بلاگ

رشته مهندسی شیمی پیوسته در حال تغییر است، بنابراین ابزارهای محاسباتی و نرم افزارهایی بسیاری موجود هستند. در زندگی روزمره، این یک چالش قابل توجه برای یک مهندس شیمی است که بداند کدام ابزار می‌­تواند برای حل یک مشکل خاص بهترین کارایی را داشته باشد. نرم افزارهای مختلف را می‌توان برای حل مسئله­‌های رایج در موازنه جرم و انرژی، مکانیک سیالات، انتقال گرما و جرم، عملیات واحد، مهندسی راکتور، و طراحی و کنترل فرآیند و تجهیزات استفاده کرد. در این مقاله، نرم افزارهای پرکاربرد در مهندسی شیمی را با قابلیت‌هایشان بر اساس تجربه حرفه‌ای بررسی می‌کنیم. چنانچه علاقمند به رشته مهندسی شیمی هستید ابتدا پیشنهاد می کنیم مقاله "مهندسی شیمی چیست؟" را مطالعه کنید. 

نرم افزار عمومی برای مدل‌سازی ریاضی

زبان برنامه‌نویسی پایتون

پایتون اکنون یکی از محبوب ترین و پرکاربردترین زبان‌های برنامه نویسی در جهان است. علاوه بر توسعه وب و نرم افزار، پایتون برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، یادگیری ماشین و حتی طراحی استفاده می‌شود. پایتون یک زبان برنامه نویسی شی‌گرا (مبتنی بر داده ها)، سطح بالا (درک برای انسان آسان تر) است. اولین بار در سال 1992 راه اندازی شد، به گونه‌ای ساخته شده است که نوشتن و درک آن نسبتاً شهودی است. به این ترتیب، این یک زبان برنامه نویسی ایده آل برای کسانی است که خواهان توسعه سریع هستند. پایتون یک مهارت محبوب و مورد تقاضا برای یادگیری است.

بیشتر بخوانید: کاربرد برنامه‌نویسی پایتون در مهندسی شیمی

اکسل

Microsoft Office Excel یک برنامه صفحه گسترده است که دارای محاسبات، ابزارهای نموداری، جداول است. مزیت اصلی اکسل در دسترس بودن و کاربرد گسترده آن در صنعت و دانشگاه است. بنابراین یک ابزار یا رابط عالی نه تنها برای انجام محاسبات بلکه برای اتصال نرم افزارهای مختلف است به طوری که کاربر بتواند با Excel تعامل داشته باشد و در واقع، این نرم افزار پشت صحنه نرم افزارهای دیگری مانند CHEMCAD، MATLAB و ... در حال اجرا و گزارش نتایج است.

بیشترین کاربردهای نرم افزار Excel:

•        توابع و فرمول‌های داخلی - تعداد زیادی توابع داخلی تعریف شده است، مانند آمار (MEAN، AVERAGE، t-test)، جبری (SUM، ROUND، LOG، LOG10)، منطقی (IF، FALSE، و غیره)، مرجع، پایگاه داده و اطلاعات. استفاده از آنها در انواع مختلف فرمول ها آسان است.
•        عملیات با ستون‌ها و ردیف‌ها - یافتن و مرتب سازی داده‌ها را آسان می‌کند و از آنها در فرمول‌های تکراری استفاده می‌شود.
•        رسم کردن – بسته به نیاز، تعداد زیادی گزینه وجود دارد.
•        Solver - این ابزاری است که در Excel برای حل عددی مجموعه‌ای از معادلات، بهینه سازی مسئله از جمله هماهنگ کردن مجموعه‌ای از داده2ها به یک معادله خطی و غیر خطی معین و موارد دیگر استفاده می‌شود. Solverیک افزونه است که برای استفاده باید فعال شود.
•        ساخت توابع در Visual Basic برای برنامه‌ها - اکسل دارای قابلیت داخلی برای تولید توابع سفارشی با استفاده از Visual Basic برای برنامه‌ها (VBA) است. این ابزار قدرتمندی است که می‌تواند بدون تبدیل شدن به یک متخصص در برنامه‌نویسی در زمان شما صرفه‌جویی کند، زیرا امکان اجرای حلقه‌ها و شرطی‌ها را در پس‌زمینه باز می‌کند. این قابلیت همچنین به کاربر اجازه می‌دهد تا معادلات نسبتاً بزرگی را بسازد که در چندین ناحیه از worksheet استفاده می‌شود (مثلاً چند جمله‌ای برای تخمین گرمای ویژه اجزا) و به کاربر این امکان را می‌دهد که هنگام مشاهده فرمول‌های موجود در سلول‌ها، محاسبات را به راحتی بخواند.
•        پیوند اکسل با نرم افزارهای دیگر - Excel به یک پکیج استاندارد تبدیل شده است به طوری که تعدادی از نرم افزارهای تخصصی دیگر از آن به عنوان منبع اطلاعات برای گزارش داده‌ها استفاده می‌کنند زیرا کاربر پسندتر است. بنابراین، می‌توانیم اطلاعات موجود در اکسل را برای بارگذاری در Matlab، Aspen Hysys یا CHEMCAD یا انتقال مجدد به Excel استفاده کنیم.

متلب

یکی از نرم افزارهای پرکاربرد در همه رشته های مهندسی ازجمله مهندسی شیمی، متلب است. در مورد این نرم افزار محبوب مطالب زیادی نوشته شده است، بیش از 1500 کتاب در خدمت بیش از 1 میلیون کاربر می باشد. متلب یک زبان برنامه نویسی است، عملکرد آن بر اساس استفاده ازm  فایل است که می‌توان آنها را به دو دسته scripts و functions تقسیم کرد. یک script اساساً تعدادی عملیات است که می‌خواهیم در یک دنباله خاص انجام دهیم. توابع نوع خاصی از script‌ها هستند که باید با کلمه "function" در بالای آنها شروع شوند. توابع می‌توانند تعریف شده توسط کاربر یا عملیات معمولی مانند حل معادلات یا معادلات دیفرانسیل باشند. در متلب ما تمام توابع جبری و آماری از پیش تعریف شده به همراه قابلیت های رسم را داریم.

MATLAB تعدادی توابع دارد که امکان حل معادلات خطی و غیرخطی را می‌دهند. برخی از این توابع عبارتند از (fzero: برای یک متغیر به تنهایی، fsolve)، بهینه سازی یک تابع (fmincon: بهینه سازی محدود، linprog: برنامه ریزی خطی، fminin یا fminsearch: بهینه سازی بدون محدودیت)، و حل معادلات دیفرانسیل (ode__) یا معادلات دیفرانسیل جزئی (pdepe).

چند نمونه از نحوه استفاده از متلب در مهندسی شیمی عبارتند از:

•        انتقال مومنتوم، جرم و انرژی - تعدادی مثال در زمینه پدیده‌های انتقال وجود دارد که، حتی اگر پدیده‌های مختلف را نشان دهند، می‌توان آنها را با استفاده از یک معادله دیفرانسیل جزئی، جعبه ابزار "pdepe" توصیف کرد.
•        عملیات ستون تقطیر - روش McCabe - روش میانبر معمولی برای تخمین مفهومی اولیه عملکرد ستون های تقطیر باینری
•        مدل‌سازی انواع تجهیزات فرآیندی - مبدل‌های حرارتی، پمپ‌ها، شیرها، اواپراتورها، ستون‌ها، راکتورها و غیره.
•        طراحی راکتور - مدل‌ها بر اساس معادلات جبری صریح و معادلات دیفرانسیل هستند. بنابراین، ما از تابع ODEXX در MATLAB برای حل پروفیل‌های غلظت، دما و/یا فشار در طول عملکرد چنین تجهیزاتی استفاده می‌کنیم.
•        تجزیه و تحلیل حلقه‌های کنترل، طراحی کنترل و تنظیم.

 نرم افزار های شبیه سازی فرآیند

نرم افزار شبیه‌سازی فرآیند یکی از نرم افزارهای پر کاربرد در مهندسی شیمی است. ماهیت مهندسی شیمی، طراحی، بهینه سازی و افزایش مقیاس فرآیندهایی است که مواد خام را به محصولات مفید تبدیل می کند. دو نرم افزار مشابه با تمام قابلیت‌هایی که یک شبیه ساز فرآیند باید داشته باشد نیز در بین نرم افزارهای پرکاربرد در مهندسی شیمی هستند. AspenTech دارای مجموعه گسترده ای از ابزارهای مدل‌سازی است که از جمله مهم‌ترین و شناخته‌شده ترین آنها می‌توان به ابزارهای شبیه سازی فرآیند اسپن هایسیس و اسپن پلاس اشاره کرد.

اسپن هایسیس 

اسپن هایسیس (یا به سادگی HYSYS) یک شبیه‌ساز فرآیند شیمیایی است که برای مدل‌سازی ریاضی فرآیندهای شیمیایی، از عملیات واحد گرفته تا کارخانه‌ها و پالایشگاه‌های شیمیایی کامل استفاده می‌شود. HYSYS قادر است بسیاری از محاسبات اصلی مهندسی شیمی، از جمله محاسبات مربوط به موازنه جرم و انرژی، تعادل بخار-مایع، انتقال حرارت، انتقال جرم، سینتیک شیمیایی و... را انجام دهد. HYSYS به طور گسترده در صنعت و دانشگاه برای شبیه‌سازی حالت پایدار و پویا، طراحی فرآیند، مدل‌سازی عملکرد و بهینه‌سازی استفاده می‌شود.

اسپن پلاس

اسپن پلاس یک ابزار مدل‌سازی فرآیند برای طراحی مفهومی، بهینه‌سازی و نظارت بر عملکرد برای صنایع شیمیایی، پلیمری، مواد شیمیایی ویژه، فلزات و مواد معدنی، و صنایع زغال سنگ است. همچنین می‌توان از آن برای تعادل جرم و انرژی، شیمی فیزیک، ترمودینامیک، مهندسی واکنش شیمیایی، عملیات واحد، طراحی فرآیند و کنترل فرآیند استفاده کرد.

به طور کلی می‌توان گفت که Aspen Plus ابزار بهتری برای طراحی فرآیندهای شیمیایی عمومی تر مانند مواد شیمیایی، دارویی و غیره است، در حالی که HYSYS برای عملیات هیدروکربنی، پتروشیمی، نفت مانند گاز طبیعی، گازهای مایع، نفت خام بهترین است.

نرم افزار های شبیه سازی جریان

نرم افزارهای سی اف دی

ابزارهای مدل‌سازی نرم‌افزاری مبتنی بر CFD، که در جوامع علمی و مهندسی محبوب هستند عبارتند از: ANSYS CFX، ANSYS Fluent، ANSYS Multiphysics، COMSOL Multiphysics، FLOW-3D، STAR-CD و STAR-CCM+ و OpenFOAM. پرکاربردترین ابزارهای نرم افزاری تجاری مانند ANSYS Fluent، STAR-CD و STAR-CCM+ بر اساس روش حجم محدود هستند، در حالی که انسیس سی اف دی از روش حجم کنترل مبتنی بر المان محدود استفاده می کند. از سوی دیگر، COMSOL Multiphysics مبتنی بر روش اجزای محدود است.

کامسول 

کامسول نرم‌افزار مهم مدل‌سازی و شبیه‌سازی جریان است، ماژول مهندسی واکنش شیمیایی یک افزونه در این نرم افزار است که مهندسان شیمی، بیشترین آشنایی را با این ماژول دارند و می‌توانند سیستم‌های راکتور ایده‌آل، مکانیسم‌های واکنش شیمیایی، ترمودینامیک گاز و مایع و خواص انتقال را در فرآیندهای صنعتی مدل‌سازی کنند.

جمع بندی

با ایجاد مهارت‌های اولیه کامپیوتری که در این مقاله توضیح داده شده است، مهارت‌های خود را به عنوان یک مهندس شیمی به طور قابل توجهی افزایش خواهید داد و خود را به یک نامزد بسیار رقابتی در بازار کار امروز تبدیل خواهید کرد. در صورتی که علاقمند به یادگیری این نرم افزارها باشید براحتی به مراجعه به دوره های مهندسی شیمی می توانید اقدام به ثبت نام کنید. 

نویسنده: فائزه کاظمی زاد، کارشناس دپارتمان مهندسی شیمی گروه آموزشی پارس پژوهان

نقش ویژه هوش مصنوعی (AI) در صنایع مختلف روزبه‌روز مشهودتر می‌شود و حوزه‌ی مهندسی شیمی و کشف مواد نیز از این قاعده مستثنی نیست. در سال‌های اخیر، ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی مانند ChatGPT، پتانسیل خود را برای سرعت بخشیدن به نوآوری و حل چالش‌های پیچیده‌ی این حوزه به نمایش گذاشته‌اند. ChatGPT به عنوان یک مدل زبان پیشرفته، با توانایی درک و تولید متنی شبیه به انسان، در حال تبدیل شدن به یک دستیار قدرتمند برای محققان و مهندسان شیمی است. این فناوری می‌تواند با تحلیل حجم عظیمی از داده‌ها، پیشنهاد راهکارهای نوین و بهینه‌سازی فرآیندها، آینده‌ی این رشته را متحول کند. اما آیا قرار است این هوش مصنوعی جای مهندسان شیمی را بگیرد؟ تا آخر مقاله همراه ما باشید.

چت جی پی تی ChatGPT چیست و چه قابلیت‌هایی دارد؟

ChatGPT یک مدل زبان بزرگ (Large Language Model - LLM) است که توسط شرکت OpenAI توسعه یافته است. این مدل بر روی حجم وسیعی از داده‌های متنی آموزش دیده و قادر است الگوهای موجود در زبان انسان را درک کرده و بر اساس آن، متونی منسجم، مرتبط و خلاقانه تولید کند. قابلیت‌های ChatGPT فراتر از یک چت‌بات ساده است و می‌تواند به عنوان یک ابزار چند منظوره در اختیار مهندسان شیمی قرار گیرد. این قابلیت‌ها شامل تحلیل و خلاصه‌سازی مقالات علمی، تولید ایده‌های جدید، نوشتن کدهای برنامه‌نویسی برای تحلیل داده‌ها (مثلاً در پایتون)، و کمک به حل مسائل پیچیده از طریق ارائه اطلاعات طبقه‌بندی شده است.

کاربردهای ChatGPT در کشف و طراحی مواد جدید

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در علم مواد، وسعت غیر قابل تصور فضای شیمیایی است که تخمین زده می‌شود شامل بیش از 10^60 مولکول ممکن باشد. جستجو در این فضای بیکران برای یافتن موادی با خواص مطلوب، فرآیندی بسیار زمان‌بر و پرهزینه است. ChatGPT می‌تواند این فرآیند را به شکل چشمگیری تسریع کند:

• تحلیل و استخراج دانش از متون علمی: ChatGPT می‌تواند هزاران مقاله و پتنت علمی را در زمانی کوتاه پردازش کرده و ارتباطات، الگوها و روندهایی را شناسایی کند که ممکن است از چشم یک محقق انسانی پنهان بماند. این کار به شناسایی حوزه‌های پژوهشی بکر و مواد امیدوارکننده کمک می‌کند.
• پیش‌بینی خواص مواد: با تحلیل داده‌های موجود در مورد ساختارهای شیمیایی و خواص مرتبط با آن‌ها، مدل‌های هوش مصنوعی می‌توانند خواص مواد جدید را (مانند حلالیت، سمیت، پایداری حرارتی و...) قبل از سنتز آزمایشگاهی پیش‌بینی کنند.
• ایده‌پردازی برای ساختارهای جدید: ChatGPT می‌تواند بر اساس درک خود از اصول شیمی، ترکیبات جدیدی از عناصر را پیشنهاد دهد که پتانسیل داشتن خواص مورد نظر را دارند. این پیشنهادات می‌توانند به عنوان نقطه‌ی شروعی برای تحقیقات آزمایشگاهی عمل کرده و به نوآوری سرعت بخشند.

بهینه‌سازی واکنش‌ها و فرآیندهای شیمیایی با کمک ChatGPT

یافتن شرایط بهینه برای یک واکنش شیمیایی (مانند دما، فشار، غلظت و نوع کاتالیست) برای دستیابی به حداکثر بازده و حداقل محصولات جانبی، یک مسئله‌ی بهینه‌سازی چندمتغیره و پیچیده است. ChatGPT می‌تواند در این زمینه نقش یک دستیار هوشمند را ایفا کند:

• تحلیل داده‌های آزمایشگاهی: با تحلیل نتایج آزمایش‌های قبلی، ChatGPT می‌تواند به شناسایی پارامترهای تأثیرگذار و پیشنهاد شرایط بهینه برای آزمایش‌های بعدی کمک کند.
• شبیه‌سازی و پیشنهاد پارامترها: این ابزار می‌تواند با شبیه‌سازی شرایط مختلف واکنش، پارامترهای بهینه را برای دستیابی به یک هدف مشخص (مانند کاهش مصرف انرژی یا افزایش سرعت واکنش) شناسایی کند.
• طراحی آزمایش (Design of Experiments - DoE): می‌تواند در طراحی یک برنامه‌ی آزمایش کارآمد به مهندسان کمک کند تا با کمترین تعداد آزمایش، بیشترین اطلاعات را از یک سیستم به دست آورند.

برای بهره‌گیری مؤثر از این قابلیت‌ها، ترکیبی از دانش مهندسی شیمی و آشنایی با اصول علم داده ضروری است. شرکت در دوره آموزش علم داده با پایتون Data Science by PYTHON می‌تواند این مهارت‌های ترکیبی را در اختیار مهندسان قرار دهد.

اتوماسیون، ایمنی و تحلیل پیش‌بینانه در مهندسی شیمی

همان‌طور  که در مقاله هوش مصنوعی، فرصت یا تهدید برای مشاغل؟ خواندیم، بیش از ۶۰ درصد مشاغل در آینده تحت تأثیر فناوری‌های هوش مصنوعی قرار خواهند گرفت. مهندسی شیمی هم از این قاعده مستثنی نیست. تأثیر هوش مصنوعی در مهندسی شیمی به آزمایشگاه و کشف مواد محدود نمی‌شود و در مقیاس صنعتی نیز کاربردهای مهمی دارد:

• اتوماسیون فرآیند: ChatGPT می‌تواند به تولید کدهای کنترلی برای اتوماسیون وظایف تکراری در آزمایشگاه یا حتی در سیستم‌های کنترل فرآیند صنعتی کمک کند. همچنین، فرآیند تولید گزارش‌های فنی و عملیاتی را می‌توان با کمک آن خودکار کرد.
• افزایش ایمنی: با تحلیل داده‌های ایمنی مواد (SDS) و دستورالعمل‌های عملیاتی، ChatGPT می‌تواند به شناسایی خطرات بالقوه، پیشنهاد اقدامات پیشگیرانه و بهبود پروتکل‌های ایمنی در واحدهای صنعتی کمک کند.
• نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه (Predictive Maintenance): سیستم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند با تحلیل داده‌های سنسورهای نصب‌شده بر روی تجهیزات (مانند پمپ‌ها، کمپرسورها و راکتورها)، الگوهای منجر به خرابی را شناسایی کرده و بروز مشکل را قبل از وقوع پیش‌بینی کنند. این قابلیت، امکان برنامه‌ریزی برای تعمیرات را فراهم کرده و از توقف‌های برنامه‌ریزی نشده و خسارات پرهزینه جلوگیری می‌کند.

چالش‌های استفاده از هوش مصنوعی در مهندسی شیمی

با وجود پتانسیل عظیم، استفاده از ابزارهایی مانند ChatGPT در مهندسی شیمی با چالش‌های مهمی نیز همراه است که باید به آن‌ها توجه کرد. برای غلبه بر این چالش‌ها، کسب دانش در حوزه‌ی یادگیری ماشین و هوش مصنوعی برای مهندسان امری ضروری است.

جمع‌بندی

ChatGPT و سایر ابزارهای هوش مصنوعی قرار نیست جایگزین مهندسان شیمی شوند، بلکه به عنوان یک دستیار هوشمند یا همکار خلاق، توانایی‌های آن‌ها را تقویت می‌کنند. این فناوری با سرعت بخشیدن به فرآیند کشف مواد، بهینه‌سازی واکنش‌های شیمیایی، افزایش ایمنی و کارایی در واحدهای صنعتی، پتانسیل ایجاد یک انقلاب در مهندسی شیمی را دارد. آینده‌ی این رشته در گروی هم‌افزایی بین هوش و خلاقیت انسانی با قدرت محاسباتی و تحلیلی هوش مصنوعی خواهد بود. دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان نیز با هدف آموزش مهرات‌های کاربردی و آمادگی برای ورود به بازار کار طراحی شده‌اند تا مهارت‌های فنی افراد را ارتقا دهند. مهندسانی که بتوانند از این ابزارها به درستی و با دیدی نقادانه استفاده کنند، بدون شک پیشگامان نوآوری در دهه‌های آینده خواهند بود.

نویسنده: فائزه کاظمی زاد، کارشناس مهندسی شیمی - علی بهرام، کارشناسی ارشد مهندسی فرآیند

هوش مصنوعی با سرعت زیادی به بخش مهم و ضروری مهندسی عمران تبدیل می‌شود. این فناوری پتانسیل کاهش قابل‌توجه هزینه‌ها، کاهش مدت زمان پروژه و بهبود ایمنی افراد حاضر در سایت‌های ساختمانی را دارد. برای مهندسان عمران، هوش مصنوعی می‌تواند به فرآیندهای تصمیم‌گیری کمک کند، طراحی سازه‌های مقاوم در برابر شرایط آب و هوایی شدید مانند زلزله یا سیل را بهبود ببخشد، سیستم‌های حمل‌ونقل کارآمدتری ایجاد کند، زیرساخت‌های پایدارتر و بهینه‌تری برای مصرف انرژی فراهم سازد و کیفیت ساختمان‌ها را در پروژه‌های عمرانی افزایش دهد.

با استفاده از مدل‌های هوش مصنوعی یا شبکه‌های عصبی که بر اساس داده‌های واقعی جمع‌آوری‌شده از شبیه‌سازی ساختمان‌ها و اجزای زیرساختی مانند پل‌ها و جاده‌ها توسعه یافته‌اند، مهندسان عمران می‌توانند بینش عمیق‌تری نسبت به مشکلات پیچیده‌ای به دست آورند که ابزارهای معمولی قادر به تشخیص آن نیستند.

ChatGPT یک دستیار مجازی یا ربات چت مبتنی بر هوش مصنوعی است که توسط OpenAI طراحی شده است. این مدل زبانی پیشرفته، توانایی درک زبان طبیعی را دارد و می‌تواند پاسخ‌هایی شبیه به انسان به طیف گسترده‌ای از سؤالات و مکالمات ارائه دهد.

در این مقاله، ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای Chat GPT و نحوه استفاده از آن برای بهبود تجربه کاربر در وب‌سایت‌ها، پلتفرم‌های رسانه‌های اجتماعی و سایر خدمات آنلاین بررسی می‌شود. همچنین نقش ChatGPT در حوزه مهندسی عمران تحلیل خواهد شد. برای آشنایی بیشتر با تأثیر این فناوری بر سایر علوم مهندسی، پیشنهاد می‌کنیم مقاله "آینده مهندسی با ChatGPT" را مطالعه کنید.

