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L'ingénierie consiste à appliquer systématiquement les sciences naturelles et les mathématiques à la conception et à l'amélioration de systèmes , de dispositifs ou de procédés permettant de résoudre des problèmes sous contraintes. Elle est généralement motivée par la satisfaction des besoins humains, ce qui a donné lieu à des créations telles que des ponts , des moteurs , des smartphones , des stimulateurs cardiaques , Internet , des engins spatiaux et des machines à laver . L'ingénierie implique de concilier des exigences parfois contradictoires comme la sécurité, la performance, l'esthétique, le coût, la législation et la réglementation, ainsi que les délais, tout en respectant des limites fondamentales telles que les lois de la physique.
Les disciplines traditionnelles de l'ingénierie sont le génie civil , le génie mécanique , le génie électrique et le génie chimique . La discipline académique de l'ingénierie englobe un large éventail de sous-domaines plus spécialisés , chacun pouvant mettre l'accent sur des applications spécifiques des mathématiques et des sciences . La pratique moderne de l'ingénierie suit le processus de conception en ingénierie et couvre de multiples domaines , notamment la conception et l'amélioration des infrastructures , des machines , des véhicules , de l'électronique , des matériaux et des systèmes énergétiques .
L'ingénierie, activité humaine, existe depuis l'Antiquité, avec les six machines simples classiques . Parmi les grands projets d'ingénierie antiques, on peut citer des structures impressionnantes comme les pyramides , d'élégants temples tels que le Parthénon , et des ouvrages hydrauliques comme les bateaux à coque , les canaux et l' aqueduc romain . Les premières machines étaient actionnées par la force humaine et animale, puis par le vent. Des machines de guerre furent inventées pour les sièges . En Europe, les révolutions scientifique et industrielle ont élevé l'ingénierie au rang de discipline scientifique et ont permis des progrès technologiques constants. La machine à vapeur, bien plus puissante que la force animale, a rendu possible la propulsion mécanique des navires et des chemins de fer. De nouvelles avancées scientifiques ont conduit à l'application de l'ingénierie aux domaines de l'électricité, de la chimie et de l'aérospatiale , ainsi qu'à l'utilisation de nouveaux matériaux pour une efficacité accrue.
Le mot « ingénierie » est dérivé du latin « ingenium » . Les ingénieurs suivent généralement un code de déontologie qui privilégie l'honnêteté et l'intégrité, tout en étant dévoués à la sécurité et au bien-être du public . Leurs tâches consistent à trouver des solutions optimales à des problèmes complexes, en recourant à des tests et des simulations avant la production. Lorsqu'un produit déployé présente une défaillance, l'ingénierie forensique permet d'en déterminer les causes et d'y remédier. La gestion du cycle de vie des produits est aujourd'hui largement assistée par des logiciels , de la conception aux tests et à la fabrication . À plus grande échelle, ce processus est généralement financé par une entreprise, plusieurs investisseurs ou l'État ; une connaissance de l'économie et des pratiques commerciales est donc indispensable.
Conseil américain des ingénieurs pour le développement professionnel (prédécesseur du Conseil d'accréditation pour l'ingénierie et la technologie, également connu sous le nom d'ABET) a défini « l'ingénierie » comme :L’application créative des principes scientifiques à la conception ou au développement de structures, de machines, d’appareils ou de procédés de fabrication , ou d’ouvrages les utilisant seuls ou en combinaison ; ou à leur construction ou à leur exploitation en pleine connaissance de leur conception ; ou à la prévision de leur comportement dans des conditions d’exploitation spécifiques ; le tout en ce qui concerne la fonction prévue , l’économie d’exploitation et la sécurité des personnes et des biens.
Histoire
L'ingénierie existe depuis l'Antiquité, lorsque les humains ont conçu des inventions telles que le coin , le levier , la roue et la poulie , etc.
Le terme « ingénierie » dérive du mot « ingénieur » , qui remonte au XIVe siècle, époque où un « enginer » (littéralement, celui qui construit ou utilise une machine de siège ) désignait un « constructeur de machines militaires » . Dans ce contexte, aujourd'hui désuet, une « machine » désignait une machine militaire, c'est-à-dire un engin mécanique utilisé à la guerre (par exemple, une catapulte ) . Parmi les exemples notables de cet usage désuet qui ont subsisté jusqu'à nos jours, on peut citer les corps du génie militaire, comme le Corps des ingénieurs de l'armée américaine .
Le mot « engine » lui-même est d’origine encore plus ancienne, dérivant finalement du latin génie civil est entré dans le lexique comme moyen de distinguer ceux qui se spécialisent dans la construction de tels projets non militaires et ceux qui sont impliqués dans la discipline du génie militaire .
