معرفی رشتۀ ساخت و تولید

^مقدمه

رشتۀ مهندسی مکانيک را شايد بتوان از نقطه ‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترين رشته مهندسی به شمار آورد. رشته مهندسی مکانيک در برگيرنده تمامی علوم و فنونی است که با توليد، تبديل و استفاده از انرژی، ايجاد و تبديل حرکت و انجام کار، توليد و ساخت قطعات و ماشين‌آلات و به کارگيری مواد مختلف در ساخت آنها و همچنين طراحی و کنترل سيستم‌های مکانيکی، حرارتی و سيالاتی مرتبط می‌باشد، به عبارت ديگر محاسبات فنی، مدلسازی و شبيه‌سازی طراحی و تهيه نقشه‌ها، تدوين روش ساخت، توليد و آزمايش ماشين‌آلات و تاسيسات مورد استفاده در جهان امروز، با تکيه بر توانايی‌های مهندسان مکانيک انجام می‌گيرد.

^مقدمه

رشتۀ مهندسی مکانيک را شايد بتوان از نقطه ‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترين رشته مهندسی به شمار آورد. رشته مهندسی مکانيک در برگيرنده تمامی علوم و فنونی است که با توليد، تبديل و استفاده از انرژی، ايجاد و تبديل حرکت و انجام کار، توليد و ساخت قطعات و ماشين‌آلات و به کارگيری مواد مختلف در ساخت آنها و همچنين طراحی و کنترل سيستم‌های مکانيکی، حرارتی و سيالاتی مرتبط می‌باشد، به عبارت ديگر محاسبات فنی، مدلسازی و شبيه‌سازی طراحی و تهيه نقشه‌ها، تدوين روش ساخت، توليد و آزمايش ماشين‌آلات و تاسيسات مورد استفاده در جهان امروز، با تکيه بر توانايی‌های مهندسان مکانيک انجام می‌گيرد.

تعریف

مهندسی مکانيک شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی، ساخت و راه‌اندازی دستگاه‌ها و ماشين‌ها سروکار دارد. مهندسی مکانيک نقش بسزايی در بالا بردن امنيّت زندگی، بهبود کيفيّت کلّی زندگی، و نيز ايجاد شور و نشاط اقتصادی ايفا می‌کند. به جرأت می‌توان گفت که مهندسی مکانيک، گسترده‌ترين رشته مهندسی از نظر دامنه فعاليّت‌ها و کاربردها است.

مکانيک؛ يعنی تعمير خودرو و مهندس مکانيک؛ يعنی فردی با دست‌های آلوده به بنزين يا روغن ماشين! چنين ديدگاهی را می‌توانيد در بين تعداد قابل توجهی از عامه مردم و حتی برخی داوطلبان آزمون سراسری بيابيد، در حالی که رشته مهندسی مکانيک به جز يک درس تک واحدی، تقريباً هيچ ارتباطی با شغل مکانيکی ماشين ندارد. البته در سالهای اخير با وارد شدن رشته مکانيک خودرو يا اتومکانيک دانشجويان اين گرايش از مکانيک مباحث متعددی در مورد سيستمهای پايداری و طراحی موتور خودرو را دانشگاه ها مورد بررسی قرار می دهند. البته دانشجويان در اين رشته با اصول طراحی و طرز کار مکانيزم‌های مختلف به کار رفته در اتومبيل به طور اصولی و پايه‌ای آشنا می‌شوند اما به تعمير خودرو نمی‌پردازند. در حقيقت رشته مکانيک بخشی از علم فيزيک است که با استفاده از مفاهيم پايه علم فيزيک و به تبع آن رياضی به بررسی حرکت اجسام و نيروهای وارد بر آنها می‌پردازد و می‌کوشد تا با توجه به نتايج بررسی‌های خود، طرحی نو در زمينه فن شناسی وضعيت ارائه دهد و در راه پيشرفت انسان گامی به جلو بردارد. رشته مهندسی مکانيک را شايد بتوان‌ از نقطه‌ نظر تنوع‌ موضوعات‌ تحت‌ پوشش‌، جامع‌ترين‌ رشته‌ مهندسی‌ به‌ شمار آورد . چون رشته مهندسی مکانيک در برگيرنده همه علوم و فنون است که با توليد، تبديل حرکت و انجام کار، توليد و ساخت قطعات و ماشين آلات و به کارگيری مواد گوناگون در ساخت آنها و همچنين طراحی و کنترل سيستم های مکانيکی، حرارتی و سيالاتی مرتبط می باشد. به عبارت ديگر محاسبات فنی، مدل سازی و شبيه سازی، طراحی و تهيه نقشه ها، تدوين روش ساخت، توليد و آزمايش تمامی ماشين آلات و تاسيسات موجود در دنيا، با تکيه بر توانايی های مهندسان مکانيک انجام می گيرد.

