生产中的技术问题；目的是创造新技术、新工艺和新生产模型等；任务是将基础科学和技术科学物化为生产力，解决实践中的技术应用问题。

　　应用科学是科学体系中的一个重要组成部分，对社会生产力的发展起着直接的推动作用，直接关系到国家建设的质量和速度。它包括机械工程、化学工程、民用工程、军事工程、电力工程、工业工程、航天工程、采矿工程等。

　　工业革命以前，世界上只有军事工程和民用工程两类。19世纪早期，英国出现机械工程。以后在工业化国家出现采矿工程、电力工程、化学工程等。航天工程、工业工程（管理工程）、基因工程等则很晚在发达国家先发展起来。


文件:Dampfturbine Montage01.jpg
进行涡轮机制作的工程人员
文件:Windmills D1-D4 - Thornton Bank.jpg
海上风力发电是现代环保工程学
文件:CFD Shuttle.jpg
航太工程的风阻测试

工程学、工程科学或工学，是通过研究与实践应用数学、自然科学、社会学等基础学科的知识，以达到改良各行业中现有材料、土木建筑、机械、电机电子、仪器、系统、化学和加工步骤的设计和应用方式一门学科，而实践与研究工程学的人称为工程师。在高等学府中，将自然科学原理应用至服务业、工业、农业等各个生产部门所形成的诸多工程学科也称为工科和工学。

工程学的英文“engineering”一词来自于拉丁文ingenium（意为“巧妙”）和ingeniare（意为“设计”）。

定义

美国专业发展工程师会（American Engineers' Council for Professional Development，ECPD），美国工程及技术教育认证委员会（Accreditation Board for Engineering and Technology）的前身）定义工程学为：

有创意的应用科学定律来设计或发展结构物、机器、装置、制造程序、或是利用这些定律而产生的作品，或是在完整了解其设计下建构或设计上述的物品、或是在特定运作条件下预测其行为，所有所做的都是为了其预期的机能、运作的经济性或人员及财产的安全。

实践与研究工程学的人叫做工程师，而有专业执照的会有其他名称，例如注册工程师等。

工程的分支

文件:Symphony Hall Birmingham.jpg
现代音乐厅的设计就包括了工程学中许多不同的领域，包括模板:Link-en、建筑工程及土木工程
文件:Hoover dam from air.jpg
胡佛水坝

工程的范围很广，一般会分为数个子学科，这些子学科是工程中的不同领域。一开始工程师会训练在某一个特定的领域，但在其职业生涯中可能还是会接触其他领域。一般工程学主要可以分为四类：

此外，也有其他的工程领域，以往的分类有包括矿业工程及海洋工程，现在的分类有会包括工业工程、材料工程、土木工程、建筑工程、测量工程、制造工程（manufacturing engineering）、航空工程、航海工程、车辆工程、电机工程、电子工程、通讯工程、仪表及控制工程（Instrumentation and control）、计算机工程、系统工程、软件工程、纺织工程及核工程。英国工程委员会就包括了上述许多的工程领域。

有时一些特别的应用会整合上述传统的领域，形成一个新的领域，例如地球系统工程及管理（Earth Systems Engineering and Management）就包括了哲学、伦理学、人类学、环境科学及模板:Link-en。一些新的领域会暂时定义为一些已有领域的组合，因此某一特定的应用是否视为一个领域仍有许多灰色地带，一个主要的指标是主要的大学是否有开设此领域的学系、研究所或学程。

上述的领域中有相当的重叠部份，尤其是各领域中应用科学的部份，例如数学、物理及化学等。

工程领域列表

工程学分支列表

工程学方法

工程师最关键和独特的任务是发现，理解并结合实际的局限来达到满意的结果。很多情况下，产品不仅仅只需符合技术要求，其他条件也必须满足。这些条件包括材料来源，物理或技术的局限，未来改进的可行性和其他因素，诸如成本，可销售性，可生产性及适用性。

解决问题

工程师们应用科学，数学和相应的经验来找到问题的解决办法。他们建立合理的数学模型，对问题进行分析并测试可能的解决方案。可能的解决方案常常有多个，工程师们必须根据它们的本质评价各方案的优劣并选择最能满足要求的最佳方案。折中存在于是各种工程设计的核心之中，最佳设计意味着能达到尽可能多的要求。

