بحث عن تطوير برامج للحاسب الآلي في مجال الهندسة - بحث علمى عن تطوير برامج للحاسب الآل

بحث عن تطوير برامج للحاسب الآلي في مجال الهندسة - بحث علمى عن تطوير برامج للحاسب الآلي في مجال الهندسة


شاع استخدام الحاسب الآلي - الكمبيوتر - في جميع المجالات ، ولكفاءته في إجراء العمليات الحسابية والمنطقية بسرعة ودقة عاليتين. ومجال تصميم عناصر المنشآت الخراسانية المسلحة مثل غيره من المجالات الهندسية يحتاج إلى إجراء كم كبير من العمليات الحسابية ، يبذل فيها المهندسون جهداً كبيراً ويبحثون دوماً عن أدوات تسهل لهم هذه المهمة.

الخرسانة المسلحة مادة بناء شائعة قوية التحمل وقليلة التكلفة ويمكن تشغيلها ومعالجتها بسهولة وللحصول على حلول مثلى لعناصرها من حيث الأمان والتكلفة تجرى عملية حسابية تسمى عملية التصميم، ويعتبر تصميم القطاعات جزاءً رئيساً في تصميم المنشآت الخراسانية المسلحة يكلف المصممين وقتاً طويلاً وجهدا مضنياً إلى جانب أن احتمالات الخطاء عند إجراء هذه العملية الحسابية يدوياً كبيرة. ويمكن انجاز هذه المهام بصورة أسرع وأسهل إذا أوكلنا للحاسب الآلي إجرائها.

تجد بعض الشركات العالمية في تطوير برامج الحاسب الآلي لمجال الهندسة المدنية - ومنها برامج تصميم العناصر الإنشائية - عملاً مربحاً فتعكف على تطوير مثل هذه البرامج وتبيعها بأسعار مرتفعة نظراً لاعتماد المصممين عليها. وعندما كان الحصول على نسخ من هذه البرامج ممكناً لم ير المختصون أن إعداد مثل هذه البرامج أمر ذو جدوى. ولكن الحكومات بدأت باتخاذ إجراءات مشددة لحماية الملكية الفكرية ومنع نسخ الكتب والبرامج إلا بموافقة من أعدها ولذا أصبحت مسألة الحصول على مثل هذه البرامج أصعب من ذي قبل.

تصدر الحكومة المصرية الكود المصري لتصميم وتنفيذ المنشآت الخراسانية المسلحة ، يعده أساتذة مختصون اعتماداً على الدراسات النظرية والعملية والمسائل الإحصائية وخواص مواد البناء ومستوى عملية التشييد. ويعتبر كل من يعمل في مجال المنشآت الخراسانية المسلحة في مصر ملزم بإتباع مايرد في هذا الإصدار ونظراً لان البرامج المستوردة لا تتبع المواصفات الواردة بالكود المصري فقد أصبح من الأهمية بمكان أن يولى موضوع إعداد برامج الحاسب الآلي بعض العناية ويكلف الباحثون بإعداد البرامج التي تناسب طرق التصميم المحلية.

وهذا البحث يلقى الضوء على إحدى طرق تصميم العناصر الخراسانية المسلحة وهي طريقة المقاومة القصوى ، ويقدم برنامجاً لتصميم وتحليل بعض القطاعات التي تتعرض لعزم انحناء ، وبرنامجاً أخر لرسم مخطط التفاعل البيني للقطاعات التي تتعرض لقوى الضغط الغير مركزية - مثل قطاعات الإطارات وخلافها التي تحمل عزم أنحناء إلى جانب قوى الضغط المحورية - باستخدام الحاسب الآلي وتبعاً لاشتراطات (الكود المصري لتصميم وتنفيذ المنشآت الخرسانية المسلحة ) الصادرعام 2001م.

تعتبر لغة البرمجة ( مايكروسوفت فيجول بيسك الإصدار 60 أحدث إصدار لإعداد البرامج التي تعمل تحت إطار النوافذ - ويندوز - وتشبه كثيراً لغة بيسك التقليدية الشهيرة. وقد استخدم هذا الإصدار لإعداد البرنامج الذي يقدمه البحث لأنه يوفر واجهة رسومية ويجعل عملية إدخال البيانات سهلة ، ويعطي نتائج ورسومات دقيقة قورنت بمثيلاتها المقدمة في بعض المراجع العلمية فأثبتت الأولى دقتها وتميزها.