به عبارت ديگر رشته مکانيک، رشته پياده کننده علم فيزيک است چون برای مثال بررسی حرکت خودرو و عوامل موثر بر روی آن برعهده فيزيک است. اما اين که چگونه حرکت آن تنظيم گردد بر عهده مکانيک می‌باشد.

علم مکانيک به تحليل حرکت و عوامل ايجاد کننده حرکت مانند نيروها و گشتاورها و شکل حرکت می‌پردازد. اما مهندسی مکانيک تا حدودی با علم مکانيک تفاوت دارد چرا که يک مهندس مکانيک علاوه بر علم مکانيک بايد بسياری از علوم ديگر را ياد گرفته و بعضی از هنرها را نيز کسب کند. شايد بتوان گفت که رشته مهندسی مکانيک ، رشته تحليل و طراحی سيستم‌های ديناميکی و استاتيکی است.

مکانيک بهشت رياضيات است. اين جمله زيبا از «لئونارد اولر» رياضی‌دان بزرگ سوئيسی، بيانگر ارتباط تنگاتنگ رياضيات با مکانيک است. در واقع مهندسی مکانيک بخصوص در گرايش حرارت و سيالات از مباحث و مسايل رياضی بسيار استفاده می‌کند. از سوی ديگر مکانيک بخشی از علم فيزيک است و حتی دانش‌آموزان دوره متوسطه نيز با علم مکانيک در کتاب فيزيک خود آشنا می‌شوند. به همين دليل دانشجوی مهندسی مکانيک بايد در دو درس رياضی و فيزيک قوی بوده و همچنين از هوش، استعداد و قدرت تجسم خوبی برخوردار باشد.

فعاليت در رشته مهندسی مکانيک بسيار متنوع است و در نتيجه هم دانشجوی علاقه‌مند به کارهای تئوريک می‌تواند جذب اين رشته شده و در بخش‌های نظری و تئوری فعاليت کند و هم دانشجوی خلاق و علاقه‌مند به طراحی و ساخت وسايل و دستگاههای مختلف می‌تواند اين رشته را انتخاب نمايد. اما بدون شک يک مهندس مکانيک موفق کسی است که به ياری دو بال علم و عمل پيشرفت کند.

مبحث‌ها و موضوع‌های اساسی مهندسی مکانيک عبارت‌اند از: استاتيک، ديناميک، مقاومت مصالح، طراحی اجزاء، ترموديناميک، مکانيک سيالات، انتقال حرارت، هيدروليک، پنوماتيک،  مکاترونيک، کنترل اتوماتيک، شکل دهی فلزات، ماشين کاری، هم‌چنين انتظار می‌رود يک مهندس مکانيک بتواند مفاهيم اساسی ساير علوم مهندسی و از جمله مهندسی شيمی و مهندسی برق را نيز درک کرده و در طراحی به کار بندد.

مهندسان مکانيک، اصول اساسی نيرو، انرژی، حرکت و گرما را به کار برده و با دانش تخصصی خود، سيستم‌های مکانيکی و دستگاه‌ها و فرآيندهای گرمايی را طراحی کرده و می‌سازند. مهندسان مکانيک گستره وسيعی از دستگاه‌ها، فرآورده‌ها و فرآيندها را توليد می‌کنند؛ به عنوان نمونه: موتورها و سيستم‌های کنترل خودرو و هواپيما، نيروگاه‌های الکتريکی، دستگاه‌های پزشکی، اجزا و قطعه‌های گوناگون از موتورهايی با ابعاد ميکروسکوپی گرفته تا چرخ‌دنده‌های غول‌آسا، فناوری ليزر، طراحی و ساخت به کمک رايانه، ماشينی کردن يا خودکارسازی(اتوماسيون) و روباتيک، انواع گوناگونی از فرآورده‌های مصرفی از دستگاه‌های تهويه مطبوع گرفته تا رايانه‌های شخصی و تجهيزات ورزشی، ماشين‌ها و دستگاه‌هايی که هر يک از فرآورده‌های بالا را به صورت انبوه توليد می‌کنند.

می‌توان گفت تقريباً همه جنبه‌های زندگی، در ارتباط با مهندسی مکانيک هستند. هر چيزی که حرکت کند يا انرژی مصرف نمايد، احتمالاً يک مهندس مکانيک در طراحی يا ساخت آن نقش داشته است.

مهندسی مکانیک در ایران

دانشکده مهندسی مکانيک از جمله اولين واحدهائی است که در سال 1336 هجری شمسی و همزمان با تأسيس دانشکده پلی تکنيک تهران فعاليتهای آموزشی خود را آغاز نموده است. در سال 1340 نخستين دانش آموختگان آن موفق به اخذ گواهينامه کارشناسی ارشد پيوسته در رشته مهندسی مکانيک شدند.