Antiquité
Les pyramides d' Égypte antique , les ziggourats de Mésopotamie , l' Acropole et Parthénon en Grèce , les aqueducs romains la voie Appienne et le Colisée , Teotihuacán et le temple Brihadeeswarar de Thanjavur , parmi tant autres, témoignent de l'ingéniosité et du savoir-faire des ingénieurs civils et militaires de l'Antiquité. D'autres monuments, aujourd'hui disparus, tels que les jardins suspendus de Babylone et le phare d'Alexandrie , constituaient d'importantes prouesses d'ingénierie pour leur époque et étaient considérés comme faisant partie des merveilles du .
Les six machines simples classiques étaient connues dans l' ancien Proche-Orient . Le coin et le plan incliné (rampe) étaient connus depuis la préhistoire . La roue , ainsi que le mécanisme roue-essieu , furent inventés en Mésopotamie (Irak actuel) au cours du Ve millénaire avant J.-C. Le mécanisme du levier apparut il y a environ 5 000 ans au Proche-Orient , où il était utilisé dans une simple balance [ et pour déplacer des objets lourds dans la technologie égyptienne . Le levier était également utilisé dans le chadouf un dispositif de levage d'eau, la première grue , apparue en Mésopotamie vers la technologie égyptienne vers 2000 avant J.-C. poulies remontent à la Mésopotamie au début du IIe millénaire avant J.-C. et à l'Égypte antique sous la XIIe dynastie (1991-1802 avant J.-C.). La vis , la dernière des machines simples à avoir été inventée, est apparue pour la première fois en Mésopotamie durant la période néo-assyrienne (911-609 av. J.-C.). Les pyramides égyptiennes ont été construites à l'aide de trois des six machines simples, le plan incliné, le coin et le levier, pour créer des structures comme la Grande Pyramide de Gizeh .
Le premier ingénieur civil connu par son nom est Imhotep . En tant que fonctionnaire du pharaon Djéser , il a probablement conçu et supervisé la construction de la pyramide de Djéser ( la pyramide à degrés ) à Saqqara en Égypte vers 2630-2611 av. J.-C. Les premières machines hydrauliques pratiques, la roue à eau et le moulin à eau , sont apparues pour la première fois dans l' Empire perse , dans ce qui est aujourd'hui l'Irak et l'Iran, au début du IVe siècle av. J.-C.
Au IVe siècle avant J.-C., la région de Koush développa la sakia , qui utilisait la force animale plutôt que l'énergie humaine. Les hafirs furent aménagés en Koush comme réservoirs pour stocker et contenir l'eau, et pour améliorer l'irrigation. Les ancêtres des Koushites construisirent des speos à l'âge du bronze, entre 3700 et 3250 avant J.-C. Des bas-fourneaux et des hauts fourneaux furent également créés au VIIe siècle avant J.-C. en Koush. Des navires de mer à coque en planches de bois étaient conçus et construits à l'âge du bronze, comme en témoigne l' épave d'Uluburun , datée d'environ 1300 avant J.-C.
La Grèce antique a développé des machines à usage civil et militaire, comme en témoignent les écrits de Philon de Byzance et d'autres auteurs. Le mécanisme d'Anticythère , un des premiers calculateurs analogiques mécaniques connus , et les inventions mécaniques d' Archimède sont des exemples du génie mécanique grec. Certaines inventions d'Archimède, ainsi que le mécanisme d'Anticythère, nécessitaient une connaissance approfondie des engrenages différentiels ou épicycloïdaux , deux principes fondamentaux de la théorie des machines qui ont permis de concevoir les trains d'engrenages de la révolution industrielle et qui sont largement utilisés dans des domaines tels que la robotique et l'ingénierie automobile .
Les armées chinoises, grecques, romaines et hunniques antiques utilisaient des machines et des inventions militaires telles que l'artillerie , développée par les Grecs vers le IVe siècle avant J.-C., la trirème , la baliste et la catapulte , le trébuchet par les Chinois vers le VIe-Ve siècle avant J.-C.
Moyen-âge
Les premières machines pratiques actionnées par le vent , le moulin à vent et la pompe à vent , sont apparues dans le monde musulman durant l' âge d'or islamique , dans ce qui correspond aujourd'hui à l'Iran, à l'Afghanistan et au Pakistan, au IXe siècle après J.-C. La première machine pratique actionnée par la vapeur était un cric à vapeur entraîné par une turbine à vapeur , décrit en 1551 par Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf en Égypte ottomane .