وتصف الرسالة أهمية تسهيل عملية التصميم بواسطة برامج للحاسب الآلي تأخذ اشترطات البناء المحلية بالاعتبار وتشير إلى بعض الدراسات السابقة وبرامج التحليل والتصميم العالمية . ثم تفصل القاعدة النظرية التي بني على اساسها البرنامج وتقدم بعض الأمثلة والتطبيقات ثم شرحاً للبرنامج وطريقة استخدامه.

يتعامل البرنامج مع المشروع بصفة عامة فيمكن حساب عدة قطاعات وحفظها في ملف واحد ويمكن الرجوع إليها أو تعديلها مستقبلاً. تدخل البينات بسهولة وتعرض النتائج لكل قطاع مفصلة على الشاشة وترتب نتائج القطاعات في جدول يسهل المراجعة والمقارنة ويمكن إضافة النتائج إليه أو حذفها منه حسب الحاجة. يمكن طباعة النتائج منفردة أو مجمعة وتعطي رسومات بمقياس الرسم الشائع (20:1) وبهذا يمكن إلحاقها بكراسة الحسابات.

وقد خلص البحث إلى أنه بإمكان المصممين توفير الكثير من الوقت والجهد إذا استخدموا الحاسب الآلي - الكمبيوتر - في عملية التصميم ، وأن الحاجة إلى المزيد من البرامج التي تخدم مجال الهندسة لإنشائية - محلياً - مازالت ملحة ، ويختم الباحث بعناصر لدراسات مستقبلية واقتراح لإنشاء ما يشبه المكتبة الإلكترونية لتجميع النسخ التجارية من البرامج التي يطورها الباحثون وعرضها ، ويدعى إلى هذه المكتبة المهتمون بصورة دورية ، فيمكن استخدام بعض هذه البرامج وتطوير البعض الآخر أو استكماله مستقبلاً .


استخدام الكمبيوتر في المكاتب الهندسية

* تبذل المكاتب الهندسية المعمارية جهودا كبيرة من أجل كسب رضا زبائنها وعرض مختلف التصاميم عليهم . وقد مكنها دخول الكمبيوتر في مجال التصميم المعماري من توفير الكثير من الجهد والوقت ، وأضاف أبعادا وخيارات جديدة لم تكن متوفرة . ففي الوقت الذي كان على المهندس أن يعيد رسم خارطة منزل أو بناية ما لمجرد وجود تغيير بسيط طلبه صاحب المنزل ، لا يتطلب منه الوضع الآن سوى بضع ضغطات على الأزرار ثم إرسال أمر الطباعة ليكتمل كل شيء . وللإطلاع على مدى اعتماد المكاتب الهندسية على الكمبيوتر التقينا بأحد المسؤولين في مكتب هندسي في الرياض وهو المهندس أحمد عبدالهادي بوخمسين نائب المدير العام ومدير القسم الفني لمكتب المركز المعماري للإستشارات الهندسية . وتحدث لنا المهندس أحمد عن الآفاق الجديدة التي فتحها استخدام الحاسب أمام المكاتب الهندسية ، والمرونة التي اكتسبتها المكاتب من ذلك . وقد نفذ المكتب مخططات عديدة لمشاريع كبيرة في مختلف مناطق المملكة منها مجمع الراشد التجاري الضخم في مدينة الخبر .
مجالات استخدام الحاسب في المكتب الهندسي

-من المعلوم أن الحاسب الآلي دخل في جميع المجالات بلا استثناء . وبالنسبة للمكاتب والشركات الهندسية فإن أبرز استخدامات الحاسوب تتمثل فيما يلي :
* الأعمال الهندسية والفنية، وذلك من خلال برامج هندسية متخصصة تستخدم في الرسم الهندسي والإظهار المعماري ثنائي وثلاثي الأبعاد والتحليل الهندسي الإنشائي ودراسة الإضاءة والتكييف وغير ذلك من الأنظمة الهندسية المختلفة .
- الاتصالات وتبادل المعلومات و نقل الملفات عبر الشبكات، وخاصة الانترنت أو البريد الإلكتروني، سواء داخل أروقة ومواقع الشركة أو عبر مختلف الشركات محليا ودوليا .
- الأعمال الإدارية والمكتبية، من قبيل كتابة الخطابات والتقارير وأعمال المحاسبة وشئون الموظفين وحفظ البيانات وغيرها.

