مقدمه

امروزه دوره‌های رشد و پیشرفت دانش بشری را بر اساس نحوه به كارگیری فلزات و مواد تقسیم‌بندی می‌كنند. شناخت خواص، توزیع و نحوه استخراج و كاربرد مواد گوناگون در صنایع به همراه تولید مواد مركب و الكترو سرامیکها و حفاظت و شكل‌دهی آنها محدوده مهم، وسیع و پر كاربردی از دستاوردهای دانش بشری را شامل می‌گردد كه هم اكنون به عنوان دانش مهندسی مواد شناخته می‌شود.

تحولات سریع و وسعت تحقیقات و بازدهی بالا، این دانش را در زمره مهمترین علوم استراتژیك قرار داده و یكی از ملاكهای توسعه یافتگی جوامع بر اساس رشد و پیشرفت تكنولوژیك در این علم محسوب می‌شود.

تعریف

مهندسین مواد دست اندر كار استخراج، توسعه دادن، عمل آوردن، و امتحان كردن موادی هستند كه در تولیدفراورده های گوناگون، از چیپهای كامپیوتری و صفحات تلوزیون گرفته تا چوب گلف به كار میروند.آنها با فلزات، سرامیكها، مواد پلاستیكی، نیمه هادیها، و تركیباتی از موادی كه به آنها كامپوزیت (مواد مركب) می‌گویند، برای بوجود آوردن موادی كه دارای خصوصیات خاص مكانیكی، الكتریكی و شیمیائی باشند كار میكنند. از جمله كارهای آنها انتخاب مواد برای كاربردهای جدید نیز میباشد  .

امروزه پیشرفتهای جدیدی در مهندسی مواد حاصل شده كه به مهندسین این امكان را میدهد تا مواد را به روشهای گوناگونی به كار برند. بعنوان مثال ، مهندسین مواد با استفاده از فرایندهای پیشرفته ، الكترونها و نوترونها به توانائی تولید مواد در سطح اتمی دست یافته اند و نیز قادر به شبیه سازی خصوصیات مواد و اجزای آنها توسط رایانه شده اند  .

مهندسین مواد متخصص در فلزات را مهندسین فلزات و متخصص در سرامیك را مهندسین سرامیك گویند. اكثریت مهندسین فلزات (متالوژی) در یكی از سه شاخه اصلی یعنی استخراج یا شیمیائی ، فیزیكی و یا فرایند كار میكنند  .

متالوژیستهای استخراج با جدا كردن فلزات از سنگهای معدنی و پالایش وآلیاژ سازی آنها برای بدست آوردن فلزات مفید سر و كار دارند. متالوژیستهای فیزیكی طبیعت ، ساختار و خصوصیات فیزیكی فلزات و آلیاژهای آنها را بررسی كرده و در روشهای تبدیل آنها به محصولات نهائی مورد استفاده قرارمیدهند. متالوژیستهای فرایند ، روشهای فلزكاری مانند ریخته گری ، كوبیدن ، گرد كردن و شكل دهی را بوجود آورده و توسعه میدهند. مهندسین سرامیك مواد سرامیكی را تولید كرده و روشهای تبدیل آنها را به فراورده های مفید ایجاد میكنند. سرامیك به تمامی مواد غیر آلی و غیر فلزی كه عموما در روند تبدیل نیاز به حرارتهای بالا دارند گفته می شود .مهندسین سرامیك بر روی موادی گوناگون از شیشه آلات گرفته تا قطعات اتومبیل و هواپیما ،‌ خطوط ارتباطی فیبر نوری ، كف پوش و عایقهای الكتریكی كار می كنند.

گرایشها و کاربرد

در حال حاضر رشته مهندسی مواد در سطح دانشگاه‌های ایران در مقطع کارشناسی در سه گرایش دانشجو می‌پذیرد که عبارتند از: متالورژی استخراجی، متالورژی صنعتی و سرامیک که در زیر با آنها آشنا می شویم.

گرایش متالورژی استخراجی

گرایش متالورژی استخراجی یکی از زیرمجموعه های رشته مهندسی مواد است. کشور ایران جزء معدود کشورهای جهان بشمار می رود که دارای معادن متنوع و غنی از فلزات است. با وجود این مزیت نسبی، متأسفانه هنوز ما نتوانسته ایم به جایگاه واقعی خود در تولید فلزات در جهان برسیم. در ایران در حال حاضر فقط فلزاتی نظیر آهن، مس، سرب، روی و آلومینیوم بصورت انبوه تولید می شود. هنوز ما وارد کننده فلزاتی نظیر تیتانیم، منیزیم، کبالت و … هستیم. حتی باید اشاره کرد که بحث روز ایران در رابطه با غنی سازی اورانیم، با وجود معادن حاوی اورانیم اخیراً مورد توجه قرار گرفته، که یک بحث کاملاً متالورژیکی است. در حقیقت باید از متخصصین امر استخراج فلزات بعنوان متولیان تولید فلز اورانیم نام برد. بنابراین دیر یا زود ایران باید تولید دیگر فلزات مهم صنعتی و استراتژیک را آغاز کند. این مسئله جز با کمک نیروهای متخصص امکان پذیر نیست.

در این رشته به هیچ وجه در مورد معدن کاری و استخراج معادن بحث نمی شود. این جزء مواردی است که به فارغ التحصیلان رشته مهندسی معدن مربوط می شود. بلکه کار فارغ التحصیلان این رشته هنگامی آغاز شده که سنگ معدن حاوی فلز در محل کارخانه تحویل گرفته می شود.