مزایای هوش مصنوعی در مهندسی عمران

فناوری هوش مصنوعی در بسیاری از زمینه‌های مهندسی عمران مورد استفاده قرار می‌گیرد و به مهندسان کمک می‌کند تا با دقت و سرعت بیشتری پروژه‌ها را مدیریت کنند. این فناوری می‌تواند نحوه اجرای پروژه‌های مهندسی را متحول کند. برخی از مزایای اصلی هوش مصنوعی در مهندسی عمران عبارت‌اند از:

• افزایش بهره‌وری
• پردازش سریع حجم زیادی از داده‌ها
• کاهش زمان انجام تحلیل‌های پیچیده
• امکان بررسی و درک بهتر زیرساخت‌های بزرگ مانند پل‌ها و تونل‌ها
• تکمیل پروژه‌ها در زمان کمتر و پیش از موعد مقرر
• کاهش هزینه‌های نیروی کار با استفاده از روش‌های خودکار
• افزایش دقت
• تشخیص سریع‌تر مشکلات زیرساختی مانند پایداری سازه
• کاهش خطاهای انسانی در طراحی و تحلیل پروژه‌ها
• استفاده از یادگیری ماشینی برای بهبود تصمیم‌گیری‌ها
• امکان بهره‌گیری از تکنیک‌های تصویربرداری دیجیتال برای افزایش دقت تحلیل‌ها
• بهبود قابلیت اطمینان محصول و حفظ استانداردهای حرفه‌ای

هوش مصنوعی با این مزایا، کیفیت پروژه‌های مهندسی عمران را ارتقا می‌دهد و استانداردهای بالای عملکرد را تضمین می‌کند.

نمونه هایی از  chat GPT در مهندسی عمران

فناوری Chat GPT در حال متحول کردن مهندسی عمران است و امکان تحلیل، بهینه‌سازی و طراحی ساختارهای جدید را فراهم کرده است. برخی از نمونه‌های کاربردی این فناوری در مهندسی عمران در جدول زیر ارائه شده است:

چالش های ایجاد شده توسط chat GPT در مهندسی عمران

مهندسی عمران وابستگی زیادی به فناوری دارد و با گسترش ChatGPT، چالش‌های جدیدی برای مهندسان ایجاد شده است. برخی از این چالش‌ها عبارت‌اند از:

• ناسازگاری با روش‌های سنتی
• جایگزینی فرآیندهای کنترل دستی با سیستم‌های خودکار
• عدم هماهنگی برخی پروژه‌های عمرانی با فناوری‌های جدید
• نگرانی‌های امنیتی
• آسیب‌پذیری ابزارهای هوش مصنوعی در برابر حملات سایبری
• امکان استفاده مخرب از هوش مصنوعی در زیرساخت‌های شهری
• مسائل مربوط به مسئولیت‌پذیری و مدیریت ریسک
• چالش‌های نظارتی و قانونی هنگام اجرای پروژه‌های مبتنی بر هوش مصنوعی
• کاهش شفافیت در تصمیم‌گیری‌های دولتی هنگام اجرای زیرساخت‌های جدید
• ضرورت ایجاد اقدامات پیشگیرانه
• جلوگیری از تخریب شبکه‌های ارتباطی حیاتی در زیرساخت‌های مدرن
• طراحی سیستم‌های ایمن برای کاهش خطرات ناشی از استفاده نادرست از هوش مصنوعی

در صورت استفاده صحیح، ChatGPT  می‌تواند از این آسیب‌ها جلوگیری کرده و به بهبود پروژه‌های مهندسی عمران کمک کند.

بررسی امکانات در chat GPT برای مهندسی عمران

Chat GPT  می‌تواند وظایف و فرآیندهای مختلف در مهندسی عمران را متحول کند و مزایای متعددی مانند صرفه‌جویی در زمان، کاهش هزینه، افزایش بهره‌وری، بهبود دقت و اتوماسیون فرآیندهای کاری ارائه دهد. این فناوری قابلیت تجزیه و تحلیل مجموعه گسترده‌ای از داده‌های خام را دارد که از منابعی مانند سنجش از راه دور، سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، برنامه‌ریزی خطی (LP)، نقشه‌ها و تصاویر ماهواره‌ای جمع‌آوری می‌شوند. این امر باعث بهبود تصمیم‌گیری و حل مسئله در زمینه‌هایی مانند شبکه‌های زیرساختی و مصرف انرژی ساختمان می‌شود.

برخی کاربردهای Chat GPT در مهندسی عمران عبارت‌اند از:

• نگهداری پیش‌بینی‌کننده در طول مراحل پروژه
• بهینه‌سازی عملکرد بر اساس تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده
• تشخیص زودهنگام نقص‌ها با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته
• کاهش هزینه‌های تعمیر و جایگزینی با شناسایی زودهنگام مشکلات

هوش مصنوعی به ارزیابی قابلیت اطمینان خودکار در هر مرحله از پروژه‌های مهندسی عمران کمک می‌کند و منجر به اجرای پروژه‌های ایمن‌تر، سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر خواهد شد.

هوش مصنوعی چگونه مهندسی عمران را در آینده شکل خواهد داد

واضح است که هوش مصنوعی تأثیر زیادی در بسیاری از صنایع دارد و مهندسی عمران نیز از این قاعده مستثنی نیست. هوش مصنوعی می‌تواند به ما کمک کند تا زمینه‌های خطر بالقوه را در سایت‌های ساخت‌وساز پیش‌بینی کنیم، فرآیندهایی مانند طراحی و مدیریت پروژه‌های زیرساختی را ساده‌سازی کنیم و مسائل ساختاری مانند ترک‌ها یا فرسایش آب را سریع‌تر تشخیص دهیم. همان‌طور که هوش مصنوعی در پیچیدگی و توانایی خود به پیشرفت ادامه می‌دهد، ما تازه شروع به درک همه راه‌های مختلفی می‌کنیم که می‌تواند صنعت مهندسی عمران را برای سال‌های آینده شکل دهد.

یکی از راه‌های قدرتمندی که هوش مصنوعی در آن تاثیر می‌گذارد، توانایی آن در خودکار سازی وظایف مختلف مهندسی است. اتوماسیون به مهندسان این امکان را می‌دهد که زمان کمتری را برای تکمیل محاسبات یا طرح‌های ساده صرف کنند و در عوض، برای چالش‌های پیچیده‌تر وقت بگذارند. از طریق اتوماسیون، مسائل پیچیده عددی را می‌توان سریع‌تر از همیشه حل کرد. به‌علاوه، نوآوری‌هایی که زمانی به دلیل محدودیت‌های هزینه غیر عملی تلقی می‌شدند، اکنون به لطف صرفه‌جویی در بهره‌وری از ابزارهای خودکار، گزینه‌های قابل‌قبولی هستند.

هوش مصنوعی همچنین بر ارزیابی ریسک در پروژه‌های مهندسی عمران اثرگذار است. این فناوری هم خطرات را قبل از وقوع شناسایی می‌کند و هم خطرات ایمنی را که ممکن است در مراحل اجرا و پس از اتمام ساخت‌وساز ایجاد شوند، پیش‌بینی می‌کند. با قابلیت‌های تجزیه‌وتحلیل پیش‌بینی‌کننده که توسط الگوریتم‌های پیشرفته مجهز به فناوری یادگیری ماشین فعال شده‌اند، هوش مصنوعی می‌تواند در هر مرحله، بینش‌هایی درباره مشکلات احتمالی ارائه دهد تا از شکست پروژه جلوگیری شود. اگر این پیش‌بینی‌ها به‌اندازه کافی توسط مداخله انسانی مورد توجه قرار نگیرند، ممکن است چالش‌های جدی ایجاد شود.

در نهایت، با پیشرفت‌هایی مانند ربات‌هایی که قادر به چاپ سه‌بعدی ساختمان‌ها بدون داربست هستند، فرصت‌هایی ایجاد می‌شود که در آن روش‌های مدرن با استفاده از هوش مصنوعی، اقدامات ایمن‌تر و دقیق‌تری را در ساخت‌وساز فراهم می‌کنند. این فناوری نه‌تنها ایمنی کارگران را افزایش می‌دهد، بلکه کیفیت نتایج را سریع‌تر از همیشه ارائه می‌دهد و درعین‌حال، با الزامات نظارتی در سراسر جهان سازگار است.

با توجه به این تغییرات و تأثیر گسترده هوش مصنوعی در مهندسی عمران، یادگیری و ارتقای مهارت‌های مرتبط با این حوزه ضروری است. دوره‌های نرم‌افزارهای تخصصی این رشته مانند دوره اتوکد، دوره سپ، دوره سیف و ایتبز و دوره رویت، به مهندسان کمک می‌کند تا با فناوری‌های نوین هماهنگ شوند و دانش خود را به‌روز نگه دارند. این دوره‌ها به متخصصان این امکان را می‌دهند که از قابلیت‌های هوش مصنوعی در تحلیل، طراحی و مدیریت پروژه‌های عمرانی استفاده کنند و در مسیر پیشرفت حرفه‌ای گام بردارند.

جمع بندی

هوش مصنوعی و به‌ویژه ChatGPT نقش مهمی در بهینه‌سازی فرایندهای مهندسی عمران ایفا می‌کند. از طراحی و تحلیل سازه‌ها گرفته تا مدیریت پروژه‌های زیرساختی، این فناوری با خودکارسازی وظایف، کاهش خطاها و افزایش بهره‌وری، به مهندسان کمک می‌کند تصمیمات دقیق‌تری بگیرند. همچنین، با قابلیت تحلیل داده‌های گسترده، پیش‌بینی ریسک‌ها و ارائه راهکارهای هوشمند، ایمنی و کیفیت ساخت‌وساز را بهبود می‌بخشد.

در این میان، یادگیری و به‌کارگیری ابزارهای هوش مصنوعی برای مهندسان عمران اهمیت ویژه‌ای دارد. گروه آموزشی پارس پژوهان با ارائه دوره‌های تخصصی مهندسی عمران و آموزش نرم‌افزارهای مرتبط، فرصت مناسبی برای ارتقای مهارت‌های فنی و آشنایی با روش‌های نوین هوش مصنوعی فراهم می‌کند. با ترکیب دانش مهندسی و توانایی‌های فناوری، آینده‌ای کارآمدتر و دقیق‌تر در صنعت ساخت‌وساز رقم خواهد خورد.

نویسنده: سیده حدیثه هاشمی- لعیا نوغانچی صالح کارشناس مهندسی عمران

نمایشگاه ایران هلث به طور کلی هر سال با مشارکت شرکت های خارجی و داخلی برگزار می شود. در این نمایشگاه شرکت های تولید کننده و صادرکننده تجهیزات پزشکی ، دندانپزشکی و آزمایشگاهی شرکت میکنند.

نمایشگاه ایران هلث دومین نمایشگاه تخصصی تجهیزات پزشکی در خاورمیانه می باشد که در آن تجهیزات پزشکی و دندان پزشکی آزمایشگاهی و دارویی و توانبخشی تولید شده در داخل و خارج ارائه و در معرض دید مخاطبان گذاشته

امسال بیست و چهارمین دوره نمایشگاه در باز 6 تا 9 خرداد برگزار شد. نکته قابل اهمیت نمایشگاه امسال شرکت حداکثری شرکت های دانش بنیان بود. بیش از 100 شرکت دانش بنیان در این دوره از نمایشگاه حضور داشتند که موجب شد این نمایشگاه در تقویم حمایتی صندوق نوآوری و شکوفایی قرار بگیرد.

به گزارش اخبار نمایشگاه ها، امسال نمایشگاه ایران هلث با حضور ۳۹۰ شرکت داخلی و ۱۱۰ شرکت خارجی از کشورهای چین، روسیه، ترکیه، ایتالیا، آلمان، سوییس، دانمارک، کره جنوبی، هند، استرالیا، ژاپن پاکستان و تایوان برپا شده است.

حضور شرکت های داخلی در نمایشگاه امسال نسبت به سال قبل ۳۰ درصد و حضور شرکت های خارجی ۶۰ درصد افزایش یافته است که این نشان از اهمیت و جایگاه بالای پزشکی و صنایع وابسته این حوزه کشورمان دارد.

هدف از برگزاری نمایشگاه ایران هلث

نمایشگاه ایران هلث در حوزه تجهیزات پزشکی ، دندانپزشکی ، آزمایشگاهی ، دارویی و خدمات سلامت سالانه با حضور شرکت های داخلی و خارجی  برگزار میشود و این برگزاری این نمایشگاه فرصت بسیار خوبی است برای شرکت های فعال در این صنعت تا محصولات خود را در معرض بازدیدکنندگان تخصصی و فعالان در این حوزه  قرار دهند و با در نظر گرفتن روند تقاضای بازارها و سمت و سوی رشد این صنعت ، فعالیت ها و نوآوری های آتی خود را هدایت نماید.

از دیگر اهداف نمایشگاه ایران هلث شناخت روش های نوین پزشکی و ارتباط مستقیم با کمپانی های بزرگ فعال در زمینه پزشکی ،آشنایی و شناخت رقیبان تجاری و برنامه های سازمان یافته آن ها ، ایجاد فرصت سرمایه گذاری برای پیشبرد فعالیت های مربوطه و حضور در جلسه ها، کنفرانس ها و کارگاه های آموزشی و تخصصی می باشد.

حضور شرکت های دانش بنیان در نمایشگاه

همانطور که گفته شد نکته قابل توجه در نمایشگاه امسال حضور بسیاری از شرکت های دانش بنیان بود که همین موضوع باعث میشود به آینده مهندسی پزشکی در ایران امیدوار شد.

شرکت های دانش بنیان در گرایش های مختلفی مهندسی پزشکی از جمله بیومکانیک ، بیو مواد و بیوالکتریک در حال فعالیت هستند
یکی از حوزه های مختلفی که این شرکت ها در آن در فعال هستند حوزه ساخت پروتزوها  و ایمپلنت های  ناحیه های مختلف بدن می باشد.
به طور مثال یکی از شرکت ها در حوزه ساخت ایمپلنت های جمجمه شخصی سازی شده فعالیت دارند. به این صورت که بخشی از جمجمه یا کاسه چشم و فک را در نرم افزار سالیدورکس طراحی میشود و با استفاده از پرینتر سه بعدی آن را می سازند.

یکی دیگر از این شرکت ها دانش بنیان واقع در نمایشگاه ایران هلث تولید کننده ایمپلنت استخوانی تروما ، ایمپلنت های استخوانی فک و صورت و جمجمه ، ایمپلنت های استخوانی ستون فقرات می باشد.

از دیگر شرکت های حضور یافته در نمایشگاه شرکت های تولید کننده دستگاه های توانبخشی هستند. از نمونه تولیدهای یکی از شرکت ها در حوزه توانبخشی دستگاه گامیار است. دستگاه گامیار برای اصلاح الگوی راه رفتن استفاده میشود به این صورت که به زیر زانو وصل میشود و با دادن پالس هایی به عصب های پا باعث تحریک آنها شده و باعث می شود افرادی که ضعف عصبی دارند بتوانند راحت تر راه بروند.

یکی دیگر از دستگاه های تولید شده در این شرکت دستگاه اصلاح عملکرد حرکات دست می باشد که برای افرادی که ضعف حرکت در دست دارند بسیار مفید و کاربردی است. 

یکی از شرکت های داخلی شرکت کننده دستگاه های الکتروکاردیوگرام  را به صورت تک کاناله ، دو کاناله ، 6 کاناله و 12 کاناله تولید میکنند.

چهتجهیزاتی برای بازدید شرکت کنندگان در نمایشگاه وجود داشت؟

همانطور که گفته شد در نمایشگاه ایران هلث تجهیزات پزشکی ، دندانپزشکی، آزمایشگاهی و دارویی و هم چنین تجهیزات ورزشی و بدنسازی نیز در معرض بازدید قرار میگیرد.

در حوزه تجهیزات پزشکی شرکت هایی با دستگاه های مربوط به اتاق عمل از جمله ماشین بیهوشی و مانتیورینگ احیا و الکتروکوتر همچنین ابزار های جراحی و تخت های اتاق عمل حضور داشتند.

در حوزه تصویر برداری دستگاه سونوگرافی پرتابل و هم چینین سی تی اسکن در برخی غرفه ها دیده می شد.

در حوزه لیزر و زیبایی بسیاری شرکت ها فعالیت داشتند که هم تولید دستگاه ها و هم پشتیبانی این دستگاه پس از فروش توسط خود شرکت انجام میشود.

تجهیزات اورژانس و آمبولانس های اوراژانس نیز یکی از بخش های دیدنی نمایشگاه بود.

از دیگر تجهیزات هایی که وجود داشت تخت های معاینه بود از جمله تخت های معاینه چشم و زنان و دندانپزشکی که در ساخت این دستگاه ها به راحتی بیمار خیلی توجه شده بود و  از رنگ های متنوعی برای تولید این تخت ها استفاده شده بود.

تجهیزات ارتوپدی نیز غرفه های بسیار زیادی را در نمایشگاه به خود اختصاص داده بودند. تجهیزاتی مربوط به کمر و پا و دست و غیره که این تجهیزات صرفا برای استفاده مستقیم بیمار از آنها تولید میشوند. مانند مچ بند ها و پا بند های طبی برای جلوگیری از درد و آسیب دیدگی.

جمع بندی

ایران به عنوان یکی از کشور های ثروتمند در منابع طبیعی و داشتن موقعیت خاص و استراتژیک در خاورمیانه، نقشی ویژه در برقراری ارتباط بین شمال و جنوب خلیج فارس ایفا می کند ، و به عنوان یک نقطه کانونی در خاورمیانه به حساب می آید ، این نقطه کانونی در شاخه سلامت و پزشکی نیز بسیار پررنگ می باشد ، به همین دلیل نمایشگاه ایران هلث به صورت سالیانه در ایران و به صورت بین المللی برگزار می شود .

به طور کلی برای کسانی که دوست دارند در صنعت مهندسی پزشکی فعالیت داشته باشند و یا هم اکنون در حال فعالیت در این صنعت می باشند بازدید از این نمایشگاه خالی از لطف نیست.

نویسنده: سمانه خان بیگی، کارشناس دپارتمان مهندسی پزشکی گروه آموزشی پارس پژوهان

4 مرحله اصلی برای تولید محصولات وجود دارد که عبارتند از: اختلاط پودر، تراکم، تف جوشی و تکمیل نهایی. پودر از فلز یا سرامیک تهیه می شود و سپس به شکل دلخواه فشرده می شود. بیشتر فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، پیوند بین دو قطعه ماده با استفاده از یک یا ترکیبی از سه نوع انرژی ایجاد می شود: حرارتی، شیمیایی یا مکانیکی.پردازش مواد در زمینه علم و مهندسی مواد مرکزی است و گامی حیاتی در تولید است. تبدیل ماده اولیه به محصول نهایی در سه مرحله انجام می شود: آماده سازی ماده اولیه، عملیات فرآوری و عملیات پس از پردازش.خانواده‌های اصلی فلزات، سرامیک‌ها، شیشه‌ها، پلیمرها و الاستومرها را می‌توان در هندسه‌های مختلف برای ایجاد هیبرید ترکیب کرد.به طور سنتی سه دسته اصلی مواد فلزات، پلیمرها و سرامیک ها هستند. نمونه هایی از این موارد عبارتند از فولاد، پارچه و سفال. این کلاس ها معمولا منابع، ویژگی ها و کاربردهای کاملا متفاوتی دارند.

3 دسته پردازش مواد کدامند؟

• ریخته گری (فلزات مایع و پلیمرهای نیمه جامد)
• فرآوری پودر (فلزات و سرامیک به صورت پودر)
• پردازش تغییر شکل فله (فلزات به صورت فله یا ورق)

شش نوع اصلی پردازش فرآیندهای نوین در مهندسی مواد چیست؟

• تولید تکراری.
• ساخت گسسته.
• کارگاه تولیدی.
• تولید فرآیندی (پیوسته).
• تولید فرآیندی (دسته ای).
• پرینت سه بعدی.

فرآیندهای مادی چیست؟

فرآوری مواد به عنوان مجموعه ای از مراحل یا "عملیات واحد" مورد استفاده در ساخت مواد خام به کالاهای نهایی تعریف می شود.این عملیات شامل فرآیندهای صنعتی متوالی با روش‌های مختلف مکانیکی یا شیمیایی است که معمولاً در مقادیر یا دسته‌ای زیاد تولید می‌شوند. فرآوری عبارت است از گرفتن یک محصول خام و تبدیل آن به یک ماده، به عنوان مثال، تبدیل دانه های وانیل به عصاره وانیل. ساخت زمانی اتفاق می افتد که مواد اولیه خریداری شده و با سایر مواد برای ساخت محصول نهایی استفاده می شود.

اکستروژن، ،فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

فرآیند تشکیل چیزی با فشار دادن یا بیرون راندن آن، به ویژه از طریق یک دهانه کوچک: فعالیت آتشفشانی منجر به بیرون راندن یک ورقه گدازه شد. یک مثال ساده از اکستروژن، اسباب بازی هایی هستند که هنگام بازی با خمیر بازی استفاده می شوند. اقلامی که خمیر بازی به منظور ایجاد یک شکل خاص از میان آنها فشار داده می شود، قالب است. و فرآیند اکستروژن نامیده می شود. برای اینکه قالب شکل دلخواه را ایجاد کند، باید مواد را با قدرت از آن عبور داد.پردازش اکستروژن یک فناوری پردازش متداول در صنایع غذایی با کاربردهای گسترده است. این یک سیستم پردازش است که از یک پیچ یا مجموعه ای از پیچ ها برای فشار دادن مواد غذایی به داخل یک دهانه کوچک استفاده می کند. اکستروژن، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد که فلز یا مواد دیگر از طریق یک سری قالب‌ها برای ایجاد شکل‌های دلخواه مجبور می‌شوند. بسیاری از سرامیک ها با اکستروژن تولید می شوند، زیرا این فرآیند امکان تولید کارآمد و مداوم را فراهم می کند.

فورج، فرآیند های نوین در مهندسی مواد

آهنگری یک فرآیند تولیدی است که شامل شکل دادن به فلز از طریق چکش کاری، فشار دادن یا نورد است. این نیروهای فشاری با چکش یا قالب وارد می شوند. آهنگری اغلب بر اساس دمایی که در آن انجام می شود طبقه بندی می شود - آهنگری سرد، گرم یا گرم. هدف از آهنگری ایجاد قطعات فلزی است. در مقایسه با سایر روش‌های ساخت، آهنگری فلز برخی از محکم‌ترین قطعات تولیدی موجود را تولید می‌کند. همانطور که فلز گرم و فشرده می شود، ترک های جزئی مهر و موم می شوند و هر فضای خالی در فلز بسته می شود.
آهنگری به عنوان فرآیندهای نوین در مهندسی مواد گرم کردن، تغییر شکل و تکمیل یک قطعه فلز تعریف می شود. آهنگری با فشار دادن مواد به شکل های سفارشی یا با نیروی قوچ در حال افتادن بر روی سندان یا توسط پرس قالب که یک قطعه فلز را در بر می گیرد و قطعه را تحت فشار قرار می دهد ساخته می شود.

نورد در متالورژی چیست؟

عملیات نورد جز فرآیندهای نوین در مهندسی مواد به شمار میرود. در فلزکاری، نورد فرآیند شکل‌دهی فلز است که در آن استوک فلزی از یک یا چند جفت رول عبور داده می‌شود تا ضخامت کاهش یابد، ضخامت یکنواخت شودویا خاصیت مکانیکی مورد نظر ایجاد شود.در فرآیند نورد، تغییر شکل دائمی با قرار دادن مواد در معرض تنش فشاری بالا با اجازه دادن به مواد برای عبور از شکاف بین دو رول استوانه‌ای دوار به دست می‌آید. رول ها ممکن است مسطح یا شیاردار باشند و در فاصله ثابتی از یکدیگر قرار می گیرند.فولاد برای کاهش ضخامت فلز و همچنین یکنواخت شدن آن تحت فرآیند نورد قرار می گیرد. در این فرآیند، فولاد بین دو رول قرار می‌گیرد که ضخامت آن با دستکاری جهت طول فولاد به جای جهت عرض تغییر می‌کند. نورد پرکاربردترین فرآیند تغییر شکل است. متشکل از عبور فلز از بین دو غلتک است که تنش های فشاری اعمال می کند و ضخامت فلز را کاهش می دهد. در جایی که قرار است اشکال ساده به مقدار زیاد ساخته شود، نورد اقتصادی ترین فرآیند است.نورد پرکاربردترین روش شکل دادن به فلزات است و به ویژه در ساخت فولاد برای استفاده در ساخت و ساز و سایر صنایع اهمیت دارد. نورد ممکن است زمانی انجام شود که فولاد گرم (نورد گرم) یا سرد (نورد سرد) باشد به همین دلیل جز فرآیندهای نوین در مهندسی مواد به شمار می رود.رول فرمینگ مزایای دیگری نیز نسبت به ترمز و اکسترود دارد.