L’ égreneuse de coton a été inventée en Inde au VIe siècle après J.-C. , et le rouet dans le monde islamique au début du XIe siècle deux inventions fondamentales pour le développement de l’ industrie cotonnière . Le rouet a également préfiguré la spinning jenny , une innovation majeure des débuts de la révolution industrielle au XVIIIe siècle
Les premières machines programmables ont été développées dans le monde musulman. Le séquenceur musical , un instrument de musique programmable , fut le premier type de machine programmable. Le premier séquenceur musical était un joueur de flûte automatisé inventé par les frères Banu Musa , décrit dans leur Livre des dispositifs ingénieux , au IXe siècle. En 1206, Al-Jazari inventa des automates / robots programmables . Il décrivit quatre musiciens automates , dont des batteurs actionnés par une boîte à rythmes programmable , qui pouvaient jouer différents rythmes et différents motifs de batterie.
L’ouvrage de référence sur l’état des arts mécaniques à la Renaissance est le traité d’ingénierie minière De re metallica (1556), qui comprend également des sections sur la géologie, l’exploitation minière et la chimie. De re metallica a fait office d’ouvrage de référence en chimie pendant les 180 années suivantes.
révolution industrielle
La mécanique classique , parfois appelée mécanique newtonienne, a constitué le fondement scientifique d'une grande partie de l'ingénierie moderne. Avec l'essor de l'ingénierie en tant que profession au XVIIIe siècle, le terme s'est restreint aux domaines où les mathématiques et les sciences étaient appliquées à ces fins. De même, outre le génie militaire et civil, les domaines alors désignés sous le nom d' arts mécaniques ont été intégrés à l'ingénierie.
La construction de canaux était un ouvrage d'ingénierie important au cours des premières phases de la révolution industrielle .
John Smeaton was the first self-proclaimed civil engineer and is often regarded as the "father" of civil engineering. He was an English civil engineer responsible for the design of bridges, canals, harbors, and lighthouses. He was also a capable mechanical engineer and an eminent physicist. Using a model water wheel, Smeaton conducted experiments for seven years, determining ways to increase efficiency. Smeaton introduced iron axles and gears to water wheels. Smeaton also made mechanical improvements to the Newcomen steam engine. Smeaton designed the third Eddystone Lighthouse (1755–59) where he pioneered the use of 'hydraulic lime' (a form of mortar which will set under water) and developed a technique involving dovetailed blocks of granite in the building of the lighthouse. He is important in the history, rediscovery of, and development of modern cement, because he identified the compositional requirements needed to obtain "hydraulicity" in lime; work which led ultimately to the invention of Portland cement.
Applied science led to the development of the steam engine. The sequence of events began with the invention of the barometer and the measurement of atmospheric pressure by Evangelista Torricelli in 1643, demonstration of the force of atmospheric pressure by Otto von Guericke using the Magdeburg hemispheres in 1656, laboratory experiments by Denis Papin, who built experimental model steam engines and demonstrated the use of a piston, which he published in 1707. Edward Somerset, 2nd Marquess of Worcester published a book of 100 inventions containing a method for raising waters similar to a coffee percolator. Samuel Morland, a mathematician and inventor who worked on pumps, left notes at the Vauxhall Ordinance Office on a steam pump design that Thomas Savery read. In 1698 Savery built a steam pump called "The Miner's Friend". It employed both vacuum and pressure. Iron merchant Thomas Newcomen, who built the first commercial piston steam engine in 1712, was not known to have any scientific training.
L'utilisation de cylindres de soufflage en fonte actionnés par la vapeur pour alimenter les hauts fourneaux en air comprimé a entraîné une forte augmentation de la production de fer à la fin du XVIIIe siècle. Les températures plus élevées permises par l'air comprimé à la vapeur ont permis d'utiliser davantage de chaux dans les hauts fourneaux , rendant ainsi possible le passage du charbon de bois au coke . Ces innovations ont réduit le coût du fer, rendant viables les chemins de fer hippomobiles et les ponts en fer. Le procédé de puddlage , breveté par Henry Cort en 1784, a permis de produire du fer forgé en grande quantité. Le souffle d'air chaud , breveté par James Beaumont Neilson en 1828, a considérablement réduit la quantité de combustible nécessaire à la fusion du fer. Avec la mise au point de la machine à vapeur à haute pression, le rapport puissance/poids des machines à vapeur a rendu possible la construction de bateaux à vapeur et de locomotives. De nouveaux procédés de fabrication de l'acier, tels que le procédé Bessemer et le four Martin-Siemens, ont inauguré un secteur de la construction mécanique lourde à la fin du XIXe siècle.