از دیگر زمینه هایی که در این گرایش آموزش داده می شود میتوان به خوردگی و از بین رفتن فلزات و روشهای جلوگیری از آن و روشهای پوشش دهی فلزات اشاره کرد. گفتنی است که در حال حاضر ??% از درآمد ناخالص ملی کشور آمریکا بواسطه مسئله خوردگی انواع سازه ها، اتومبیلها، صنایع و …. تلف می شود. این نشان دهنده اهمیت علم خوردگی فلزات است. همچنین با عملیات خاص میتوان در سطح فلزات، پوششهای خاصی ایجاد کرد که خصوصیات سطحی فلزات را بطور چشمگیری بهبود داد. بعنوان مثال میتوان با ایجاد پوششهای خاص سختی سطح فلزات را تا پانزده برابر افزایش داد. یا با ایجاد پوششهای مناسب در سطح فلزی مثل آهن، آنها را در محیطهای خورنده ای مثل اسید سولفوریک به راحتی بکار برد. دانشجویان جزء مواردی که در این رشته با آن آشنا می شوند خوردگی و روشهای جلوگیری از آن و علم پوشش دهی فلزات است.

گرایش متالورژی صنعتی

رشته متالورژی صنعتی یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. در مهندسی مواد شناخت ساختار مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بین این ساختار و خواص در جهت افزایش زمینه‌های کاربردی و طراحی مواد نو و ترکیبات جدید از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

با توجه به نام و محتوای این رشته ملاحظه می‌شود که در این رشته از علم شناخت فلزات و آلیاژها در جهت کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود. علم متالورژی که یکی از شاخه‌های علم مواد می‌باشد در زمینه طراحی و تولید آلیاژهای صنعتی کاربرد دارد. کلیه قطعات مکانیکی که در صنایع مختلف بکار می‌رود از فلزات و آلیاژهای گوناگونی ساخته شده اند. انواع فولادها و چدن‌های آلیاژی، آلومینیم و آلیاژهای آن، مس، منیزیم، روی و سایر فلزات به‌طور وسیع در ساخت انواع قطعات صنعتی مورد مصرف قرار می‌گیرند. این قطعات در صنایع مختلف به‌خصوص صنایع خودروسازی، هوا- فضا، هواپیماسازی، پتروشیمی، صنعت نفت و گاز، ساختمان، سازه‌های فضایی، حمل‌ونقل، صنایع نظامی به‌کار می‌روند.

زمینه‌های کاربردی جدید:

رشته متالورژی صنعتی علاوه بر کاربردهای متداول که در صنایع گوناگون دارد در جهت طراحی و تولید مواد پیشرفته به‌سرعت در جهان در حال توسعه می‌باشد. مواد مغناطیسی نو با خواص برتر، استفاده از مواد مرکب (کامپوزیت) پایه فلزی‌، ساخت مواد پیشرفته از طریق ترکیبات بین‌فلزی، ‌استفاده از آلیاژهایی که می‌توانند جایگزین اعضای بدن انسان شوند، ایجاد آلیاژهای سبک جهت تولید قطعات حساس، ‌طراحی و تولید آلیاژهایی که در دماهای بالا به‌کار می‌روند،‌ طراحی آلیاژهایی که در شرایط ویژه و سخت کاربرد دارند مثال‌هایی از کاربرد رشته متالورژی صنعتی در تولید مواد پیشرفته می‌باشد. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولورژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته متالورژی صنعتی می‌تواند نقش اساسی در جهت توسعه این‌گونه مواد پیشرفته ایفا نماید. دراین راستا در ایران و به‌خصوص دانشگاه علم و صنعت ایران در سال‌های اخیر تحقیقات علمی گسترده‌ای صورت گرفته است و دانشکده مهندسی مواد و متالورژی به عنوان قطب علمی مواد پیشرفته کشور شناخته شده است. پژوهش و تحقیقاتی که در این رشته و با همکاری با سایر مراکز علمی جهان صورت می‌گیرد در قالب مقالات علمی در معتبرترین مجلات جهان به‌چاپ می‌‌رسد.

گرایش سرامیک

رشته سرامیک یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. وظیفه اصلی یک مهندس مواد در ابتدا شناخت ساختمان مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بین این ساختار و خواص است و در مواردی دیگر با توجه به نیاز کاربردی که وجود دارد مواد جدید و ترکیبات جدید را طراحی نماید.

اما رشته سرامیک به عنوان یک زیر شاخه رشته مواد چیست؟

در ابتدا با شنیدن نام سرامیک هر انسانی به یاد ظروف سفالین می‌افتد و بسیاری فکر می‌کنند که رشته مهندسی سرامیک یک رشته هنری است و گروهی دیگر این تصور را دارند که این رشته محدود به ساخت محصولاتی چون ظروف سفالین، کاشی یا چینی می‌باشد. اما نکته قابل توجه در رابطه با این شاخه از علم مواد این است که با شناخت و ورود دست‌آوردهای آن به دنیای صنعت یک مرحله جدید و یک تحول بزرگ پدید آمد. این شاخه که بسیار هم جوان است ‌سبب شد تا تحول بزرگی درصنایع فضا، الکترونیک، اپتیک، پزشکی و بسیاری از علوم دیگر پدید آید.

بطور کلی اگر تعریفی از سرامیک به شکل ساده و ابتدایی بدهیم باید بگوییم که مواد سرامیک عبارتند از مواد معدنی غیرفلزی. کافی است که به اطراف خود نگاه کنید، هر آنچه که جزء مواد آلی (مانند پلاستیک، چوب و لاستیک)و فلزی نباشد سرامیک است. پس می‌بینیم که در دنیای کنونی سرامیک‌ها ما را محاصره نموده‌اند. شیشه‌ها از جمله شیشه‌های ساختمانی، اپتیک، فیلترهای بسیار دقیق اپتیکی، مصالح ساختمانی از جمله سیمان، کاشی،‌ چینی بهداشتی، نسوزها و کلاهک‌ها و پوشش‌ بیرونی موشک‌های فضاپیما و قطعات اصلی کامپیوتر‌ها، اجزای درونی قطعات الکترونیک از جمله Ic ها، خازن‌ها،‌ مقاومت‌ها،‌ ایمپلانت‌ها و بسیاری از قطعاتی که جایگزین اعضای بدن انسان می‌شود، فروالکتریک‌ها، فری مغناطیس‌ها و فوق‌هادی‌ها و بسیاری کاربردها و مواد دیگر که همه و همه مدیون شناخت و بوجود آمدن رشته سرامیک است. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولوژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته سرامیک با دوشاخه بایو سرامیک‌ها و نانو سرامیک‌ها در این رشته‌ها مطرح می‌باشد.