در شروع آموزش اين مهندسی در ايران، مهندسی مکانيک با برق يکی بود و «الکترومکانيک» ناميده می‌شد. اما اين دو رشته حدود 40 سال پيش از هم جدا شدند و به مرور رشته‌های ديگری مانند مهندسی شيمی و مواد نيز از مهندسی مکانيک جدا شد و مهندسی مکانيک به عنوان رشته مهندسی مکانيک عمومی ارايه گرديد. ولی با پيشرفت صنعت و نياز صنايع به تخصص‌های مختلف در اين زمينه، از مهندسی مکانيک عمومی دو گرايش «طراحی جامدات» و «حرارت و سيالات» و بعد از آن «ساخت و توليد»، «مکانيک خودرو»، «نانومکانيک»، «مکاترونيک» بيرون آمد و بالاخره بايد به مهندسی دريا اشاره کرد که هنوز در دانشگاه صنعتی شريف به عنوان يکی از گرايشهای مهندسی مکانيک ارايه می‌شود.

کاربرد و زير شاخه ها

رشته مهندسی مکانيک دارای واحدهايی ملموس و کاربردی است ولی داشتن شناخت کافی نسبت به اين رشته قبل از انتخاب آن ضروری است. اغلب واحدهای اين رشته دارای رياضيات ديفرانسيلی پيچيده و تجسم فيزيکی هستند که منجر به مشکل شدن اين واحدها می شوند. ضمنا واحدهای کارگاهی و فعاليت در واحدهای توليدی نيز از ويژگی های اين رشته می باشد که داوطلبان آن را با محيطهای صنعتی آشنا کرده و پيوند می زند.

با توجه به اينکه اصولا تحصيلات دانشگاهی به خصوص در زمينه های مهندسی نياز صد در صد به علاقه مندی داوطلب دارد، بنابراين عدم داشتن علاقه و همچنين عدم تقويت دروس اساسی و پايه ای در بخش مکانيک مانند رياضی، فيزيک, مکانيک، شيمی، رسم فنی(تجسم بالا داشتن) و هوش نسبتا خوب و عدم روحيه تجزيه و تحليل در مسائل باعث دلسردی و از دست دادن انگيزه تحصيل و رکود شديد در تحصيلات خواهد شد.

معرفی اجمالی زير شاخه ها:

1- گرايش جامدات

اين گرايش در مقاطع تحصيلات تکميلی طراحی کاربردی ناميده می شود. هدف تربيت آزمايشگاهی متخصصانی است که بتوانند در مراکز توليد و کارخانه ها اجزاء و مکانيزم ماشين آلات مختلف را طراحی کنند. دروس اين دوره شامل دروس نظری، آزمايشگاهی، کارگاه و پروژه و کارآموزی است. فارغ التحصيلان می توانند در کارخانجات مختلف نظير خودروسازی ، صنايع نفت، ذوب فلزات و صنايع غذايی و غيره مشغول شوند و برای اين دوره امکان ادامه تحصيل تا سطح کارشناسی ارشد و دکتری در داخل يا خارج از کشور وجود دارد. موفقيت داوطلبان به آگاهی آنها در دروس جبر و مثلثات، هندسه ، فيزيک و مکانيک همچنين آشنايی و تسلط آنان به زبان خارجی بستگی فراوان دارد. از جمله دروس اين دوره می توان دروس مقاومت مصالح، طراحی و ديناميک را نام برد. در اين رشته زمينه اشتغال و بازارکار خوب وجود دارد و مطالب ارائه شده در طول تحصيل برای دانشجويان محسوس و قابل لمس است.

گرايش طراحی جامدات به بررسی انواع نيروها، حرکتها و تاثير آنها بر اجزاء مختلف ماشين می‌پردازد. در واقع مهندس طراحی جامدات با توجه به نيازهای جامعه ، دستگاهها و ماشين‌های مختلف را طراحی می‌کند. هر ماشين از دو قسمت متحرک و ثابت تشکيل شده است. حال بررسی اين مطلب که حرکت مورد نياز ماشين از چه راهی تامين شده و چگونه از منبع توليد به جايگاه مورد استفاده انتقال پيدا کند و بالاخره چگونه از اين حرکت استفاده گردد تا بيشترين بازدهی را داشته باشد، در حيطه وظايف مهندسی طراحی جامدات است. همچنين ابداع و پيش‌بينی دستگاه تنظيم ماشين‌آلات نيز از مسايل مطرح در اين گرايش می‌باشد.