L'un des ingénieurs les plus célèbres du milieu du XIXe siècle fut Isambard Kingdom Brunel , qui construisit des chemins de fer, des chantiers navals et des navires à vapeur. Parmi les autres figures marquantes de l'ingénierie de cette période, on peut citer Nikola Tesla , inventeur prolifique d'applications électriques ; Alexander Graham Bell , inventeur du premier téléphone pratique ; George Stephenson , pionnier du transport ferroviaire ; et Nicolaus Otto , concepteur du premier moteur à combustion interne moderne .
La révolution industrielle a engendré une demande de machines comportant des pièces métalliques, ce qui a conduit au développement de plusieurs machines-outils . L'alésage précis de cylindres en fonte n'était pas possible avant l'invention par John Wilkinson de sa machine à aléser , considérée comme la première machine-outil . Parmi les autres machines-outils figuraient le tour à fileter , la fraiseuse , le tour à tourelle et la raboteuse . Les techniques d'usinage de précision se sont développées durant la première moitié du XIXe siècle. Elles comprenaient l'utilisation de guides pour orienter la machine-outil sur la pièce et de dispositifs de fixation pour maintenir cette dernière en position. Les machines-outils et les techniques d'usinage permettant de produire des pièces interchangeables ont conduit à la production industrielle à grande échelle à la fin du XIXe siècle.
Développement de nouveaux champs
Le recensement américain de 1850 mentionne pour la première fois la profession d’« ingénieur », avec un dénombrement de 2 000 personnes. On comptait moins de 50 diplômés en ingénierie aux États-Unis avant 1865. Le premier doctorat en ingénierie (plus précisément, en sciences appliquées et ingénierie ) décerné aux États-Unis a été attribué à Josiah Willard Gibbs de l’université Yale en 1863 ; il s’agissait également du deuxième doctorat en sciences décerné aux États-Unis. En 1870, on recensait une douzaine de diplômés en génie mécanique aux États-Unis, un nombre qui est passé à 43 par an en 1875. En 1890, on comptait 6 000 ingénieurs en génie civil, minier , mécanique et électrique. Il n’existait pas de chaire de mécanique appliquée à Cambridge avant 1875, et aucune chaire d’ingénierie à Oxford avant 1907. L’Allemagne avait établi des universités techniques plus tôt.
Les fondements du génie électrique au XIXe siècle reposent notamment sur les expériences d' Alessandro Volta , Michael Faraday , Georg Ohm et d'autres, ainsi que sur l'invention du télégraphe électrique en 1816 et du moteur électrique en 1872. Les travaux théoriques de James Maxwell (voir : équations de Maxwell ) et de Heinrich Hertz à la fin du XIXe siècle ont donné naissance à l' électronique . Les inventions ultérieures du tube à vide et du transistor ont encore accéléré le développement de l'électronique, à tel point que les ingénieurs électriciens et électroniciens sont aujourd'hui plus nombreux que leurs collègues de toute autre spécialité d'ingénierie.
Le génie chimique s'est développé à la fin du XIXe siècle. La production à l'échelle industrielle exigeait de nouveaux matériaux et de nouveaux procédés, et dès 1880, le besoin de production chimique à grande échelle était tel qu'une nouvelle industrie a vu le jour, dédiée au développement et à la fabrication à grande échelle de produits chimiques dans de nouvelles usines. Le rôle de l'ingénieur chimiste consistait à concevoir ces usines et procédés chimiques.
Issue de la fabrication de la céramique et de la métallurgie, elle-même considérée comme une de ses branches, la science des matériaux est l'une des plus anciennes formes d'ingénierie. La science des matériaux moderne découle directement de la métallurgie , elle-même issue de l'utilisation du feu. La conquête spatiale a joué un rôle déterminant dans le développement de la science des matériaux moderne : la compréhension et la mise au point des alliages métalliques , ainsi que des matériaux à base de silice et de carbone , utilisés dans la construction des véhicules spatiaux qui ont permis l'exploration de l'espace. La science des matériaux a été le moteur, et réciproquement, du développement de technologies révolutionnaires telles que les caoutchoucs , les plastiques , les semi-conducteurs et les biomatériaux .
Branches de l'ingénierie
L'ingénierie est une vaste discipline souvent divisée en plusieurs sous-disciplines. Bien que la plupart des ingénieurs soient généralement formés dans une discipline spécifique, certains acquièrent des compétences multidisciplinaires grâce à l'expérience. Les disciplines traditionnelles de l'ingénierie sont le génie civil, le génie mécanique, le génie électrique et le génie chimique. (On y ajoute parfois le génie des structures, le génie industriel, ou le génie minier et des matériaux ).