به طورکلی سرامیک‌ها به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم می‌شوند. در ایران به شکل عمده صنعت سرامیک متمرکز بر تولید سرامیک‌های سنتی است که شامل صنایع شیشه،‌ چینی،‌ کاشی،‌سیمان،‌ نسوز و … بوده است. امکان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دکترا درداخل کشور وجود دارد، وضعیت ادامه تحصیل در دانشگاه‌های خارج از کشور نیز در این رشته بسیار مطلوب می‌باشد و این رشته بسیار مورد توجه جوامع صنعتی و دانشگاهی جهان است.

از دیدگاه وضعیت بازار کار،‌ با توجه به رشد قابل توجهی که این صنعت در ایران داشته و دارد، بازار کار مناسبی را می‌توان برای آن متصور شد. هر چند با ظرفیت قابل ملاحظه‌ای که سالانه در این رشته جذب دانشگاه‌ها می‌شوند تا حدودی از قطعیت این سخن کاسته می‌شود. نزدیکی این شاخه از مهندسی با رشته‌های فیزیک و شیمی بیش از تمامی رشته‌هاست و بسته به شاخه‌های خاص به هر یک از دو رشته فیزیک و شیمی کاربردی نزدیک می‌شود. دانش‌آموزانی که علاقمند به درک عمیق‌تر علل پدیده‌های رفتاری مواد مختلف و یافتن کاربردهای نوین و طراحی مواد جدید متناسب با نیازهای روزافزون بشری می‌باشند و به طور کلی علاوه بر داشتن علایق مهندسی خود را به علوم نیز نزدیک حس می‌کنند، می‌توانند در این رشته موفق باشند.

درهرحال کشور ما دارای خلاء های بسیاری برای محصولات و شاخه‌های جدید و نوین سرامیکی است.همگام با توسعه همه جانبه کشورنیاز فراوانی به مهندسان و دانشمندان تحصیل کرده در این رشته وجود خواهد داشت و هر فرد متخصص با دارا بودن جدیت، اعتماد به نفس و پشتکار می‌تواند بازار کاری مناسبی برای خود پدید آورد.

مهندسی مواد در ایران

بخش مهندسی مواد دانشكده مهندسی دانشگاه شیراز اولین دانشکده ای بود که در سال 1351 با پذیرش دانشجو در مقطع كارشناسی ارشد آغاز به فعالیت نمود پس از گسترش نسبی در سال 1353 اولین گروه از دانشجویان كارشناسی را پذیرفت. بعد از آن پس از انقلاب فرهنگی، با بازگشایی دانشگاه ها، چند دانشگاه دیگر نیز این گروه مهندسی را راه اندازی کرده و مقطع کارشناسی ارشد این رشته را پایه گذاری کردند.

مقدمه

آیا تصور می‌كنید كه مهندسی شیمی؛ یعنی حفظ فرمول‌های ریز و درشت و كار در آزمایشگاه‌های شیمی؟ آیا فكر می‌كنید كه دانشجویان این رشته باید شیفته علم شیمی باشند؟ اصلاً هیچ فكر كرده‌اید كه چرا فقط داوطلبان گروه ریاضی و فنی می‌توانند وارد این رشته شوند؟ آیا می‌دانید كه مهندسی شیمی زائیده ضرورت و نیاز صنعت مكانیك، الكترونیك و عمران است؟ برای مثال به مرور زمان صنعت به مهندس مكانیكی احتیاج پیدا كرد كه از تحولات و فرآیند‌های شیمیایی اطلاع داشته باشد و بتواند دستگاه‌هایی را طراحی كند كه در آنها فرآیندهای شیمیایی اتفاق می‌افتد.در نتیجه شروع به تربیت مهندسین مكانیكی كرد كه بیش از معمول تحصیل كردگان این رشته از علم شیمی مطلع باشند. و این دسته از متخصصان،‌ همان مهندسین شیمی هستند.این رشته‌ با 9 گرایش‌ صنایع‌ غذایی‌، صنایع‌ شیمیایی‌ معدنی‌، صنایع‌ گاز، صنایع‌ پتروشیمی‌، صنایع‌ پلیمر، صنایع پالایش، طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌، بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌ و شیمیایی‌ سلولزی‌؛ یكی‌ از رشته‌های‌ گسترده‌ دانشگاهی‌ است‌. البته‌ در دوره‌ كارشناسی‌ هر یك‌ از گرایش‌های‌ فوق‌، تنها 12 یا 13 واحد تخصصی‌ دارند و بیشتر واحدهایشان‌ مشترك‌ است‌. گرایش‌ صنایع‌ شیمیایی‌ معدنی‌ اكتشاف‌ و استخراج‌ مواد معدنی‌ به‌ رشته‌ معدن‌ باز می‌گردد، اما فرآورده‌های‌ مواد معدنی‌ در حیطه‌ مهندسی‌ شیمی‌ گرایش‌ شیمیایی‌ معدنی‌ قرار دارد. هر كارخانه‌ تولید مواد غیرآلی‌ مثل‌ سیمان‌، گچ‌، شیشه‌ نسوز و دیرگداز دارای‌ یك‌ فرآیند است‌؛ یعنی‌ از زمانی‌ كه‌ مواد اولیه‌ وارد كارخانه‌ می‌شود تا زمانی‌ كه‌ محصول‌ خارج‌ می‌گردد، فرآیندی‌ روی‌ آن‌ انجام‌ می‌گیرد كه‌ طراحی‌ این‌ فرآیند برعهده‌ مهندس‌ شیمی‌ صنایع‌ شیمیایی‌ معدنی‌ است. همچنین‌ تولید هر ماده‌ معدنی‌ مثل‌ كودهای‌ شیمیایی‌ معدنی‌، حشره‌كش‌ها، نمك‌ها، رنگ‌های‌ معدنی‌ و حتی‌ لعاب‌ روی‌ كاشی‌ها در حیطه‌ كار مهندس‌ شیمی‌ این‌ گرایش‌ قرار دارد.