در مقایسه با فرمینگ ترمز، رول فرمینگ می تواند قطعات بیشتری را با یکنواختی و قوام بیشتر در طول قطعه تولید کند. شکل دهی رول نیز عملیات چند مرحله ای، ضایعات برش و بریدگی را از بین می برد.در حالی که فولاد ملایم ممکن است رایج ترین ماده خام برای شکل دهی رول باشد، هر فلز انعطاف پذیر به عنوان بازی منصفانه در نظر گرفته می شود. مواد سنتی عبارتند از: فولاد گالوانیزه و گالوانیزه. فولاد ضد زنگ.انواع فرآیند نورد در صنعتفولاد، منیزیم، آلومینیوم، مس و آلیاژهای آنها موادی هستند که معمولا نورد می شوند. در نتیجه اصطکاک بین رول ها و سطح فلز، فلز تحت تنش های فشاری بالایی قرار می گیرد.امروز فرآیند های نوین در مهندسی مواد در کشور ما مورد توجه صنعتگران قرار نمیگیرد. جهت دانه اصطلاحی است که برای توصیف جهت نورد فلز پس از تبدیل شدن به ورق، صفحه یا کلاف استفاده می شود. این روش تولید جایی است که فلز داغ از طریق غلتک‌ها فشرده می‌شود و به شکل اجباری در می‌آید و کریستال‌ها را در این فرآیند طولانی می‌کند.

نتیجه گیری

گروه آموزشی پارس پژوهان با برگزاری دوره های تخصصی مهندسی مواد و متالورژی، مهندسی مکانیک، مهندسی هوافضاو... که شامل انتخاب فولاد و عملیات حرارتی، کلید فولاد و... که می توان گفت با یادگیری کامل به بررسی فرآیند های نوین در مهندسی مواد پرداخت همچنین به شما عزیزان کمک میکند تا هر چه سریعتر وارد بازار کار شوید.

نویسنده: مصطفی عینعلی ، کارشناس دپارتمان مهندسی مواد گروه آموزشی پارس پژوهان     

زبان برنامه‌نویسی پایتون Python در دههٔ کنونی به محبوب‌ترین و پرطرفدارترین زبان‌ برنامه‌نویسی تبدیل شده است. این زبان در رتبه‌بندی‌های مختلفی که زبان‌های برنامه‌نویسی در آن قرار می‌گیرند، معمولاً در رده‌های بالا قرار می‌گیرد. دلایل محبوبیت زبان پایتون بین افراد و شرکت‌های مختلف بسیار گسترده است، ما در این مقاله به تحلیل این زبان و کاربرد‌های مختلف آن در شرکت‌های بزرگ دنیا پرداخته‌ایم تا میزان اهمیت و کاربرد آن را هرچه بیشتر بدانید.

مزایای پایتون چیست؟

پایتون مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها است که ما در قالب یک برنامه به کامپیوتر خود برای انجام  کارهای خاص می‌دهیم. این زبان برنامه‌نویسی به اولین انتخاب برای مبتدیان تبدیل شده تا سفر برنامه‌نویسی خود را شروع کنند. تمرکز اصلی آن آسان‌تر کردن خواندن و درک آن برای توسعه‌دهندگان است. تاریخچهٔ برنامه‌نویسی پایتون به دههٔ ۱۹۸۰ توسط Guido van Rossum برمی‌گردد. او در طول تحقیقات خود در مؤسسهٔ ملی تحقیقات ریاضی و علوم کامپیوتر در هلند، پایتون را ایجاد کرد، یک زبان برنامه‌نویسی فوق‌العاده آسان از نظر خواندن و استفاده. اولین نسخه آن در سال ۱۹۹۱ منتشر شد که تنها دارای چند نوع دادهٔ داخلی و عملکرد اساسی بود.

برنامه‌نویسی پایتون از نظر عملکرد همه‌کاره است و می‌تواند برای اسکریپت‌نویسی و نوشتن الگوریتم‌ها و ساختارهای داده استفاده شود که در دوره آموزش پایتون PYTHON مقدماتی مورد تدریس قرار می‌گیرند. پایتون کاربردهای زیادی دارد، اما اینکه در کجا می‌توان از پایتون استفاده کرد و بعد از یادگیری کدنویسی چه کارهایی می‌توان انجام داد، سوالات بسیار مهمی هستند که ممکن است برای شما نیز پیش آیند. پایتون برخلاف سایر زبان‌های برنامه‌نویسی، بر خوانایی کد تأکید می‌کند و به شما امکان می‌دهد از کلمات کلیدی انگلیسی به جای علائم نقطه‌گذاری استفاده کنید. پایهٔ کد خوانا و تمیز به شما کمک می‌کند تا آن را بدون صرف زمان و تلاش اضافه، حفظ و به‌روز کنید. یکی دیگر از نکات عالی در مورد پایتون این است که داده‌های فوق‌العاده سنگینی ندارد.

چرا برخی جاوا را بهتر از پایتون می‌دانند؟

زبان برنامه‌نویسی جاوا (که در دوره آموزش برنامه نویسی جاوا JAVA از پایه تا پیشرفته تدریس می‌شود) به طور کلی سریع‌تر و کارآمدتر از پایتون است زیرا یک زبان کامل شده است. اما پایتون به عنوان یک زبان تفسیری، نحو (Syntax) ساده‌تر و مختصرتری نسبت به جاوا دارد. در واقع پایتون می‌تواند همان عملکرد جاوا را در خطوط کد کمتری انجام دهد. در این جدول می‌توانید مقایسه‌ای جامع و مختصر بین پایتون و جاوا را مشاهده نمایید:

پایتون در کدام کشورها محبوب‌تر است؟

زبان برنامه‌نویسی پایتون به دلایلی مانند فریم‌ورک‌های آسان و کتابخانه‌های متنوع، در طیف وسیعی از صنایع در کشورهای مختلف دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما طبیعتا کشورهای صنعتی و پیشرو در فناوری بیشترین بهره را از پایتون می‌برند. از جمله کشورهایی که پایتون نقش مهمی در صنایع آن‌ها ایفا می‌کند عبارتند از:

• آلمان
• سوئد
• آمریکا
• انگلستان
• دانمارک
• نروژ
• سوئیس

شرکت‌های بزرگی که از پایتون استفاده می‌کنند

پایتون در همه‌جا حاضر است، خواه عمداً استفاده شود یا نه. بسیاری از شرکت‌ها بدون آگاهی و به‌طور غیر مستقیم از پایتون استفاده می‌کنند. برای مثال سیستم IBM WebSphere که بر پایه فناوری Java EE ساخته شده است، باید از پایتون برای برنامه‌ریزی تنظیمات خود استفاده کند. پایتون برای برنامه‌های آنلاین، بازی‌ها و یادگیری ماشین نیز استفاده می‌شود.

پایتون در نتفلیکس

نتفلیکس از سیستم‌های IS مبتنی بر پایتون برای اصلاح خودکار، اتوماسیون امنیتی، طبقه‌بندی ریسک و ... استفاده می‌کند. فعال‌ترین پروژهٔ پایتون منبع باز این تیم، Security Monkey است. نتفلیکس همچنین از BLESS (سرویس SSH زودگذر Bastion Lambda) برای محافظت از منابع SSH Secure Shell استفاده می‌کند.

پایتون در گوگل

استحکام و انعطاف‌پذیری پایتون آن را به گزینه‌ای مقیاس‌پذیر و کارآمد برای توسعهٔ برنامه‌های کاربردی وب تبدیل می‌کند. چارچوب وب گوگل به نام webapp2 به زبان پایتون نوشته شده است و بسیاری از سرویس‌های وب از جمله گوگل مپس و گوگل درایو را تأمین می‌کند.

پایتون در فیس‌بوک

تمام کدنویسی فیس‌بوک با پایتون نیست، اما هنوز هم میلیون‌ها خط کد در پایتون نوشته می‌شوند. اطلاع از این واقعیت که مهندسان تولید در فیس‌بوک معمولاً از زبان برنامه‌نویسی پایتون استفاده می‌کنند، ممکن است شما را شگفت‌زده کند.

کاربردهای پایتون در دنیای واقعی

زمینه‌های اصلی شامل یادگیری ماشین و هوش مصنوعی، توسعهٔ وب، تجزیه و تحلیل داده‌ها، توسعهٔ بازی، اینترنت اشیا، توسعهٔ اپلیکیشن و توسعهٔ بازی است. بسیاری از بخش‌ها از جمله بخش مراقبت‌های بهداشتی، بخش مالی، بخش هوافضا و بخش بانکداری به شدت به پایتون متکی هستند. بنابراین یادگیری پایتون باید بر اساس رویکردی کاربردی و پروژه‌محور باشد که در دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان توجه ویژه‌ای به این نکات شده است. شرکت بزرگ و نوین ایلان ماسک یعنی تسلا نیز بر روی یک سیستم عامل ساخته‌شده بر اساس زبان برنامه‌نویسی پایتون کار می‌کند. ایلان ماسک همچنان آن را به عنوان زبان برنامه‌نویسی مورد علاقهٔ خود ترجیح می‌دهد.

چرا پایتون برای یادگیری ماشین انتخاب اول است؟

از نظر فنی، یادگیری ماشینی تحت عنوان علم داده قرار می‌گیرد. استفاده از پایتون برای یادگیری ماشین بسیار جالب است، بنابراین به نظر می‌رسد که یک آیتم خط اضافی را تضمین می‌کند.

یادگیری ماشین شامل مواردی مانند تشخیص گفتار، یادگیری عمیق، هوش مصنوعی، خدمات مالی و ... می‌شود. همان‌طور که در مقاله چرا پایتون بهترین انتخاب برای مهندسین است؟ کاربردها و مسیر یادگیری نیز اشاره شد، پایتون برای یادگیری ماشین از طریق کتابخانه‌ها و چارچوب‌های یادگیری ماشین خاصی از جمله scikit-learn و TensorFlow استفاده می‌شود. با استفاده از این کتابخانه‌ها متخصصان می‌توانند روی برنامه‌های تحلیل داده‌ و یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل آماری، دستکاری داده‌ها و ... کار کنند. حوزه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در پایتون به طور تصاعدی در حال پیشرفت است، از این رو استفاده از پایتون نیز بسیار افزایش خواهد یافت.

پایتون علاوه بر محبوبیت در تحقیقات، کاربردهای تجاری زیادی نیز دارد. استارت‌آپ‌های فناوری، از پایتون به‌طور گسترده بهره می‌برند زیرا استفاده از آن آسان است و پتانسیل مقیاس‌پذیری بالایی دارد. مانند Dropbox که مبتنی بر پایتون است.

جمع‌بندی

در این مقاله به معرفی کاربردهای صنعتی پایتون و نقش این زبان برنامه‌نویسی محبوب در صنایع دنیا پرداختیم. بسیاری از غول‌های فناوری مانند گوگل، فیس‌بوک و نتفلیکس از پایتون برای عملیات خود استفاده می‌کنند. پایتون به‌طور مستمر نسخه جدید خود را منتشر می‌کند و سرعت رشد آن بالاست، بنابراین آینده بسیار روشنی برای آن وجود دارد.

نویسنده: نگین بشیری، کارشناس مهندسی کامپیوتر – رضا صفایی، کارشناس مدیریت صنعتی

هوش مصنوعی در هوانوردی مانند سایر حوزه‌های هوافضا، کاربردهای متعددی دارد. از کاهش تاخیر پروازها تا افزایش بازدهی سوخت موتورهای جت. شرکت‌‌های هواپیمایی پیشرو، در حال ساخت نمونه‌های اولیه و تست کاربردهای هوش مصنوعی برای افزایش رضایت مشتریان و بهبود عملکرد اجرایی هستند. به بیان سازمان بین المللی حمل و نقل هوایی، تعداد مسافران سفرهای هوایی، تا سال 2024 به 4 میلیون می‌رسد. برای مواجه شدن با این حجم از مسافران، ایرلاین‌ها نیاز به استفاده از فناوری‌های نو ظهور مثل هوش مصنوعی و یادگیری ماشین دارند. AI در هوانوردی این پتانسیل را دارد که باعث افزایش حمل و نقل هوایی شهری، بهبود ایمنی ایرلاین‌ها، اتوماتیک شدن زمان‌بندی پروازها، پیش‌بینی تعمیرات هواپیماها و... می‌شود.

کاربردهای هوش مصنوعی در هوانوردی همچنان در حال تکامل هستند و پیشرفت‌های متعدد و شگفت انگیزی در همه جوانب وجود دارد. AI در هوانوردی همه چیز را دگرگون خواهد کرد، از سیستم‌های مدیریت پرواز و کنترل ترافیک هوایی تا زمان‌بندی کارکنان و امنیت فرودگاه‌ها! هوش مصنوعی شکل صنعت هوانوردی را تغییر خواهد داد تا از ایمنی مسافران اطمینان حاصل شود، جریان کاری عملیات‌ها بهینه شود و در نهایت تجربه خوب مشتریان افزایش یابد.

موارد هوش مصنوعی در هوانوردی

همانطور که قبلاً بحث شد، هوش مصنوعی در هوانوردی در مرحله نوپایی است، اما موارد استفاده کمی در حال حاضر با موفقیت توسط برخی از شرکت‌های بزرگ انجام شده است. در ادامه به بررسی آن‌ها پرداخته می‌شود.

• بهینه سازی مسیر پرواز

الگوریتم‌های هوش مصنوعی داده‌های پرواز مانند طول مسیر، ارتفاع، مصرف سوخت، نوع هواپیما، شرایط آب و هوایی و .... تحلیل می‌کنند. برنامه‌های هوش مصنوعی در هوانوردی داده‌های پرواز را آنالیز می‌کند و مسیر بهینه پرواز را تعیین می‌کند که نه تنها به کاهش زمان پرواز کمک می‌کند بلکه مصرف سوخت در طول پرواز را کاهش می‌دهد.
ایرلاین ALASKA در حال تست کردن سیستم AI است که می‌تواند بهینه ترین مسیر پرواز را در زمان واقعی (real time) محاسبه کند. این سیستم در طول یک برنامه خلبانی 6 ماهه، زمان پرواز را 5 دقیقه کاهش داده است و از هدر رفتن 480 هزار گالن سوخت جلوگیری کرده است.

• پیش بینی تعمیرات هواپیما

هواپیمایی‌ها همواره ناچارند هزینه‌های گزاف مربوط به تاخیرها و یا لغو پروازها را متحمل شوند. طبق آمار 35% از تاخیرها به دلایل مربوط به شرکت‌های هواپیمایی است و تعمیرات برنامه ریزی نشده در صدر این دلایل قرار دارد. الگوریتم‌های یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و اینترنت اشیا (IoT) می‌تواند از طریق نظارت بر هواپیماها و شناسایی شرایط غیر عادی به کاهش هزینه‌های ناشی از تعمیرات برنامه ریزی نشده، کمک کند. الگوریتم یادگیری ماشین شرایط فنی هواپیما را در زمان واقعی ردیابی کرده و خرابی‌های ممکن را به مسئول فنی اطلاع می‌دهد. در این روش تکنسین‌های هواپیما می‌توانند فعالیت‌های تعمیر و نگهداری، مانند تعویض قطعات را به طور فعالانه پیاده سازی کنند.
این سیستم هوش مصنوعی در هوانوردی همچنین روند گزارش دهی مربوط به عملیات تعمیر، نگهداری را به گروه‌های ارشد، خودکار خواهد کرد که این به نوبه خود باعث می‌شود تیم‌ها بتوانند عملیات و هزینه‌های آن را دنبال کنند. از طریق این سیستم تحلیلی و گزارش دهی، ایرلاین‌ها می‌توانند هزینه‌های مربوط به تحویل سریع قطعات را نیز کاهش دهند.

•       شناسایی مسافران

ایده اصلی این است که ماشین‌ها فرآیند پذیرش (check in) و شناسایی مسافران را در فرودگاه انجام دهند. برای مثال خطوط هوایی دلتا در حال آزمایش این فرآیند است. دلتا مدتی است که مصمم به پیاده سازی هوش مصنوعی در هوانوردی است و در ابتکارات خود مانند ورود از طریق اپلیکیشن موبایل Fly Delta و کیوسک‌های فروش بلیط بسیار قابل مشاهده است. شرکت هواپیمایی دلتا همچنین در ماه می 2017 اعلام کرد که 600.000 دلار برای چهار کیوسک کنترل خودکار چمدان با فناوری تشخیص چهره سرمایه گذاری خواهد کرد.

•   غربالگری چمدان

فرودگاه‌ها با موفقیت در آخرین فناوری‌های مبتنی بر هوش مصنوعی سرمایه گذاری می‌کنند که از خدمات غربالگری و ردیابی چمدان پشتیبانی می‌کند. آن‌ها در حال پیش‌بینی این واقعیت هستند که ماشین‌های مجهز به هوش مصنوعی در هوانوردی قادر به انجام وظایف بدون هیچ گونه کمک یا مداخله انسانی باشند. این نه تنها کارایی عملیاتی را افزایش می‌دهد، بلکه یک تجربه عالی برای مسافران ارائه می‌دهد. برنامه‌‌های خاصی نیز در حال آماده ‌سازی هستند که به مسافران این امکان را می ‌دهند تا اندازه چمدان خود را تعیین کنند و حتی قبل از رسیدن به فرودگاه، هزینه‌های اضافی مربوط به چمدان را پیش ‌پرداخت کنند.

• کمک به مشتری

هواپیمایی یونایتد (United Airlines) از هوش مصنوعی در هوانوردی استفاده می‌کند و با الکسای آمازون ارتباط برقرار کرده است تا به برخی از سوالات رایج مشتریان پاسخ داده شود. یونایتد در سپتامبر 2017 همکاری خود را با الکسا اعلام کرد و این ویژگی با نام United Skill نامگذاری شد. انتظار می‌رود مسافران آن را به برنامه الکسا خود اضافه کنند و می‌توانند شروع به پرسیدن سوال کنند. الکسا به سوالات رایج مانند درخواست‌های ورود، در دسترس بودن وای فای در پرواز و وضعیت پرواز با شماره پرواز به دقت پاسخ می‌دهد.

• مدیریت امنیت داده ها

با این روند حجم عظیمی از داده‌ها مورد استفاده قرار خواهد گرفت زیرا صنعت هوانوردی مظهر هوش مصنوعی است که به طور قابل توجهی منجر به مدیریت محرمانه بودن داده‌ها می‌شود. یک حادثه اخیر مرتبط با هواپیمایی امارات، یک شرکت هواپیمایی پیشرو، به طور بالقوه خطرات مرتبط با آن را آشکار کرد، زمانی که اطلاعات مسافران بدون هیچ مجوزی به اشخاص ثالث درز کرد. بنابراین، نیاز مبرمی به اتخاذ هوش مصنوعی در حوزه مدیریت داده‌ها به منظور حفظ اعتماد و حمایت مسافران وجود دارد.
شگفت آور است که صنعتی به اندازه هوانوردی اینقدر دیر به سمت هوش مصنوعی رفته است. همانطور که هوش مصنوعی در هوانوردی شتاب خود را به دست می‌آورد، احتمالاً چند شرکت هواپیمایی کوچک‌تر خریداری، ادغام یا حتی ناپدید می‌شود که قادر به پرداخت سرمایه‌گذاری بالا در این زمینه نیستند. با این حال، در حال حاضر، به نظر می‌رسد هوش مصنوعی بهترین اولویت برای ارتقاء صنعت هوانوردی به سطح بعدی باشد.

ابزارهای مختلف هوش مصنوعی در هوانوردی

بیشتر بخوانید: "چرا هوش مصنوعی مهم است؟"

آینده هوانوردی با هوش مصنوعی

هوش مصنوعی در حال تحول صنعت هوانوردی است و پیش‌بینی می‌شود که در آینده نقش بسیار مهم‌تری ایفا کند. از خلبان‌های خودکار پیشرفته گرفته تا مدیریت هوشمند ترافیک هوایی، فناوری‌های هوش مصنوعی ایمنی، کارایی و تجربه مسافران را به سطح جدیدی می‌رسانند.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای هوش مصنوعی در هوانوردی، نگهداری پیش‌بینی ‌شده (Predictive Maintenance) است. سیستم‌های مبتنی بر AI قادرند قبل از وقوع نقص فنی، مشکلات را شناسایی کنند و از تأخیرهای ناگهانی و هزینه‌های اضافی جلوگیری نمایند. همچنین، مدیریت هوشمند ترافیک هوایی با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین باعث کاهش تأخیرها و بهینه‌سازی مسیرهای پروازی می‌شود.

در آینده، خلبان‌های مبتنی بر هوش مصنوعی ممکن است به نقطه‌ای برسند که هواپیماهای بدون خلبان انسانی به ‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند. این فناوری می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را کاهش داده و ایمنی پروازها را افزایش دهد. البته پهپادهای مولتی روتور نیز کاربردهای گسترده‌ای دارند و بدون سرنشین هستند شما می‌توانید با شرکت در دوره خلبانی پهپاد مولتی روتور نیز اطلاعات بیشتری کسب کنید. همچنین، هوش مصنوعی در تعامل با مسافران می‌تواند خدمات را شخصی‌سازی کرده و تجربه سفر را راحتتر و لذت ‌بخش‌تر کند. پارس پژوهان نیز دوره یادگیری ماشین برگزار می‌کند که درواقع در زیرشاخه‌ای از هوش مصنوعی است و همچنین دوره ابزارهای هوش مصنوعی برای مدیران برای معرفی ابزارهای آن طراحی شده است.

البته پارس پژوهان در زمینه هوافضا نیز دوره‌های تخصصی ارائه می‌دهد از جمله:

• دوره Concepts Nrec
• دوره گس ترب
• دوره پهپادهای مولتی روتور
• دوره خلبانی هواپیمای مدل
• دوره طراحی و تحلیل هواپیما در AAA 
• دوره طراحی و تحلیل هواپیما در XFLR5
• دوره STK

با این حال، چالش‌هایی مانند امنیت سایبری و اعتماد عمومی به هوش مصنوعی همچنان وجود دارند که باید برطرف شوند. در مجموع، آینده هوانوردی با هوش مصنوعی روشن و پر از نوآوری‌هایی است که باعث افزایش ایمنی، کاهش هزینه‌ها و بهبود تجربه سفر هوایی خواهند شد

جمع بندی

هوش مصنوعی به طور گسترده‌ای در صنعت هوانوردی در حال گسترش است و تأثیرات شگرفی بر ایمنی، کارایی و تجربه مسافران دارد. مهم‌ترین کاربردهای AI در این حوزه شامل هدایت خودکار هواپیما، پیش‌بینی تعمیرات، مدیریت هوشمند ترافیک هوایی، شخصی‌سازی خدمات مسافران، بررسی خودکار نقص‌های هواپیما و پیش‌بینی وضعیت آب ‌و هوا است.

