مهندسی ساخت و تولید - اهمیت ساخت و تولید - قابلیت و ویژگی‌های یک فارغ التحصیل رشتهٔ ساخت و تولید

مهندسی ساخت و تولید-گرایش ساخت وتولید

اهمیت ساخت و تولید - قابلیت و ویژگی‌های یک فارغ التحصیل رشتهٔ ساخت و تولید

لیست دروس تخصصي رشته ساخت و توليد

مهندسی ساخت و تولید، ساخت و تولید، «رشته‌ای از مهندسی است که به تحصیلات و تجاربی نیازمند است تا رویه‌های مهندسی را در پروسه‌های تولید و شیوه‌های تولید را در صنعت بفهمد، به کار گیرد و کنترل کند. و به توان برنامه‌ریزی در فرایندهای تولید نیازمند است تا درباره ابزارها، روندها و ماشین‌آلات و تجهیزات تحقیق کند و آنها را بهبود بخشد و امکانات و سیستم‌ها را برای تولید فراورده‌های با کیفیت و هزینه بهینه یکی کند.» بنابراين مي توان گفت كه گرايش ساخت و توليد به زمينه هاي كاربردي مهندسي مكانيك مي پردازد. فارغ‌التحصيلان اين دوره مي‌توانند تا مقطع كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور ادامه تحصيل دهند.

مهندسان ساخت و تولید سنسورهای به کار رفته در کیسهٔ هوای خودروی شما، نوک چاپ در چاپگر، و کلید اپتیک در تلفن همراه شما را می سازند. آن‌ها همچنین در زمینهٔ تولید موتورهای جت کوچک، تلسکوپ‌های پیشرفته، سمعک‌های درون گوشی، ریزپردازنده ها، و نیز تولید سبز مشغول به فعالیتند. دانش‌آموختگان این رشته یاد می‌گیرند چگونه از طریق میکروماشین کاری بر روی نوک یک سوزن بنویسند، رباتی را کنترل کنند، به کمک رایانه مدل‌های سه بعدی پیچیده بسازند و یک طرح را به یک ماشین پرسرعت انتقال دهند تا آن را بسازد.

اهمیت

تمامی فراورده‌ها از هواپیما و خودرو تا رایانه و اسباب بازی باید تولید شوند . مهندسی ساخت و تولید دانش و هنر ساختن فراورده‌های با کیفیت با هزینهٔ منطقی است . ساخت و تولید شامل اجزایی از مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی موادو مهندسی صنایع است. بخش‌های اصلی ساخت و تولید روندهای تولید، برنامه ریزی، کنترل کیفیت، طراحی ابزار،رباتیک، طراحی به کمک کامپیوتر و تولید به کمک کامپیوتر را شامل می‌شود.

مهندسان ساخت و تولید روش ساخت فراورده را طراحی می‌کنند . آن‌ها باید به اندازهٔ کافی با روش‌های متنوع تولید مانند برش فلزات، شکل دهی، مونتاژ، بازرسی و تست آشنا باشند تا بتوانند روند تولید را طرح ریزی کنند و برای یافتن بهترین شرایط کارکرد تحقیق کنند . ممکن است آنها ابزارها و ماشین‌های مخصوصی طراحی کنند و برای بهبود بخشیدن به روش‌های تولید کنونی نو آوری هایی به خرج دهند . آنها استانداردهای کارها را تعیین می‌کنند و مراحل تولید را هماهنگ می‌کنند تا روند همواری را از دریافتن مواد اولیه تا صادر کردن قطعات ساخته شده تضمین کنند . آنها باید تجهیزات، نیروی انسانی و امکانات را در یک سیستم که فراورده‌های با کیفیت را به طور کارامد تولید می‌کند، به خوبی متحد کنند .