تعریف و شرح

برای مهندسی شیمی به عنوان یكی از رشته های فنی كاربردی ، كه امروزه گسترش فراوانی پیدا كرده است، از سوی ارگانهای گوناگون تعاریف مختلفی ارائه شده كه در زیر به بعضی از آنها اشاره می شود.

انجمن مهندسین شیمی آمریكا مهندسی شیمی را به صورت زیر تعریف كرده است: «مهندسی شیمی عبارتست از كاربرد اصول علوم فیزیكی همراه با مبانی اقتصادی و روابط انسانی در زمینه هایی كه مستقیماّ به فرآیندها و دستگاههای لازمه مربوط می باشند و در آنها ماده به منظور تغییر در حالت، تركیب یا مقدار انرژی تحت عمل قرار داده شود.»

همچنین تعریف ستاد انقلاب فرهنگی ایران از مهندسی شیمی به صورت زیر می باشد:

«فن كاربرد علوم پایه در جهت پیاده نمودن فرآیندهای شیمیایی و فیزیكی در مقیاس صنعتی .»

بنابراین و با توجه به تعاریف فوق ، مهندسی شیمی را می توان تلفیقی از علوم گوناگون مانند ریاضی، شیمی و فیزیك دانست كه با در نظر گرفتن فاكتورهای اقتصادی، تولید صنعتی یك فرآورده از طریق فرآیند های شیمیایی و فیزیكی در مقیاس زیاد را طراحی و رهبری می كند.

با نگاهی دقیق تر می توان ویژگی ها و تواناییهای موجود در مهندسی شیمی را به طور خلاصه به صورت زیر دسته بندی كرد:

-شناخت و بررسی فرآیندهای فیزیكی و شیمیایی متوالی در مسیر تولید.

-طراحی سیستمها و دستگاههای مورد نیاز در این مسیر.

-بهینه كردن سیستم از نظر اقتصادی و كیفیت فرآورده ها و ..

گرایشها و کاربردهایشان

گرایش‌ صنایع‌ پتروشیمی‌ :

وظیفه‌ مهندسی‌ پتروشیمی،‌ طراحی‌ دستگاه‌ها و فرآیند تولید مواد مختلف‌ از جمله‌ كودهای‌ شیمیایی‌، شوینده‌ها، فرآورده‌های‌ پلیمری‌ (مواد اولیه‌ پلاستیك‌ها، لاستیك‌ها و الیاف‌ مصنوعی‌) و مواد شیمیایی‌ (اسیدها، حلال‌ها) از نفت‌ و برش‌های‌ نفتی‌ است‌. دروس‌ تخصصی‌ دانشجویان‌ این‌ رشته‌ بیشتر در مورد كاتالیزورهای‌ صنعتی‌ است‌ كه‌ در رآكتورها به‌ كار می‌رود.

دروس تخصصی گرایش صنایع پتروشیمی :

فرآیندهای پتروشیمی، مقدمات و پالایش، مبانی و تكنولوژی پلیمر

گرایش‌ صنایع‌ گاز :

عمق‌ چاهی‌ كه‌ برای‌ استخراج‌ گاز زده‌ می‌شود، قطر لوله‌ای‌ كه‌ گاز را از چاه‌ به‌ پالایشگاه‌ یا از پالایشگاه‌ به‌ شبكه‌های‌ شهری‌ منتقل‌ می‌كند، نحوه‌ انتقال‌ گاز از چاه‌ به‌ پالایشگاه‌، نحوه‌ گرفتن‌ گازCO2 از این‌ ماده‌ (برای‌ جلوگیری‌ از خورده‌ شدن‌ لوله‌ها)، نحوه‌ شیرین‌ كردن‌ گاز ترش ( گاز اولیه‌ای كه از چاه استخراج می‌شود و قابل مصارف شهری و ... نیست) همه‌ در حیطه‌ فعالیت‌ یك‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ گاز قرار دارد.

دروس تخصصی گرایش صنایع گاز :

انتقال و توزیع گاز، فرآیند گاز، مهندسی احتراق

گرایش‌ صنایع‌ پلیمر:

این‌ گرایش‌ تا سال‌ 1362 یكی‌ از گرایش‌های‌ مهندسی‌ شیمی‌ بود، اما در حال‌ حاضر به‌ عنوان‌ یك‌ رشته‌ مستقل‌ با دو گرایش‌ صنایع‌ پلیمری‌ و تكنولوژی‌ و علوم‌ رنگ‌ در دانشگاه‌ها و مراكز آموزش‌ عالی‌ ارائه‌ می‌شود. البته‌ هنوز در تعداد محدودی‌ از دانشگاه‌های‌ كشور، مهندسی‌ پلیمر یكی‌ از گرایش‌های‌ مهندسی‌ شیمی‌ است‌ و دانشجویان‌ این‌ گرایش‌ نهایتاً در یكی‌ از زمینه‌های‌ پلیمر مثل‌ فرایند شكل‌دهی‌ پلیمر یا طراحی‌ واحدهای‌ صنعتی‌ تولید پلیمر تبحر پیدا می‌كنند.

