Etymologia

Słowa "inżynieria" i "inżynier" pochodzą od francuskich słów ingénieur oraz ingénierie. Określenia te pochodzą z kolei od starofrancuskiego terminu engigneor, które oznaczało konstruktora machin wojennych. Angielskie słowa engineering oraz engineer, choć podobne w brzmieniu, mają zupełnie inny rodowód. Co więcej, nie pochodzą o­ne, jak można by przypuszczac, od słowa engine (maszyna) lecz od łacińskiego ingeniosus oznaczającego osobę wyszkoloną.

Metodologia

Podstawowym zadaniem inżyniera jest identyfikacja i zrozumienie wymagań i ograniczeń co do oczekiwanego rozwiązania. Zwykle nie jest wystarczającym zaprojektowanie i wykonanie akceptowalnego rozwiązania, należy wziąć również pod uwagę dodatkowe cechy rozwiązania. Może to być dostępność surowców, energochłonność rozwiązania, ograniczenia techniczne lub fizyczne, możliwość wprowadzania zmian w istniejącym już rozwiązaniu, łatwość produkcji, wdrożenia i serwisowania. Tylko mając na uwadze wszystkie ograniczenia, inżynier może zaprojektować i wykonać optymalne rozwiązanie.

Rozwiązywanie problemów

Inżynierowie używają doświadczenia oraz znajomości nauki i matematyki w celu znalezienia odpowiedniego rozwiązania problemu. Zwykle możliwych jest kilka rozwiązań, inżynierowie muszą zatem oceniać wiele możliwości pod kątem ich przydatności i na tej podstawie wybierać rozwiązania najlepiej spełniające wymagania. Stworzenie odpowiedniego modelu matematycznego jest zwykle niezbędnym narzędziem inżyniera, pozwalającym analizować i testować potencjalne rozwiązania. Po przeanalizowaniu wielu istniejących patentów Genrich Altshuller postawił, tezę, iż na "niskim poziomie" rozwiązania inżynierskie są oparte na kompromisach, podczas gdy na "wyższym poziomie" praca inżyniera prowadzi do wybrania jako najlepszego takiego rozwiązania, które eliminuje główną przyczynę problemu.

Testowanie rozwiązań

W inżynierii szeroko używane są testy i analizy przed wdrożeniem rozwiązań, w celu oceny ich zachowania. Używane są, między innymi : prototypy, zmniejszone lub uproszczone modele, symulacje, testy niszczące i nieniszczące oraz próby zmęczeniowe. Zadaniem testów jest zagwarantowanie działania rozwiązania zgodnie z założeniami. Wprowadzanie rozwiązania inżynierskiego jest często obarczone poważną odpowiedzialnością. Inżynierowie muszą projektować i wdrażać rozwiązania, które nie wyrządzą żadnych nieprzywidzianych i niezamierzonych szkód. Z tego powodu gotowe rozwiązanie zawiera często "czynnik bezpieczeństwa" (inaczej: jest "przewymiarowane") aby zmniejszyć ryzyko wadliwego funkcjonowania. Jednakże im większy jest "czynnik bezpieczeństwa" tym mniej efektywne jest samo rozwiązanie.

Zastosowanie komputerów

Komputery są nieodłącznym narzędziem współczesnej inżynierii. Wspomagają o­ne inżynierów na każdym etapie pracy, od projektowania poprzez produkcję i serwisowanie urządzeń. Użycie komputerów do projektowania pozwala na przyspieszenie i ułatwienie tego procesu. W wielu przypadkach modelowanie komputerowe pozwala uniknąć konstruowania i testowania kosztownych prototypów. Specjalistyczne oprogramowanie oferuje ponadto inżynierowi bazy danych gotowych rozwiązań do wykorzystania w bieżacej pracy, a także jest stanie wygenerować zestaw instrukcji dla sterowanych cyfrowo maszyn, co znakomicie upraszcza proces produkcji. Komputery są także wszechobecne na etapie produkcji, zapewniając szybkość i dokładność tego procesu niedostępną człowiekowi.

Inżynieria a inne dyscypliny

Inżynieria i nauka

You see things; and you say "Why?" But I dream things that never were; and I say "Why not?" —George Bernard Shaw
(Widzisz rzeczy, które są, i pytasz: "Dlaczego"? Lecz ja śnię o rzeczach, których nigdy nie było, i pytam: "Dlaczego nie"?)