قابلیت‌ها

از ویژگی‌های یک فارغ التحصیل رشتهٔ ساخت و تولید می‌توان به درک وی نسبت به روندهای تولید، اصول طراحی و تولید، آشنایی با مواد و تحلیل مدل‌های تولیدی اشاره کرد. برای توضیح بیشتر می‌توان گفت فارغ التحصیل این رشته تأثیر روندهای متفاوت تولید را بر روی ویژگی‌های ماده درک می‌کند . قدرت انتخاب و به کار گیری مواد را داراست و در این زمینه خود مبتکر آزمایش‌ها و پژوهش‌های گوناگون است . او می‌تواند با تهیهٔ نقشه‌های دو بعدی و یا مدل‌های سه بعدی و نیز جداول اطلاعات به دست آمده را منتقل کند . به طور کلی انتظار می‌رود مهندسان ساخت و تولید بعد از فارغ التحصیلی قابلیت‌های زیر را به دست آورده باشند :

یک مهندس ساخت وتولید قادر است از دانش خود در ریاضیات، علوم پایه و علوم مهندسی برای حل مسائل مهندسی ساخت وتولید به خوبی استفاده کند .
یک مهندس ساخت و تولید قادر است آزمایش‌های مورد نظر خود را طراحی کند و نتایج آن را به خوبی تشریح کند .
قادر است وسیله‌ها، سیستم‌ها یا روند هایی را طراحی کند که مشخصات داده شده را ارضا کند .
قادر است با کامپیوتر و نرم‌افزارهای مربوطه برای طراحی، تحلیل و جمع آوری اطلاعات به خوبی کار کند .
قادر است با رسانه‌های نوشتاری، گفتاری یا تصویری، ایده‌های خود را به خوبی به دیگران انتقال دهد .
قادر است برای تحلیل یک مسئلهٔ مهندسی به عنوان عضوی از گروه به خوبی فعالیت نماید .
قادر است مسئولیت حرفه‌ای یک مهندس و این که چگونه مسائل مهندسی بر ایمنی، اقتصاد، اخلاق، سیاست، جامعه و مسائل فرهنگی تأثیر می گذارد، را درک کند .
درک می‌کند که همواره باید به دنبال دانش باشد تا اطلاعات خود را به روز نگه دارد .

گرايش ساخت وتولید

اين رشته در مقاطع كارداني و كارشناسي به دو گرايش قالب سازي و ماشين ابزار تقسيم مي شود و در مقاطع تحصيلات تكميلي به سه گرايش سيستمهاي توليد صنعتي، شكل دهي فلزات و (در برخي از دانشگاه ها مكاترونيك) تقسيم مي گردد.

هدف تربيت كارشناساني است كه با به كاربردن تكنولوژي مربوط به ابزارسازي، ريخته گري ، جوشكاري، فرم دادن فلزات ، طرح كارگاه يا كارخانه هاي توليدي آماده كار در زمينه ساخت و توليد ماشين آلات و صنايع (كشاورزي ، نظامي، ماشين سازي، ابزارسازي ، خودروسازي و ... ) باشند. فارغ التحصيلان اين دوره قادر خواهند بود در صنايعي مانند ماشين سازي، ابزارسازي، خودروسازي ، صنايع كشاورزي، صنايع هوايي و تسليحاتي به ساخت و توليد ماشين آلات، طراحي كارگاه و يا كارخانه توليدي بپردازند و نظارت و بهره برداري و اجراي صحيح طرحها را عهده دار شوند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضي، فيزيك و مكانيك از آگاهي كافي برخوردار باشند. همچنين درك دروس پايه مانند استاتيك و مقاومت مصالح براي درك دروسي مانند ارتعاشات ديناميك، ديناميك ماشين، ارتعاشات ماشين و ابزار و غيره ضروري است. دروس اين دروه شامل مطالبي در مورد نحوه توليد، طراحي قالبهاي پرس، طراحي قيد و بندها، كار و برنامه ريزي با ماشينهاي اتوماتيك، اصول كلي و نحوه كار با ماشينهاي دستي و تعمير و نصب تمام سرويسهاي صنعتي مي باشد و درصد نسبتا بالايي از آنها به صورت عملي ارائه مي گردد. داوطلب بايد سالم باشد تا بتواند كارهاي كارگاهي را به خوبي انجام دهد و استعداد كارهاي فني را داشته باشد. با توجه به خودكفايي صنايع كشور اين رشته داراي بازار كار خوبي است.