گرایش‌ شیمیایی‌ سلولزی‌ :

یك‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ شیمیایی‌ سلولزی‌ در زمینه‌ تبدیل‌ چوب‌ به‌ كاغذ تخصص‌ دارد. به‌ همین‌ دلیل‌ نیز محل‌ تحصیل‌ دانشجویان‌ این‌ رشته‌ در دانشكده‌ فنی‌ پردیس 3 واقع‌ در استان‌ گیلان‌ ـ رضوان‌شهر (چوكا) می‌باشد. قسمت‌ عمده‌ چوب‌ از سلولز تشكیل‌ شده‌ است‌. همچنین‌ ضایعات‌ كشاورزی‌ مثل‌ پوست‌ برنج‌، سبوس‌ برنج‌ و ضایعات‌ برگ‌ درختان‌ دارای‌ مقادیر قابل‌ توجهی‌ سلولز است‌ كه‌ این‌ ضایعات‌ در بسیاری‌ از نقاط‌ به‌ عنوان‌ یك‌ عنصر مزاحم‌ سوزانده‌ شده‌ و باعث‌ آلودگی‌ محیط‌ زیست‌ می‌شود. اما امروزه‌ در كشورهای‌ دیگر از همین‌ ضایعات‌ برای‌ تولید یك‌ نوع‌ سوخت‌ به‌ نام‌ "اتانول‌" كه‌ در تركیب‌ با بنزین‌، سوخت‌ بسیار خوبی‌ است‌؛ استفاده‌ می‌شود. و در این‌ فرآیند مهندسین‌ شیمیایی‌ سلولزی‌ نقش‌ بسیار مهمی‌ را برعهده‌ دارند.

گرایش‌ صنایع‌ غذایی :

یكی‌ از كاربردهای‌ مهندسی‌ شیمی‌ در تولید مواد غذایی‌ و بخش‌های‌ صنایع‌ غذایی‌ مانند میكروبیولوژی‌ غذا، شیمی‌ غذا و كنترل‌ كیفی‌ صنایع‌ غذایی‌ است‌. برای‌ مثال‌ در سوپرماركت‌ها و فروشگاه‌ها، مواد غذایی‌ بیشتر به‌ حالت‌ كنسرو وجود دارد كه‌ تهیه‌ این‌ كنسروها با حفظ‌ اصول‌ ایمنی‌ و بهداشتی‌ نیاز به‌ یكسری‌ محاسبات‌ دارد كه‌ این‌ محاسبات‌ توسط‌ یك‌ مهندس‌ شیمی‌ صنایع‌ غذایی‌ انجام‌ می‌گیرد. همچنین‌ طراحی‌ دستگاه‌هایی‌ كه‌ فرآیند خشك‌ كردن‌ را انجام‌ می‌دهند مثل‌ غذاهای‌ بچه‌ كه‌ به‌ صورت‌ پودر تهیه‌ می‌شود و طراحی‌ دستگاه‌های‌ استریلیزه‌، پاستوریزه‌ و منجمدكننده‌ برعهده‌ متخصصین‌ همین‌ رشته‌ است.

دروس تخصصی گرایش صنایع غذایی :

میكروبیولوژی عمومی، شیمی مواد غذایی، میكروبیولوژی مواد غذایی، صنایع غذایی، بیوشیمی مواد غذایی، تغذیه وبهداشت

گرایش‌ پالایش‌ :

گرایش‌ پالایش‌ به‌ طراحی‌ پالایشگاه‌ها باز می‌گردد. یعنی‌ دانشجوی‌ این‌ گرایش‌، شیوه‌ طراحی‌ دستگاه‌هایی‌ مثل‌ برج‌های‌ تقطیر، دستگاه‌های‌ جداكننده‌ مایعات‌ از مایعات‌ و گازها از مایعات‌ را می‌آموزد؛ دستگاه‌هایی‌ كه‌ مشتقات‌ ئیدروكربنی‌ مثل‌ بنزین‌ و گازوئیل‌ و مواد سنگین‌تر مثل‌ قیر و شوینده‌ها را از نفت‌ خام‌ جدا ساخته‌ و به‌ دست‌ می‌آورد.

دروس تخصصی گرایش پالایش :

مهندسی احتراق، مهندسی پالایش، فرآیندهای پالایش

گرایش‌ بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌ :

مهندس‌ بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌ مهندسی‌ است‌ كه‌ راه‌ها و روش‌های‌ بهره‌برداری‌ بهینه‌ از مخازن‌ نفت‌ را ارائه‌ می‌دهد. در واقع‌ یك‌ مهندس‌ بهره‌برداری‌ از نفت‌ با توجه‌ به‌ نوع‌ مخزن‌ نفت‌ تعیین‌ می‌كند كه‌ به‌ یاری‌ كدام‌ یك‌ از روش‌های‌ موجود؛ تزریق‌ گاز، تزریق‌ آب‌، تزریق‌ مواد پلیمری‌ یا ازدیاد حرارت‌ می‌توان‌ نفت‌ را راحتتر و مقرون‌ به‌ صرفه‌تر بهره‌برداری‌ كرد. امروزه‌ اكثر مخازن‌ نفت‌ كشور ما دچار افت‌ فشار شده‌اند. به‌ همین‌ دلیل‌ نفت‌ به‌ صورت‌ طبیعی‌ به‌ سطح‌ زمین‌ نمی‌رسد و در نتیجه‌ حضور مهندسین‌ بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌، یك‌ ضرورت‌ اجتناب‌ناپذیر است‌.

دروس تخصصی گرایش بهره‌برداری از منابع نفت :

مهندسی مخازن هیدروكربوری، ازدیاد برداشت، حفاری و تولید، شبیه‌سازی مخازن نفتی، خواص ترمودینامیكی سیالات نفتی.