Związki inżynierii i nauki są od zawsze bardzo silne, jednak nie należy uważać inżynierii za naukę, mimo podobieństwa stosowanych metod. Naukowiec może postawić pytanie dlaczego pojawia się pewien problem i starać się znaleźć rozwiązanie lub też rozwiązać problem. Tymczasem inżynier chce wiedzieć jak rozwiązać problem i jak wdrożyć rozwiązanie. Inaczej rzecz ujmując, naukowcy starają się wyjaśnić zjawiska, podczas gdy inżynierowie używają dostępnych środków, nie tylko naukowych, by stworzyć rozwiązania problemów. Problem z uznaniem inżynierii za naukę jest również związany z faktem, iż trudno jest ustalić definicję nauki. W Polsce można uznać tożsamość określenia Nauki techniczne oraz inżynierii.

Bardzo często inżynieria i nauki podstawowe oraz stosowane działają na wspólnym polu. Naukowcy często włączają się w proces praktycznego wykorzystania swoich odkryć, stając się tym samym inżynierami. Stają się nimi również przy okazji konstrukcji prototypów lub układów pomiarowych służących im badaniach. Odpowiednio, w procesie postępu technologicznego, inżynierowie odkrywają nowe zjawiska, stając się naukowcami. Tym niemniej, charakter badań naukowych w inżynierii jest inny niż w przypadku nauki. Po pierwsze, inżynier ma często do czynienia ze zjawiskami, które są dobrze poznane, lecz problemy z nimi związane są zbyt złożone, by można je było rozwiązać w sposób dokładny. Badania naukowe w inżynierii skupiają się więc na znalezieniu metod rozwiązywania tych zagadnień w sposób przybliżony a jednocześnie jak najbardziej dokładny. Przykładem może być opracowanie metoda elementów skończonych i jej implementacja w programach komputrerowych, jako rozwiązania umożliwiającego obliczanie wyników równań różniczkowych, które w nauce znane są od dawna. Po drugie, inżynierowie używają wielu "quasi-empirycznych" metod, które obce są "czystej" nauce. Podsumowując, można stwierdzić, iż naukowcy budują, by się uczyć, podczas gdy inżynierowie uczą się, aby budować.

Pomiędzy inżynierią i nauką istnieje sprzężenie zwrotne, przejawiające się we wzajemnej stymulacji rozwoju przez te dyscypliny. Nauka odkrywając nowe zjawiska umożliwia konstruowanie coraz doskonalszych aparatów badawczych, które z kolei umożliwiają odkrywanie kolejnych zjawisk.

Inżynieria i medycyna

Istnieją znaczące analogie pomiędzy inżynierią i medycyną. Obydwie dyscypliny polegają na rozwiązywaniu problemów przy użyciu wiedzy, doświadczenia i intuicji. Ponadto cechuje je ten sam pragmatyzm, spowodowany koniecznością proponowania rozwiązań zanim pewne zjawiska zostaną do końca wyjaśnione w sposób naukowy.

Inżynieria i sztuka

Praca inżyniera i artysty jest w pewnym stopniu podobna, czasami nawe taka sama w niektórych dziedzinach jak architektura czy wzornictwo przemysłowe. Sztuka, podobnie jak inżynieria, opierają się na tworzeniu z tą różnicą, że w inżynierii pierwszoplanową rolę gra wiedza, podczas gdy w sztuce najważniejsza jest kreatywność.

Inżynieria w kulturze

Inżynieria była zwykle postrzegana jako temat w pewnym sensie jałowy i mało interesujący dla kultury masowej. Uważano ją za domenę ludzi mało ciekawych i oderwanych od powszechnych problemów życiowych (z wyjątkiem pewnego romantyzmu jaki pojawia się w subkulturze hakerów. Typowym przykładem inżyniera w kulturze masowej jest bohater popularnego komiksu - Dilbert.

W XIX wieku, zwanym wiekiem "pary i elektryczności", w krajach zachodnich istniało pewne zainteresowanie profesją inżyniera, takie osobistości jak Isambard Kingdom Brunel, George i Robert Stephensonowie, Thomas Telford czy Gustave Eiffel stały się w pewien sposób symbolami nowej epoki a problemy inżynierskie bywały często tematem codziennych rozmów.