أبرز أسماء البرامج التي تستخدم في المكاتب الهندسية

-هنالك العديد من البرامج التي تستخدم في مختلف المجالات المذكورة أعلاه ، ولكننا نذكر هنا أهم البرامج الفنية المتخصصة التي نستخدمها بحكم اقتصار استخدامها غالبا على المكاتب الهندسية والشركات والهيئات المتخصصة ومنها : برنامج اوتكاد Auto CAD للرسم الهندسي ثنائي وثلاثي الأبعاد ، برنامج ثري دي ستوديو Studio 3للاظهار المعماري ثلاثي الأبعاد ، برنامج فورم زي Form Z للتكوين المعماري الافتراضي (ثلاثي الأبعاد) ، برنامج فوتوشوب Photoshop للاظهار ثنائي الأبعاد ، برنامج استاد Stadd للتصميم والتحليل الإنشائي للمباني ، برامج متخصصة أخرى مثل Dialux لدراسة الإضاءة و تحليل الأحمال و الدوائر الكهربائية . كما أن هناك برامج أخرى تستخدم للتخصصات الهندسية الأخرى .

إمكانات هذه البرامج

-إمكانيات البرامج الهندسية الاحترافية كبيرة جدا ، ونستطيع القول إنه لا حدود لها حيث يستطيع المستخدم الحصول على النتائج المرجوة بأعلى دقة ومستوى من الحرفية مهما كان العمل معقدا ، طالما أن المستخدم متخصص ومحترف وذو خبرة جيدة أيضا . وعلى عكس الطريقة التقليدية في الرسم المعماري فإن البرامج الحاسوبية المتخصصة تختصر الوقت بشكل كبير وتسهل عملية التعديل أو الإضافة دون الحاجة إلى إعادة العمل من الصفر . كما أنها تتطلب مساحة صغيرة نسبيا في المكتب ، ولا تتطلب تجهيزات متعددة باستثناء الحاسوب وملحقاته إضافة إلى الطابعات بأنواعها. وهناك أيضا سهولة نقل وتبادل هذه الرسومات بين المتخصصين عبر شبكات الحاسوب بمنتهى السرعة والفعالية.

برامج الواقع الافتراضي

-برامج الواقع الافتراضي عالية التكلفة ولا تستخدم إلا للمشاريع الكبيرة جدا على مستوى عالمي أو في الأبحاث الأكاديمية. وهي بهذا محدودة الانتشار بين المكاتب الهندسية وخاصة الصغيرة منها . غير أن فوائدها وميزاتها لا يمكن تجاهلها ، حيث إنها تعطي فكرة شبه كاملة للمستخدم (العادي) عن تصميم المبنى ومكوناته، وتعينه على فهم الرسومات المعمارية المقترحة إلا أن هذه البرامج قد تعطي المستخدم العادي انطباعا مغلوطا في بعض الحالات نظرا لعدم دقة الإظهار أحيانا .

هل تعتقد أن بالإمكان الاستغناء عن المهندسين المعماريين مستقبلا باستخدام هذه البرامج ؟

-التجربة والواقع أثبت أن وجود هذه البرامج المتخصصة يتطلب وجود أشخاص متخصصين قادرين على تشغيلها والاستفادة منها على الوجه المطلوب . ويمكن تشبيه الأمر بتطور التكنولوجيا الطبية واختراع الأجهزة الحديثة التي تساعد على تشخيص الأمراض وإجراء العمليات الجراحية خلال دقائق معدودة . حيث أن هذا التطور الهائل وتدخل الحاسوب بشكل مباشر في أدق العمليات لا يغني عن وجود طبيب استشاري على أعلى درجات العلم والخبرة في استخدام هذه الأجهزة بكفاءة و تقييم الحالات المرضية التي تعجز الأجهزة عن تحديدها . كما أن هذه البرامج الحاسوبية عبارة عن أدوات صماء تعمل على إتقان العمل وإنجازه بدقة متناهية حسب ما يقوم المستخدم بتزويدها من أوامر ومهمات ، لكنها لا يمكن بأي حال أن تقوم بالتصميم أو أداء المهمات ذاتياً في الوقت الحاضر على الأقل . بل أن بعض البرامج التي تستخدم في أعمال التحليل الهندسي ومهمات حسابات الأعمال الإنشائية أو الكهربائية لا يمكن الاعتماد عليها بالكامل بسبب عدم نضجها ، ولا بد من وجود مهندسين متخصصين لمراجعة وتدقيق نتائج التحليلات التي يقوم بها الحاسوب