A mérnökök szerepe a társadalomban

A mérnök hivatás sokféle tevékenységre utalhat, melyeknek közös nevezője, hogy magában foglalja a mérés pontosságát és az ennek megfelelő tervezést. Nem véletlen a mérnöki pontosság szókapcsolat kialakulása sem. Dr. Buzás Ottó cikkében bemutatja a mérnöki szakma történetét, felépítését és elkövetkező legnagyobb kihívásait.

A mérnökök feladata mindenkor olyan műszaki eszközök, gépek, berendezések, műtárgyak, rendszerek, hálózatok stb. tervezése és létrehozása, amelyeket az emberek mindennapi élete igényel. Az első egyetemek létrejöttéig csak önképzett, azaz autodidakta mérnökök voltak, akiknek minden társadalomban fontos szerepük volt, és lesz az elkövetkezőkben is. Az első mérnöki találmányok egyikének a kereket tekinthetjük, amely hosszabb fejlesztési folyamat eredménye volt. A kerék használata, különböző célokra történő alkalmazása és fejlesztése (rugalmatlan és rugalmas abroncsok, a tengelyek felfüggesztése, csapágyazása stb.), i.e. kb. 3000 évi feltalálása óta folytonos.

A kerék feltalálása óta tartó fejlesztés folyamat,
mai szóhasználattal élve innováció.

Jellemző a kerékre, hogy alkalmazása az ezredfordulót megelőző években is bővült (pl. Hold-járművek), és fejlesztése az ezredforduló után is folyik (pl. kerékpárok, autók, repülők, óriási munkagépek, nagysebességű vonatok kerekei stb.). A szervezett mérnökképzés elindulásáig is igen sok mérnöki alkotás született, amelyeket sokszor zseniális polihisztorok, mérnöki vénával rendelkező személyek terveztek, és létrehozásuk is az irányításukkal valósult meg.

A korai mérnöki alkotások közé egyszerű, de igen hasznos gépek, erődítmények, piramisok, csatornák, paloták, templomok, hajók, utak, fegyverek stb. tartoztak. Tervezőik és építésirányítóinak nagyobb része ismeretlen.

A magyar mérnökképzés

A hazai technikai szakoktatás, és egyben a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) története a XVIII. századba nyúlik vissza. A Műegyetem első, közvetlen elődintézménye az 1782-ben ─ a budai tudomány-egyetem bölcsészeti karának kebelében ─ alapított Institutum Geometricum mérnökképző intézet volt. Az önálló mérnökképzés irányába tett újabb lépés a Mária Terézia által 1777-ben kiadott Ratio Educationis volt. E törvény a korábbiaknál jóval nagyobb hangsúlyt helyezett ─ különösen a felsőoktatás területén ─ a reáltudományok oktatására. Egy leendő mérnökképző intézet létrehozását, az alapos mérnöki ismeretekkel rendelkező szakemberek iránti egyre nagyobb igény indokolta.

Az Institutum Geometricum hivatalos megalapítására 1782. augusztus 30-án került sor, ezen a napon írta alá II. József az alapító rendeletet. Az Intézetet II. József a tudományegyetem bölcsészeti karához kapcsolta, ezzel a mérnökképzést egyetemi szintre emelte. 

Az Institutum Geometricum volt az első polgári mérnökképző intézet Európában, ahol a műszaki tudományokat egyetemi szervezetben oktatták. Az Institutum Geometricum 12 évvel korábban jött létre, mint az 1794-ben főiskolai rangra emelt francia École Polytechnique. A rendeletben az alapítás indoklásán túl még egy fontos határozat található, amely Magyarországon először mondta ki, hogy mérnöki állásra csak olyan személy alkalmazható, aki az előírt matematikai tanulmányok elméletéből és gyakorlatából az egyetemen nyilvános vizsgát tett, s erről bizonyítványt szerzett. Az intézetben oktatott főtárgy az alkalmazott matematika volt.

Az utóbbi két évszázad folyamán, az önképzett mérnökök helyére nagyobb részben magas képzettségű szakemberek léptek, akik munkájuk során a tudományos ismeretek tömegét használják. A mérnökök tanulmányok, modellek, laboratóriumi kísérletek felhasználásával az emberiség számára hasznos, de sajnos káros eszközöket, készülékeket, berendezéseket (pl. fegyvereket, fegyverrendszereket) is létrehoznak. Megállapítható azonban, hogy a mérnökök által létrehozottak nélkül az emberiség fejlettsége nem tartana ott, ahol tart.