W literaturze popularnej nieliczne są postaci inżynierów. Najbardziej słynne są chyba postaci stworzone przez francuskiego pisarza Juliusza Verne w jego powieściach, na czele z najbardziej znanym Kapitanem Nemo. Obecnie inżynierowie najczęściej pojawiają się w powieściach i filmach science fiction, zwykle przedstawiani jako osobnicy pragmatyczni, o olbrzymiej wiedzy technicznej i godni szacunku. Typowym przykładem są postaci z serialu Star Trek - Montgomery Scott i Geordi La Forge. W polskiej literaturze postać inżyniera odnajdziemy często grającą drugoplanowe lub nawet pierwszoplanowe role w powieściach Stanisława Lema

Żelazny pierścień

W Ameryce Północnej można niekiedy rozpoznać inżynierów po "Żelaznym pierścieniu" noszonym na palcu obrączkowym (serdecznym). Jest to obrączka wykonana z żelaza lub stali nierdzewnej, mająca symbolizować dumę i oddanie profesji inżyniera. Tradycja ta narodziła się w Kanadzie, później rozprzestrzeniła się również do Stanów Zjednoczonych.

Żarty na temat inżynierów

Inżynieria - umiejętność zastosowania wiedzy naukowej oraz technicznej do rozwiązywania problemów różnej natury oraz skali. Inżynier wykorzystuje wyobraźnię i doświadczenie, umiejętność oceny i rozumowanie, stosując wiedzę naukową do projektowania, tworzenia i eksploatacji użytecznych maszyn oraz procesów. W węższym sensie inżynierią nazywa się wykorzystanie właściwości materii oraz źródeł energii dla tworzenia konstrukcji, maszyn i produktów.


W środowiskach naukowców oraz użytkowników Internetu krąży wiele dowcipów na temat inżynierów. Żart jest zwykle oparty na obiegowych opiniach na temat charakteru inżyniera i na specyficznym sposobie patrzenia przez przedstawicieli tej profesji na świat. Kilka przykładów podano poniżej:

• Dla optymisty szklanka wypełniona do połowy wodą, jest w połowie pełna - dla pesymisty jest w połowie pusta. Dla inżyniera ta sama szklanka jest dwukrotnie większa niż powinna.
• Pewnego dnia ksiądz, lekarz i inżynier grali w golfa, lecz dość szybko utknęli za grupką poruszających się z trudem graczy, którzy najwyraźniej nie potrafili trafić piłeczką do dołka. Zapytali więc właściciela pola golfowego, co to za ludzie. Odparł - "To niewidomi weterani wojenni. Pozwalamy im tu grać, kiedy mają ochotę". Ksiądz odpowiedział - "Och, będę się modlił w ich intencji". Lekarz dodał - "Mam nadzieję, że postęp medycyny pozwoli pewnego dnia im pomóc". Inżynier powiedział - "A czy o­ni nie mogliby grać w nocy?"

Konstrukcja – sposób powiązania elementów budowli w sposób poprawny pod względem zasad fizyki i ekonomii. Najważniejsze elementy konstrukcyjne budynku to: fundamenty, ściany nośne, filary, (także słupy, kolumny), belkowania, belki i stropy lub sklepienia, wiązary lub więźby dachowe. Oprócz konstrukcji podstawowych, w budynkach występują także konstrukcje drugoplanowe, czyli: ściany działowe, schody, posadzki, pokrycie dachów oraz konstrukcje uzupełniające, czyli: drzwi, okna, instalacje (wody, kanalizacji, grzewcze, wentylacji, klimatyzacji, gazu, elektryczne, teletechniczne itp.)

Prekursorem nowoczesnej techniki budowlanej był Leonardo da Vinci. Zdefiniował w statyce pojęcia momentu oraz prawa równowagi sił. Związał zagadnienie stateczności konstrukcji z mechaniką tworząc w ten sposób podwaliny pod naukę zwaną mechaniką budowli. Ciekawostką jest, że w oparciu o swoje koncepcje zaprojektował w Konstantynopolu kamienny most o konstrukcji sklepionej łukowo o rozpiętości 250,0 m. Kilka wieków później, po przeliczeniu jego projektu, okazało się, że projekt był możliwy do zrealizowania. Pojęcie konstrukcji, jako określenie związane z obliczeniami sił oddziałujących na budowlę zostało wprowadzone w XIX wieku. Wcześniej, budowniczowie wznosząc nawet najbardziej śmiałe konstrukcje przestrzenne, opierali się jedynie na własnym i zaobserwowanym doświadczeniu oraz empirycznie sprawdanych założeniach. Obecnie stosowana jest analiza teoretyczna sprawdzana odpowiednimi obliczeniami.

Podstawowe układy konstrukcyjne budynków to:

• budynki w których układem nośnym są ściany,
• budynki o konstrukcji szkieletowej,
• budynki w układzie mieszanym (np. układ nośny tworzą ściany zewnętrzne i słupy wewnątrz budynku).