البحوث الهندسية: التعريف والأمثلة

تعريف البحوث الهندسية والأمثلة

البحث والتطوير الهندسي، المعروف أيضًا باسم البحث والتطوير، هو عملية منهجية للتعرف على تقنيات جديدة وبناءها لتصميم منتج.

على عكس البحث العلمي، لا يهتم البحث الهندسي باكتشاف كيفية عمل العالم، بل مع كيفية عمل الأشياء لغرض معين.

قد يتضمن مثل هذا البحث الكثير من الدراسات العلمية؛ ومع ذلك، يعمل المهندسون على إيجاد حلول تصميمية لمشاكل العالم الحقيقي.

يشير الجزء التطويري من البحث والتطوير الهندسي إلى محاولة بناء المنتج النهائي؛ قد تكون هناك حاجة إلى العديد من مراحل التطوير، لكل منها درجات مختلفة من الاستعداد، حتى ينجح التصميم.

ما هو الهدف الأساسي للبحث والتطوير الهندسي (R&D)؟

البحث والتطوير الهندسي (R&D) هو عملية منهجية تركز على التعلم حول وبناء تقنيات تصميم المنتجات الجديدة. على عكس البحث العلمي، فهو يهتم أكثر بكيفية عمل الأشياء لغرض محدد بدلاً من اكتشاف كيفية عمل العالم.

كيف يختلف البحث الهندسي عن البحث العلمي؟

في حين يسعى البحث العلمي إلى فهم طريقة عمل العالم، فإن البحث الهندسي يهتم أكثر بإيجاد حلول تصميمية لمشاكل العالم الحقيقي. ويهدف إلى تحديد كيفية عمل الأشياء لغرض معين.

أمثلة على البحوث الهندسية

مثال 1

يصف حق وحسن ورحمن (2008) في ورقتهم البحثية بعنوان "تصميم وبناء واختبار نظام تدفئة الغرف الشمسية الهجين" كيف قاموا بتطوير أنظمة تدفئة الغرف الشمسية باستخدام الطاقة المتجددة، حيث يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة الطاقة ونقلها إلى الغرفة أو المساحة المستهدفة المراد تكييفها.

والهواء في هذه الحالة هو الوسط. وفي العصر القديم، كما يؤكد المؤلفان، تم بناء الملاجئ للسماح بدخول ضوء الشمس ومنع فقدان الحرارة.

تُعرف النسخة المحسنة من هذا المفهوم باسم "تأثير الاحتباس الحراري"، حيث يؤدي مزيج من السطح الداكن والغطاء الشفاف إلى فجوة في الطاقة.

ثم يتم توفير هذه الطاقة الحرارية إلى الغرفة للتدفئة.

تم تصميم نظام التدفئة لمساحة 27 م3. كانت درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية، ومن المفترض أن ترتفع إلى 23 درجة مئوية. للوصول إلى هذا الهدف، 98.136 كيلوجول كان من الضروري توفير الطاقة الحرارية داخل الغرفة.

ونظرًا لعدم توفر مثل هذه الغرفة، أجريت التجربة في غرفة تبلغ مساحتها ثلاثة أضعاف المساحة المطلوبة تقريبًا. ونتيجة لذلك، لم تكن درجة الحرارة المطلوبة متاحة.

ومع ذلك، كان أداء نظام التدفئة المتقاطعة مثيرًا للإعجاب.

مثال رقم 2

في دراسة حول أداء خوارزميات اختيار القائد في شبكات الاستشعار المتنقلة، قام مأمون ورحمن ومطلب (2008) بدراسة المشاكل في شبكات الاستشعار المتنقلة على نطاق واسع.

في دراستهم، قاموا بتنفيذ فكرة موسعة لخوارزمية انتخاب القائد الحالية لتوفير الطاقة للتغيرات الطوبولوجية التعسفية.

في هذه الطريقة، ركزوا على تقليل عدد عمليات انتخاب القادة لجعلها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

على عكس الحلول السابقة، اقترحت الخوارزمية أن تحتفظ كل عقدة بقائمة من المرشحين لتقليل عدد انتخابات القادة.

تظهر نتائج المحاكاة أن خوارزمية انتخاب القائد المرشح لشبكات الاستشعار لديها عدد أقل بكثير من انتخابات القادة وتولد عددًا أقل من الرسائل من خوارزمية انتخاب القائد الحالية.