يك قطعه بايد به چه روشي ساخته شود تا داراي توليدي سريع و ارزان و همچنين كيفيت مناسب و وقت و كارايي مطلوب باشد؟ پاسخ به اين سوال مهم بر عهده مهندسان گرايش ساخت و توليد است. چرا كه يك مهندس ساخت و توليد به مسائل مربوط به ساخت بهينه و توليد با كيفيت بالا مي‌پردازد. در واقع اين گرايش بيشتر به مشكلات و معضلات ساخت و توليد مي‌پردازد و در نتيجه نسبت به دو گرايش حرارت و سيالات و طراحي جامدات عملي‌تر است و دو گرايش فوق جنبه علمي‌تر دارند.

ليست دروس تخصصي ساخت و توليد

دروس تخصصي كه براي رشته ساخت و توليد ارائه مي شود، عبارتند از: طراحي قالب پرس، ماشينهاي كنترل عددي، سيستمهاي اندازه گيري (مترولوژي)، توانايي ماشينكاري ، اونيورسال، توليد مخصوص، هيدروليك و پنوماتيك، تست غير مخرب، طراحي قيد و بند، تكنولوژي پلاستيك، كامپوزيت، ريخته گري، شكل دهي فلزات، قالبهاي آهنگري (فورج)، طراحي و توليد به كمك كامپيوتر CAD/CAM ، جوشكاري تخصصي ، متالورژي، عمليات حرارتي، كاربرد برق، مديريت توليد، كنترل كيفيت، اتوماسيون، طراحي كارخانه و ... كه همه اين دروس داراي آزمايشگاه و يا كارگاه نيز مي باشند كه همزمان با گذراندن درس به صورت تئوري، بخش عملي نيز به صورت كارگاهي يا آزمايشگاهي انجام مي گيرد، در نتيجه دانشجويان از نزديك با واقعيات عملي دروس از نزديك آشنا مي شوند.

طراحی قالب پرس: در اين مبحث به روشهاي گوناگون شكل دهي ورق و محاسبات مربوطه پرداخته مي شود. به طوريكه مي توان از قالبهاي ساده برش تا قالبهاي پروگرسيو براي قطعات پيچيده را طراحي كرد. بدنه اتومبيل ها، تيغه ماشين هاي ريش تراش و اكثر قطعاتي كه از ورق تشكيل شده اند را با قالب پرس شكل مي دهند.

شكل: قالب پرس ساده براي سوراخكاري ورق

سيستمهاي اندازه گيري (مترولوژي ): اين سيستمها در تعيين دقت قطعه اهميت دارند. در اين مبحث از روش هاي مختلف اندازه گيري قطعات صحبت مي شود كه از ساده ترين وسيله كوليس تا پيچيده ترين دستگاه هاي CMM صحبت به ميان مي آيد.

شكل: دستگاه CNC براي اندازه گيري قطعات پيچيده

اونيورسال: اولين دستگاه مورد استفاده توسط مهندسين ساخت و توليد، دستگاه ماشين تراش اونيورسال مي باشد كه با اين دستگاه مي توان اكثر قطعات ساده و متقارن را با دقت مناسب توليد كرد.

شكل: ماشين تراش اونيورسال

توانايي ماشينكاري: براي اينكه بتوان حداكثر راندمان در يك دستگاه تراشكاري يا ماشين كنترل عددي يا حتي دستگاه سنگ زني وجود داشته باشد و يا براي محاسبه نيرو و زمان و هزينه توليد قطعه، نياز به يادگيري تئوري هاي مربوط به اين روش هاي شكل دهي مي باشد كه در اين مبحث ارائه مي شود.