工程师一般在全面生产过程前，就尝试预测他们的设计如何达到规格。他们使用：原型、比例模型、模拟、破坏性试验、非破坏性试验、强度测试。测试保证产品按期望值运行。测试的目的是确保产品能符合预计的要求。工程师作为专业人员会尽量制造符合预计要求的产品，并达到对社会无害。工程师往往需要在设计中考虑安全因素来降低意外的故障。不过，考虑的安全因素越高，设计效率也通常会越低。

电脑的应用

文件:CFD Shuttle.jpg
有关太空船在降落时周围高速空气的电脑模拟，这类流场的解需要有限元素法去分析热方程序及纳维-斯托克斯方程的效应

正如同许多现代的科学及技术一样，电脑和软件也在工程中扮演越来越重要的角色，现在有越来越多为工程设计的电脑辅助应用软件（电脑辅助科技，Computer-aided technologies），电脑可以建立基本物理方程的模型，可以用数值方法求解。

其中一种常被使用的工具是电脑辅助设计（CAD），这类软件包括CATIA、Autodesk Inventor、DSS的 SolidWorks或是Creo Parametric，可以让工程师创造3D模型、2D的工程图、以及相关设计的简图。CAD配合数字化样机（digital mockup）及计算机辅助工程的软件（像有限元素法或解析元素法（analytic element method）可以让工程师依设计建立可以分析的模型，而不是制作昂贵且花时间的实体原型。

上述软件可以用来检查产品及零件的缺点、评估是否有装配问题、进行人因工程的研究、研究产品动态或静态的特性，像应力、温度、产生的电磁波、电流及电压，数码信号准位、流场分布及动力学。这类信息的分布及存取一般会利用产品资料管理软件来整合。

现在也有许多工具可以协助特定的应用，像产生CNC加工指令的电脑辅助制造（CAM），产品生产会用到的制造程序管理（manufacturing process management）软件、电子工程中印刷电路板设计及绘制线路图需要的电子设计自动化（EDA）软件，维护工程会用到的MRO管理（Maintenance, repair, and operations）（维护、维修和运营）软件。

近年来利用电脑来协助产品的开发已通称为产品生命周期管理（PLM）。

与其它专业的比较

科学家经常要问“是什么”“为什么”，但是科学家的“为什么”往往都能转化成“是什么”，他们关心于了解那些人类尚未确切、完全、详细了解的知识，满足人类的好奇心；工程师则经常要问“如何做”，利用科学家发现的知识，制造对人类有用的物体或工具。从经济的角度来说，科学家不必关心经济问题，他们想法子获得必要的经费（如政府拨款、企业投资、私人赞助等），然后专心去研究。工程师则相反，他们必须使制造出来的物体，在经济上是可行的，否则没有任何用处。如果一件产品的成本高于其市场价值，使得无人光顾，这种产品就无法生产，所以对工程师来说，经济观念是必备的。例如像科幻小说所描写的“按12个按钮，再拉下三个把手，就可以给面包片抹上黄油”一类的机器，在理论上是完全可以制造出来的，但工程师决不会制造这种机器。从相互包含的角度来说，科学家可能也需要完成某些工程作业（比如设计试验仪器，制造原型），工程师经常也要做研究。从目的的先后顺序来说，可以说科学家为了学习而制造，而工程师为了制造而学习。从工程和科学都要做的研究来说，工程学上的研究与科学研究也有不同之处。它经常涉及到的领域，基本物理化学已经很好的被了解了，而这些问题却很难被精确的解决。工程学的研究便是要寻找可能近似方案。

限制

某些工程作业，比如设计桥梁、电厂、化工厂，必须被专业工程师所批准。保护公众健康和安全的法律强制专业人员必须提供指导，这些指导是从教育和经验中获得的。

即使有了严格的检测和许可证发给，工程灾难还是会发生。因此专业工程师严守伦理学标准。每个工程学科和专业组织，都持有伦理学标准，成员发誓遵守维护。

参见

取自“https://www.zwbk2009.com/index.php?title=工程科学&oldid=890432”