Vous trouverez ci-dessous une liste des branches reconnues de l'ingénierie. Notez qu'il existe des sous-disciplines supplémentaires.
ingénierie interdisciplinaire
Méthodologie
Dans le processus de conception en ingénierie , les ingénieurs appliquent les mathématiques et les sciences physiques pour trouver des solutions novatrices aux problèmes ou améliorer les solutions existantes. Ils doivent posséder une connaissance approfondie des sciences pertinentes pour leurs projets de conception. Par conséquent, de nombreux ingénieurs continuent d'acquérir de nouvelles connaissances tout au long de leur carrière.
S’il existe plusieurs solutions, les ingénieurs évaluent chaque option de conception en fonction de ses mérites et choisissent la solution qui correspond le mieux aux exigences. Leur rôle consiste à identifier, comprendre et interpréter les contraintes d’une conception afin d’obtenir un résultat satisfaisant. Il ne suffit généralement pas de concevoir un produit techniquement performant ; celui-ci doit également répondre à d’autres exigences.
Les contraintes peuvent inclure les lois fondamentales de la physique et de la chimie , les ressources disponibles, les limitations physiques, techniques ou liées à l'imagination, la possibilité de modifications et d'ajouts futurs, ainsi que d'autres facteurs tels que les exigences en matière de coût, de sécurité , de commercialisation, de productivité et de facilité d'entretien . En comprenant ces contraintes, les ingénieurs définissent les spécifications des limites dans lesquelles un objet ou un système viable peut être produit et exploité.
Résolution de problèmes
Les ingénieurs utilisent leurs connaissances en sciences , mathématiques , logique , économie et leur expérience ou savoir tacite approprié pour trouver des solutions adaptées à un problème donné. La création d'un modèle mathématique approprié du problème leur permet souvent de l'analyser (parfois de manière définitive) et de tester des solutions potentielles.
Il existe généralement plusieurs solutions à un problème de conception ; il convient donc d’évaluer les différents choix de conception selon leurs mérites avant de retenir celui qui est jugé le plus approprié. Genrich Altshuller , après avoir compilé des statistiques sur un grand nombre de brevets , a suggéré que les compromis sont au cœur des conceptions d’ingénierie de « bas niveau », tandis qu’à un niveau supérieur, la meilleure conception est celle qui élimine la contradiction fondamentale à l’origine du problème.
Avant la production à grande échelle, les ingénieurs s'efforcent généralement de prédire la performance de leurs conceptions par rapport aux spécifications. Ils utilisent notamment des prototypes , des maquettes , des simulations , des essais destructifs , des essais non destructifs et des essais de contrainte . Les essais garantissent le bon fonctionnement des produits, mais seulement s'ils sont représentatifs de leur utilisation réelle. Pour des produits tels que les aéronefs, utilisés différemment par divers utilisateurs, des défaillances et des défauts inattendus (nécessitant des modifications de conception) sont à prévoir tout au long de leur durée de vie opérationnelle.
Les ingénieurs s'engagent à concevoir des produits performants, qui, à l'exception de ceux travaillant dans certains secteurs de l' industrie de l'armement , ne présentent aucun danger pour la santé humaine. Ils intègrent généralement une marge de sécurité dans leurs conceptions afin de réduire le risque de défaillance imprévue. Cette philosophie est incarnée par le Credo de Cicéron , aujourd'hui considéré comme le code de déontologie originel des ingénieurs. Sa devise, « salus populi suprema lex esto » , se traduit par : « La santé (ou la sécurité, ou le bien-être) du peuple est la loi suprême. »
L'étude des produits défaillants est appelée ingénierie légale . Elle vise à identifier la cause de la défaillance afin de permettre une refonte du produit et ainsi prévenir toute récidive. Une analyse approfondie est nécessaire pour établir la cause de la défaillance d'un produit. Les conséquences d'une défaillance peuvent varier en gravité, allant du coût mineur d'une panne de machine à des pertes humaines considérables dans le cas d'accidents impliquant des aéronefs et de grandes structures fixes comme des bâtiments et des barrages. Ces catastrophes d'ingénierie de grande ampleur peuvent résulter de raccourcis ou d'erreurs dans le processus de conception, telles que des erreurs de calcul et des problèmes de communication. Elles peuvent également survenir à la suite d'une rupture par fatigue due aux contraintes , à la température ou à la corrosion . Un logiciel défectueux peut également jouer un rôle.