ماشين هاي كنترل عددي: براي توليد قطعات پيچيده با دقت بالا از اين سيستم استفاده مي شود. به طوريكه با استفاده از دستوراتي كه به صورت كد به ماشين داده مي شود، بار برداري از قطعه كار انجام مي گيرد. با اين دستگاه ها مي توان حتي پره هاي توربين را كه شكل 3 بعدي پيچيده اي دارند، تراشكاري كرد.

شكل: نمونه اي از دستگاه فرز CNC

توليد مخصوص: با پيشرفت علم و نياز براي توليد قطعات با شكل هاي پيچيده و يا نياز براي ماشينكاري قطعاتي با ويژگيهاي خاص كه با روش هاي سنتي امكان پذير نمي باشد، از اين روش استفاده مي شود. مثلا براي ماشينكاري شيشه كه از ماشينكاري اولتراسونيك استفاده مي شود و يا برش سنگ هاي بزرگ كه از جت آب با پودر ساينده استفاده مي كنند و يا دستگاه اسپارك كه براي ماشينكاري فلزات بسيار سخت استفاده مي شود.

شكل: دستگاه واير كات كه فلز را با استفاده از سيم و جرقه هاي ناشي از آن برش مي دهد.

شكل: شكل يك اژدها كه توسط برش با آب روي ورق با ظرافت زياد ايجاد شده است.

ريخته گري: اينجا علم مربوط به طراحي قالب و نحوه ريخته گري فلزات چه به صورت ثقلي و چه به صورت دايكست و يا حتي روش هاي ديگر مانند ريخته گري دقيق بررسي مي شود.

شكل: نمونه اي از قطعه براي بدنه موتور كه دايكست توليد شده است.

هيدروليك و پنوماتيك: با استفاده از تجهيزات و علم مربوط به هيدروليك و پنوماتيك مي توان سيستم هاي ساده اتوماسيون مانند باز و بسته شدن در اتوبوس با يك دكمه تا سيستم هاي پيچيده اتوماسيون در خط توليد هاي بزرگ را طراحي نمود.

شكل: نمونه اي از چرخ پنوماتيكي

تست غير مخرب: اين علم براي بازرسي قطعات، بدون آسيب رساندن به آنها مي باشد. براي مثال پروب التراسونيك را روي قطعه (مانند بال هواپيما) حركت مي دهند تا عيوب آنها را تشخيص دهند زيرا ترك يا عيوب ديگر در داخل قطعه با چشم ديگر قابل تشخيص نيست و به دليل امنيت و اقتصاد امكان شكستن قطعه براي بررسي عيوب نمي باشد، با وجوديكه با چشم غير مسلح فقط عيوب بزرگ ديده مي شود.

شكل: ترك آشكار شده توسط تست غير مخرب

قالبهاي آهنگري (فورج): اينجا مباحث مربوط به شكل دادن فلزات تحت نيروي قالب بررسي مي شود. از جمله طراحي قالب هاي فورج و علم جريان مواد بررسي مي شود. با دانستن اينكه خواص مواد با اين روش بهبود ميابد، نياز به اين روش شكل دهي بيشتر احساس مي گردد.

شكل: قالب فورج

طراحي قيد و بند: براي تكرار پذيري توليد قطعه و يا ماشينكاري قطعات حساس و سخت مثل ماشينكاري روي پره توربين، بايد از قيد و بند براي طراحي آنها استفاده شود.

شكل: نمونه اي از فيكسچر استفاده شده در صنايع خودرو

تكنولوژي پلاستيك: در اين مبحث كلا" به معرفي مواد پلاستيك و توليد قطعات پلاستيك با روش هاي مختلف بررسي مي شود. در رشته پليمر بيشتر به شيمي پليمر پرداخته مي شود و غير از رشته ساخت و توليد در هيچ رشته اي به تكنولوژي روز پلاستيك پرداخته نمي شود.