در واقع مهندس طراح جامدات بايد تمامی نيروها و گشتاورهايی را که به هر عضو ماشين وارد می‌شود بررسی کرده و بهترين حالت قطعه مورد نظر را برای تمامی آن نيروها و گشتاورها و همچنين برای داشتن بهترين کارايی به دست آورده و کارايی مناسب آن قطعه را در زمان طولانی تضمين کند. گرايش طراحی جامدات به طراحی ماشين‌آلات و اجزای آنها، ارتعاشات ماشين‌آلات، ديناميک آنها و کنترل سيستم‌ها می‌پردازد.

گفتنی است که دو گرايش طراحی جامدات و حرارت و سيالات بسيار نزديک به هم هستند و تنها در 20 واحد درسی با يکديگر تفاوت دارند. بنابراين فارغ‌التحصيلان آنها نيز توانايی‌های مشترک زيادی دارند.

2- گرايش حرارت و سيالات

اين رشته در مقاطع تحصيلات تکميلی تبديل انرژی ناميده می شود و در به کاربردن علوم و تکنولوژی مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سيستمهايی که اساس کار آنها مبتنی بر تبديل انرژی ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان کارآيی لازم را می دهد و آنها را جهت فعاليت در صنايع مختلف مکانيک در رشته حرارت و سيالات (نظير مولدهای حرارتی، انتقال سيال نيروگاههای آبی، موتورهای احتراقی و ... ) آماده می سازد. فارغ التحصيلان اين دوره قادر به طراحی و محاسبه اجزا و سيستمها در بخشهای عمده ای از صنايع نظير صنايع خودروسازی ، نيروگاههای حرارتی و آبی، صنايع غذايی، نفت، ذوب فلزات و غيره هستند.

همان‌طور که از نام اين گرايش پيداست مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات به مبحث حرارت و مسايل مربوط به سيالات می پردازد. به عبارت ديگر در اين رشته عوامل موثر بر خواص مختلف حرکت سيال بخصوص سيال داغ مطالعه شده و اثر عبور سيال بر محيط محل عبور مانند نيروهايی که در اثر عبور خود در محل ايجاد می‌کند و يا طول‌های ناشی از اثر افزايش و يا کاهش دما در اعضای مختلف يک دستگاه، بررسی می‌شود. همچنين از دروس اصلی اين رشته می‌توان به مکانيک سيالات، ترموديناميک، انتقال حرارت، طراحی سيستمهای هيدروليک و ... اشاره کرد که نيروهای وارد بر جسم متحرک در سيال را بررسی می‌کند.

برای مثال در طراحی يک موتور احتراق داخلی، مسائل مربوط به تبديل حرارت به انرژی ، انتقال حرارت، حفظ موتور در حرارت مناسب توسط يک مهندس مکانيک حرارت و سيالات بررسی می‌شود.

همچنين مسايل مربوط به تاسيسات ساختمان و رآکتورها، انتقال آب ، نفت و گاز ، طراحی نيروگاههای مختلف ، طراحی توربو ماشين‌ها (ماشين‌های دوار) مثل توربين‌های بخار، توربين‌های گاز و فن‌کوئل‌ها به گرايش سيالات مربوط می‌شود.

3- گرايش خودرو

اين گرايش در مقاطع تحصيلات تکميلی به طراحی موتور، طراحی تعليق و فرمان و بدنه تقسيم می گردد. دانش آموخته اين رشته بايد بتواند درک صحيحی از نحوه عملکرد موتور خودرو داشته باشد و می تواند در کارخانجات خودرو سازی، قطعه سازی، نيروگاهها و... مشغول بکار شود. همچنين فارغ التحصيلی که با مباحث عملی آشنايی داشته باشد نيز می تواند در تعميرگاهها مشغول به کار شود.

از دروس مهم اين رشته می توان به طراحی موتورهای پيستونی، بررسی سيستم سوخت رسانی، سيستم پايداری خودرو (ديناميک خودرو) اشاره نمود.

دروس عمومی برای اين گرايش که دانستن آنها به درک مباحث کمک شايانی می نمايد عبارتند از، استاتيک مقاومت مصالح، تئوری ارتعاشات،رياضيات مهندسی، معادلات ديفرانسيل.

همانطوری که گفته شد در مقاطع تحصيلات تکميلی اين رشته به سه دسته تقسيم می گردد.

  1) طراحی موتور : در اين گرايش مباحث سيلاتی مانند دبی ورودی و خروجی موتور و مباحثی مانند ميزان انتقال حرارت موتور مورد بحث قرار می گيرد.

  2) تعليق و فرمان: در اين گرايش مباحث ارتعاشی بيشتر مد نظر قرار داد.

  3) طراحی بدنه: در اين گرايش نيز مباحث جامداتی مانند طراحی ورقها و شکل دهی آنها مورد بحث قرار می گيرد.