شرکت‌های هواپیمایی با بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و تحلیل داده‌ها می‌توانند مصرف سوخت را کاهش دهند، مسیرهای پروازی را بهینه کنند و تاخیرهای ناگهانی را به حداقل برسانند. در کنار این مزایا، چالش‌هایی مانند امنیت سایبری و اعتماد عمومی به فناوری‌های خودکار نیز وجود دارد که نیازمند راهکارهای پیشرفته‌ای هستند.

در مجموع، هوش مصنوعی آینده صنعت هوانوردی را دگرگون خواهد کرد و باعث بهبود ایمنی پروازها، کاهش هزینه‌های عملیاتی و بهینه‌سازی تجربه سفر هوایی خواهد شد.

نویسندگان: ستاره دهقان، کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا- سایه صفاییان، کارشناسی مهندسی مواد

فن آوری ساخت و ساز در حال ظهور طرح های نوآورانه جدید است. کاربردها و مزایای واقعی و عملی برای مدرن کردن فرآیندهای فعلی درگیر در صنعت وجود دارد.شرکت های ساختمانی می خواهند در رقابت باقی بمانند و عقب نمانند. شرکت ها در حال یافتن راه های مختلفی برای ادغام این پیشرفت ها در استراتژی و گردش کار خود هستند.

این فناوری های پیشرفته در ساخت و ساز به شدت نحوه عملکرد صنعت و نحوه اجرای پروژه های آینده را تغییرمیدهند. .با اهداف بلندپروازانه وچالش های بزرگترازهمیشه، صنعت ساخت و ساز هم هیجان انگیز و هم سریع است . درواقع،استراتژی‌های غلبه بربسیاری ازبزرگ‌ترین چالش‌های جهانی ازجمله تغییرات آب وهوا ورشدجمعیت،ارتباط نزدیکی با آینده ساخت‌وسازدارند.

مهندسان عمران نقش کوچکی درکمک به هدف قراردادن این اهداف بلندپروازانه اما ضروری ایفا نمیکنند. مهندسی عمران رشته ای از مهندسی است که به طراحی، ساخت و ساخت زیرساخت های اطراف ما می پردازد. خانه‌هایی که در آن زندگی می‌کنیم، جاده‌هایی که روی آن‌ها راه می‌رویم، پل‌هایی که از آن‌ها عبور می‌کنیم، همه زیر نظر مهندسان عمران ساخته شده‌اند. مهندسی عمران یکی از قدیمی ترین رشته های یادگیری است و بخشی ابزاری از صنعت جمعی بوده است. همچنین این صنعت پیشروترین صنعت برای اختراع و پذیرش فناوری جدید با گذشت هر دوره است.در ادامه به لیست رشته مهندسی عمران و گرایش های آن میپردازیم.

گرایش های رشته عمران 

رشته مهندسی عمران در مقطع کارشناسی دارای سه گرایش میباشد که در ادامه هر یک را توضیح میدهیم .

1.      گرایش عمران­­_عمران
2.      گرایش عمران_نقشه برداری
3.      گرایش عمران_آب

1.گرایش عمران_عمران:

رشته مهندسی عمران-عمران در بین گرایش های مهندسی عمران از وسعت بیشتری برخوردار است و شامل بخش های بسیاری است . فارغ التحصیل رشته مهندسی عمران _ عمران در مقاطع تحصیلی بالاتر همه گرایش های مهندسی عمران را مانند خاک وپی ، راه و ترابری و سازه و هیدرولیک را آموزش میبیند.

2. گرایش عمران _نقشه برداری:

 گرایش عمران _ نقشه برداری یکی از جزئی ترین گرایش های رشته مهندسی عمران است وبه مسائل نقشه برداری برای تعیین و بررسی پستی و بلندی های یک منطقه قبل از شروع عمملیات ساخت رسیدگی میکند. موضوعی که حائز اهمیت است این است که نقشه برداری برای سازه های خارج شهر مانند پل ها وسدها و تونل ها به کار میرود.به همین دلیل عملیات صحرایی و میدانی این گرایش زیاد است .

3. گرایش عمران -آب :

این گرایش نیز جزئی ترین گرایش های رشته مهندسی عمران است که به مباحث منابع آبی مثل سدها ، رودخانه ها ، کانال های آب رسیدگی میکند.

بسیاری از گرایش های رشته مهندسی عمران ارتباطت نزدیکی با یکدیگر دارند .و در تعداد بسیار کمی از واحدهای تحصیلی با همدیگر متفاوت هستند . مثل گرایش زلزله و سازه و....

جهت آشنایی با سایر رشته های مهندسی پیشنهاد می کنیم مقاله " رشته های مهندسی و معرفی گرایش های مختلف آنها " را مطالعه کنید. 

گرایش های مهندسی عمران در مقطع تحصیلی کارشناسی ارشد را در ادامه نام برده :

•  سازه
• زلزله
•  ژئوتکنیک(خاک و پی)
•  مهنسی و مدیریت ساخت
•  راه و ترابری
•  حمل و نقل
•  مهندسی سواحل،بنادر و سازه های دریایی
•  مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی
•  مهندسی و مدیریت منابع آب

در ادامه گرایش های رشته مهندسی عمران  را مورد بررسی قرار میدهیم .

توضیح مختصر گرایش های رشته مهندسی عمران

۱-گرایش سازه:

یکی از محبوب ترین گرایش های رشته مهندسی عمران گرایش عمران سازه میباشد . که در آن به طور تخصصی به رفتار اتصالات، سیستم های سازه مانند سازه های بلند در مهار بندها  پرداخته میشود.
دینامیک سازه ،تئوری الاستیسته ، ریاضی مهندسی ، تحلیل غیر ارتجاعی سازه ها ، بهسازی لرزه ای ، پایداری سازه ها درس هایی هست که در گرایش سازه مطالعه میکنند.

۲-گرایش زلزله:

گرایش سازه بسیار مشابه گرایش زلزله است و تعداد کمی از واحد های آن با یکدیگر متفاوت هستند. مهندس عمران گرایش زلزله در واقع به مقاوم سازی و طراحی و نظارت ساختمان ها و تاسیسات آبی و سازه های خاکی و فونداسیون میپردازد.

دینامیک سازه ، لرزه شناسی و مهندسی زلزله ، دینامیک خاک ، طراحی لرزه ای سازه ها ، تحلیل و طراحی غیر ارتجاعی سازه ها ، سازه های بلند درس هایی هست که در گرایش زلزله مطالعه میکنند.

۳-گرایش ژئوتکنیک(خاک و پی):

این گرایش رشته مهندسی عمران به تاثیر بار خاک روی سازه ها میپردازد .مکانیک خاک و مهندسی پی درس های این گرایش در دوره کارشناسی میباشد.  مکانیک خاک پیشرفته ، مهندسی پی پیشرفته ، دینامیک خاک ، بهسازی خاک ، مکانیک شکست ، خاک مسلح واحد های درسی هست که در گرایش  خاک و پی مطالعه میکنند.مهندسان ژئوتکنیک  در آزمایشگاه های خاک و تونل ها نیز کار می کنند.

۴-گرایش مهندسی و مدیریت ساخت:

این گرایش به مدیریت نیروهای انسانی و ریسک های موجود در پروژه و کنترل زمان میپردازدو به بررسی کنترل منابع مالی و مسائل اقتصادی تاثیر گذار روی پروژه ها میپردازد. مدیریت و مقررات پیمان ، برنامه ریزی و کنترل پروژه ، روش های ساخت ، تکنولوژی عالی بتن ، مدیریت مالی وحسابداری پروژه ، مدیریت ریسک پروژه ، تحقیق در عملیات ، مدیریت منابع انسانی.

۵-گرایش حمل و نقل:

در حال حاضر ترافیک در اکثر معابر شهری و میان شهری به صورت وسیع است. در واقع ترافیک خود عامل مشکلاتی همچون آلودگی هوا،مصرف بی رویه سوخت و افزایش تصادف است.

درگرایش حمل و نقل  شما با خطوط حمل و نقل ریلی،هوایی ،دریایی و جاده ای آشنا میشوید. برنامه ریزی حمل و نقل ، تقاضا در حمل و نقل ، مهندسی ترافیک پیشرفته ، تحلیل و ارزیابی سیستم های حمل و نقل ، حمل و نقل ریلی ،حمل ونقل دریایی ، طراحی روسازی بتنی ، مهندسی راه آهن پیشرفته واحد هایی است که در این گرایش به ان میپردازیم.

جمع بندی

در این مقاله رشته مهندسی عمران و گرایش های آن به صورت کلی بیان شده است .

نرم افزار هایی که در مهندسی عمران و هریک از گرایش ها کاربرد دارد به نرم افزار ETABS & SAFE,REVIT ,SAP میتوان اشاره کرد .هریک از این گرایش ها در مقطع تحصیلی دکتری شامل زیرمجموعه هایی است که به صورت تخصصی به آن ها پرداخته میشود.

نویسنده: سیده حدیثه هاشمی، کارشناس دپارتمان مهندسی عمران گروه آموزشی پارس پژوهان

مهندسی شیمی شامل تولید و ساخت محصولات از طریق فرآیندهای شیمیایی است. مهندسان شیمی فرآیندهای توسعه یافته در آزمایشگاه را به کاربردهای عملی برای تولید تجاری محصولات برمی گرداند و سپس برای حفظ و بهبود این فرآیندها کار می کنند. مهندسان شیمی به پایه های اصلی مهندسی یعنی ریاضی، فیزیک، شیمی وابسته هستند. این رشته در صنایع مختلفی کاربرد دارد که از جمله گرایش های مهندسی شیمی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

صنایع گاز

صنایع گاز یکی از گرایش های مهندسی شیمی است که نقش مهمی در هر مرحله از اکتشاف و استخراج نفت و گاز دارد، جایی که آنها مسئول طراحی و اجرای فرآیندهای استخراج، پالایش و انتقال منابع نفت و گاز طبیعی هستند.

بالادستی: بر اکتشاف و تولید تمرکز دارد، جایی که مواد شیمیایی تولید نفت و گاز، از جمله کاتالیزورها، پلیمرها و مولکول‌های جدید به افزایش تولید کمک می‌کنند.

پایین‌دستی: نفت خام را به محصولات قابل استفاده (بنزین، روان‌کننده‌ها و غیره) پالایش می‌کند، با تمرکز بر آنچه که با هیدروکربن‌ها پس از خارج شدن از زمین اتفاق می‌افتد.

نقشی مهندسان شیمی در صنعت نفت و گاز برعهده دارند عبارتند از:

دستیار آزمایشگاه ، مهندسی میدان، مهندس شیفت تولید، مهندس عمران، مهندس حفاری، مهندس ایمنی، متخصص برآورد

اکتشاف و تولید:

مهندسان شیمی ممکن است در اکتشاف و تولید نفت و گاز، توسعه فناوری‌ها و فرآیندهای جدید برای حفاری و استخراج این منابع از زمین کار کنند که می‌تواند شامل بهینه‌سازی مواد شیمیایی تولید باشد. آنها همچنین به ارزیابی قابلیت حیات میادین جدید نفت و گاز و تعیین بهترین روش ها برای دسترسی و استخراج این منابع کمک می کنند.

پالایش:

مهندسان شیمی به شدت درگیر فرآیند پالایش هستند، جایی که آنها فرآیندهایی را برای تبدیل نفت خام به محصولات قابل استفاده مانند بنزین، سوخت دیزل و سایر مواد پتروشیمی طراحی و بهینه می کنند.

حمل و نقل:

مهندسان شیمی همچنین ممکن است در حمل و نقل نفت و گاز، طراحی خطوط لوله و تأسیسات ذخیره سازی که می توانند به طور ایمن و کارآمد این منابع را به پالایشگاه ها و سایر تأسیسات فرآوری انتقال دهند، مشارکت داشته باشند.

حفاظت از محیط زیست:

مهندسان شیمی همچنین نقش مهمی در حصول اطمینان از اینکه فرآیندهای تولید و پالایش نفت و گاز به شیوه ای مسئولانه از نظر زیست محیطی با تمرکز بر به حداقل رساندن انتشار گازهای گلخانه ای و کاهش اثرات زیست محیطی این فعالیت ها انجام می شود، ایفا می کنند.

جهت آشنایی با سایر رشته های مهندسی پیشنهاد می کنیم مقاله " رشته های مهندسی و معرفی گرایش های مختلف آنها " را مطالعه کنید. 

محیط زیست

مهندسی محیط زیست یک رشته مهندسی حرفه ای مرتبط با علم محیط زیست است. این شامل موضوعات علمی گسترده ای مانند شیمی، زیست شناسی، بوم شناسی، زمین شناسی، هیدرولیک، هیدرولوژی، میکروبیولوژی، و ریاضیات برای ایجاد راه حل هایی است که از سلامت موجودات زنده محافظت می کند و همچنین سلامت موجودات زنده را بهبود می بخشد و کیفیت محیط را بهبود می بخشد. مهندسی محیط زیست یکی از گرایش های مهندسی شیمی  و مهندسی عمران است.

مهندسی محیط زیست اصول علمی و مهندسی را برای بهبود و حفظ محیط زیست به منظور حفاظت از سلامت انسان، حفاظت از اکوسیستم های مفید طبیعت، و بهبود کیفیت زندگی انسان مرتبط با محیط زیست به کار می گیرد. مهندسان محیط زیست راه حل هایی برای مدیریت فاضلاب، کنترل آلودگی آب و هوا، بازیافت، دفع زباله و بهداشت عمومی ابداع می کنند. آنها سیستم های تامین آب شهری و تصفیه فاضلاب صنعتی را طراحی می کنند،  و طرح هایی را برای جلوگیری از بیماری های ناشی از آب و بهبود بهداشت در مناطق شهری، روستایی و تفریحی ارائه می دهند. آنها سیستم های مدیریت زباله های خطرناک را برای ارزیابی شدت چنین خطراتی در نظر می گیرند، در مورد درمان و مهار توصیه می کنند و مقرراتی را برای جلوگیری از حوادث ناگوار ایجاد می کنند و قانون مهندسی محیط زیست را مانند ارزیابی اثرات زیست محیطی پروژه های ساخت و ساز پیشنهادی اجرا می کنند.

مهندسان محیط‌ زیست تأثیر پیشرفت‌های فن‌آوری بر محیط‌ زیست را مطالعه می‌کنند و به مسائل زیست‌محیطی محلی و جهانی مانند باران اسیدی، گرم شدن کره زمین، تخریب لایه اوزون، آلودگی آب و آلودگی هوا از اگزوز خودروها و منابع صنعتی می‌پردازند.

صنایع غذایی

مهندسی صنایع غذایی یک رشته علمی، دانشگاهی و حرفه ای است که اصول مهندسی، علوم و ریاضیات را در تولید و عملیات مواد غذایی از جمله پردازش، تولید، جابجایی، ذخیره سازی، حفاظت، کنترل، بسته بندی و توزیع محصولات غذایی تفسیر و اعمال می کند. مهندسی صنایع غذایی با توجه به تکیه بر علوم غذایی و رشته های مهندسی گسترده تر مانند مهندسی برق، مکانیک، عمران، شیمی، صنایع و کشاورزی، رشته ای چند رشته ای تلقی می شود و یکی از گرایش های مهندسی شیمی به حساب می آید.

با توجه به ماهیت پیچیده مواد غذایی، مهندسی مواد غذایی همچنین مطالعه مفاهیم شیمیایی و فیزیکی خاص تر مانند بیوشیمی، میکروبیولوژی، شیمی مواد غذایی، ترمودینامیک، پدیده های حمل و نقل، رئولوژی و انتقال حرارت را ترکیب می کند.  مهندسان صنایع غذایی این دانش را برای طراحی مقرون به صرفه، تولید و تجاری سازی مواد و مواد غذایی پایدار، ایمن، مغذی، سالم، جذاب، مقرون به صرفه و با کیفیت بالا و همچنین برای توسعه سیستم های غذایی، ماشین آلات و ابزار دقیق به کار می برند.

بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی یک رشته چند رشته‌ای است که شامل ادغام علوم طبیعی و علوم مهندسی به منظور دستیابی به کاربرد موجودات، سلول‌ها، بخش‌های آنها و آنالوگ‌های مولکولی برای محصولات و خدمات است. بیوتکنولوژی تاثیر قابل توجهی بر بسیاری از حوزه های جامعه از پزشکی گرفته تا کشاورزی و علوم محیطی داشته است. یکی از تکنیک های کلیدی مورد استفاده در بیوتکنولوژی، مهندسی ژنتیک است که به دانشمندان اجازه می دهد تا ساختار ژنتیکی موجودات را برای دستیابی به نتایج دلخواه اصلاح کنند. این می تواند شامل وارد کردن ژن از یک موجود به موجود دیگر، ایجاد صفات جدید یا اصلاح ویژگی های موجود باشد. سایر تکنیک های مهم مورد استفاده در بیوتکنولوژی شامل کشت بافت است که به محققان اجازه می دهد سلول ها و بافت ها را در آزمایشگاه برای اهداف تحقیقاتی و پزشکی رشد دهند.

بیوتکنولوژی یک رشته به سرعت در حال تحول با پتانسیل قابل توجهی برای رسیدگی به چالش های جهانی و بهبود کیفیت زندگی برای مردم در سراسر جهان است. با این حال، علیرغم مزایای بی شماری که دارد، چالش های اخلاقی و اجتماعی مانند سؤالاتی در مورد تغییرات ژنتیکی و حقوق مالکیت معنوی نیز ایجاد می کند. در نتیجه، بحث‌ها و مقررات جاری پیرامون استفاده و کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع و رشته های مختلف وجود دارد.

نویسنده: فائزه کاظمی زاد، کارشناس دپارتمان مهندسی شیمی گروه آموزشی پارس پژوهان

مکانیک خاک، به عنوان یکی از شاخه‌های بنیادین مهندسی عمران، به بررسی رفتار مکانیکی خاک در شرایط بارگذاری مختلف می‌پردازد. این گرایش، نقشی حیاتی در موفقیت پروژه‌های زیرساختی ایفا می‌کند، زیرا اصول حاکم بر نحوه پشتیبانی خاک از سازه‌های عمرانی نظیر ساختمان‌ها، پل‌ها، مخازن، خاکریزها، سدها و تونل‌ها را تبیین می‌کند. مکانیک خاک، به عنوان یکی از شاخه‌های بنیادین مهندسی عمران، به بررسی رفتار مکانیکی خاک در شرایط بارگذاری مختلف می‌پردازد. این حوزه، بخشی از مهندسی ژئوتکنیک است که جزئیات آن در سایت رسمی انجمن مهندسی عمران آمریکا (ASCE) معرفی شده است. البته برای کسب اطلاعات بیشتر درباره دیگر گرایش‌های مهندسی عمران می‌توانید مقاله مهندسی عمران چیست؟ را نیز مطالعه فرمایید.

دانش مکانیک خاک، به دلایل زیر با مکانیک سیالات کلاسیک و مکانیک جامدات تفاوت دارد:

• ناهمگنی و چند فازی بودن: خاک، ترکیبی ناهمگن از ذرات جامد (شن، سنگ، ماسه، سیلت، رس و…)، مایع (آب) و گاز (هوا) است و به عنوان یک سیستم سه فازی پیچیده شناخته می‌شود.
• رفتار ذره‌ای و غیرخطی: خاک، یک ماده ذره‌ای است که رفتار آن به شدت وابسته به تنش بوده و از خود رفتارهای غیرخطی نشان می‌دهد. این ویژگی‌ها، درک و پیش‌بینی رفتار خاک را به مراتب پیچیده‌تر می‌سازد.

برای تعیین خواص مکانیکی خاک، از روش‌های متنوعی استفاده می‌شود:

• آزمایش‌های صحرایی :(In-situ) انجام آزمایش‌ها در محل پروژه برای ارزیابی شرایط واقعی خاک
• آزمایش‌های آزمایشگاهی: بررسی دقیق نمونه‌های خاک در شرایط کنترل ‌شده آزمایشگاهی
• تحلیل‌های تحلیلی و مدل‌سازی: استفاده از روش‌های تحلیلی و مدل‌های رفتاری (Constitutive Models) برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی رفتار خاک تحت بارگذاری

اهداف مکانیک خاک در پروژه‌های عمرانی:

• تامین پایداری خاک: تضمین پایداری و ایمنی خاک در برابر گسیختگی و ناپایداری
• کنترل تغییر شکل: محدود کردن میزان نشست و تغییر شکل‌های خاک در محدوده مجاز
• مدیریت جریان آب زیرزمینی: کنترل و هدایت جریان آب زیرزمینی به منظور جلوگیری از آسیب به سازه‌ها و پایداری خاک

اهمیت مکانیک خاک در مهندسی عمران و ژئوتکنیک:

دانش مکانیک خاک، شامل مطالعه ترکیب خاک، مقاومت برشی، تحکیم و استفاده از اصول هیدرولیک برای حل مسائل مربوط به رسوبات و دیگر مواد خاکی است. این دانش، به عنوان یکی از علوم اصلی در زمین‌شناسی و مهندسی ژئوفیزیک نیز کاربرد دارد.

مطالعات مکانیک خاک، برای مهندسین عمران اهمیت زیادی دارد، زیرا مبنای طراحی و اجرای سازه‌های مهندسی را فراهم می‌کند. نوع سازه، نوع تجهیزات مورد استفاده، نوع فونداسیون، مواد پشتیبانی و بسیاری از جنبه‌های دیگر کارهای ساختمانی، تحت تأثیر نتایج حاصل از مطالعات مکانیک خاک قرار دارند. برای آشنایی بیشتر با دوره‌های ژئوتکنیک به دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان مراجعه کنید. 

تعریف مکانیک خاک

برای فراگیری دانش مکانیک خاک، ابتدا باید به درک جامعی از ترکیبات تشکیل‌دهنده خاک دست یافت. خاک، در واقع، ترکیبی است از مواد معدنی و عناصر آلی که به سه حالت جامد، گاز و مایع در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. ساختار خاک از لایه‌های متعددی از ذرات تشکیل شده است که به دلیل فعل و انفعالات میان جو و هیدروسفر و نیز سایر عوامل محیطی، از نظر خواص فیزیکی، کانی‌شناسی و شیمیایی با مواد اولیه‌ خود تفاوت دارند. این ذرات خاکی، حاصل فرآیند شکسته ‌شدن سنگ‌ها هستند که در اثر عوامل شیمیایی و محیطی گوناگون، از جمله آب و هوا و فرسایش، تغییر یافته‌اند. ذرات خاک به صورت سست در کنار هم قرار گرفته و توده‌ای را تشکیل می‌دهند که مملو از فضاهای منفذی است. مطالعه‌ حالت‌های تشکیل خاک از این جهت اهمیت دارد که به تعیین خواص خاک کمک می‌کند. با شناخت نوع خاکی که با آن سروکار داریم، می‌توان به آسانی عواملی مانند چسبندگی، خمیریّت، اسیدیته و سایر ویژگی‌های مرتبط را تعیین کرد.

کاربرد مکانیک خاک در مهندسی عمران

دانش مکانیک خاک در گرایش های رشته مهندسی عمران کاربرد زیادی دارد که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.