شكل: نمونه اي از يك قطعه پلاستيكي

كامپوزيت: با پيشرفت علم نياز به موادي كه داراي استحكام زياد با وجود وزن خيلي كم باشند، بيشتر شد. اين مبحث تا حدودي بر پايه تكنولوژي پلاستيك مي باشد. در اين مبحث ساخت و مكانيك كامپوزيت ارائه مي شود كه مي توان گفت به روزترين مبحث مي باشد.

شكل: هواپيماي كاملا كامپوزيتي

طراحي و توليد به كمك كامپيوتر CAD/CAM:مباحث مربوط به اينكه چگونه با نرم افزار هاي كامپيوتري مي توان روش توليد را تسريع داد بحث مي گردد. از جمله آموزش برنامه نويسي در نرم افزار ها نيز در اين مباحث اهميت ويژه اي دارد.

شكل: مسير ماشينكاري كه توسط نرم افزارهای CAD/CAM ایجاد شده است

جوشكاري تخصصي: تئوري ها و علم مربوط به جوشكاري و همچنين روش هاي مختلف آن در اين درس گفته مي شود

شكل: جوشكاري زيرآب

متالورژي: اين مبحث به مهندسين در انتخاب مواد و شناخت مواد بسيار كمك مي كند.

عمليات حرارتي: در اين مبحث علم مربوط به كار روي فلزات ارائه مي شود كه چگونه مي توان استحكام، سفتي، سختي، تغيير شكل و ديگر ويژگيهاي مربوط به فلزات را با توجه به نياز و با استفاده از حرارت تغيير داد.

شكل: ريز ساختار مارتنزيت

كاربرد برق: كاربرد و استفاده از تجهيزات برق و نحوه پياده سازي آنها در صنعت در اين مبحث ارائه مي شود

طراحي كارخانه: نحوه چيدمان دستگاه ها، نحوه طراحي فضا و وسايل حمل و نقل داخلي كارخانه براي رساندن راندمان به حداكثر در اين درس آموزش مي شود.

ويژگي خاص اين گرايش ايجاب مي كند كه از همان ابتداي تحصيل خواندن دروس تخصصي شروع گردد. در صورتيكه در گرايشهاي ديگر حدودا از سال دوم اين دروس شروع مي شوند. بايد توجه داشت كه اكثر دروس تخصصي گرايش ساخت داراي منابع فارسي نيستند و اكثر منابع به زبان انگليسي مي باشد و اين امر دانشجويان اين گرايش را مجبور مي كند كه از همان ترم اول به فراگيري زبان انگليسي مشغول شوند و اصطلاحات تخصصي را فرا بگيرند.

انجمن مهندسي ساخت و توليد امريكا يكي از مهمترين انجمنهاي حرفه اي است كه بيش از70 سال است كه از علم ساخت و توليد حمايت ميكند . دفتر مركزي اين انجمن در ميشيگان قرار دارد و اين انجمن در بيش از 70 كشور جهان عضو دارد و توسط صدها شبكه جهاني حمايت ميشود . از نظر ( ماركوس كراتس ) رئيس انجمن ساخت وتوليد امريكا، هدف اصلي اين انجمن همگام ساختن مردم و تكنولوژي براي پيشرفت علم ساخت و توليد است . اين انجمن بطور ساليانه بيش از نيم ميليون مهندس ساخت و توليد و مدير اجرايي را تحت پوشش و سازماندهي قرار مي دهد و سازماندهي اعضاي انجمن از طريق برنامه هايي كه براي آنها ترتيب داده مي شود صورت مي گيرد و نشريات ، نمايشگاهها و منابع علمي و تخصصي در اختيار آنها قرار مي گيرد تا سطح علمي آنان را ارتقا دهد. اعضا و كارآموزان انجمن اين اطلاعات را از طريق 11 انجمن مرتبط با انجمن ساخت و توليد دريافت مي كنند . اين انجمن ها به قرار زير است :

• Rapid prototyping
• Robotics
• Plastic
• Material_ forming fabricating
• Manufacturing Research
• Machining
• Machine Vision
• Finishing processes
• Electronic manufacturing
• Composites manufacturing
• Automation integration