Utilisation de l'ordinateur
Comme pour toutes les entreprises scientifiques et technologiques modernes, les ordinateurs et les logiciels jouent un rôle de plus en plus important. Outre les logiciels d'application bureautiques classiques , il existe un certain nombre d'applications d'aide à la conception ( technologies d'aide à la conception ) spécifiquement destinées à l'ingénierie. Les ordinateurs peuvent être utilisés pour générer des modèles de processus physiques fondamentaux, qui peuvent être résolus à l'aide de méthodes numériques .
L'un des outils de conception les plus utilisés dans la profession est le logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Il permet aux ingénieurs de créer des modèles 3D, des dessins 2D et des schémas de leurs conceptions. La CAO, associée à la maquette numérique (DMU) et aux logiciels de simulation numérique (CAE) tels que l'analyse par éléments finis ou la méthode des éléments analytiques, permet aux ingénieurs de créer des modèles de conceptions qui peuvent être analysés sans avoir à réaliser de prototypes physiques coûteux et chronophages.
Ces outils permettent de contrôler les produits et les composants afin de détecter les défauts ; d’évaluer l’ajustement et l’assemblage ; d’étudier l’ergonomie ; et d’analyser les caractéristiques statiques et dynamiques des systèmes, telles que les contraintes, les températures, les émissions électromagnétiques, les courants et tensions électriques, les niveaux logiques numériques, les écoulements de fluides et la cinématique. L’accès à toutes ces informations et leur diffusion sont généralement organisés à l’aide d’ un logiciel de gestion des données produits .
Il existe également de nombreux outils pour prendre en charge des tâches d'ingénierie spécifiques, tels que les logiciels de fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour générer des instructions d'usinage CNC ; les logiciels de gestion des processus de fabrication pour l'ingénierie de production ; les logiciels de CAO électronique pour les cartes de circuits imprimés (PCB) et les schémas de circuits pour les ingénieurs en électronique ; les applications MRO pour la gestion de la maintenance ; et les logiciels d'architecture, d'ingénierie et de construction (AEC) pour le génie civil.
Ces dernières années, l’utilisation de logiciels informatiques pour faciliter le développement de produits a été collectivement appelée gestion du cycle de vie des produits (PLM).
contexte social
La profession d'ingénieur englobe un large éventail d'activités, allant de la collaboration à l'échelle de la société aux projets individuels de plus petite envergure. Presque tous les projets d'ingénierie sont soumis à un financement : entreprise, groupe d'investisseurs ou gouvernement. Les domaines de l'ingénierie les moins contraints par ce type de financement sont le bénévolat et l'ingénierie à conception ouverte .
L’ingénierie est étroitement liée à la société, à la culture et au comportement humain. La plupart des produits et des constructions utilisés par la société moderne sont influencés par l’ingénierie. Les activités d’ingénierie ont un impact sur l’environnement , la société , l’économie et la sécurité publique
citons le développement d' armes nucléaires , le barrage des Trois-Gorges , la conception et l'utilisation de véhicules utilitaires sport [ et l'extraction pétrolière . En réaction, certaines entreprises d'ingénierie ont mis en œuvre des politiques de responsabilité sociale et environnementale ambitieuses
La réalisation de nombreux objectifs du Millénaire pour le développement nécessite le développement de capacités d’ingénierie suffisantes pour développer les infrastructures et assurer un développement technologique durable.
Les ONG de développement et d'aide humanitaire à l'étranger font largement appel à des ingénieurs pour mettre en œuvre des solutions dans des contextes de catastrophe et de développement. Certaines organisations caritatives utilisent directement l'ingénierie pour le développement.
- Ingénieurs sans frontières
- Ingénieurs contre la pauvreté
- Ingénieurs agréés pour les secours en cas de catastrophe
- Ingénieurs pour un monde durable
- Ingénierie pour le changement
- Ministères internationaux de l'ingénierie
Dans les économies les plus développées, les entreprises d'ingénierie sont confrontées à un défi de taille : le nombre d'ingénieurs formés est insuffisant par rapport à celui des ingénieurs partant à la retraite. Ce problème est particulièrement criant au Royaume-Uni, où la profession d'ingénieur souffre d'une image négative et d'un faible prestige. Cette situation peut engendrer des conséquences économiques et politiques néfastes, ainsi que des problèmes d'éthique. Il est généralement admis que la profession d'ingénieur traverse une crise d'image. Le Royaume-Uni, à égalité avec les États-Unis, compte le plus grand nombre d'entreprises d'ingénierie parmi les pays européens.