4-گرايش مکاترونیک

در واقع اين رشته يک رشته بين مکانيک، الکترونيک و برق می باشد که دارای مباحث مشترک از اين سه رشته می باشد که در برخی از دانشگاهها يکی از زير شاخه های رشته ساخت و توليد می باشد. نظر به پيشرفت چشمگير رشته الکترونيک اين رشته نيز در حال گسترش می باشد و در آينده نزديک در مقاطع کارشناسی نيز اين رشته داير خواهد شد.

5- گرايش نانو مکانیک 

اين رشته نظر به پيشرفت علم نانو در مکانيک بوجود آمده و در حال حاضر در مقطع دکتری دانشجو می پذيرد. ولی در خارج از کشور در تمامی مقاطع تحصيلی دانشجو دارد. با توجه به پيشرفت عمل نانو در سالهای آينده اين علم نيز در مقاطعی غير از دکتری ديده خواهد شد.

6- گرايشهای هوافضا، مهندسی دريا، مهندسی انرژيهای تجديد پذير و مهندسی راه آهن

اين چهار گرايش نيز در قديم از گرايشهای مکانيک بوده ولی در حال حاضر هر کدام به يک رشته جدا تبديل شده اند.

7- گرايش ساخت و تولید

 اين رشته در مقاطع کاردانی و کارشناسی به دو گرايش قالب سازی و ماشين ابزار تقسيم می شود و در مقاطع تحصيلات تکميلی به سه گرايش سيستمهای توليد صنعتی، شکل دهی فلزات و در برخی از دانشگاه ها مکاترونيک تقسيم می گردد.

هدف تربيت کارشناسانی است که با به کاربردن تکنولوژی مربوط به ابزارسازی، ريخته گری، جوشکاری، فرم دادن فلزات، طرح کارگاه يا کارخانه های توليدی آماده کار در زمينه ساخت و توليد ماشين آلات و صنايع کشاورزی، نظامی، ماشين سازی، ابزارسازی ، خودروسازی و... باشند. فارغ التحصيلان اين دوره قادر خواهند بود در صنايعی مانند ماشين سازی، ابزارسازی، خودروسازی، صنايع کشاورزی، صنايع هوايی و تسليحاتی به ساخت و توليد ماشين آلات، طراحی کارگاه و يا کارخانه توليدی بپردازند و نظارت و بهره برداری و اجرای صحيح طرحها را عهده دار شوند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضی، فيزيک و مکانيک از آگاهی کافی برخوردار باشند. همچنين درک دروس پايه مانند استاتيک و مقاومت مصالح برای درک دروسی مانند ارتعاشات ديناميک، ديناميک ماشين، ارتعاشات ماشين و ابزار و غيره ضروری است. دروس اين دروه شامل مطالبی در مورد نحوه توليد، طراحی قالبهای پرس، طراحی قيد و بندها، کار و برنامه ريزی با ماشينهای اتوماتيک، اصول کلی و نحوه کار با ماشينهای دستی و تعمير و نصب تمام سرويسهای صنعتی می باشد و درصد نسبتا بالايی از آنها به صورت عملی ارائه می گردد. داوطلب بايد سالم باشد تا بتواند کارهای کارگاهی را به خوبی انجام دهد و استعداد کارهای فنی را داشته باشد. با توجه به خودکفايی صنايع کشور اين رشته دارای بازار کار خوبی است.

بنا به تعريف انجمن مهندسان ساخت و توليد ايران ، رشته‌ای از مهندسی است که به تحصيلات و تجاربی نيازمند است تا رويه‌های مهندسی را در پروسه‌های توليد و شيوه‌های توليد را در صنعت بفهمد، به کار گيرد و کنترل کند و به توان برنامه‌ريزی در فرايند‌های توليد نيازمند است تا درباره ابزار‌ها، روند‌ها و ماشين‌آلات و تجهيزات تحقيق کند و آنها را بهبود بخشد و امکانات و سيستم‌ها را برای توليد فراورده‌های با کيفيت و هزينه بهينه يکی کند. بنابراين می توان گفت که گرايش ساخت و توليد به زمينه های کاربردی مهندسی مکانيک می پردازد. فارغ‌التحصيلان اين دوره می‌توانند تا مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در داخل يا خارج از کشور ادامه تحصيل دهند.

يک قطعه بايد به چه روشی ساخته شود تا دارای توليدی سريع و ارزان و همچنين کيفيت مناسب و وقت و کارايی مطلوب باشد؟ پاسخ به اين سوال مهم بر عهده مهندسان گرايش ساخت و توليد است. چرا که يک مهندس ساخت و توليد به مسائل مربوط به ساخت بهينه و توليد با کيفيت بالا می‌پردازد. در واقع اين گرايش بيشتر به مشکلات و معضلات ساخت و توليد می‌پردازد و در نتيجه نسبت به دو گرايش حرارت و سيالات و طراحی جامدات عملی‌تر است و دو گرايش فوق جنبه علمی‌تر دارند.