A mérnöki tevékenység

A mérnök szavunk a mér igéből képzett főnév, és a magyar nyelvben először 1834-ben jelent meg. A világban az angol eredetű engineer (szó szerint gépész) kifejezés terjedt el, ami a magyar mérnök kifejezésnek felel meg. Az engineering pedig mérnöki-műszaki tudományt, mérnöki tevékenységet jelent.
A mérnök főnév sokféle tevékenységet, foglalkozást, hivatást, sőt, elhivatottságot jelöl. A mérnök munkája attól kezdve, hogy egy-egy szűk feladatra kell koncentrálni, a rendszerben, hálózatban történő gondolkodásig és tevékenykedésig terjed.

A mérnök főnév igen pontosan fejezi ki a mérnökök legfontosabb tevékenységét, a mérést. A magyar mérnök szót azért tartjuk igen kifejezőnek, mert

minden mérnöki tevékenység alapja a mérés.

A mérés az a tevékenység, amely minden mérnöki szakterületre (agrár, gépész, építész, vegyész, kohász, villamosmérnök stb.) jellemző. A mérnöki tervezés
minden esetben ─ a műszaki követelményekben előírt ─ méréseken alapuló adatokból indul ki, a tervezés közben és végeztével általában méretarányos modell készül, a modellt pedig a leendő környezet természeti jelenségei (hőmérséklet, nap, szél, földrengés stb.) szélső értékeinek utánzása közben ellenőrzik.

A tervezett eszköz, létesítmény megvalósítása folyamán a munka minőségét mérésekkel ellenőrzik, majd az elkészült termék megbízhatóságát tartós használattal, és a megadott üzemeltetési paraméterek mérésével ellenőrzik.
A mérnöknek mindenkor jusson eszébe Galilei bölcs tanácsa:

"Minden, ami mérhető, mérd meg, s ami nem mérhető, azt tedd mérhetővé!"

Galilei nyomán, a mérnököknek azt is javasoljuk, hogy minden, ami látható, azt nézd meg, s ami nem látható, azt tedd láthatóvá!

Az emberek többsége vizuális, és érzékszerveink közül a legtöbbet a szemünket használjuk. Ezért a mérnökök mindenkor törekedtek arra, hogy a közvetlenül nem látható villamos és mágneses jelenségeket, az emberi szerveket, a szív és az agy működését láthatóvá tegyék. A felsoroltak további fejlesztése, finomítása és más, közvetlenül nem látható szervek, jelenségek láthatóvá tétele folytatódik.

A mérnöki gondolkodás

A mérnökhallgatók már az egyetemen megtanulják a függvényekben, folyamatokban való gondolkodást. A mérnökök a munkájukkal kapcsolatos valamennyi lényeges tényezőt a legkülönbözőbb változók függvényében tudják ábrázolni, és ezekből tudják levonni a szükséges következtetéseket és az esetleges beavatkozásokat.

E cikk írójának és évfolyamtársainak tisztelt és szeretett matematikatanára, Bárány Sándor adjunktus úr felhívta a figyelmünket arra, hogy ahol a függvényben szakadás van, ott a mérnök és a matematikus megborzong. Akkor fiatalon nem ismertem olyan függvényszakadást, amelytől megborzongtam volna. Az Adjunktus úr minden bizonnyal szándékosan nem említett példát, mert szerette, ha tanítványai elgondolkoznak.

E helyen megemlítem, hogy a folyamatokban bekövetkező törések, szakadások minden szakembert: orvost, közgazdászt, pénzügyi szakembert, mérnököt stb. meg kell, hogy borzongtasson. Példaként egy társadalmi rendszerváltozás, egy ország gazdasági válsága a folyamatokban szakadást vagy törést okoz és ez sok-sok ember életében megrázkódtatást, rosszabb esetben tragédiát okoz.
A mérnökök életében is előfordulhatnak olyan szakmai események, amelyek valamilyen függvény szakadásával járnak, és amelynek az elhárítása az érintetteknek nagy gondot, álmatlan éjszakákat okoz. Példaként egy nagyváros többórás áramkimaradása, egy híd leszakadása, egy épület összeomlása, egy nagyváros távközlésének megbénulása stb. sok embert katasztrofálisan érinthet.