1. پایه‌ها: بارهای هر سازه‌ای باید در نهایت از راه پی سازه به خاک منتقل شود بنابراین پی بخش مهمی از سازه است که تنها به دانستن و به کارگیری اصول این دانش می‌توان درباره نوع و جزییات آن تصمیم‌گیری کرد.
2. سازه‌های زیرزمینی و نگهدارنده زمین: سازه‌های زیرزمینی مانند سازه‌های زه‌کشی، خطوط لوله و تونل‌ها و سازه‌های حائل زمین مانند دیوارهای حائل و  دیوارهای حائل تنها با استفاده از اصول این دانش و مفهوم «تعامل خاک و سازه» قابل طراحی و ساخت هستند.
3. طراحی روسازی: طراحی روسازی ممکن است شامل طراحی روسازی‌های انعطاف پذیر یا صلب باشد. روسازی‌های انعطاف پذیر برای انتقال بارهای ترافیکی بیشتر به خاک زیرین بستگی دارند. مشکلات خاص در طراحی روسازی‌ها، تأثیر بارگذاری مکرر، تورم و چروکیدگی زیر خاک و عمل یخبندان است. در نظر گرفتن این عوامل و سایر عوامل در طراحی کارآمد روسازی امری ضروری است و بدون این دانش نمی‌توان این کار را انجام داد.
4. حفاری‌ها، خاکریزها و سدها: حفاری نیاز به علم تجزیه و تحلیل پایداری شیب دارد. حفاری‌های عمیق ممکن است به تکیه‌گاه‌های موقتی نیاز داشته باشند. چوب‌بندی یا مهاربندی که طراحی آن‌ها نیازمند این دانش است به همین دلیل، ساخت خاکریزها و سدهای خاکی که در آن از خود خاک به عنوان مصالح ساختمانی استفاده می‌شود نیاز به دانش کامل از رفتارهای مهندسی خاک  به ویژه در حضور آب دارد. آگاهی از پایداری شیب ، اثرات نشت، تحکیم و در نتیجه نشست و همچنین ویژگی‌های تراکم برای دستیابی به حداکثر وزن واحد خاک در محل، برای طراحی و ساخت کارآمد خاکریزها و سدهای خاکی کاملا ضروری است.

دانش مکانیک خاک، با فرض اینکه خاک یک ماده ایده آل الاستیک، همسانگرد و همگن باشد همراه با تعیین تجربی خواص خاک، در پیش‌بینی رفتار خاک در مزرعه مفید است.

بازارکار و فرصت‌های شغلی در مکانیک خاک:

با توجه به اهمیت مکانیک خاک در تمامی پروژه‌های عمرانی، بازار کار برای متخصصان این حوزه در حال گسترش است. نیاز به طراحی ایمن و بهینه پی‌ها، سازه‌های زیرزمینی و سایر المان‌های مرتبط با خاک، فرصت‌های شغلی متنوعی را در صنایع مختلف و بخش‌های دولتی و خصوصی ایجاد می‌کند. فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند در نقش‌های تخصصی مختلفی مشغول به کار شوند. 

برای ورود به بازار کار گذراندن دوره‌های آموزشی مرتبط از اهمیت بالایی برخوردار است. در ادامه به معرفی برخی از مهم‌ترین نرم‌افزارها و دوره‌های آموزشی مورد نیاز در این حوزه می‌پردازیم:

مهارت‌های موردنیاز برای مکانیک خاک:

این نرم‌افزارها ابزارهای تخصصی برای تحلیل رفتار خاک، طراحی پی‌ها و سازه‌های زیرزمینی هستند:

• نرم‌افزار FLAC دو بعدی و سه بعدی
  مبتنی بر روش تفاضل محدود (Finite Difference Method) بوده و برای تحلیل پدیده‌های پیچیده‌ای مانند پایداری شیب، تونل‌سازی، اندرکنش خاک و سازه و مسائل دینامیکی بسیار مناسب است. مهندسین مشاور ژئوتکنیک، شرکت‌های سدسازی و تونل‌سازی، معادن و پروژه‌های عمرانی بزرگ برای تحلیل‌های پیشرفته و ارزیابی ریسک به متخصصین مسلط به FLAC نیاز دارند. برای تسلط بر تحلیل‌های پیشرفته ژئوتکنیکی، شرکت در دوره فلک دوبعدی (FLAC-2D) را به شما پیشنهاد می‌کنیم.
• نرم‌افزار Plaxis دو بعدی و سه‌بعدی
  یکی از پرکاربردترین نرم‌افزارهای المان محدود (Finite Element Method) در مهندسی ژئوتکنیک است که برای تحلیل تغییر شکل و پایداری در انواع پروژه‌های خاکی و سنگی استفاده می‌شود. این نرم‌افزار قابلیت مدل‌سازی جامع رفتار غیرخطی خاک، آب‌های زیرزمینی و اندرکنش خاک و سازه را دارد. در شرکت‌های طراحی و اجرای گودبرداری، سدسازی، تونل‌سازی، طراحی پی‌های عمیق و سطحی و پروژه‌های تثبیت خاک، تسلط بر Plaxis یک مزیت رقابتی بزرگ محسوب می‌شود. با شرکت در دوره آموزش پلکسیس دوبعدی (Plaxis 2D)، می‌توانید دانش و مهارت‌های لازم برای شبیه‌سازی و تحلیل پروژه‌های ژئوتکنیکی پیچیده را کسب کنید.
• نرم‌افزار MIDAS GTS NX
  یک نرم‌افزار المان محدود پیشرفته برای تحلیل‌های ژئوتکنیکی و سازه‌ای است که قابلیت مدل‌سازی سه‌بعدی پیچیده و تحلیل‌های کوپل شده (مانند مکانیک خاک و جریان آب) را فراهم می‌کند. این نرم‌افزار با واسط کاربری قوی و ابزارهای مدل‌سازی هوشمند، برای پروژه‌های بزرگ و حساس مناسب است .در پروژه‌های بزرگ زیربنایی مانند مترو، تونل‌های شهری، پل‌ها و سازه‌های نگهبان پیچیده، مهندسانی که با MIDAS GTS NX آشنایی دارند، مورد توجه قرار می‌گیرند. دوره‌ آموزش میداس (MIDAS GTS NX) شما را برای پروژه‌های پیچیده آماده می‌سازد.

این نرم‌افزارها اگرچه به طور تخصصی برای سازه است، اما در پروژه‌هایی که اندرکنش خاک و سازه اهمیت دارد، مکمل نرم‌افزارهای ژئوتکنیک است:

• نرم‌افزار SAP2000
  یکی از شناخته‌شده‌ترین نرم‌افزارهای تحلیل و طراحی سازه در جهان است. این نرم‌افزار قابلیت مدل‌سازی، تحلیل و طراحی انواع سازه‌ها از جمله ساختمان‌ها، پل‌ها، سازه‌های صنعتی و سازه‌های خاص را دارا است. هرچند تمرکز اصلی آن بر روی سازه است، اما در مدل‌سازی اندرکنش تقریبی خاک و سازه (مانند مدل‌سازی فنرهای بستر) نیز کاربرد دارد. مهندسین عمران و سازه در شرکت‌های ساختمانی، مشاورین طراحی سازه و پیمانکاران برای تحلیل کلیت سازه و اجزای آن به SAP2000 نیاز دارند. با شرکت در دوره سپ (SAP2000)، می‌توانید در تحلیل و طراحی سازه‌ها به تسلط برسید.
• نرم افزار SAFE & ETABS
  عمدتاً برای تحلیل و طراحی سازه‌های ساختمانی (فولادی و بتنی) به کار می‌رود و سیف به طور تخصصی برای طراحی پی‌ها (شامل پی‌های نواری، گسترده، رادیه و حتی برخی از پی‌های ترکیبی) و دال‌ها استفاده می‌شود. این دو نرم‌افزار از یک خانواده بوده و می‌توانند داده‌ها را بین یکدیگر مبادله کنند. تسلط بر SAFE برای طراحی ایمن پی‌ها با توجه به بارهای سازه‌ای و ویژگی‌های خاک، ضروری است. تقریباً تمامی شرکت‌های مهندسین مشاور ساختمان، شرکت‌های پیمانکاری و بخش‌های فنی سازمان‌های دولتی که با طراحی ساختمان سروکار دارند، به مهندسین مسلط به ETABS و SAFE نیازمندند. برای کسب مهارت در این نرم افزار می‌توانید در دوره سیف و ایتبز (SAFE & ETABS) شرکت کنید.

چالش‌ها و مسائل در مکانیک خاک:

• ناهمگنی و پیچیدگی رفتار خاک: خاک یک محیط ناهمگن و آنیزوتروپ است که رفتار آن تحت بارهای مختلف و تغییرات رطوبت بسیار پیچیده است. 
• خطرات ناشی از آب: حضور آب در خاک (مانند بالا آمدن سطح آب زیرزمینی، نشت و روانگرایی) می‌تواند به شدت بر پایداری سازه‌ها و ظرفیت باربری خاک تأثیر بگذارد.
• مسائل مربوط به نشست و تحکیم: پیش‌بینی دقیق نشست سازه‌ها در طول زمان، به ویژه در خاک‌های نرم و رسی، از مسائل مهمی است که می‌تواند منجر به آسیب‌های سازه‌ای شود.
• ارزیابی و کنترل کیفیت: اطمینان از کیفیت و پایداری خاک در محل پروژه، از طریق آزمایش‌های میدانی و آزمایشگاهی، یک چالش مداوم است و نیاز به دقت و تجربه بالا دارد.
• اثرات پدیده‌های طبیعی: زلزله، سیل، و فرسایش خاک می‌توانند به طور ناگهانی شرایط ژئوتکنیکی را تغییر داده و پایداری سازه‌ها را به خطر اندازند، که پیش‌بینی و مقابله با آن‌ها پیچیدگی‌های خاص خود را دارد.

جمع بندی

دانش خاک، با توجه به ساختار ذره‌ای و ناهمگن آن، تحلیل ساده‌ای ندارد. این پیچیدگی با تنوع لایه‌های خاک در وسعت و عمق، حتی در مناطق کوچک، بیشتر می‌شود. یک مهندس پی‌سازی موفق، نیازمند دانش کامل در این زمینه است. تمایز دقیقی بین مکانیک خاک و مهندسی پی وجود ندارد؛ دومی از جایی آغاز می‌شود که اولی پایان می‌یابد.

نویسنده: سیده حدیثه هاشمی، کارشناس مهندسی عمران. سارا برزگرپور، کارشناسی مهندسی پزشکی.

در دهه‌های اخیر، مهارت در علوم کامپیوتری و توانایی برنامه‌نویسی به‌ عنوان یکی از معیارهای سواد جهانی معرفی شده است. امروزه بسیاری از صنایع به سمت استفاده از کدنویسی برای ساده‌سازی فرآیندها، کاهش نیروی انسانی و جلوگیری از خطاها پیش رفته‌اند. زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی توسعه یافته‌اند، اما برخی مانند متلب و فرترن همچنان در میان مهندسان محبوب هستند. با این حال، پایتون توانسته است پس از حدود 30 سال همچنان طرفداران زیادی در حوزه‌های مختلف، از جمله مهندسی هوافضا، داشته باشد.

اگرچه در گذشته بیشتر به متلب به ‌عنوان زبان اصلی برنامه‌نویسی مهندسان هوافضا توجه می‌شد، امروزه پایتون با قابلیت‌های فراوان و محیط کاربری ساده‌اش، تبدیل به یک انتخاب جدی در این حوزه شده است. متلب ازجمله نرم‌ افزارهای کاربردی مهندسی هوافضا بشمار می آید، اما اختصاصی با لایسنس گران است و محدودیت‌هایی نسبت به پایتون دارد که این امر باعث جذب توجه مهندسان به پایتون شده است. در این مقاله، هدف آموزش پایتون برای مهندسان هوافضا و استفاده از آن در حل مسائل مهندسی است.

پایتون و مزیت‌های آن

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه ‌منظوره است که برای پروژه‌های کوچک تا بزرگ قابل استفاده است. شرکت‌های معروفی مانند دراپ ‌باکس، اینستاگرام و اینستاکارت در بخش‌هایی از کدهای خود از پایتون بهره می‌برند. این زبان سه ویژگی مهم دارد: رایگان بودن، خوانایی بالا و «باتری سر خود» بودن (batteries-included)، که به این معنا است که اکثر ابزارهای مورد نیاز در خود زبان گنجانده شده است. در مهندسی هوافضا، کدهای پایتون معمولاً به ‌طور واضح و شبیه به زبان انگلیسی نوشته می‌شوند، به ‌طوری‌ که می‌توان شبه ‌کدها را به ‌راحتی به کد تبدیل کرد.

مزایای پایتون به صورت کلی به صورت زیر است:

1. رایگان بودن: پایتون به صورت رایگان در دسترس است.

2. خوانایی بالا: کدهای پایتون به ‌طور شفاف و مشابه به زبان انگلیسی نوشته می‌شوند.

3. باتری سر خود (batteries-included):اکثر ابزارها و کتابخانه‌های مورد نیاز در خود زبان گنجانده شده است.

4. دامنه وسیع کتابخانه‌ها: پایتون کتابخانه‌های زیادی دارد که می‌توان آن‌ها را بارها استفاده کرد.

5. متن‌ باز بودن: پایتون متن ‌باز است و می‌توان از کتابخانه‌ها و فعالیت‌های دیگران بهره برد.

6. سیستم مدیریت پکیج :pip با استفاده از دستور pip می‌توان کتابخانه‌ها را به راحتی نصب کرد.

7. پشتیبانی از روش‌های عددی :از کتابخانه‌هایی مانند Numpy برای روش‌های عددی پیشرفته بهره‌برداری می‌شود.

8. تبدیل ساده کدهای متلب به پایتون :کتابخانه Numpy راهنمایی برای تبدیل سینتکس‌های متلب به پایتون ارائه می‌دهد.

کاربرد هوش مصنوعی و پایتون در مهندسی هوافضا

ضرب ‌المثل معروفی وجود دارد که می‌گوید: "اگر به کسی ماهی بدهی، او را برای یک روز سیر می‌کنی و اگر به او ماهیگیری بیاموزی، او را برای یک عمر سیر خواهی کرد." در دنیای مهندسی هوافضا، آموزش برنامه‌نویسی با پایتون دقیقاً مانند آموزش ماهیگیری نیست. این آموزش به مهندسان کمک می‌کند تا روش‌های بهینه‌ای برای حل مشکلات پیچیده انتخاب کنند. در حالی که پایتون ممکن است همیشه بهترین انتخاب در برخی زمینه‌ها نباشد، اما در بیشتر موارد گزینه‌ای دوم مناسب است که در بسیاری از موارد از بهترین گزینه‌ها در برخی حوزه‌ها برتر است.

پایتون در مهندسی هوافضا به عنوان زبان برنامه‌نویسی همه‌کاره شناخته می‌شود که می‌تواند در زمینه‌های مختلفی مانند ضبط داده‌ها، تحلیل داده‌ها، نمایش نتایج، ذخیره‌سازی داده‌ها، انتشار اطلاعات در وب‌سایت‌ها و ارسال آن‌ها از طریق ایمیل استفاده شود. به کمک پایتون می‌توان مدل‌سازی‌های پیچیده‌ای انجام داد و محاسبات مرتبط با پرتاب راکت‌ها، مختصات ایرفویل‌ها، و تحلیل فشار دینامیکی را به سادگی پیاده‌سازی کرد.

یکی از کاربردهای برجسته پایتون در مهندسی هوافضا، رسم گراف‌های مربوط به میزان تراست در دسترس و تراست مورد نیاز برای هواپیمای ایرباس Airbus A321 است. این فرآیند به وضوح نشان می‌دهد که چگونه پایتون می‌تواند به راحتی معادلات پیچیده را پردازش کرده و نتایج را به صورت گرافیکی نمایش دهد.

هوش مصنوعی (AI) در طی بیش از 60 سال گذشته فراز و نشیب‌های زیادی را تجربه کرده است و امروزه به یکی از پرکاربردترین فناوری‌ها تبدیل شده است. در صنعت هوافضا، AI برای افزایش دقت، کاهش هزینه‌ها و بهبود کارایی در فرآیندها به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. پایتون به دلیل پشتیبانی از کتابخانه‌های هوش مصنوعی مانند TensorFlow، Keras  وOpenCV، یکی از محبوب‌ترین زبان‌ها برای پیاده‌سازی پروژه‌های AI است.

تصویر

برخی از کاربردهای هوش مصنوعی در مهندسی هوافضا عبارتند از:

• پردازش تصاویر ماهواره‌ای :پردازش داده‌های تصویری ماهواره‌ای با استفاده از تکنیک‌های یادگیری ماشین و بینایی کامپیوتری

• هدایت و کنترل پهپادها :استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای هدایت پهپادها و کمک به انجام ماموریت‌ها

• پیش‌بینی تأخیر پروازها :استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین برای پیش‌بینی و مدیریت تأخیرهای پروازی

• کمک به فضانوردان :توسعه سیستم‌های هوشمند برای کمک به فضانوردان در ماموریت‌های فضایی

• ربات‌های فضایی :استفاده از هوش مصنوعی در ربات‌های فضایی برای انجام وظایف مختلف در فضا

این کاربردها نشان می‌دهند که در آینده نزدیک، هوش مصنوعی و مهارت‌های مرتبط با آن در صنایع علمی و فناوری از اهمیت زیادی برخوردار خواهند بود. یکی از اصلی‌ترین راه‌های ورود به این حوزه‌ها، آموختن مباحث یادگیری ماشین (Machine Learning) و یادگیری عمیق (Deep Learning) است. زبان برنامه‌نویسی پایتون به دلیل سادگی و پشتیبانی از کتابخانه‌های گسترده در این زمینه، به ابزاری ضروری برای توسعه مدل‌های هوش مصنوعی در مهندسی هوافضا تبدیل شده است.

در آینده نزدیک، مهارت‌های مرتبط با هوش مصنوعی به خصوص یادگیری ماشین (Machine Learning) و یادگیری عمیق (Deep Learning) از الزامات برای تمام افرادی خواهد بود که در حوزه‌های علمی و فناوری فعالیت می‌کنند. دوره‌های تخصصی در زمینه یادگیری ماشین و یادگیری عمیق، به ویژه دوره‌های مرتبط با پایتون، یکی از بهترین راه‌ها برای ورود به این حوزه‌ها است. برای تسلط بر این مباحث می‌توانید در دوره یادگیری ماشین، دوره یادگیری عمیق و یا دوره پایتون نیز شرکت کنید.

بازارکار و درآمد پایتون در هوافضا

بازار کار برای برنامه‌نویسان پایتون در حوزه هوافضا به سرعت در حال رشد است. استفاده از پایتون در طراحی و تحلیل سیستم‌های پیچیده، پردازش داده‌ها، مدل‌سازی‌های عددی و به ویژه در پیاده‌سازی الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در پروژه‌های هوافضایی، فرصت‌های شغلی متنوعی را ایجاد کرده است. متخصصان پایتون می‌توانند در شرکت‌های فعال در زمینه طراحی هواپیماها، فضاپیماها، پهپادها و حتی تحلیل داده‌های ماهواره‌ای مشغول به کار شوند. در سال 2024، میانگین درآمد مهندسان هوافضا در ایالات متحده حدود 108,000 دلار در سال گزارش شده است. این میزان بسته به تجربه و تخصص می‌تواند متفاوت باشد. برای مثال، مهندسان با تجربه کمتر از یک سال، میانگین درآمدی در حدود 76,000 دلار داشته‌اند، در حالی که مهندسان با بیش از 7 سال تجربه، درآمدی بالغ بر 160,000 دلار در سال داشته‌اند.

جمع‌بندی

در دنیای امروز، مهارت‌های برنامه‌نویسی به عنوان یک جزء کلیدی در صنایع مختلف شناخته می‌شود. مهندسان هوافضا نیز از این قاعده مستثنی نیستند. پایتون به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی همه ‌منظوره، در حوزه مهندسی هوافضا با توجه به ویژگی‌های برجسته‌ای مانند رایگان بودن، خوانایی بالا و مجموعه وسیعی از کتابخانه‌ها و ابزارها، به یک انتخاب محبوب تبدیل شده است. این زبان به مهندسان هوافضا کمک می‌کند تا مسائل پیچیده‌ای همچون محاسبات تراست، مدل‌سازی مدارها، تحلیل فشار دینامیکی و حتی پردازش داده‌های ماهواره‌ای را به راحتی حل کنند.

علاوه بر این، پایتون به عنوان زبان اصلی برای پیاده‌سازی پروژه‌های هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق در صنعت هوافضا شناخته می‌شود. کاربردهای هوش مصنوعی شامل پردازش تصاویر ماهواره‌ای، هدایت پهپادها، پیش‌بینی تأخیر پروازها و کمک به فضانوردان، نمونه‌هایی از استفاده‌های پایتون در این صنعت هستند.

با توجه به رشد سریع استفاده از پایتون در مهندسی هوافضا، فرصت‌های شغلی بسیاری در این حوزه ایجاد شده است. به طور کلی، پایتون به دلیل سادگی، کارآمدی و قابلیت‌های گسترده‌اش در صنعت هوافضا، ابزاری ضروری برای مهندسان هوافضا به شمار می‌آید که می‌تواند به آن‌ها کمک کند تا مسائل پیچیده را به شکلی بهینه و موثر حل کنند.

نویسنده: ستاره دهقان، کارشناس ارشد مهندسی هوافضا- سایه صفاییان، کارشناسی مهندسی مواد

مهندسی مواد، علمی چندوجهی است که با طراحی، ساخت، و به‌کارگیری مواد با خواص ویژه سروکار دارد. پیشرفت‌های چشمگیر در این حوزه، مدیون ابزارهای قدرتمندی است که به مهندسان مواد کمک می‌کنند تا فرآیندها را شبیه‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی کنند. جهت آشناسس بیشتر با این رشته پیشنهاد می کنیم مقاله "مهندسی مواد چیست؟" را مطالعه کنید. در این مقاله، به معرفی پنج نرم‌افزار برجسته در مهندسی مواد می‌پردازیم که هر یک، نقش به‌سزایی در پیشبرد پروژه‌ها و تحقیقات این رشته ایفا می‌کنند. آشنایی با این نرم‌افزارها و تسلط بر آن‌ها، می‌تواند مسیر موفقیت شغلی و تحصیلی شما را هموارتر سازد. این نرم افزار ها با گذشت زمان پیشرفت های چشمگیری داشته اند و قابلیت های جدیدی به آن ها اضافه شده است.

نرم‌افزار ImageJ: تحلیل و پردازش تصاویر میکروسکوپی

ImageJ یک نرم‌افزار پردازش تصویر متن‌باز و رایگان است که توسط مؤسسه ملی بهداشت ایالات متحده (NIH) توسعه یافته است. این نرم‌افزار به دلیل قابلیت‌های گسترده، رابط کاربری ساده و جامعه‌ی کاربری فعال، به یکی از محبوب‌ترین ابزارها در زمینه‌ی تحلیل تصاویر علمی، به‌ویژه تصاویر میکروسکوپی، تبدیل شده است. ImageJ قادر است طیف وسیعی از فرمت‌های تصویری را بخواند، ویرایش کند، پردازش کند و تجزیه و تحلیل کند. این نرم‌افزار به طور گسترده در علوم زیستی، پزشکی، مهندسی مواد و سایر رشته‌های علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه ImageJ نه تنها یک ابزار پایه برای پردازش تصویر است بلکه با توسعه Fiji (Fiji Is Just ImageJ) که شامل مجموعه‌ای از پلاگین‌های کاربردی و ابزارهای اضافی است، به یک پلتفرم قدرتمند برای تجزیه و تحلیل پیشرفته تصاویر تبدیل شده است.