 ليست تخصصی

دروس تخصصی که برای رشته ساخت و توليد ارائه می شود، عبارتند از: طراحی قالب پرس، ماشينهای کنترل عددی، سيستمهای اندازه گيری(مترولوژی)، توانايی ماشينکاری، اونيورسال، توليد مخصوص، هيدروليک و پنوماتيک، تست غير مخرب، طراحی قيد و بند، تکنولوژی پلاستيک، کامپوزيت، ريخته گری، شکل دهی فلزات، قالبهای آهنگری(فورج)، طراحی و توليد به کمک کامپيوتر CAD/CAM، جوشکاری تخصصی، متالورژی، عمليات حرارتی، کاربرد برق، مديريت توليد، کنترل کيفيت، اتوماسيون، طراحی کارخانه و... که همه اين دروس دارای آزمايشگاه و يا کارگاه نيز می باشند که همزمان با گذراندن درس به صورت تئوری، بخش عملی نيز به صورت کارگاهی يا آزمايشگاهی انجام می گيرد، در نتيجه دانشجويان از نزديک با واقعيات عملی دروس از نزديک آشنا می شوند.

طراحی قالب پرس: در اين مبحث به روشهای گوناگون شکل دهی ورق و محاسبات مربوطه پرداخته می شود. به طوريکه می توان از قالبهای ساده برش تا قالبهای پروگرسيو برای قطعات پيچيده را طراحی کرد. بدنه اتومبيل ها، تيغه ماشين های ريش تراش و اکثر قطعاتی که از ورق تشکيل شده اند را با قالب پرس شکل می دهند.

 سيستمهای اندازه گيری(مترولوژی ): اين سيستمها در تعيين دقت قطعه اهميت دارند. در اين مبحث از روش های مختلف اندازه گيری قطعات صحبت می شود که از ساده ترين وسيله کوليس تا پيچيده ترين دستگاه های CMM صحبت به ميان می آيد.

اونيورسال: اولين دستگاه مورد استفاده توسط مهندسين ساخت و توليد، دستگاه ماشين تراش اونيورسال می باشد که با اين دستگاه می توان اکثر قطعات ساده و متقارن را با دقت مناسب توليد کرد.

توانايی ماشينکاری: برای اينکه بتوان حداکثر راندمان در يک دستگاه تراشکاری يا ماشين کنترل عددی يا حتی دستگاه سنگ زنی وجود داشته باشد و يا برای محاسبه نيرو و زمان و هزينه توليد قطعه، نياز به يادگيری تئوری های مربوط به اين روش های شکل دهی می باشد که در اين مبحث ارائه می شود.

ماشين های کنترل عددی: برای توليد قطعات پيچيده با دقت بالا از اين سيستم استفاده می شود. به طوريکه با استفاده از دستوراتی که به صورت کد به ماشين داده می شود، بار برداری از قطعه کار انجام می گيرد. با اين دستگاه ها می توان حتی پره های توربين را که شکل 3 بعدی پيچيده ای دارند، تراشکاری کرد.

توليد مخصوص: با پيشرفت علم و نياز برای توليد قطعات با شکل های پيچيده و يا نياز برای ماشينکاری قطعاتی با ويژگيهای خاص که با روش های سنتی امکان پذير نمی باشد، از اين روش استفاده می شود. مثلا برای ماشينکاری شيشه که از ماشينکاری اولتراسونيک استفاده می شود و يا برش سنگ های بزرگ که از جت آب با پودر ساينده استفاده می کنند و يا دستگاه اسپارک که برای ماشينکاری فلزات بسيار سخت استفاده 
می شود.

هيدروليک و پنوماتيک: با استفاده از تجهيزات و علم مربوط به هيدروليک و پنوماتيک می توان سيستم های ساده اتوماسيون مانند باز و بسته شدن در اتوبوس با يک دکمه تا سيستم های پيچيده اتوماسيون در خط توليد های بزرگ را طراحی نمود.

تست غير مخرب: اين علم برای بازرسی قطعات، بدون آسيب رساندن به آنها می باشد. برای مثال پروب التراسونيک را روی قطعه (مانند بال هواپيما) حرکت می دهند تا عيوب آنها را تشخيص دهند زيرا ترک يا عيوب ديگر در داخل قطعه با چشم ديگر قابل تشخيص نيست و به دليل امنيت و اقتصاد امکان شکستن قطعه برای بررسی عيوب نمی باشد، با وجوديکه با چشم غير مسلح فقط عيوب بزرگ ديده می شود.