Code de déontologie
Relations avec d'autres disciplines
Science
Il existe un chevauchement entre les sciences et la pratique de l'ingénierie ; en ingénierie, on applique les sciences. Ces deux domaines reposent sur l'observation précise des matériaux et des phénomènes. Tous deux utilisent les mathématiques et des critères de classification pour analyser et communiquer les observations.
Dans son ouvrage *What Engineers Know and How They Know It* [ Walter Vincenti affirme que la recherche en ingénierie présente un caractère différent de celui de la recherche scientifique. Premièrement, elle porte souvent sur des domaines où les principes fondamentaux de la physique ou de la chimie sont bien compris, mais où les problèmes eux-mêmes sont trop complexes pour être résolus de manière exacte.
Il existe une différence « réelle et importante » entre l'ingénierie et la physique, comme pour tout domaine scientifique lié à la technologie. La physique est une science exploratoire qui vise à connaître les principes, tandis que l'ingénierie utilise ces connaissances pour des applications pratiques. La première traduit une compréhension en un principe mathématique, tandis que la seconde mesure les variables impliquées et crée des technologies. Pour la technologie, la physique est une discipline auxiliaire et, d'une certaine manière, la technologie est considérée comme de la physique appliquée. Bien que la physique et l'ingénierie soient interdépendantes, cela ne signifie pas qu'un physicien est formé pour exercer le métier d'ingénieur. Un physicien a généralement besoin d'une formation complémentaire et pertinente. Les physiciens et les ingénieurs exercent des métiers différents. Cependant, les physiciens titulaires d'un doctorat, spécialisés en physique de l'ingénieur et en physique appliquée, portent des titres tels que responsable technique, ingénieur R&D et ingénieur système.
On peut citer comme exemples l’utilisation d’approximations numériques des équations de Navier-Stokes pour décrire l’écoulement aérodynamique autour d’un aéronef, ou encore le recours à la méthode des éléments finis pour calculer les contraintes dans des composants complexes. Par ailleurs, la recherche en ingénierie utilise de nombreuses méthodes semi-empiriques étrangères à la recherche scientifique fondamentale, comme la méthode de variation des paramètres.
Comme l'indiquent Fung et al. dans la révision du texte classique d'ingénierie Foundations of Solid Mechanics :
L'ingénierie est très différente des sciences. Les scientifiques cherchent à comprendre la nature, tandis que les ingénieurs s'efforcent de créer des choses qui n'existent pas à l'état naturel. Ils mettent l'accent sur l'innovation et l'invention. Pour concrétiser une invention, l'ingénieur doit traduire son idée en termes concrets et concevoir un objet utilisable. Cet objet peut être un système complexe, un dispositif, un gadget, un matériau, une méthode, un programme informatique, une expérience novatrice, une nouvelle solution à un problème ou une amélioration de ce qui existe déjà. Puisqu'une conception doit être réaliste et fonctionnelle, sa géométrie, ses dimensions et ses caractéristiques doivent être définies. Par le passé, les ingénieurs travaillant sur de nouvelles conceptions constataient qu'ils ne disposaient pas de toutes les informations nécessaires pour prendre des décisions éclairées. Le plus souvent, leurs connaissances scientifiques étaient insuffisantes. Ils étudiaient donc les mathématiques , la physique , la chimie , la biologie et la mécanique . Souvent, ils devaient approfondir les sciences pertinentes à leur profession. C'est ainsi que sont nées les sciences de l'ingénieur.
Bien que les solutions d’ingénierie utilisent des principes scientifiques, les ingénieurs doivent également tenir compte de la sécurité, de l’efficacité, de l’économie, de la fiabilité et de la constructibilité ou de la facilité de fabrication, ainsi que des considérations environnementales, éthiques et juridiques telles que la violation de brevets ou la responsabilité en cas d’échec de la solution.
Médecine et biologie
L'étude du corps humain, même si elle est abordée sous différents angles et à des fins diverses, constitue un lien commun important entre la médecine et certaines disciplines de l'ingénierie. La médecine vise à maintenir, réparer, améliorer et même remplacer les fonctions du corps humain , si nécessaire, grâce à la technologie .
La médecine moderne peut remplacer plusieurs fonctions de l'organisme grâce à l'utilisation d'organes artificiels et modifier considérablement le fonctionnement du corps humain grâce à des dispositifs artificiels tels que, par exemple, les implants cérébraux et les stimulateurs cardiaques . Les domaines de la bionique et de la bionique médicale sont consacrés à l'étude des implants synthétiques liés aux systèmes naturels.