کاربردهای اصلی ImageJ:

• تجزیه و تحلیل کمی تصاویر: ImageJ ابزارهای قدرتمندی برای اندازه‌گیری ابعاد، مساحت، شدت روشنایی و سایر پارامترهای کمی در تصاویر ارائه می‌دهد. این قابلیت‌ها برای تعیین اندازه ذرات، شمارش سلول‌ها، بررسی مورفولوژی نمونه‌ها و سایر کاربردهای کمی بسیار مفید است.
• پردازش تصویر: ImageJ مجموعه‌ای از فیلترها و ابزارهای پردازش تصویر را ارائه می‌دهد که می‌توانند برای بهبود کیفیت تصاویر، حذف نویز، افزایش کنتراست، استخراج ویژگی‌ها و سایر عملیات پردازشی مورد استفاده قرار گیرند.
• تجزیه و تحلیل تصاویر سه‌بعدی: ImageJ می‌تواند تصاویر سه‌بعدی (مانند تصاویر میکروسکوپ کانفوکال) را پردازش و تجزیه و تحلیل کند. این قابلیت‌ها شامل بازسازی سه‌بعدی، اندازه‌گیری حجم، و بررسی ساختارهای سه‌بعدی می‌شود.
• ماکرونویسی و خودکارسازی: ImageJ از ماکرونویسی پشتیبانی می‌کند که به کاربران امکان می‌دهد تا فرآیندهای پردازش تصویر را خودکار کنند و وظایف تکراری را به‌طور خودکار انجام دهند.
• پلاگین‌ها: ImageJ دارای اکوسیستم گسترده‌ای از پلاگین‌ها است که توسط جامعه‌ی کاربری توسعه یافته‌اند. این پلاگین‌ها قابلیت‌های ImageJ را گسترش می‌دهند و امکان انجام وظایف تخصصی‌تر را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، پلاگین‌های جدیدی برای پشتیبانی از الگوریتم‌های یادگیری ماشین توسعه یافته‌اند که امکان تقسیم‌بندی خودکار تصاویر، طبقه‌بندی اشیاء و تشخیص الگوها را فراهم می‌کنند.

همچنین ImageJ2، به عنوان یک بازنویسی کامل از ImageJ، با حفظ سازگاری با نسخه‌ی اصلی، معماری، قابلیت توسعه و عملکرد نرم‌افزار را بهبود بخشیده است.

 نرم‌افزار Moldflow: شبیه‌سازی فرآیند تزریق پلاستیک

Moldflow، محصول شرکت Autodesk، یک نرم‌افزار تخصصی برای شبیه‌سازی فرآیند تزریق پلاستیک است. این نرم‌افزار به مهندسان و طراحان کمک می‌کند تا رفتار جریان مذاب پلاستیک در قالب را پیش‌بینی کنند، عیوب احتمالی را شناسایی کنند و طراحی قطعه و قالب را بهینه‌سازی کنند. Moldflow با ارائه‌ی ابزارهای تحلیلی قدرتمند، به کاهش زمان و هزینه‌ی تولید، بهبود کیفیت قطعات و کاهش ضایعات کمک می‌کند. این نرم‌افزار به‌طور گسترده در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، الکترونیک، بسته‌بندی و کالاهای مصرفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با پیشرفت‌های اخیر، Moldflow اکنون از شبیه‌سازی فرآیندهای پیشرفته‌تری مانند تزریق همزمان (co-injection)، تزریق با گاز (gas-assisted injection molding) و تزریق واکنشی (reactive injection molding) نیز پشتیبانی می‌کند.

کاربردهای اصلی Moldflow:

• شبیه‌سازی پر شدن قالب: Moldflow می‌تواند نحوه‌ی پر شدن حفره‌ی قالب با مذاب پلاستیک را شبیه‌سازی کند و مشکلاتی مانند خطوط جوش، حبس هوا، پر نشدن کامل قالب و تردید در پر شدن (hesitation) را پیش‌بینی کند.
• شبیه‌سازی نگهداری فشار (Packing): Moldflow می‌تواند رفتار مذاب پلاستیک را در مرحله‌ی نگهداری فشار شبیه‌سازی کند و عواملی مانند فشردگی، توزیع تنش و انقباض حجمی را پیش‌بینی کند.
• شبیه‌سازی خنک‌کاری: Moldflow می‌تواند نحوه‌ی خنک شدن قطعه در قالب را شبیه‌سازی کند و مشکلاتی مانند تاب برداشتن (warpage)، تنش‌های پسماند و زمان سیکل طولانی را پیش‌بینی کند.
• تحلیل الیاف (Fiber Analysis): برای قطعات پلاستیکی تقویت‌شده با الیاف، Moldflow می‌تواند جهت‌گیری الیاف را در حین تزریق پیش‌بینی کند و تأثیر آن را بر خواص مکانیکی قطعه‌ی نهایی بررسی کند.
• بهینه‌سازی طراحی: Moldflow به مهندسان امکان می‌دهد تا پارامترهای مختلف فرآیند تزریق (مانند دمای مذاب، فشار تزریق، زمان خنک‌کاری) و طراحی قطعه و قالب (مانند ضخامت دیواره، محل قرارگیری راهگاه‌ها و سیستم خنک‌کاری) را بهینه‌سازی کنند تا به بهترین کیفیت و کمترین هزینه دست یابند.
• Moldflow همچنین با ارائه‌ی قابلیت‌هایی مانند شبیه‌سازی فرآیندهای ترموست (thermoset molding)، شبیه‌سازی میکرو سلولی (microcellular molding) و یکپارچگی با نرم‌افزارهای CAD و CAE دیگر، به ابزاری جامع برای شبیه‌سازی تزریق پلاستیک تبدیل شده است.

نرم‌افزار COMSOL Multiphysics: شبیه‌سازی پدیده‌های چند فیزیکی

COMSOL Multiphysics یک نرم‌افزار شبیه‌سازی قدرتمند است که برای مدل‌سازی و تحلیل پدیده‌های فیزیکی و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم‌افزار که توسط شرکت COMSOL AB توسعه یافته، به‌طور گسترده در صنایع مختلف، از جمله مهندسی مواد، مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی شیمی و علوم زمین، کاربرد دارد. COMSOL Multiphysics بر اساس روش المان محدود (FEM) کار می‌کند و قادر است مسائل پیچیده‌ای را که شامل چندین پدیده فیزیکی جفت‌شده (چند فیزیکی) است، حل کند. COMSOL Multiphysics با به‌روزرسانی‌های مداوم، نه تنها عملکرد و سرعت خود را بهبود بخشیده، بلکه ماژول‌های جدیدی برای شبیه‌سازی پدیده‌های خاص و قابلیت‌های جدیدی برای مدل‌سازی هندسه‌های پیچیده، تعریف شرایط مرزی و شبکه‌بندی به آن اضافه شده است.

کاربردهای اصلی COMSOL Multiphysics:

• شبیه‌سازی پدیده‌های چندفیزیکی: COMSOL Multiphysics امکان شبیه‌سازی پدیده‌هایی مانند انتقال حرارت، مکانیک سیالات، مکانیک جامدات، الکترومغناطیس، آکوستیک، واکنش‌های شیمیایی و غیره را به‌صورت همزمان فراهم می‌کند. این قابلیت برای مدل‌سازی سیستم‌های پیچیده‌ای که در آن‌ها چندین پدیده فیزیکی با یکدیگر تعامل دارند، ضروری است.
• بهینه‌سازی طراحی: COMSOL Multiphysics ابزارهایی برای بهینه‌سازی طراحی ارائه می‌دهد. با استفاده از این ابزارها، می‌توان پارامترهای طراحی را به‌گونه‌ای تنظیم کرد که عملکرد سیستم بهینه شود.
• تحلیل حساسیت: COMSOL Multiphysics امکان انجام تحلیل حساسیت را فراهم می‌کند. این تحلیل نشان می‌دهد که تغییر در پارامترهای ورودی چه تأثیری بر خروجی‌های مدل دارد.
• ساخت اپلیکیشن‌های سفارشی: COMSOL Multiphysics به کاربران امکان می‌دهد تا اپلیکیشن‌های سفارشی بر اساس مدل‌های شبیه‌سازی خود ایجاد کنند. این اپلیکیشن‌ها می‌توانند برای استفاده توسط افرادی که با COMSOL Multiphysics آشنایی ندارند، طراحی شوند.

امروزه، COMSOL Multiphysics از محاسبات ابری نیز پشتیبانی می‌کند، که امکان انجام شبیه‌سازی‌های بزرگ و پیچیده را در زمان کوتاه‌تری فراهم می‌کند.

نرم‌افزار SolidWorks: طراحی و مدل‌سازی سه‌بعدی

SolidWorks یک نرم‌افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) است که به‌طور گسترده برای طراحی و مدل‌سازی سه‌بعدی قطعات و مجموعه‌های مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم‌افزار توسط شرکت Dassault Systèmes توسعه یافته و به دلیل رابط کاربری بصری، قابلیت‌های گسترده و سازگاری با سایر نرم‌افزارهای مهندسی، به یکی از محبوب‌ترین ابزارهای طراحی در جهان تبدیل شده است. SolidWorks به مهندسان و طراحان امکان می‌دهد تا ایده‌های خود را به سرعت به مدل‌های سه‌بعدی دقیق تبدیل کنند، عملکرد آن‌ها را شبیه‌سازی کنند و مستندات فنی لازم برای تولید را ایجاد کنند. SolidWorks با گذشت زمان، نه تنها سریع‌تر و کارآمدتر شده، بلکه رابط کاربری آن بهبود یافته و قابلیت‌های جدیدی برای طراحی، شبیه‌سازی و مستندسازی به آن افزوده شده است.

کاربردهای اصلی SolidWorks:

• طراحی قطعات و مجموعه‌ها: SolidWorks ابزارهای قدرتمندی برای طراحی قطعات و مجموعه‌های مکانیکی با هندسه‌های پیچیده ارائه می‌دهد.
• شبیه‌سازی حرکت: SolidWorks امکان شبیه‌سازی حرکت مکانیزم‌ها و بررسی تداخل بین قطعات را فراهم می‌کند.
• تحلیل تنش: SolidWorks می‌تواند تنش، کرنش و تغییر شکل قطعات را تحت بارگذاری‌های مختلف تحلیل کند.
• طراحی ورق‌کاری: SolidWorks ابزارهای تخصصی برای طراحی قطعات ورق‌کاری و ایجاد نقشه‌های گسترده‌ی آن‌ها ارائه می‌دهد.
• طراحی قالب: SolidWorks امکان طراحی قالب‌های تزریق پلاستیک و سایر انواع قالب‌ها را فراهم می‌کند.
• مستندسازی: SolidWorks به‌طور خودکار نقشه‌های فنی، لیست قطعات (BOM) و سایر مستندات لازم برای تولید را ایجاد می‌کند.

یکی از مهم‌ترین به‌روزرسانی‌های SolidWorks، یکپارچگی آن با پلتفرم 3DEXPERIENCE شرکت Dassault Systèmes است. این پلتفرم امکان همکاری بیشتر بین اعضای تیم طراحی، مدیریت داده‌ها و دسترسی به ابزارهای پیشرفته‌تر را فراهم می‌کند.

نرم‌افزار ProCAST: شبیه‌سازی فرآیندهای ریخته‌گری

ProCAST یک نرم‌افزار شبیه‌سازی پیشرفته است که به‌طور خاص برای مدل‌سازی و تحلیل فرآیندهای ریخته‌گری طراحی شده است. این نرم‌افزار توسط شرکت ESI Group توسعه یافته و به مهندسان ریخته‌گری امکان می‌دهد تا فرآیندهای مختلف ریخته‌گری، از جمله ریخته‌گری ماسه‌ای، ریخته‌گری دقیق، ریخته‌گری تحت فشار، ریخته‌گری گریز از مرکز و ریخته‌گری پیوسته را شبیه‌سازی کنند. ProCAST با استفاده از روش‌های عددی پیشرفته، جریان مذاب، انجماد، تنش‌های حرارتی و عیوب ریخته‌گری را پیش‌بینی می‌کند. امروزه، ProCAST با بهبود دقت و سرعت شبیه‌سازی، به‌ویژه برای آلیاژهای پیچیده و هندسه‌های نازک، به ابزاری قدرتمندتر برای مهندسان ریخته‌گری تبدیل شده است.

کاربردهای اصلی ProCAST:

• شبیه‌سازی پر شدن قالب: ProCAST می‌تواند نحوه‌ی پر شدن قالب با مذاب را شبیه‌سازی کند و مشکلاتی مانند تلاطم، حبس هوا و پر نشدن کامل قالب را پیش‌بینی کند.
• شبیه‌سازی انجماد: ProCAST می‌تواند نحوه‌ی انجماد مذاب در قالب را شبیه‌سازی کند و عیوبی مانند مک‌های انقباضی، تخلخل و ترک‌خوردگی را پیش‌بینی کند.
• تحلیل تنش: ProCAST می‌تواند تنش‌های حرارتی ایجاد شده در حین انجماد و سرد شدن را تحلیل کند و احتمال ایجاد اعوجاج و ترک در قطعه را پیش‌بینی کند.
• بهینه‌سازی طراحی: ProCAST به مهندسان ریخته‌گری امکان می‌دهد تا طراحی قالب و سیستم راهگاهی را بهینه‌سازی کنند تا کیفیت قطعات ریخته‌گری بهبود یابد و ضایعات کاهش یابد.
• پیش‌بینی ریزساختار: ProCAST می‌تواند ریزساختار قطعه‌ی ریخته‌گری را پیش‌بینی کند و خواص مکانیکی آن را تخمین بزند.

علاوه بر این، ProCAST به‌طور مداوم با قابلیت‌های جدید برای شبیه‌سازی فرآیندهای خاص ریخته‌گری، مانند ریخته‌گری HPDC (High Pressure Die Casting) و LPDC (Low Pressure Die Casting)، به‌روزرسانی می‌شود. همچنین، رابط کاربری ProCAST بهبود یافته و استفاده از آن آسان‌تر شده است. ProCAST اکنون با سایر نرم‌افزارهای ESI Group، مانند PAM-STAMP (برای شبیه‌سازی شکل‌دهی ورق) و QuikCAST (برای شبیه‌سازی سریع ریخته‌گری)، یکپارچه شده است.

موقعیت‌های شغلی و دوره‌های آموزشی مرتبط

جمع‌بندی

در این مقاله، به معرفی پنج نرم‌افزار کلیدی در مهندسی مواد پرداختیم که هر یک، نقش مهمی در پیشبرد پروژه‌ها و تحقیقات این رشته ایفا می‌کنند. ImageJ برای تحلیل تصاویر میکروسکوپی، Key to Steel به‌عنوان پایگاه داده جامع فولاد، COMSOL Multiphysics برای شبیه‌سازی پدیده‌های چند فیزیکی، SolidWorks برای طراحی و مدل‌سازی سه‌بعدی و ProCAST برای شبیه‌سازی فرآیندهای ریخته‌گری، ابزارهای قدرتمندی است که به مهندسان مواد کمک می‌کنند تا به اهداف خود دست یابند. این نرم افزار ها در طی زمان دچار تغییرات زیادی شده اند و قابلیت های زیادی به آن ها اضافه شده است.

تسلط بر این نرم‌افزارها و به‌کارگیری آن‌ها در پروژه‌های عملی، می‌تواند به ارتقای دانش و مهارت شما در مهندسی مواد کمک کند و فرصت‌های شغلی بهتری را برای شما فراهم آورد. همچنین، با شرکت در دوره‌های آموزشی مرتبط، می‌توانید دانش خود را در زمینه‌ی استفاده از این نرم‌افزارها به‌روز نگه دارید و از آخرین پیشرفت‌های این حوزه بهره‌مند شوید.

 نویسنده: مصطفی عینعلی، کارشناسی ارشد دپارتمان مهندسی مواد گروه آموزشی پارس پژوهان- علی بهرام همدانی، کارشناس ارشد مهندسی شیمی-فرآیند

مهندسی شیمی به عنوان یک رشته‌ی برجسته در علوم مهندسی به شمار می‌رود که در آن طراحی، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی فرآیندهای شیمیایی صورت می‌گیرد. مباحث مهندسی، فیزیک، زیستی، ریاضیات و اقتصاد از مهم‌ترین رکن‌های آن محسوب می‌گردند. در آن برای تبدیل مواد خام یا مواد شیمیایی به مواد مفید و بسیاری فرآیندهای ارزشمندی به کار می‌رود. در این مقاله به معرفی دقیق و اصولی مهندسی شیمی به همراه ارائه‌ی توضیحاتی درباره‌ی گرایش‌ها پرداخته خواهد شد. برای کسب اطلاعات بیشتر می‎‌توانید AIChE را نیز مطالعه کنید. 

مهندسی شیمی چیست؟

در رشته‌ی پرطرفدار مهندسی شیمی (Chemical engineering) به تولید و ساخت محصولات از طریق فرآیندهای شیمیایی پرداخته می‌شود. این فرآیندها شامل طراحی تجهیزات، سیستم‌ها و مراحلی برای تصفیه مواد اولیه و ترکیب کردن مواد شیمیایی می‌گردد. مهندسی شیمی تقریبا در تمام مشاغل حاضر در صنعت کاربرد دارد. یک مهندس حاذق باید توانایی لازم برای کار در محیط آزمایشگاه و خطوط تولید مواد شیمیایی را داشته باشد.

مهندسین شیمی پس از گذراندن دوران تحصیل خود می‌توانند در حیطه‌های زیر فعالیت خود را آغاز نمایند:

• تولید مواد مورد نیاز در صنعت
• تغذیه
• پتروشیمی
• کشاورزی
• داروسازی
• انرژی تجدیدپذیر
• فناوری نانو
• سلول‌های سوختی
• زیست پزشکی
• بازیافت محصولات

مهندس شیمی فردی حرفه‌ای و مجهز به دانشی است که عمدتاً در صنایع شیمیایی برای تبدیل مواد خام به محصولات متنوع و با طراحی و بهره برداری از کارخانه‌ها و تجهیزات کار می‌کند. به طور کلی، مهندس شیمی کسی است که اصول مهندسی شیمی را در هر یک از کاربردهای عملی مختلف آن به کار می‌گیرد و استفاده می‌کند. 

گرایش‌های مهندسی شیمی

همانطور که در مقاله مهندسی شیمی چیست مطالعه کردید مهندسی شیمی نیز مانند رشته‌های دیگری که در صنعت فعالیت دارند از گرایش‌های مفید و تخصصی تشکیل شده که در دوران کارشناسی ارشد و دکتری به صورت تخصصی‌تر دنبال می‌شوند. برخی از مهم‌ترین این گرایش‌ها در ادامه معرفی گشته‌اند:

• طراحی فرآیند: طراحی فرآیند در مهندسی شیمی، به انتخاب و توالی واحدها برای تبدیل فیزیکی یا شیمیایی مطلوب مواد اشاره دارد. طراحی فرآیند، مرکزی برای مهندسی شیمی به شمار می‌رود و همچنین می توان آن را قله گرایش‌های مهندسی شیمی نیز در نظر گرفت که بقیه گرایش‌ها را گرد هم می‌آورد. طراحی فرآیند می‌تواند طراحی امکانات جدید و یا اصلاح یا گسترش امکانات موجود باشد. طراحان فرآیند معمولاً دستورالعمل‌های عملیاتی را در مورد نحوه راه‌اندازی، عملکرد و خاموش کردن فرآیند می‌نویسند. آن‌هادر انتقال ایده‌ها و برنامه‌ها به سایر مهندسان درگیر با طراحی، فروشندگان تجهیزات و پیمانکاران ساخت و ساز مفید هستند. 
• پلیمر: در گرایش پلیمر دانش تولید و پردازش مواد پلیمری به محصولات مورد نیاز در زندگی و صنعت با ساختار و خواص مطلوب مورد بحث قرار می‌گیرد. مهندسین پلیمر به درک وسیعی از شیمی، فیزیک و اصول مهندسی پلیمر نیاز دارند. کسب این دانش برای طراحی مواد با ساختارهای مولکولی خاص و بهینه‌سازی شرایط پردازش بسیار مهم است. تکنیک‌های پردازش مختلفی نیز مهندسی مشخص پلیمر مورد استفاده قرار می‌گیرد که می توان موارد زیر را نام برد:
• گرم کردن 
• خنک کردن 
• ذوب شدن 
• اکستروژن
• تزریق
• قالب‌گیری
• کلندرینگ
• قالب‌گیری فشاری
• قالب‌گیری انتقالی رزین
• ریخته‌گری مایع 

• پدیده‌های انتقال: در این گرایش مهندسان شیمی سه حیطه‌ی مطالعاتی مکانیک سیالات، انتقال حرارت و انتقال انبوه را کنار هم قرار می‌دهند. کسانی که در این رشته فارغ‌التحصیل می‌شوند با عملکرد انواع فرایندهای جداسازی و مباحث مربوط به طراحی این فرایندها آشنا می‌گردند. آن‌هاضمن آشنایی با تجهیزات متنوع، یادگیری اصول آن‌هابرای تولید و تبدیل مواد و کار کردن با نرم افزارهای مهندسی شیمی را آموزش می‌بینند. 
• فرآیندهای جداسازی: در گرایش فرآیندهای جداسازی به بررسی عملکرد و طراحی فرآیندهای جداسازی مانند تقطیر، استخراج، تبلور پرداخته می‌شود و جدیدترین متدهای جداسازی مثل فرآیندهای الکتروشیمیایی، جداسازی واکنش‌های شیمیایی، حذف آلاینده‌های زیست‌محیطی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. فرآیند جداسازی در اصل روشی است که مخلوط یا محلولی از مواد شیمیایی را به دو یا چند مخلوط و محصول مجزا تبدیل می‌کند. جداسازی‌ها از تفاوت در خواص شیمیایی یا خواص فیزیکی (مانند اندازه، شکل، جرم، چگالی یا میل ترکیبی شیمیایی) بین اجزای تشکیل دهنده یک مخلوط استفاده می‌کنند.

• پتروشیمی: در مهندسی پتروشیمی تبدیل بخشی از فراورده‌های نفتی به غیر نفتی توسط مهندسین این شاخه صورت می‌گیرد. مواد مختلفی مانند لاستیک‌ها، الیاف، شوینده‌ها، انواع کودهای شیمیایی و طراحی و راه‌اندازی تجهیزات تولید از جمله وظایف مهندسین این شاخه به شمار می‌رود. این گرایش از لحاظ وسعت و بعضی موارد تخصصی به مهندسی طراحی فرآیند شباهت دارد. فارغ التحصیلان این گرایش در مجتمع‌های پتروشیمی و پالایشگاه‌ها مشغول به کار خواهند شد. 

• صنایع غذایی: مهندسین این گرایش با در دست داشتن اطلاعاتی به طراحی، تولید، کنترل کیفیت و بهینه سازی فرآیندهایی برای تبدیل شدن مواد خوراکی به محصولاتی سالم و مغذی می‌پردازند. طراحی‌ دستگاه‌های‌ فرآیند خشك‌ نمودن، دستگاه‌های‌ استریلیزه‌، پاستوریزه‌ و منجمدكننده‌ برعهده‌ متخصصین‌ این‌ رشته‌ خواهد بود. فارغ التحصیلان صنایع غذایی نقش مهمی در سلامت و رشد جامعه ایفا می‌نمایند.
• صنایع شیمیایی معدنی: در این گرایش از مهندسی شیمی به طراحی و برنامه‌ریزی فرآیندهای تولید مواد شیمیایی از طریق مواد معدنی می‌پردازد. نحوه بهره‌برداری از مواد شیمیایی از طریق منابع معدنی نیز در این گرایش صورت می‌گیرد. محصولات شیمیایی معدنی مانند سیمان، گچ، انواع کاشی‌ها، گازهای صنعتی و اسیدها در این گرایش تبدیل و استخراج می‌شوند.