A mérnökök munkaeszközei

Az autodidakta mérnökök legfontosabb munkaeszközei évszázadokig a különböző író-, rajzoló- és mérőeszközök voltak. A mérőeszközök: hosszúság-, távolság-, magasság-, vízszint-, függőleges-, súly és időmérésre szolgáltak, illetőleg korlátozódtak. A számításokat papíron végezték.

A logarléc az első logaritmikus vonalzó 1622-es feltalálásától az elektronikus zsebszámológépek 1970-es években történt elterjedéséig a mérnökök legfőbb számítási eszköze volt.

A logarlécet a mérnökök 350 évig használták.

A logarléc a mérnökhallgatók és a mérnökök táskájából vagy zsebéből nem hiányozhatott. Az általa kapott eredmények nagyságrendjét fejben vagy papíron kellett kiszámolni. Ennek kiszámítása már a mérnökhallgatókat is rákényszerítette a kapott eredmény, eredmények mérlegelésére és megfontolt megállapítására, azaz a mérnöki pontosságra. A nagyságrend eltévesztése a Budapesti Műszaki Egyetemen bukást jelentett, és ez nagyon helyes volt.

A rajztábla; mivel a mérnöki munka szemléltetése a szakemberek és a laikusok részére is rajzokkal történt. A logarléc mellett, ebben az időben, a mérnökök legtöbbet használt munkaeszköze így a rajztábla volt.

A személyi számítógép korunk mérnökhallgatóinak és mérnökeinek legfontosabb munkaeszköze. Az ezredforduló után pedig a laptop, azaz a hordozható személyi számítógép. Az első személyi számítógépet 1976-ban hozták létre, de jelentősebb elterjedése csak az 1980-as évek közepétől kezdődött meg. A PC mérnöki alkalmazása ettől az időtől kezdve hihetetlen gyorsasággal terjedt.

Az ezredforduló éveitől nem ismerünk olyan mérnöki tevékenységet, amelynél a PC-t ne alkalmaznák, vagy ne lehetne alkalmazni. A PC-vel vagy laptoppal készített rajzokat kinyomtatják.

Az időmérés eszközei; mivel már kezdetektől szerepelt a mérnökök mértékegységei között az idő, és mérésének szükségessége. Az évszázadok folyamán az időmérés pontossága iránti igény egyre növekedett. A mai kommersz kvarcórák egy nap alatt ± 10 másodpercet, az atomórák 2000 évente ± 0,0001 másodpercet sietnek vagy késnek. A kor mérnökei az időt nagy pontosságú időmérő oszcilloszkópokkal és digitális műszerekkel mérik.

A mérnöki munkák tűrése

Ismeretes, hogy abszolút, azaz tökéletes pontosság nem létezik, ezért a mérnökök a készítendők, és mérendők pontosságát tűrésekkel jelölik meg. A tűréseket: ±, ≤ kisebb egyenlő; vagy ≥ nagyobb egyenlő jelölés utáni adatokkal adják meg. A kisebb egyelőre azt mondjuk, hogy felül korlátos, mert a mögötte levő számmal egyelő vagy attól csak kisebb lehet. A nagyobb egyelőre azt mondjuk, hogy alul korlátos, mert a jel mögötti szám azt jelenti, hogy azzal egyelő vagy attól csak nagyobb lehet.

A tűrések megadásánál a mérnöknek tisztában kell lennie azzal, hogy a kisebb tűrés megvalósítása drágább a nagyobb tűrésűnél, tehát mindig a célnak megfelelő tűrést kell alkalmazni. A mérőeszközök pontossága igen fontos tényező, és a lényege az, hogy a mérőeszközök- és a mérőműszerek pontossága egy nagyságrenddel pontosabb kell, hogy legyen a mérendők készítésére és üzemeltetésére megadott pontosságnál.

A tervezőmérnökök tervezési követelményei

A mérnökök által tervezett eszközöknek, szerszámoknak, műszereknek, berendezéseknek, járműveknek, épületeknek, műtárgyaknak, rendszereknek, hálózatoknak stb. megbízhatónak, gazdaságosan megvalósíthatónak, gazdaságosan üzemeltethetőnek, környezetbarátnak és felhasználóbarátnak kell lenniük.