À l’inverse, certaines disciplines de l’ingénierie considèrent le corps humain comme une machine biologique digne d’être étudiée et s’attachent à reproduire nombre de ses fonctions en substituant la technologie à la biologie . Ceci a donné naissance à des domaines tels que l’intelligence artificielle , les réseaux de neurones , la logique floue et la robotique . Il existe également d’importantes interactions interdisciplinaires entre l’ingénierie et la médecine.
Ces deux domaines apportent des solutions à des problèmes concrets. Cela implique souvent d'avancer avant même que les phénomènes ne soient pleinement compris d'un point de vue scientifique rigoureux ; l'expérimentation et les connaissances empiriques en sont donc des composantes essentielles.
La médecine étudie en partie le fonctionnement du corps humain. Le corps humain, en tant que machine biologique, possède de nombreuses fonctions qui peuvent être modélisées à l'aide de méthodes d'ingénierie.
Le cœur, par exemple, fonctionne un peu comme une pompe, le squelette est comme une structure liée avec des leviers, le cerveau produit des signaux électriques, etc. Ces similitudes, ainsi que l'importance et l'application croissantes des principes d'ingénierie en médecine, ont conduit au développement du domaine du génie biomédical qui utilise des concepts développés dans les deux disciplines.
De nouvelles branches scientifiques émergentes, telles que la biologie des systèmes , adaptent les outils analytiques traditionnellement utilisés pour l'ingénierie, tels que la modélisation des systèmes et l'analyse informatique, à la description des systèmes biologiques.
Art
Il existe des liens entre l'ingénierie et l'art, par exemple l'architecture , l'architecture paysagère et le design industriel (au point même que ces disciplines peuvent parfois être incluses dans la faculté d'ingénierie d'une université).
L’ Art Institute of Chicago , par exemple, a organisé une exposition sur l’art de la conception aérospatiale de la NASA . La conception du pont de Robert Maillart est perçue par certains comme une œuvre délibérément artistique. À l’ Université de Floride du Sud , un professeur d’ingénierie, grâce à une subvention de la National Science Foundation , a créé un cours qui établit un lien entre l’art et l’ingénierie.
Parmi les figures historiques célèbres, Léonard de Vinci est un artiste et ingénieur de la Renaissance renommé , et un exemple parfait du lien entre l'art et l'ingénierie.
Entreprise
L’ingénierie d’entreprise traite des relations entre l’ingénierie professionnelle, les systèmes informatiques, l’administration des affaires et la gestion du changement . Le management de l’ingénierie, ou « ingénierie de gestion », est un domaine spécialisé du management qui s’intéresse à la pratique de l’ingénierie ou au secteur industriel de l’ingénierie.
La demande croissante d'ingénieurs orientés vers le management (ou, inversement, de managers maîtrisant les aspects techniques de l'ingénierie) a engendré la création de formations spécialisées en management de l'ingénierie. Ces formations permettent aux étudiants d'acquérir les connaissances et les compétences nécessaires à ces fonctions. Au cours d'un cursus de management de l'ingénierie, les étudiants développent des compétences, des connaissances et une expertise en génie industriel , ainsi qu'en administration des affaires, en techniques de management et en pensée stratégique. Les ingénieurs spécialisés en conduite du changement doivent posséder une connaissance approfondie de l'application des principes et des méthodes de la psychologie du travail et des organisations .
Les ingénieurs professionnels se forment souvent en tant que consultants en management certifiés, dans le domaine très spécialisé du conseil en management appliqué à l'ingénierie. Ce travail porte fréquemment sur des projets de transformation d'entreprise complexes et de grande envergure , ou sur des initiatives de gestion des processus métier, dans des secteurs tels que l'aérospatiale et la défense, l'automobile, le pétrole et le gaz, la mécanique, l'industrie pharmaceutique, l'agroalimentaire, l'électronique et l'électrotechnique, la production et la distribution d'énergie, les services publics et les transports. Cette combinaison de compétences techniques en ingénierie, de compétences en conseil en management, de connaissance du secteur d'activité et d'expertise en gestion du changement permet aux ingénieurs professionnels également qualifiés en conseil en management de piloter des projets de transformation d'entreprise majeurs. Ces projets sont généralement parrainés par la direction générale.
Autres champs
En science politique , le terme « ingénierie » a été emprunté pour désigner l’étude de l’ingénierie sociale et de l’ingénierie politique , qui traitent de la formation des structures politiques et sociales à l’aide de la méthodologie de l’ingénierie combinée aux principes de la science politique . L’ingénierie marketing et l’ingénierie financière ont également emprunté ce terme.