• نانوفناوری: تکنولوژی نانو در تمامی علوم کاربرد فراوانی دارد و در مهندسی شیمی نیز به طور اختصاصی به آن پرداخته شده است. در کارشناسی ارشد نانو با رویکرد شیمیایی به مسائل می‌نگرند. از کاربردهای این گرایش می توان به زمینه‌هایی مانند رنگ، پوشاک و دارو اشاره کرد که با نتیجه‌های چشمگیری نیز همراه بوده‌اند. در گرایش نانو برای دستیابی به فرآورده‌هایی با کیفیت و کمیت مناسب و قابل قبول پرداخته می‌شود و فرآورده‌های قبلی به فرآورده‌هایی ارزان‌تر, کاراتر و مفیدتر تبدیل می‌گردد.

بازارکار و آینده شغلی مهندسی شیمی

مهندسی شیمی نیز مانند مشاغل دیگر و با توجه به گرایش‌های متنوع آن در صنعت و زندگی روزمره کاربرد فراوانی دارد. افراد شاغل در این رشته در موقعیت‌های شغلی متفاوتی مشغول به کار می‌شوند. برخی از عناوین همراه با میانگین حقوق ماهیانه در زیر آورده شده است:

طبق نظرسنجی‌ها پیش بینی می‌شود که استخدام مهندسان شیمی از سال 2023 تا 2033 ده درصد رشد کند که بسیار سریع‌تر از میانگین برای همه مشاغل خواهد بود. به طور متوسط ‌در طول یک دهه، سالانه حدود 1400 موقعیت شغلی برای مهندسان شیمی در نظر گرفته خواهد شد. انتظار می‌رود بسیاری از این فرصت‌ها ناشی از نیاز به جایگزینی کارگرانی باشد که به مشاغل مختلف منتقل می‌شوند یا از نیروی کار برای مسائلی مانند بازنشستگی خارج می‌شوند.

مهارت‌های لازم برای موفقیت در این رشته

برای به موفقیت رسیدن در مسیر شغلی همواره کسب مهارت‌ها و تجربه‌هایی لازم است که باید گذرانده شوند تا فرد بتواند به سطح بالایی از توانایی دست پیدا کند. در مهندسی شیمی نیز علاوه بر کسب مهارت‌های عمومی و اجتماعی، مهندسین باید با توجه به گرایش انتخابی توانایی‌های خود را در آن حیطه افزایش دهند. برخی از این مهارت‌ها را در ادامه مشاهده می‌نمایید:

• دانش فنی پیشرفته
• مهارت‌های حل مسئله و تحلیلی
• مدیریت پروژه و سازمان‌دهی
• خلاقیت 
• توانایی انجام آزمایشات
• آگاهی از محیط زیست ایمنی
• مهارت‌های اخلاقی و کار گروهی

یک مهندس شیمی ماهر علاوه بر داشتن مهارت در دروس دانشگاهی، به دنبال یادگیری از طریق کارآموزی، شرکت در دوره‌های آموزشی و کسب تجربه از افراد موفق این رشته خواهد بود. گروه آموزشی پارس پژوهان با ارائه‌ی دوره‌های تخصصی برای مهندسین شیمی در گرایش‌های مختلف مسیر موفقیت و پیوستن به صنعت را برای فارغ التحصیلان و دانشجویان این رشته هموار نموده است. شما می‌توانید با شرکت در دوره‌های مهندسی شیمی علاوه بر بهره‌مندی از تجارب اساتید مجموعه، مدرک فنی و حرفه‌ای نیز کسب نمایید. برخی از مهم‌ترین دوره‌ها را در ادامه مشاهده می‌نمایید:

• دوره آموزش اسپن هایسیس (Aspen HYSYS) مقدماتی
• دوره آموزش فلوئنت مقدماتی 
• دوره آموزش کامسول
• دوره آموزش طراحی تجهیزات فرآیندی و تهیه دیتاشیت‌ها
• دوره آموزش AutoCAD P&ID 

جمع بندی 

مهندسی شیمی یک رشته‌ی پرطرفدار اما پر چالش در بین دانشجویان محسوب می‌گردد. متخصصین این رشته در گرایش‌های مختلف این رشته در صنایع بسیاری مشغول به کار هستند. در ایران و جهان موقعیت‌های شغلی متعددی برای مهندسی شیمی فراهم شده است که این موقعیت‌ها طبق آمار و نیاز صنعت در حال افزایش است. علاقه‌مندان شیمی می‌توانند با شرکت در دوره‌های آموزشی و کارورزی در آزمایشگاه‌ها مهارت‌های خود را در این حیطه افزایش دهند.

نویسنده: فائزه کاظمی نژاد، کارشناس ارشد مهندسی شیمی. صالحه علی پور کارشناس ارشد مهندسی پزشکی.

انتخاب نوع سازه در مهندسی عمران یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی و اجرای پروژه‌ها به‌شمار می‌آید. سازه‌های بتنی و فلزی دو سیستم رایج هستند که هر کدام ویژگی‌ها، مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند. سازه‌های بتنی به دلیل مقاومت بالا، دوام طولانی و هزینه مناسب، در پروژه‌های مسکونی و زیرساختی کاربرد فراوان دارند. در مقابل، سازه‌های فلزی به خاطر وزن کمتر، سرعت اجرا و انعطاف‌پذیری، گزینه‌ای محبوب برای ساختمان‌های بلند و پروژه‌های صنعتی محسوب می‌شوند. 

 این مقاله اطلاعات جامعی درباره تفاوت‌ها و مزایای هرکدام از سازه‌های فلزی و بتنی ارائه می‌کند. همچنین برای آشنایی بیشتر با اصول مهندسی عمران و اهمیت انتخاب سازه مناسب، می‌توانید مقاله مهندسی عمران چیست؟ را مطالعه کنید.

معرفی سازه‌های بتنی 

یکی از بارزترین تفاوت‌های سازه‌های بتنی و فلزی در مواد و مصالح به کار رفته است. سازه‌های بتنی معمولاً از بتن آرمه ساخته می‌شوند که ترکیبی از شن، سیمان، آب، ماسه و میلگرد است. این ترکیب باعث مقاومت بالا و دوام طولانی سازه می‌شود. استفاده از فولاد در بتن، علاوه بر افزایش مقاومت کششی، سازه را در برابر نیروهای مختلف مقاوم‌تر می‌کند. به همین دلیل، سازه‌های بتنی در ساخت پل‌ها، تونل‌ها و اجزای مهم ساختمان کاربرد گسترده دارند و میلگردها نقش اساسی در مسلح کردن پی و ستون‌ها ایفا می‌کنند.

تفاوت دیگر سازه‌های بتنی و فلزی این است که سازه‌های بتنی را می‌توان با استفاده از انواع مختلف بتن ساخت. سه نوع متداول بتن عبارتند از:

• بتن سیمانی ساده: ترکیبی از سیمان، سنگدانه درشت (شن)، سنگدانه ریز (ماسه) و آب با نسبت‌های مشخص است که پس از سخت شدن، به توده‌ای همگن تبدیل می‌شود. این نوع بتن مقاومت فشاری بالایی دارد اما تقریباً هیچ مقاومت کششی ندارد و بیشتر در جاده‌ها و بلوک‌های بتنی دیوارها استفاده می‌شود، چون عمدتاً در برابر بارهای فشاری قرار می‌گیرد.
• بتن مسلح: متشکل از بتن سیمانی ساده همراه با میله‌های فولادی است که استحکام کششی بتن را افزایش می‌دهد. این رایج‌ترین نوع بتن در ساخت و ساز ساختمان‌ها و سازه‌هایی مانند مخازن آب است.
• بتن پیش‌تنیده: در این نوع بتن، قبل از اینکه بتن تحت بارهای خارجی قرار گیرد، تنش فشاری اعمال می‌شود. این کار با کشش تاندون‌های فولادی با مقاومت بالا در داخل بتن انجام می‌شود که باعث بهبود عملکرد بتن در زمان سرویس‌دهی می‌شود.

مزایا و معایب سازه بتنی

در بررسی سازه‌های بتنی، شناخت دقیق مزایا و معایب آن‌ها اهمیت زیادی دارد. این شناخت به مهندسان عمران کمک می‌کند تا کاربردهای مناسب‌تر و محدودیت‌های احتمالی این نوع سازه را بهتر درک کنند. جدول زیر به‌صورت خلاصه و دسته‌بندی شده، مهم‌ترین نقاط قوت و ضعف سازه‌های بتنی را نمایش می‌دهد تا دیدی جامع و کاربردی درباره عملکرد این سیستم سازه‌ای فراهم شود.

دوره‌های تخصصی نرم‌افزارهای سازه بتنی، با آموزش مهارت‌های طراحی و تحلیل دقیق، به شما کمک می‌کنند تا نقاط قوت سازه‌های بتنی مثل مقاومت بالا و دوام طولانی را به‌خوبی به‌کار بگیرید و محدودیت‌هایی مانند وزن زیاد و زمان‌بر بودن اجرا را با طراحی بهینه کاهش دهید.
از جمله دوره‌های کاربردی برای تحلیل و طراحی سازه‌های بتنی شامل موارد زیر است:

• دوره سیف و ایتبز
• دوره آموزش آباکوس سازه
• دوره آموزش سپ

معرفی سازه‌های فلزی

سازه‌های فلزی، همان‌طور که از نامشان پیداست، شامل اجزایی مانند تیرآهن، پروفیل‌های فولادی، نبشی، تیرهای اصلی و فرعی هستند که معمولاً به آن‌ها سازه‌های فولادی گفته می‌شود. این نوع سازه‌ها وزن کمتری دارند و به همین دلیل در ساخت سازه‌های بلند و برج‌ها کاربرد فراوانی دارند؛ این موضوع یکی از بارزترین تفاوت‌های سازه‌های بتنی و فلزی محسوب می‌شود. ویژگی‌های فلزات دلیل اصلی استفاده گسترده از آن‌ها در صنعت ساخت و ساز است، که شامل موارد زیر می‌شود:

• مقاومت بالا 
• انعطاف‌پذیری مناسب
• نقطه ذوب بالا 
• هدایت حرارتی و الکتریکی خوب

استحکام فلزات ناشی از پیوندهای قوی بین اتم‌های آن‌هاست، همین ویژگی باعث شده امروزه آلیاژها و فولاد به‌طور گسترده‌ای در ساخت سازه‌های زیبا و مقاوم کاربرد داشته باشند. در گذشته برای ساخت ستون‌های فلزی عمدتاً از چدن استفاده می‌شد، اما با پیشرفت فناوری، آهن‌های چکش‌خوار جایگزین چدن شدند و اکنون فولاد به عنوان اصلی‌ترین ماده برای ساخت اسکلت‌های فلزی به کار می‌رود. این تحولات در انتخاب مواد، نقش مهمی در افزایش دوام و کیفیت سازه‌ها ایفا کرده‌اند.

مزایا و معایب سازه فلزی

سازه‌های فلزی به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند، در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی به‌ویژه در سازه‌های بلند و مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، همانند هر نوع سازه‌ای، این سازه‌ها نیز در کنار مزایای خود، محدودیت‌ها و معایبی دارند که در انتخاب آن‌ها باید در نظر گرفته شود. در جدول زیر، مهم‌ترین مزایا و معایب سازه‌های فلزی به‌صورت خلاصه و بدون استفاده از فعل ارائه شده است تا مقایسه‌ای سریع و کاربردی میان آن‌ها فراهم شود:

دوره‌های تخصصی نرم‌افزارهای سازه فلزی، مهارت‌های لازم برای طراحی و تحلیل سازه‌های فولادی را آموزش می‌دهند تا بتوانید از مزایای سازه‌های فلزی مثل وزن سبک، سرعت اجرای بالا و انعطاف‌پذیری بهتر بهره‌مند شوید و چالش‌هایی مانند حساسیت به خوردگی و نیاز به محافظت را با طراحی صحیح مدیریت کنید.
از جمله دوره‌های کاربردی برای تحلیل و طراحی سازه‌‎های فلزی موارد زیر است:

• دوره آموزشی تکلا استراکچرز
• آموزش رویت استراکچرز
• دوره آموزشی سیف و ایتبز
• دوره اپنسیس
  
  

آینده و بازارکار مهندس سازه

مهندسی سازه یکی از گرایش‌های کلیدی و پرکاربرد در صنعت ساخت‌وساز به شمار می‌رود که به دلیل نقش حیاتی در طراحی، ایمنی و پایداری ساختمان‌ها، همواره از بازار کاری پویایی برخوردار بوده است. با رشد روزافزون پروژه‌های عمرانی و نوسازی زیرساخت‌ها، تقاضا برای مهندسان سازه در بسیاری از کشورها رو به افزایش است.

در سال  ۲۰۲۵ براساس گزارش Economic Research Institute، متوسط حقوق مهندس سازه در سطح جهانی (به‌ویژه در کشورهای اروپایی) حدود ۴۸٬۰۰۰ تا ۵۰٬۰۰۰ یورو در سال برآورد شده و مهندسان ارشد این حوزه می‌توانند تا ۶۵٬۰۰۰ یورو یا بیشتر درآمد سالانه داشته باشند. این ارقام نشان‌دهنده جایگاه مناسب مالی و امنیت شغلی بالای این رشته در بازار کار امروز است.

پیشرفت‌هایی مانند استفاده از فناوری BIM، تحلیل‌های کامپیوتری و مصالح نوین، فرصت‌های بیشتری را برای رشد تخصصی و تنوع شغلی در اختیار مهندسان سازه قرار داده‌اند. آینده این رشته روشن است؛ چه در سطح ملی و چه بین‌المللی.

جمع‌بندی

انتخاب بین سازه‌های بتنی و فلزی در مهندسی عمران به شرایط پروژه، هزینه، زمان اجرا و محیط بستگی دارد. سازه‌های فلزی به دلیل وزن سبک، سرعت اجرا و امکان افزایش طبقات برای ساختمان‌های بلند مناسب‌اند، اما حساسیت به خوردگی و هزینه اولیه بالا دارند. سازه‌های بتنی مقاومت بالایی در برابر آتش و دوام در محیط‌های مرطوب دارند و هزینه کمتری دارند، اما وزن زیاد و زمان‌بر بودن اجرا از معایب آن‌هاست. شرکت در دوره‌های تخصصی گروه آموزشی پارس پژوهان می‌تواند مهندسان را برای اجرای بهتر پروژه‌ها آماده کند تا با توجه به نیاز و شرایط، ترکیبی از ایمنی، کارایی و صرفه اقتصادی حاصل شود.

نویسنده:  سیده حدیثه هاشمی و لعیا نوغانچی صالح، کارشناسان مهندسی عمران.

علم داده به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین و پر تقاضاترین مسیرهای شغلی برای متخصصان ماهر با تحولات بنیادین در جنبه‌های مختلف زندگی بشر، جهان را به شکلی بی‌سابقه تغییر داده است. همان‌طور که در مقاله پردرآمد ترین گرایش در مهندسی کامپیوتر خواندیم، تحلیل داده یکی از گرایش‌های پرطرفدار و پردآمد رشته مهندسی کامپیوتر است. امروزه، متخصصان داده درک می‌کنند که باید استفاده از مهارت‌های سنتی برای تجزیه و تحلیل داده‌ها را با داده‌کاوی به شیوه‌های نوین همراه با بهره‌گیری از مهارت‌های برنامه‌نویسی جایگزین نمایند. دانشمندان داده باید برای کشف اطلاعات مفید برای سازمان‌های خود به طیف کاملی از چرخه زندگی علوم داده تسلط داشته باشند و از انعطاف‌پذیری و درک برخوردار باشند تا به حداکثر رساندن بازده در هر مرحله از فرآیند را تسهیل نمایند. 

چرا علم داده مهم است؟

علم داده درباره یافتن الگوها در داده‌ها، از طریق تحلیل و پیش‌بینی آینده است. این علم با بهره‌گیری از ریاضیات و آمار، برنامه‌‌نویسی تخصصی، تجزیه و تحلیل پیشرفته، هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین همراه با ترکیب آن با موضوعات خاص توانسته است تا بینش‌های پنهان را در داده‌های سازمان آشکار نماید. این بینش‌ها به جهت هدایت، تصمیم‌گیری و برنامه‌ریزی استراتژیک نقش مهمی را ایفا می‌نمایند.

حجم بالای منابع داده باعث گردیده است که علم داده یکی از سریع‌ترین زمینه‌های در حال رشد در هر صنعت به شمار رود. مجله‌ی هاروارد بیزینس ریویو (HBR.org) در پژوهشی جدید، دانشمند داده را با عنوان «جذاب‌ترین شغل قرن بیست و یکم» معرفی کرده است و به اهمیت و نقش مهم این حرفه به‌طور مفصل پرداخته است. سازمان‌ها برای تفسیر داده‌ها و ارائه توصیه‌های عملی برای بهبود نتایج کسب و کار به طور فزاینده‌ای به آن‌ها متکی هستند. با استفاده از علم داده، شرکت‌ها می‌توانند موارد زیر را به انجام برسانند:

• تصمیمات بهتر و منطقی
• تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده
• کشف الگوها و روش‌ها

دیتا ساینتیست کیست و چه مهارت‌هایی دارد؟ 

در یک دهه گذشته، دانشمندان داده به دارایی‌هایی ارزشمند برای سازمان‌ها تبدیل شده‌اند و تقریباً در همه شرکت‌ها حضور دارند. این متخصصان افراد کاملاً حرفه‌ای و دارای مهارت‌های فنی سطح بالا هستند که قادر به ساختن الگوریتم‌های کمی پیچیده برای سازمان‌دهی و سنتز مقادیر زیادی از اطلاعات مورد استفاده برای پاسخ به سؤالات و هدایت استراتژی در سازمان خود هستند. این همراه با تجربه ارتباطات و رهبری لازم برای ارائه نتایج ملموس به ذینفعان مختلف در یک سازمان یا تجارت خواهد بود.

دانشمندان داده باید با دانش و مهارت‌های ارتباطی خاص صنعت، کنجکاو و نتیجه‌گرا باشند که به آن‌ها امکان می‌دهد نتایج بسیار فنی را برای همتایان غیرفنی خود توضیح دهند. آن‌ها دارای پیشینه کمی قوی در آمار و جبر خطی و همچنین دانش برنامه‌نویسی با تمرکز در انبارداری داده‌ها، معدن و مدل‌سازی برای ساخت و تجزیه و تحلیل الگوریتم‌ها هستند.

دانشمندان این حیطه بررسی می‌کنند که چه سؤالاتی نیاز به پاسخگویی دارند و داده‌های مرتبط را از کجا و چگونه پیدا کنند. آن‌ها دارای مهارت‌های شغلی و مهارت‌های تحلیلی و توانایی ارائه و تمیز هستند. مشاغل از دانشمندان داده برای منابع، مدیریت و تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از داده‌های بدون ساختار استفاده می‌کنند. نتایج سپس سنتز و به ذینفعان اصلی برای هدایت تصمیم‌گیری استراتژیک در سازمان منتقل می‌شوند. افراد متخصص در این حوزه باید همواره در حال به‌روزرسانی اطلاعات و دانش خود باشند. با شرکت در دوره‌های آموزشی برای یادگیری و ارتقای مهارت‌های علم داده می‌توان به عنوان کارشناس علم داده شروع به فعالیت نمود. برخی از مهارت‌های مورد نیاز در این حوزه شامل موارد زیر است: 

• مهارت‌های برنامه‌نویسی SAS، R و Python:

در حوزه علم داده نرم‌افزار SAS در تحلیل‌های آماری نقش مهمی را ایفا نموده و یک استاندارد طلایی محسوب می‌گردد. در نرم‌افزار برنامه‌نویسی R نیز با استفاده از کدهای مخصوص آمار و احتمالات، تحلیل‌های آماری پیشرفته به همراه تصویرسازی آن‌ها را انجام می‌دهد.

نقش پایتون نیز با کتابخانه‌های گسترده آن در تمامی علوم و حیطه‌های پژوهشی نیز غیرقابل انکار خواهد بود. کتابخانه‌هایی مانند Pytorch و Pandas به پردازش داده‌ها در مقیاس‌های مختلف و حل مسائل پیچیده می‌پردازد. علاقه‌مندان برای ورود به حوزه‌ی علم داده می‌توانند در دوره‌های آموزشی زیر شرکت نمایند و در کمترین زمان ممکن مطالب اصولی و مهم علم داده را دریابند:

• دوره آموزش پایتون (PYTHON) مقدماتی
• دوره آموزش علم داده با پایتون (Data Science by Python)

• مهارت‌های آماری و ریاضی

دانشمندان داده در قدم اول یادگیری مهارت‌های ریاضی باید به جبر خطی مسلط باشند و پس از آن آمار و حساب دیفرانسیل و انتگرال را در دستور کار آموزش قرار دهند. یک دانشمند داده باید ساختار کلی ریاضیات را بداند و از آن در کار خود استفاده کند.

• تجسم داده‌ها(visualization)    

مصورسازی داده‌ها فرآیند نمایش گرافیکی داده‌ها محسوب می‌شود. این عمل تبدیل داده‌ها به یک زمینه بصری است که دانشمندان علم داده می‌توانند با استفاده از نمودارها، انیمیشن‌ها و اینفوگرافیک‌ها به تحلیل داده‌ها می‌پردازند. یک متخصص داده با مصورسازی داده‌ها برای پرسنل مدیریت به پیش‌بینی ساختار سازمانی کمک شایانی می‌نماید. متخصصین داده با یادگیری اصول مصورسازی‌ها می‌توانند درک بهتری از داده‌های خود داشته باشند.

• توانایی در Hadoop SQL

داده‌های متعدد و متنوع در علوم داده نیاز به تجزیه، تحلیل، پردازش و ذخیره‌سازی دارند که استفاده از سیستم‌های سنتی برای آن‌ها چالش‌برانگیز خواهد بود. متخصصین داده با بهره‌گیری از چهارچوبی به نام Hadoop برای پردازش و ذخیره‌سازی و ساختارهای SQL به همراه آن می‌توانند داده‌های بزرگ را مدیریت کنند.

تحلیل‌گر داده، مهندس داده یا دانشمند داده؟ مقایسه نقش‌ها و مهارت‌ها 

در دنیای علم داده عنوان‌های شغلی و مهارتی فقط به یک یا دو عنوان بسنده نکرده است و حتی جزئی‌ترین موارد نیز به افراد متخصص در همان حوزه نیازمند خواهد بود. در ادامه سه نقش مهم در علم داده مورد بررسی قرار می‌گیرد تا علاقه‌مندان حوزه‌ی علم داده بتوانند با دید باز یکی از این حرفه‌ها را انتخاب کنند:

تحلیل‌گر داده: این افراد فعال در علم داده فاصله بین دانشمندان داده و تحلیل‌گران کسب و کار را پر می‌کنند. سوالاتی که نیاز به پاسخ از سوی یک سازمان دارند به آن‌ها ارائه می‌شود و سپس داده‌ها را سازمان‌دهی و تجزیه و تحلیل می‌کنند تا نتایجی را بیابند که با استراتژی کسب و کار سطح بالا هماهنگ باشد. تحلیل‌گران داده مسئول ترجمه تحلیل تکنیکال در موارد اقدام کیفی و انتقال موثر یافته‌های خود به ذینفعان مختلف هستند.

مهارت‌های مورد نیاز در این حوزه شامل موارد زیر خواهد بود:

• مهارت‌های برنامه‌نویسی 
• مهارت‌های آماری و ریاضی
• تجسم داده‌ها

مهندس داده: مهندسان داده، مقادیر تصاعدی داده‌هایی را که به سرعت در حال تغییر هستند مدیریت می‌کنند. آن‌ها بر توسعه، استقرار، مدیریت و بهینه‌سازی خطوط داده و زیرساخت برای تبدیل و انتقال داده‌ها به دانشمندان داده برای پرس و جو تمرکز می‌کنند.