گرایش‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌:

فرآیند یعنی‌ عملكرد یا روش‌ و طریقی‌ كه‌ بتوان‌ به‌ یاری‌ آن‌ ماده‌ای‌ را از حالتی‌ به‌ حالت‌ دیگر تغییر شكل‌ داد و منظور از مهندس‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌ یعنی‌ فردی‌ كه‌ روش‌ این‌ تغییر و تحول‌ را طراحی‌ كند. چون‌ برای‌ تبدیل‌ یك‌ ماده‌ از حالت اولیه‌ به‌ حالتی‌ خاص‌ لازم‌ است‌ كه‌ دستگاه‌هایی‌ طراحی‌ شده‌ و محاسباتی‌ انجام‌ بگیرد تا بتوان‌ به‌ نتیجه‌ مطلوب‌ دست‌ یافت‌. طراحی‌ صنایعی‌ كه‌ بطور مستقیم‌ یا غیر مستقیم‌ وابسته‌ به‌ نفت‌ خام‌ یا فرآورده‌های‌ پالایشگاه‌ یا صنایع‌ پتروشیمی‌ است‌ به‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ طراحی‌ فرآیندها مربوط‌ می‌شود. یك‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌، واكنش‌های‌ خاصی‌ را از شیمیست‌ها می‌گیرد و با توجه‌ به‌ شرایط‌ محیطی‌، اقتصادی‌ و ... بهترین‌ روش‌ تولید مواد شیمیایی‌ و خالص‌سازی‌ آنها را پیدا كرده‌ و پیاده‌ می‌كند.

دروس تخصصی گرایش طراحی فرآیندهای نفت :

فرآیندهای پالایش نفت و گاز، طراحی برج و مبدل، تعیین مشخصات دستگاه‌ها، سیستم‌های اندازه‌گیری.

مهندسی شیمی در ایران

تاریخچه مهندسی شیمی در ایران به تأسیس مدرسه صنعتی ایران و آلمان برمی‌گردد که پس از جنگ جهانی یکم به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار گردید. در این مدرسه عالی در هر رشتهمهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست نفر دانشجو پذیرفته می‌شد. گرچه پس از گذراندن دوره‌ای دو ساله دانش آموختگان آن مهندس شیمی نامیده می‌شدند اما برنامه درسی آنها بیشتر دروس مربوط به رشته شیمی با تأکید بر شیمی تجزیه و آزمایشگاه بود. شش سال بعد یعنی در سال1313که دانشگاه تهران بنیاد شد و رشته مهندسی شیمی بخشی از دانشکده فنی را به خود اختصاص داد.

رقابت‌های ناسالم میان دانش آموختگان این دو واحد آموزشی سرانجام منجر به منحل شدن مدرسه عالی صنعتی که در آن زمان «هنرسرای عالی» نامیده می‌شد گردید. مدتی بعد دانشگاه صنعتی پلی تکنیک تأسیس شد (سال 1336) و برای دوره چهار ساله مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. نگاهی به برنامه درسی دانشکده فنی دانشگاه تهران و پلی تکنیک در سالهای دهه چهل خورشیدی نشان می‌دهد که برنامه درسی مهندسی شیمی در این زمان هنوز با برنامه واقعی مهندسی شیمی تفاوت چشمگیری داشت. از درس‌هایی مانند انتقال حرارت، انتقال جرم و طرح راکتور خبری نبود و تنها تعداد کمی از درس‌هایی که می‌توان آنها را ویژه مهندس شیمی دانست مانند: تقطیر، جذب و ترمودینامیک تدریس می‌شد. پس از این دو دانشگاه، دانشگاه شیراز و سپس در سال 1344دانشگاه صنعتی آریامهر سابق (صنعتی شریف فعلی) با برنامه‌ای که تفاوت محسوسی با برنامه درسی امروز مهندسی شیمی نداشت پا به عرصه وجود گذاشتند. در سال‌های بعد ضمن گسترش دوره‌های کارشناسی، دوره‌های کارشناسی ارشد و در بعضی دانشگاه‌ها دوره دکتری نیز گشایش یافتند. لازم به یادآوری است که در طی این سالیان دانشکده نفت آبادان نیز با افت و خیزهای زیاد فعالیت کرده و در برخی از سال‌های فعالیت خود، در رشته‌ مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. تعداد دانش آموختگان مهندسی شیمی در ایران تا سال 1370حدود هشت هزار نفر برآورد می‌شود. تعداد پذیرفته‌شدگان در رشته مهندسی شیمی در سال 1372-1371 در حدود هزار نفر و از آن به بعد نیز تقریباً در هر سال همین حدود بوده است.

مقدمه

با پیشرفت سریع علوم و پیچیدگی روز افزون آن بالطبع سیستم های تولیدی و خدماتی نیز گسترش یافته است در نتیجه این پیشرفت اداره صحیح و مناسب اینگونه واحدها به صورت سیستماتیك مستلزم بكارگیری تكنیك های علمی و پیشرفته می باشد .

حجم تولید و گستردگی خدمات آن چنان است كه رشته های مهندسی سنتی از قبیل شیمی ، راه و ساختمان ، برق ، مكانیك و غیره  پاسخگوی كلیه مسائل این سیستمها نمی باشند چرا كه هر كدام از این رشته­ها ویژگی خاصی را شامل می شوند كه معمولا اسامی آنها مبین ماهیت آنهاست اما مشكل عمده ای كه وجود دارد ارتباط میان این رشته ها و تعیین جایگاه دقیق و درست آنها در كنار هم در صنعت است كه از همین جا نیاز به یك ارتباط دهنده احساس می شود كه برای جبران چنین كمبودی در قرن بیستم و به ویژه در چند دهه اخیر از پیوند رشـــته های علوم ، مدیریت ، اقتــصاد و رشته­های مهندسی، رشته جدیدی به نــام   " مهندسی صنایع " ( Industrial engineering  ) به وجود آمده است كه وظیفه یك ارتباط دهنده بین رشته های مختلف را به عهده دارد .

بنابراین در این رشته درسهایی از تمام رشته های مذكور وجود دارد تا یك مهندس صنایع برای پیوند بهتر رشته­های مختلف با آنها آشنا باشد .