طراحی قيد و بند: برای تکرار پذيری توليد قطعه و يا ماشينکاری قطعات حساس و سخت مثل ماشينکاری روی پره توربين، بايد از قيد و بند برای طراحی آنها استفاده شود.

 تکنولوژی پلاستيک: در اين مبحث کلا" به معرفی مواد پلاستيک و توليد قطعات پلاستيک با روش های مختلف بررسی می شود. در رشته پليمر بيشتر به شيمی پليمر پرداخته می شود و غير از رشته ساخت و توليد در هيچ رشته ای به تکنولوژی روز پلاستيک پرداخته نمی شود.

کامپوزيت: با پيشرفت علم نياز به موادی که دارای استحکام زياد با وجود وزن خيلی کم باشند، بيشتر شد. اين مبحث تا حدودی بر پايه تکنولوژی پلاستيک می باشد. در اين مبحث ساخت و مکانيک کامپوزيت ارائه می شود که می توان گفت به روزترين مبحث می باشد.

ريخته گری: اينجا علم مربوط به طراحی قالب و نحوه ريخته گری فلزات چه به صورت ثقلی و چه به صورت دايکست و يا حتی روش های ديگر مانند ريخته گری دقيق بررسی می شود.

قالبهای آهنگری(فورج): اينجا مباحث مربوط به شکل دادن فلزات تحت نيروی قالب بررسی می شود. از جمله طراحی قالب های فورج و علم جريان مواد بررسی می شود. با دانستن اينکه خواص مواد با اين روش بهبود ميابد، نياز به اين روش شکل دهی بيشتر احساس می گردد.

طراحی و توليد به کمک کامپيوتر CAD/CAM : مباحث مربوط به اينکه چگونه با نرم افزار های کامپيوتری می توان روش توليد را تسريع داد بحث می گردد. از جمله آموزش برنامه نويسی در نرم افزار ها نيز در اين مباحث اهميت ويژه ای دارد.

جوشکاری تخصصی: تئوری ها و علم مربوط به جوشکاری و همچنين روش های مختلف آن در اين درس گفته می شود.

متالورژی: اين مبحث به مهندسين در انتخاب مواد و شناخت مواد بسيار کمک می کند.

عمليات حرارتی: در اين مبحث علم مربوط به کار روی فلزات ارائه می شود که چگونه می توان استحکام، سفتی، سختی، تغيير شکل و ديگر ويژگيهای مربوط به فلزات را با توجه به نياز و با استفاده از حرارت تغيير داد.

کاربرد برق: کاربرد و استفاده از تجهيزات برق و نحوه پياده سازی آنها در صنعت در اين مبحث ارائه می شود.

طراحی کارخانه: نحوه چيدمان دستگاه ها، نحوه طراحی فضا و وسايل حمل و نقل داخلی کارخانه برای رساندن راندمان به حداکثر در اين درس آموزش می شود.

ويژگی خاص اين گرايش ايجاب می کند که از همان ابتدای تحصيل خواندن دروس تخصصی شروع گردد. در صورتيکه در گرايشهای ديگر حدوداً از سال دوم اين دروس شروع می شوند. بايد توجه داشت که اکثر دروس تخصصی گرايش ساخت دارای منابع فارسی نيستند و اکثر منابع به زبان انگليسی می باشد و اين امر دانشجويان اين گرايش را مجبور می کند که از همان ترم اول به فراگيری زبان انگليسی مشغول شوند و اصطلاحات تخصصی را فرا بگيرند.

مهندسان ساخت و توليد سنسورهای به کار رفته در کيسه ی هوای خودرو ، نوک چاپ در چاپگر، و کليد اپتيک در تلفن همراه را می سازند. آن ها همچنين در زمينه ی توليد موتورهای جت کوچک، تلسکوپ های پيشرفته، سمعک های درون گوشی، ريزپردازنده ها، و نيز توليد سبز مشغول به فعاليتند. دانش‌آموختگان اين رشته ياد می‌گيرند چگونه از طريق ميکروماشين کاری بر روی نوک يک سوزن بنويسند، رباتی را کنترل کنند، به کمک رايانه مدل‌های سه بعدی پيچيده بسازند و يک طرح را به يک ماشين پرسرعت انتقال دهند تا آن را بسازد.