A tervezőmérnök feladata nem fejeződik be az elkészült eszköz, létesítmény átadásával, mert saját vállalatának érdeke, hogy az eszköz használatát, illetőleg a létesítmény üzemeltetését figyelemmel kísérje. Példaként gondoljunk a nagy számban visszahívott gépjárművekre, vagy a javított szoftverekre. A használat, az üzemeltetés során felmerült problémák megoldását pedig az újabb tervezéskor fel lehet használni. A mérnöknek a hálózatban, rendszerben való gondolkodását legjobban a hálózathoz vagy rendszerhez kapcsolt eszköz vagy létesítmény üzemeltetése során lehet elsajátítania.

A sokoldalú mérnök

A tervezésen és a megvalósítás irányításán kívül mérnöki tevékenység a gazdaságos üzemeltetés és fenntartás irányítása is. A nagy rendszerek, hálózatok hatásfokának, hatékonyságának elemzése, és a beavatkozás megtervezése elsősorban mérnöki tevékenység.

A jól képzett mérnök olyan szakember, aki rendszerezett munkát végez, és munkája közben felhasználja a természet és a társadalomtudományok ismereteit. Példaként, amikor a villamosmérnökök szívritmus-szabályozót (pacemakert), protézist vagy bármilyen orvosi műszert terveznek, bizony el kell, hogy mélyedjenek az anatómiában (bonctan) és a neurológiában (ideggyógyászat) is. A műszív megalkotása pedig: gépész, vegyész, villamosmérnökök és orvosok együttműködését igényli. Ugyanez vonatkozik az emberi paramétereket mérő, viszonylag egyszerű műszerektől a bonyolult: MRI (Magnetic Resonance Imaging), a CT (Computer Tomograpf), a PET (Positron Emission Tomograpf) berendezések fejlesztésére is.

A kiváló mérnök jellemzői

A kiváló mérnöknek több jó tulajdonsága van, de a legfontosabb tulajdonsága a pontosság. Nem véletlen, hogy a magyar nyelvben elterjedt a mérnöki pontosságú kifejezés.

A mérnöki pontosság fogalom!

A jó mérnöknek helyesen kell alkalmaznia a matematikát, és teljesen tisztában kell lennie számításainak nagyságrendjével. Csak a megfelelő nagyságrend esetében kell számításainak pontosságával tovább foglalkoznia.
Különösen fontos a mérnökök tevékenysége az információs társadalomhoz szükséges e-kommunikációs eszközök és infrastruktúrák megtervezésében, megvalósításukban és üzemeltetésükben.

A mérnökök tisztában vannak azzal, hogy miközben többségük racionális és konkrét munkát, tevékenységet végez, szükségszerű, hogy elgondolkozzanak munkájuknak az emberekre, a társadalomra, és a természetre gyakorolt hatásáról, következményéről.

Mi várható el a kiváló mérnöktől? A kiváló mérnök rendelkezzék a munkájához szükséges mértékű társadalmi, gazdasági, jogi, idegen nyelvi, környezetvédelmi, egészségi, ergonómiai ismeretekkel, esztétikai érzékkel, problémamegoldó képességgel, alkotókészséggel, kommunikációs készséggel és erkölccsel.

A mérnökök nem akarják átvenni más szakterületek kutatásait, azonban kötelességük, hogy kifejtsék véleményüket arról, hogy hogyan látják tevékenységük hatását az egyes emberre, a környezetre, a társadalomra, és észrevegyék a társadalomban uralkodó előnyöket és hátrányokat. A mérnökök szemléletmódja, elemzése is hozzájárulhat a társadalmi viszonyok jobb megértéséhez és tudatos javításához.

A szakterületükön élen járó mérnököknek minden időben idegen nyelvi ismerettel is rendelkezniük kellet, illetőleg kell. A technikai fejlesztésben élenjáró országok újdonságainak figyelemmel kíséréséhez ─ a második világháború előtt német, azt követően angol ─ nyelvismeret volt szükséges.
Az anyanyelvűket őrző mérnököknek kötelező feladata a szakterületük újabb és újabb angol szavainak, betűszavaknak és fogalmaknak helyes magyar fordítása, szakterületük rétegnyelvi szótárainak készítése vagy annak támogatása.