معرفی

مهندسی صنایع رشته‌ایست که با طراحی ، پیاده سازی و بهبود سیستمهای یکپارچه ای از انسان(human) ، مواد  (material)، اطلاعات (information)، تجهیزات (instrument) و انرژی (energy)مرتبط می‌باشد . این رشته بر پایه دانش تخصصی در علوم ریاضی ، طبیعی ، اجتماعی و نیز قوانین و روشهای تجزیه و تحلیل مهندسی و طراحی بنا شده است تا به کمک آنها به ارزیابی نتایج حاصل از سیستم‌های یکپارچه بپردازد .

کاربرد و گرایشها

امروزه با پیشرفت صنعت و جهانی شدن اقتصاد و با توجه به توانمندی‌های یک مهندس صنایع به اهمیت این رشته بیشتر واقف می‌شویم. یکی از مهم‌ترین مسائل در صنعت استفاده بهینه از منابع در دسترس می‌باشد .( منابع در دسترس شامل مواد منابع انسانی و ماشین آلات و...) همه این منابع برای رسیدن به کالای مطلوب هزینه‌هایی را در بردارد که باید این هزینه‌ها حداقل شوند. البته کیفیت کالا و خدمات نیز نباید فراموش شود و کلید حل این مسائل در دست یک مهندس صنایع است که با توانمندی‌های خود می‌تواند راه گشای آن باشد.

 البته با توجه به اطلاعات یک مهندس صنایع اگر بخواهند برای یک کارخانه از بین سه نفر با شرایط یکسان و رشته‌های تحصیلی مکانیک و برق و صنایع یک نفر را انتخاب کنند حتما مهندس صنایع را برمی گزینند.

گرایشها

رشته صنایع دردوره ی کارشناسی دارای چهارگرایش زیر است:

* برنامه‌ریزی و تحلیل سیستم‌ها

* تولید صنعتی

* تکنولوژی صنعتی

* ایمنی صنعتی

البته گرایش‌های ذکرشده در سطح کارشناسی تفاوت چندانی با یکد یگر ندارد، چرا که دانشجویان هر یک از گرایش‌های فوق ازمیان 140 واحدی که دردوره‌ی کارشناسی می‌گذارنند تنها 30 واحد متفاوت با یکدیگر دارند.

دانشجویان می توانند واحدهای متفاوت را نیز در 9 واحد اختیاری خویش انتخاب کرده و بگذرانند. برای مثال فارغ‌التحصیل گرایش تولید صنعتی می‌تواند به جای گرایش تحلیل سیستم‌ها فعالیت کند .

گرایش تکنولوژی صنعتی

گرایش تکنولوژی صنعتی با بینش و دیدی فنی تر از گرایش قبلی به مسایل نگاه می کند. کارشناسان این رشته که از نظر فنی نزدیک تر به مهندسین مکانیک (مخصوصا گرایش ساخت و تولید) می باشند ،آگاه به مسایل بهینه سازی ساخت وساز و فراورده های صنعتی و نیز نگهداشت و راه اندازی فنی واحدهای اجرایی هستند.دارای توانایی هایی از قبیل انتقال و مدیریت تکنوژی همین طور حفظ وحراست از آن هستند که به مد د امکانات سخت افزاری و نرم افزاری در جهت حفظ و نگهداشت نظام فنی و اجرایی گام برمی دارند ، با مدیریت تکنولوژی های در دسترس ، یا مواردی که در قالب انتقال تکنولوژی بده بستان می شود سعی در افزودن کمیت و کیفیت فراورده ها و نیز بهره برداری مؤثر از امکانات در دسترس دارند .با استفاده از تجهیزات کامپیوتری و مدارهای منطقی قادر هستند طیف وسیعی از خواست های اجرایی بشر را که بدلیل محدودیت های انسانی به سهولت قابل تحقق نمی باشند را عینیت بخشند.آنها ازمرحله ی طراحی یک ایده ونمونه سازی آن گرفته تا مرحله ی ساخت وتدارک ، امکانات تولید ، همین طورمدیریت مراحل اجرایی ، توان خدمت رسانی را دارند. ضمنا ضایعات ومنابع بروزآنها را شناسایی می کنند و می توانند تأثیرات گوناگون آنها را مورد سنجش و ارزیابی قراردهند در واقع هدف این گرایش تربیت تکنولوژیست های کارخانه است .

گرایش تولید صنعتی

گرایش تولید صنعتی فن به کارگیری مهارتهای تکنیکی- اقتصادی و استفاده ی موثر و نظام یافته از نیروی انسانی، زمان، ماشین آلات، ساختمان و مواد به منظور تولید کالا با کیفیت مطلوب است. مهندس تولید صنعتی با استفاده از علوم مختلفی که کسب کرده قادر است با تجزیه و تحلیلی که پیرامون برنامه ریزی تولید، کنترل و مدیریت پروژه، کنترل کیفیت، بهبود کارایی تولیدو نیز طرح ریزی های گوناگونی که درواحدهای اجرایی انجام می دهد امکان موثر تر به تولید رسیدن فراورده ها یا عرضه مطلوب تر خدمات راپدید آورد انتخاب ترکیب مناسب ازمحصولات تولیدشده توسط یک کارخانه برای به حداکثر رساندن سود کارخانه، قسمت‌های مختلف یک کارخانه به چه ترتیبی ساخته شوند تا حداقل جابجایی مواد ومحصولات رابا حداقل ضایعات داشته باشند،تدابیرلازم برای ثبات کیفیت محصولات کارخانه ،برنامه ریزی و کنترل موجودی ها،کنترل کیفیت،راه های موثربه تولیدرسیدن فراورده ها یاعرضه مطلوب ترخدمات ازکارهایی است که یک مهندس تولید صنعتی می تواند انجام دهد او می تواند به گونه ای یک نظام اجرایی را برنامه ریزی کند که چند هدف متفاوت و گاه متضاد درقالبی بهینه تحقیق پیدا نماید .