مهارت‌های مورد در این حوزه شامل موارد زیر است:

• زبان‌های برنامه‌نویسی (جاوا، اسکالا)
• تسلط بر پایگاه‌های داده مانند NoSQL، MongoDB، Cassandra DB
• یادگیری چارچوب‌ها (Apache Hadoop)

دانشمند داده: افراد فعال در این حیطه می‌توانند توصیه‌هایی در مورد نوع داده مفید یا مورد نیاز ارائه دهند. دانشمندان داده لزوماً مسئول مستقیم همه فرایندهای درگیر در چرخه حیات علم داده نیستند. آن‌ها می‌توانند مدل‌های یادگیری ماشین را بسازند، مقیاس این تلاش‌ها در سطحی بزرگ‌تر به مهارت‌های مهندسی نرم‌افزار بیشتری برای بهینه‌سازی یک برنامه برای اجرای سریع‌تر نیاز دارد. در نتیجه برای یک دانشمند داده معمول است که با مهندسان یادگیری ماشین برای مقیاس‌بندی مدل‌های یادگیری ماشین شریک شود. مسئولیت‌های دانشمند داده معمولاً می‌تواند با یک تحلیل‌گر داده در موارد تجزیه و تحلیل داده‌های اکتشافی و تجسم داده‌ها هم‌پوشانی داشته باشد. با این حال، مجموعه مهارت‌های یک دانشمند داده معمولاً گسترده‌تر از میانگین تحلیل‌گر داده است. 

دانشمندان داده معمولا در موارد زیر مهارت کسب می‌کنند:

• زبان‌های برنامه‌نویسی رایج مانند R و Python برای استنتاج آماری و تجسم داده‌ها 
• یادگیری هوش تجاری در تجزیه و تحلیل داده‌ها (دوره‌ آموزش هوش تجاری (Business Intelligence))
• تسلط بر روش‌های داده کاوی و پایگاه داده
• تجزیه و پیش‌بینی با بهره‌گیری از هوش مصنوعی

برای انجام این وظایف، دانشمندان داده به علوم کامپیوتر و مهارت‌های علمی خالص فراتر از یک تحلیل‌گر تجاری معمولی یا تحلیل‌گر داده نیاز دارند. دانشمند داده همچنین باید ویژگی‌های کسب‌وکار، مانند ساخت خودرو، تجارت الکترونیک یا مراقبت‌های بهداشتی را درک کند.

تا به اینجا سه نقش مهم در علم داده همراه با فعالیت‌ها و مهارت‌های آن‌ها بیان شد. بهتر است مقایسه‌ای نیز صورت گیرد تا علاقه‌مندان با دیدی باز تصمیم خود را برای ورود به این عرصه بگیرند:

تفاوت علم داده و هوش تجاری

ممکن است به راحتی بتوان اصطلاحات "علم داده" و "هوش تجاری" (BI) را اشتباه گرفت زیرا هر دو به داده‌های سازمان و تجزیه و تحلیل آن داده‌ها مربوط می‌شوند اما در تمرکز بر موضوعات متفاوت خواهند بود.

هوش تجاری (BI) را می‌توان به صورت زیر تعریف نمود و تفاوت‌های شاخص آن با علم داده را به شکل زیر بیان نمود:

• معمولاً یک اصطلاح چتر برای فناوری است که آماده‌سازی داده‌ها، داده‌کاوی، مدیریت داده‌ها و تجسم داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. 
• ابزارها و فرآیندهای هوش تجاری اطلاعات عملی را از داده‌های خام شناسایی می‌کند و تصمیم‌گیری مبتنی بر داده را در سازمان‌ها در صنایع مختلف تسهیل کنند. 
• هوش تجاری بیشتر بر داده‌های گذشته تمرکز می‌کند و بینش‌های ابزارهای BI ماهیت توصیفی‌تری دارند.
• هوش تجاری از داده‌ها برای درک آنچه قبلاً رخ داده است استفاده می‌کند تا یک دوره اقدام را اطلاع دهد.
• BI به سمت داده‌های ایستا (تغییرناپذیر) که معمولاً ساختاری هستند هدایت می‌شود.

در مقابل علم داده به شکل زیر بیان می‌گردد:

• ابزارهای علم داده در بسیاری از موارد هوش تجاری با هم هم‌پوشانی دارند.
• علم داده از داده‌های توصیفی استفاده می‌کند.
• در علم داده با داده‌های توصیفی به تعیین متغیرهای پیش‌بینی‌کننده پرداخته می‌شود تا سپس برای دسته‌بندی داده‌ها یا پیش‌بینی‌ها استفاده شود.

علم داده و BI با وجود ویژگی‌های بسیار متقابلاً منحصر به فرد نیستند. سازمان‌های هوشمند از هر دو برای درک کامل و استخراج ارزش از داده‌های خود استفاده می‌کنند. یادگیری هر دوی این علوم برای علاقه‌مندان این حوزه پیشنهاد می‌گردد. دانش‌پژوهان این حوزه می‌توانند در دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان شرکت نمایند و از بهترین روش‌های تدریس بهره‌مند شوند.

مزایا و معایب علم داده برای کسب و کارها

تا اینجا به صورت گسترده به تعریف علم داده و نقش آن پرداخته شد، حالا بهتر است تا نقش مستقیم این علم در کسب و کارها مورد بررسی قرار گیرد و مزایا و معایبی که به همراه دارد بیان گردد:

آینده و بازار کار علم داده

آینده علم داده با فرصت‌های هیجان‌انگیزی که توسط فناوری‌های جدیدی ظهور می‌کنند و با روش‌های کاملا نوین برای تجزیه و تحلیل و استفاده از داده‌ها همراه خواهد بود. با پیشرفت این فناوری‌ها، علم داده فرصت‌های جدیدی را در صنایع ایجاد خواهد کرد و مشاغل متعددی برای افراد فعال در این حوزه‌ها ایجاد خواهد شد. این پیشرفت‌ها در علم داده به وقوع موارد زیر منجر خواهد شد:

• پیش‌بینی روندها و تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر داده به صورت ساده‌تر
• بهره‌گیری دقیق‌تر از مدل‌های یادگیری ماشین
• متحول شدن صنعت و درمان و بازارهای مالی
• جایگزین شدن ابزارهای سنتی با محاسبات کوانتومی
• درک سه‌بعدی داده‌ها در موقعیت‌های واقعیت مجازی (VR)

جمع‌بندی

با توجه به افزایش حجم داده‌ها در عصر حاضر و اهمیت بالای استفاده بهینه و پردازش این داده‌ها، تربیت و به‌کارگیری افراد با استعداد در این حوزه امری مهم محسوب می‌گردد. مزایا و معایب علم داده نشان می‌دهد که چرا رویکرد به این حوزه با طرز فکر و آموزش صحیح ضروری است. با یادگیری اصولی علم داده می توان به این عرصه ورود کرد و پس از تمرین و مداومت در آموزش مقدمات ورود به بازار کار و کسب درآمد مهیا خواهد شد. علم داده به عنوان رشته‌ای پرطرفدار در کسب و کارها و حتی در زندگی به شمار می‌رود. و تخصص داشتن در آن می‌تواند آینده خوبی را برای فرد هم از نظر علمی و مالی رقم بزند.

نویسنده: نگین بشیری، کارشناس مهندسی برق - صالحه علی پور، کارشناس ارشد مهندسی پزشکی

مهندسی هوافضا (Aerospace Engineering)، یکی از رشته‌های شاخه فنی مهندسی است که به دلیل ایجاد تکنولوژی‌های جدید و رشد سریعی که در ارائه پدیده‌های نو دارد، در سراسر جهان بعنوان یکی از علوم با سطح فناوری بالا (HighTech) محسوب می‌شود. برای تصور بهتر از سرعت پیشرفت این علم کافیست تلاش‌های برادران رایت برای اولین پرواز را با لمس خورشید توسط کاوشگر پارکر در بازه زمانی کمتر از 150 سال در نظر بگیرید. این رشته در یک تعریف ساده به بررسی، طراحی و ساخت وسایل پرنده هوایی و فضایی، از هواپیما، هلی کوپتر، موشک، پهپاد گرفته تا بالن، فضاپیما، ماهواره، ایستگاه فضایی و .... می‌پردازد. مهندسی هوافضا از 5 گرایش اصلی آیرودینامیک، سازه‌های هوایی، جلوبرندگی، دینامیک پرواز و کنترل و مهندسی فضایی، تشکیل شده است.

آیرودینامیک

گرایش آیرودینامیک، تقریبا معروف‌ترین شاخه مهندسی هوافضا، حتی برای افراد خارج از این رشته است. عبارت آیرودینامیک از نظر لغوی از دو بخش آیرو (aero) به معنی هوا و دینامیک (dynamic) به معنی حرکت تشکیل شده است. بنابراین آیرودینامیک به معنی علم مطالعه "حرکت هوا" است. از نظر مفهومی و تقسیم بندی‌های علوم، آیرودینامیک، یکی از زیر مجموعه‌های علم دینامیک سیالات (مکانیک سیالات) است. به عبارت دقیق تر، دینامیک سیالات به دو بخش اصلی دینامیک گاز و مایعات تقسیم می‌شود و در مرحله‌ای جزیی‌تر دینامیک گاز شامل چند شاخه می شود که آیرودینامیک یکی از آن‌هاست و  به طور خاص به مطالعه حرکت هوا می‌پردازد. در واقع در این علم رفتار جریان هوا و تاثیری که بر حرکت اجسام پرنده می‌گذارد، بررسی می‌شود.

دروسی که در این گرایش از مهندسی هوافضا بعنوان دروس تخصصی اصلی باید گذرانده شوند، آيروديناميك مافوق صوت،آيروديناميك مادون صوت، جريان لزج پيشرفته، توربولانس، ديناميك سيالات عددی 1 و 2، آيرو ديناميك ناپايا، هستند. پس از آن، معمولا به فراخور دانشگاه دروسی مانند آيروديناميك ماوراء صوت، آيروديناميك بالگرد، مكانيك سيالات عددي در جريان‌هاي تراكم پذير، مكانيك سيالات عددي در جريان‌هاي تراكم ناپذير، جريان‌هاي چندفازي، تئوري اغتشاشات،اكوستيك، تئوري لايه مرزي، توربولانس، سوخت و احتراق پيشرفته، آيروالاستيسيته، آيروديناميك موشك و...... به عنوان دروس انتخابی ارائه می‌شوند.

یکی از روش‌های بررسی مسائل آیرودینامیکی استفاده از تونل باد بعنوان تست آزمایشگاهی است که البته برای همه مسائل و شرایط امکان پذیر نیست و همچنین برای موارد امکان پذیر هم، هر مرحله از تست هزینه مالی بسیار زیادی را تحمیل می‌کند. اما در مقابل نرم افزارهای کامپیوتری با کمترین زمان و هزینه انواع متفاوتی از مسائل را شبیه سازی می‌کنند.

از معروف ترین و پرکاربردترین نرم افزارها این گرایش از مهندسی هوافضا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: 

• انسیس فلوئنت (Ansys Fluent)
• سی اف ایکس Ansys CFX،
•  کامسول (COMSOL)،
• استار سی سی ام (STAR CCM+)،
• اوپن فوم (OpenFOAM)
• و ....

سازه های هوایی

این گرایش همان طور که از اسمش پیداست به طراحی و تحلیل سازه‌ها در وسایل هوایی می‌پردازد. گرایش سازه های هوایی را می‌توان معادل گرایش جامدات در رشته مهندسی مکانیک در نظر گرفت. دردانشکده‌های مهندسی هوافضا، شروع مطالعات در این شاخه با دروس مقاومت مصالح، تحلیل سازه‌های هوایی، طراحی سازه های‌هایی و ... در دوره کارشناسی آغاز می‌شود. سپس در دوره‌ی کارشناسی ارشد دروس ديناميك سازه، تحليل پيشرفته سازه‌هاي هوافضايی، روش اجزاءمحدود، مكانيك مواد مركب، طراحي پيشرفته سازه‌هاي هوافضايي، آيروالاستيسيته، مكانيك محيط‌هاي پيوسته بعنوان دروس تخصصی اصلی گذرانده می‌شوند. البته واحدهایی مانند خستگي- شكست- خزش، طراحي پيشرفته وسايل نقليه هوافضايي، پايداري سازه‌هاي هوايي، ارتعاشات اتفاقي، ارتعاشات پيشرفته و ... در لیست دروس انتخابی ارائه می‌شوند.

به طور کلی هدف گرایش سازه در مهندسی هوافضا طراحی بخش‌های مختلف از سازه‌های هوافضایی و تحلیل آن‌ها در شرایط متفاوت پروازی و در برابر پدیده های شکست، خستگی، ارتعاشات، کمانش، انفجار و ... است که شامل طراحی بال، بدنه، سکان های عمودی و افقی در دم، ارابه های فرود و .... می شود که هر یک دارای جزییات و چالش های متعددی است.

نرم افزارهای مورد نیاز این زمینه از مهندسی هوافضا شامل موارد زیر هستند: 

 ابزارهایی برای مدلسازی:

• اتوکد (AutoCAD)
• سالیدورک (SolidWorks)
• کتیا (CATIA)
• زیمنس ان ایکس (Siemens NX)
• اینونتور (Autodesk Inventor)

تحلیل سازه ها:

• آباکوس (Abaqus)،
• انسیس ورکبنج یا مکانیکال (Ansys Workbench)،
• ال اس داینا (LS-DYNA)،
• ادمز (MSC Adams)،
• تخمین عمر خستگی MSC Fatigue 

جلوبرندگی (پیشرانش)

گرایش پیشرانش مانند آیرودینامیک، مبنای سیالاتی دارد و می‌توان اصول اولیه مشترکی دارند. هدف اصلی این شاخه از مهندسی هوافضا بررسی بخش‌های تولید کننده تراست (Thrust) یا نیروی پیشران است. بنابراین به مطالعه انواع سیستم‌های جلوبرنده اعم از موتورهای پیستونی، توربینی، راکت‌ها و نحوه تولید نیروی رانش در آن‌ها می‌پردازد. هر موتور هواپیما دارای بخش های مهم و متفاوتی مثل توربین، کمپرسور، محفظه احتراق، نازل، دریچه ورودی و .... است که بررسی و آنالیز هر کدام، چالش و پیچیدگی‌های خاصی را به دنبال دارد.

اصلی ترین درس‌های تخصصی این گرایش شامل جلوبرنده پيشرفته، طراحي آيروديناميكي توربوماشين‌ها، سوخت واحتراق پيشرفته، آيروترموديناميك موتورهاي موشك، روش‌هاي عددي درتوربوماشين ها، ديناميك سيالات عددی، جريان لزج پيشرفته و ديناميك گازها می‌شود. پس از آن در قالب دروس انتخابی معمولا واحدهای آيروديناميك مافوق صوت، سوخت واحتراق پيشرفت،صداي موتور، موتورهاي احتراق داخلی پيشرفته، آيروديناميك ورودي، محاسبات عددي پيشرفته، شبيه سازي توربولانس ديناميك گازها، انتقال حرارت جابجايي، انتقال حرارت تشعشع، انتقال حرارت هدايت، ناپايداري احتراق، ارائه می‌شوند.

از نرم افزارهای مناسب و مرتبط با این زمینه از مهندسی هوافضا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• گس‌ترب (GasTurb)،
• کانسپت انرک (Concept Nrec)،
• بلیدجن و توبوگرید (BladeGen & TurboGrid) 
• انسیس فلوئنت (Ansys Fluent) 

دینامیک پرواز و کنترل

همانطور که می‌دانیم، دینامیک علم تعیین وضعیت اجسام و حرکت آن‌هاست. ویژگی این دانش در مهندسی هوافضا این است دینامیک پرواز به تعیین وضعیت وسایل هوافضایی که اصطلاحا پرنده نامیده می‌شوند، می‌پردازد. اینکه پیکربندی هواپیما، جایگذاری اجزای مختلف آن، توزیع وزن و .... چگونه باشد که پایداری آن در همه شرایط پروازی، تامین شود، هدف اصلی دینامیک پرواز است. از طرفی بنا بر دلایل مختلف ممکن است پایداری هواپیما، هلی کوپتر، پهپاد یا هر نوع پرنده دیگر، برای لحظاتی از حالت مطلوب خارج شود. اقداماتی که در جهت برگرداندن وضعیت نامطلوب به شرایط پایدار، انجام می‌شود تحت عنوان اقدامات کنترلی شناخته می‌شود و به کمک علم کنترل محقق می‌شود.

ديناميك پروازپيشرفته، هدايت وناوبري، تئوري كنترل بهينه، كنترل پيشرفته، محاسبات عددي پيشرفته، طراحي هواپيماپيشرفته، مدل‌سازي سيستم ها يديناميكي در هوافضا، از درس‌های بخش تخصصی اصلی این گرایش از مهندسی هوافضا است و دروس شبيه سازي پروازي، هدايت و ناوبري، كنترل تطبيقي، كنترل چند متغيره، ديناميك پرواز موشك، تئوري ابزارآلات دقيق هواپيما و فضاپيما، مديريت تكنولوژي هوافضا، ديناميك پرواز و كنترل فضاپيماها، سيستم‌هاي كنترل مقاوم، كنترل فازي، شبكه‌هاي عصبي، كنترل غيرخطي، ديناميك پرواز بالگردها، شناسائي سيستم و تخمين پارامترهاي پرواز، مباني آزمايش‌هاي پروازي، فيلترهاي تطبيقي، طراحي بهينه چند موضوعي، طراحي ساختاري موشك، طراحي سيستم‌هاي كنترلي، تحليل سيستم‌هاي غيرخطي، كنترل ديجيتالي، روش هاي بهينه سازي، فرآيندهاي تصادفي هدايت وسايل پرنده جز واحدهای انتخابی هستند.

از نرم افزارهای مرتبط با این گرایش از مهندسی هوافضا می‌توان به موراد زیر اشاره کرد:

• زبان برنامه نویسی C++،
• پایتون (Python)،
• فرترن (Fortran)
• متلب (MATLAB)
• سیمولینک (Simulink)

مهندسی فضایی

مهندسی فضایی جدیدترین گرایش از مهندسی هوافضا است و بر علوم فضایی تمرکز دارد. برای مجزا کردن مرز هوا و فضا که طبیعتا به تقسیم بندی فعالیت های مربوط به آن دو هم منجر می‌شود، تعاریف متعددی در طول زمان و در سطوح بین المللی بیان شده است. طبق یکی از تعاریف ارتفاع 100 کیلومتری از سطح دریا، مرز بین قلمرو هوایی و فضای ماورای جو محسوب می‌شود.

مهندسی فضایی در کلی ترین تعریف به مطالعه موضوعات مرتبط با ماهواره و ماهواره بر (حامل) می‌پردازد. هر ماهواره به عنوان یک سیستم در مهندسی هوافضا، دارای زیر سیستم‌هایی مثل سازه، توان، پیشرانش، تعيين و كنترل وضعيت، کنترل دما، مخابرات و ... است که طراحی، تحلیل، ساخت و تست هر یک نیازمند تخصص و دانش مخصوص به خود می‌باشد. مهندسان نیز معمولا در یکی از این حوزه ها فعالیت دارند البته ارتباط شدید بین زیر سیستم‌ها نیازمند همکاری و ارتباط نزدیک بین افراد است.

دروس تخصصی اصلی در این گرایش؛ مكانيك مدارپيشرفته، روش‌هاي بهينه سازي، طراحي سيستمي ماهواره، مدل‌سازي سيستم‌هاي ديناميكي درهوافضا، طراحي سيستمي ماهواره بر، ديناميك پروازوكنترل فضاپيما، ديناميك وكنترل پروازماهواره بر است و همانند سایر گرایش‌های مهندسی هوافضا، واحدهایی مانند ( بالستيك خارجي، طراحي ابزارها و سيستم‌هاي ژيروسكوپي، مواد سازه‌هاي فضايي، پيشرانه‌هاي فضايي، كاربرد اطلاعات دورسنجي، هدايت وكنترل فضاپيما، ارتعاشات سازه‌هاي فضايي، سيستم‌هاي پشتيبان حيات درفضا، كنترل حرارتي ماهواه، مديريت تكنولوژي هوافضا، محيط عملكردي فضاپيما، مباني طراحي سيستمي، مهندسي سيستم‌هاي فضايي، شناسايي مدار و وضعيت، طراحي ماموريت‌هاي فضايي، شبيه سازي پرواز، سيستم‌هاي مخابرات فضايي وايستگاه‌هاي زميني، تكنولوژي ساخت صنايع فضايي، قابليت اطمينان و تست درصنايع فضايي، زيست‌شناسي فضايی، آيروديناميك سامانه‌هاي فضايي، شبيه سازي سامانه هاي فضايی، اصول بارگذاري وطراحي سازه حامل هاي فضايي، طراحي سيستمي بلوك انتقال مداري، طراحي سازه هاي فضايي، طراحي آزمايش هاي سيستم هاي فضايي، هدايت و ناوبري فضایي، اصول كيهان شناسي مشاهداتي، اصول سنجش از راه دور، ديناميك مدارپيشرفته، طراحي و تحليل ماموريت بين سياره اي، طراحي بهينه چندموضوعي فضاپيماها) بعنوان دروس انتخابی قابل اخذ توسط دانشجویان هستند.

از نرم افزارهای کاربردی این گرایش می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نرم افزار (STK (Systems Tool kit STK
• نرم افزار سی پلاس پلاس
• نرم افزار متلب(MATLAB)

البته به دلیل اشتراکاتی که هر بخش از مهندسی فضایی با سایر حوزه‌های مهندسی هوافضا دارد، برخی از این واحدها مشترک با گرایش‌های سازه، دینامیک پرواز و کنترل و پیشرانش است. ديناميك گازپيشرفته، طراحي موتورموشك‌هاي سوخت جامد، طراحي موتورموشك‌هاي سوخت مايع، محاسبات عددي پيشرفته، كنترل غيرخطي، مباني قابليت اطمينان، كنترل پیشرفته، كنترل بهينه، هدايت وناوبري، ديناميك پروازموشک، كنترل ديجيتال، كنترل تطبيقي، كنترل چندمتغيره، كنترل فازي، شبكه‌هاي عصبي، طراحي سيستم‌هاي كنترلي، الگوريتم‌هاي مدرن دربهينه سازي، ديناميك آشوب، روش‌هاي تكاملي دربهينه سازي، مدل‌سازي سيستم‌هاي ديناميكي، سيستم‌هاي غيرخطي، كنترل پيشبين، كنترل مقاوم، از جمله این دروس هستند.

در این مقاله به بررسی انواع گرایش مهندسی هوافضا پرداختیم. چنانچه علاقمند به آشنایی با شرایط بازارکار هرکدام از این گرایش ها هستید، پیشنهاد می کنیم مقاله "مهندسی هوافضا چیست؟ (گرایش ها، بازار کار و درآمد)" را نیز مطالعه کنید. 

جمع بندی

همانطور که گفته شد مهندسی فضایی به دلیل مفاهیم مشترک با سایر گرایش‌ها، از نرم افزارهای مشابهی نیز بهره می‌برد. به طور مثال برای مباحث هدایت و کنترل ماهواره‌ها، مانند مهندسان گرایش کنترل از MATLAB یا برای تحلیل سوخت و احتراق حامل‌ها از Fluent و .... استفاده می‌کنند. یکی از ابزارهای خاص این شاخه از مهندسی هوافضا، نرم افزار اس تی کی (STK) است که از طراحی ماموریت و مدار تا جزییات دریافتی‌های آنتن های ماهواره‌ها را می‌توان در آن شبیه سازی و تحلیل کرد.

نویسنده: ستاره دهقان، کارشناس دپارتمان مهندسی هوافضا گروه آموزشی پارس پژوهان