انجمن مهندسی ساخت و توليد امريکا يکی از مهمترين انجمنهای حرفه ای است که بيش از 70 سال است که از علم ساخت و توليد حمايت ميکند. دفتر مرکزی اين انجمن در ميشيگان قرار دارد و اين انجمن در بيش از 70 کشور جهان عضو دارد و توسط صدها شبکه جهانی حمايت ميشود. از نظر (مارکوس کراتس) رئيس انجمن ساخت وتوليد امريکا، هدف اصلی اين انجمن همگام ساختن مردم و تکنولوژی برای پيشرفت علم ساخت و توليد است. اين انجمن بطور ساليانه بيش از نيم ميليون مهندس ساخت و توليد و مدير اجرايی را تحت پوشش و سازماندهی قرار می دهد و سازماندهی اعضای انجمن از طريق برنامه هايی که برای آنها ترتيب داده می شود صورت می گيرد و نشريات، نمايشگاهها و منابع علمی و تخصصی در اختيار آنها قرار می گيرد تا سطح علمی آنان را ارتقا دهد. اعضا و کارآموزان انجمن اين اطلاعات را از طريق 11 انجمن مرتبط با انجمن ساخت و توليد دريافت می کنند. 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

اهمیت رشته ساخت و توليد

تمامی محصولات از هواپيما و خودرو تا رايانه و اسباب بازی بايد توليد شوند. مهندسی ساخت و توليد دانش و هنر ساختن فراورده های با کيفيت با هزينه ی منطقی است. ساخت و توليد شامل اجزايی از مهندسی مکاني ،  مهندسی برق، مهندسی مواد و مهندسی صنايع است. بخش های اصلی ساخت و توليد روند های توليد، برنامه ريزی، کنترل کيفيت، طراحی ابزار،  رباتيک، طراحی به کمک کامپيوتر و توليد به کمک کامپيوتر را شامل می شود.  مهندسان ساخت و توليد روش ساخت فراورده را طراحی می کنند. آن ها بايد به اندازه ی کافی با روش های متنوع توليد مانند برش فلزات، شکل دهی، مونتاژ، بازرسی و تست آشنا باشند تا بتوانند روند توليد را طرح ريزی کنند و برای يافتن بهترين شرايط کارکرد تحقيق کنند. ممکن است آنها ابزار ها و ماشين های مخصوصی طراحی کنند و برای بهبود بخشيدن به روش های توليد کنونی نو آوری هايی به خرج دهند. آنها استاندارد های کارها را تعيين می کنند و مراحل توليد را هماهنگ می کنند تا روند همواری را از دريافتن مواد اوليه تا صادر کردن قطعات ساخته شده تضمين کنند. آنها بايد تجهيزات، نيروی انسانی و امکانات را در يک سيستم که فراورده های با کيفيت را به طور کارآمد توليد می کند، به خوبی متحد کنند. 

از ويژگی های يک فارغ التحصيل رشته ی ساخت و توليد می توان به درک وی نسبت به روند های توليد، اصول طراحی و توليد، آشنايی با مواد و تحليل مدل های توليدی اشاره کرد. برای توضيح بيشتر می توان گفت فارغ التحصيل اين رشته تأثير روند های متفاوت توليد را بر روی ويژگی های ماده درک می کند. قدرت انتخاب و به کار گيری مواد را داراست و در اين زمينه خود مبتکر آزمايش ها و پژوهش های گوناگون است. او می تواند با تهیۀ نقشههای دو بعدی و يا مدل های سه بعدی و نيز جداول، اطلاعات به دست آمده را منتقل کند. به طور کلی انتظار می رود مهندسان ساخت و توليد بعد از فارغ التحصيلی قابليت های زير را به دست آورده باشند:

  1. يک مهندس ساخت و توليد قادر است از دانش خود در رياضيات ، علوم پايه و علوم مهندسی برای حل مسائل مهندسی ساخت وتوليد به خوبی استفاده کند.

  2. يک مهندس ساخت و توليد قادر است آزمايش های مورد نظر خود را طراحی کند و نتايج آن را به خوبی تشريح کند.

  3. يک مهندس ساخت و توليد قادر است وسيله ها، سيستم ها يا روند هايی را طراحی کند که مشخصات داده شده را ارضا کند.

  4. يک مهندس ساخت و توليد قادر است با کامپيوتر و نرم افزار های مربوطه برای طراحی، تحليل و جمع آوری اطلاعات به خوبی کار کند.

  5. يک مهندس ساخت و توليد قادر است با رسانه های نوشتاری، گفتاری يا تصويری، ايده های خود را به خوبی به ديگران انتقال دهد.

  6. يک مهندس ساخت و توليد قادر است برای تحليل يک مسئله ی مهندسی به عنوان عضوی از گروه به خوبی فعاليت نمايد.

  7. يک مهندس ساخت و توليد قادر است مسوليت حرفه ای يک مهندس و اين که چگونه مسائل مهندسی بر ايمنی، اقتصاد، اخلاق، سياست، جامعه و مسائل فرهنگی تأثير می گذارد، را درک کند.

  8. يک مهندس ساخت و توليد درک می کند که همواره بايد به دنبال دانش باشد تا اطلاعات خود را به روز نگه دارد.