مثلاً قیمت هاکاهش یافته،ارزش افزوده بالا رفته،حمل ونقل ها کم شده موجودی های محدودتری ذخیره شده ودرعین حال قابلیت اطمینان بالا تری نیز برای حفظ رقابت پذیری وجود داشته باشددرواقع هدف این گرایش تربیت مدیران تولید واحدهای صنعتی است.

گرایش ایمنی صنعتی

گرایش ایمنی صنعتی یکی ازگرایش های تازه تأسیس مهندسی صنایع درایران می باشد . تکنیک ایمنی صنعتی به وسیله ی مهندسین قابل اعتماد برای اولین بار دراواخرسال 1962میلادی جهت ارزیابی ایمنی سیستم های نظامی و تعیین مشکلات ناشی ازغیرنرمال کارکردن آنها پایه گذاری شدوبعد ازآن استفاده ازاین روش به سرعت افزا یش یافت،به طوری که در ایالات متحده ی آمریکا و فرانسه ازآن به ترتیب برای ارزیابی ایمنی هواپیماهای کنکورد وایرباس استفاده شد و بعدها نیزاین تکنیک به ارزیابی ایمنی صنایع هسته ای توسعه یافت . شاید تصوراینکه ایمنی وبهداشت حرفه ای می تواند نقش بسزایی در بهره وری بسیاری ازواحدهای صنعتی داشته باشد برای اکثرافراد مشکل باشد. بدیهی است با وجود تمام مزایا و منافعی که گسترش و توسعه صنعت برای نسل بشربه دنبال داشته است، سرمنشاخطرات ونارسائی های مختلف نیزبوده است که آمارنگران کننده وبعضاوحشتناک حوادث کوچک وبزرگ که هرلحظه درگوشه ای ازاین دنیای پهناور رخ می دهد بیان کننده ی همین امراست . این گرایش تلفیقی ازمهندسی و بهداشت می باشد ومهندسین این گرایش با کاهش آسیب ها و خطرات انسانی محیط کار،ماشین آلات، مواد خام ونظم ونظافت کارگاهی سعی بربهره ور کردن واحدهای صنعتی یک کارخانه را دارند . برای توضیح بیشترفرض کنیداگریک فرد درکارخانه دچارصدمه ای شود عواقبی همچون افسردگی فرد و سایر کارکنان،ازکارافتادگی، به وجود آمدن محدودیت های اقتصادی برای فرد، توقف دستگاه یا قسمتی که فرد مشغول است(حتی برای مدتی کوتاه )،افزایش مخارج (درمانی و تعمیری) آن واحد ودر نتیجه کاهش کیفیت و بهره وری را به دنبال دارد. ازاین رو توجه به اصول ایمنی و بهداشت حرفه ای اهمیت ویژه ای می یابد .(چون نتیجه تمام موارد فوق به افزایش بهره وری واحدهای صنعتی خواهد انجامید.) واهمیت نیاز به این گرایش درصنعت بیشتر روشن می شود.

گرایش برنامه ریزی و تحلیل سیستم ها

گرایش برنامه‌ریزی و تحلیل سیستم‌ها تا حدودی جنبه نرم‌افزاری دارد و بیشت ربه ارائه‌ی راه‌کارهای سیستماتیک می‌پردازد. درواقع هدف این گرایش تربیت کارشناسانی است که بتوانند با بهره‌گیری از روش‌های جدید و سیستماتیک ومدل‌های ریاضی، مسائل واحدهای صنعتی را تجزیه و تحلیل نموده و بیشترین رهنمودها را برای استفاده از منابع موجود در عملکرد اجزاء تشکیل سیستم ارائه بدهند.

برای توضیح بیشتر مهندس تحلیل سیستم‌ها در واقع اطلاعات جمع‌آوری‌شده را با استفاده از نرم‌افزارهای مختلف و مدل‌های ریاضی تجزیه و تحلیل نموده، موارد به‌دست آمده را تنظیم و ثبت کرده و در اختیار واحدهای مختلف قرار می‌دهد(حتی‌الامکان اطلاعات رابه صورت نمودار نیز ارائه می‌دهد) برای مثال در یک سیستم صنعتی با جمع‌آوری اطلاعات و هماهنگ کردن ارگان‌ها و سیستم‌های مختلف(سیستم‌های کیفیت، سیستم‌های مالی، سیستم‌های تدارک، سیستم‌های حسابداری و…) و ارائه چارتی کامل از آن‌ها سعی برآن دارد تا سیستم‌ها را از نظر مدیریت زمانی(زمان‌سنجی) بهبود بخشیده، تقسیم کار را به بهترین نحو بین نیروی انسانی و ماشین‌آلات انجام داده تا بیکاری در سیستم‌ها کاهش یابد (در مورد ماشین‌آلات به بررسی و ثبت نواقص، ضعف قطعات و علت از کارافتادگی آن‌ها می‌پردازد) خط تولید را موازنه کرده ونقاط گلوگاهی را مشخص می‌نماید تا خروجی با حداقل هزینه، بهبود یافته و متعادل شود. مهندسی تحلیل سیستم‌ها نسبت به سایر گرایش‌ها به بررسی جامع‌تر و کلان‌تر پروژه‌ها و سیستم‌ها می‌پردازد.

مهندسی صنایع در ایران

در سال 1336 رشته مهندسی صنایع با نام رشته ماشین افزار تا مقطع کارشناسی ارشد در هنرسرای عالی در کنار رشته‌های جوش و مکانیک و عمران ( راه و ساختمان ) تدریس شد. به دنبال تأسیس این مرکز تعلیم و تربیت حرفه‌ای، هنرستان صنعتی نمونه و دانشسرای عالی صنعتی پا به عرصه وجود گذاشتند که دوره‌های سه ساله كارشناسی برگزار می‌نمودند. در سال 48 نام رشته تغییر کرد و ماشین افزار تبدیل به تولید شد و هم اکنون نیز آن را به نام مهندسی صنایع می‌شناسیم .

تهیه کننده: محمدصادق ابراهیمی