A feltaláló mérnök

A találmányok úgy születnek, hogy valaki vagy valakik nem tartja(ák) be az érvényben levő utasításokat vagy a megszokott gyakorlatot. Az újdonság bevezetése valószínűleg érdekeket is sértene, ezért a találmányok többségének az a sorsa, hogy szinte első lépésben elutasítják. Jó, ha ezzel a feltaláló tisztában van, és az elutasítást szinte természetesnek veszi, de nem adja fel, hanem folytatja a megkezdett tevékenységét. A képzett vagy autodidakta feltaláló mérnökre is jellemző az orvosi Nobel-díjas Szent-Györgyi Albert mondása:

"Látni, amit mindenki lát, és gondolni, amit még senki sem gondolt."

A XX. század utolsó három évtizedében, és az ezredfordulót követő években a mérnökök minden korábbinál jelentősebb gépeket, robotokat, járműveket, épületeket, logisztikai épületeket, műtárgyakat, hálózatokat, és terminálokat hoztak létre, címszavakban:

• az internetet,
• nagy integráltságú elektronikus áramköröket,
• nagy sebességű számítógépeket,
• a számítógépekhez mindenféle feladat elvégzésére alkalmas szoftvereket,
• robotokat,
• nagy távolságokat áthidaló hidakat,
• nagy befogadású személy- és teherszállító repülőgépeket,
• hatalmas személy- és teherszállító hajókat,
• nagy sebességű vonatokat,
• hatalmas logisztikai épületeket és terminálokat,
• földrengésnek ellenálló hidakat és épületeket,
• mélyre hatoló és tengerre is telepíthető fúrótornyokat,
• kis energiaigényű házakat,
• passzív házakat,
• az egész Földet lefedő GPS hálózatot,
• közvetlenül nem látható jelenségek részletgazdag megjelenítését.

És a fejlesztés folytatódik.

Az üzemeltető mérnök feladatai

A felsorolt mérnöki feladatok közül a legsokoldalúbb az üzemeltető mérnöké. Az üzemeltető mérnök feladata két nagy csoportra osztható:

1. Fenntartás,
2. Üzemeltetés.

A két feladat csoport közül elvileg a fenntartás az egyszerűbb, a kevesebb ismeretet igénylő, de a folyamatos működés szempontjából azonos fontosságú az üzemeltetéssel.

A fenntartás, vagy más szóval karbantartás, az üzemeltető mérnökre bízott gépek, gyártósorok, műhelyek, gyárak, épületek stb. eszközeinek, gépeinek stb. folyamatos működésének a biztosítása. Kisebb hibák esetében helyszíni javítással vagy cserével.

Az üzemeltető mérnök feladata igényli a legtöbb ismeretet, a legtöbb tudást. Széleskörű ismeretekre akkor van szüksége, ha a rábízott alrendszer, vagy hálózat országos esetleg nemzetközi rendszerhez, hálózathoz csatlakozik.
Az említettek általában folytonosan üzemelnek, a folytonos üzem alatt mérni kel:

• a hatásfokot,
• a teljesítményt,
• a hatékonyságot (sikeres és sikertelen működés számát, továbbá időtartamát),
• a fogyasztást és még sok
• a rendszerre, vagy hálózatra jellemző fontos paramétert,
• a felsoroltak időbeli változását.

A beavatkozás megtervezése igényli a legtöbb ismeretet, amely a mért adatok gondos elemzése alapján történhet meg.
A beavatkozás mérnöki gondolkozása (megegyezik a mentő orvosi gondolkozással) hol tud a leggyorsabban a legjobb eredményt elérni.

Megoldásra váró mérnöki feladatok

A mérnökökre sok és nagyon gyorsan megoldandó feladatok várnak, mert az ember földi léte ─ az ember által okozott károk következményeként ─ nagyon nagy veszélybe került. Bízzunk abban, hogy az igen veszélyes folyamatok még visszafordíthatók. Az elérendő cél érdekében minden mérnöki tevékenységet ennek kell alárendelni. Mivel az okok és a megoldásra váró feladatok közismertek, ezért csak felsoroljuk őket:

• a levegő, a légkör további szennyezésének megállítása, majd csökkentése,
• a víz további szennyezésének megállítása, majd csökkentése,
• a Föld további szennyezésének megállítása, majd csökkentése,
• az erdők további csökkenésének megállítása, és az erdők területének növelése,
• valamennyi energia-felhasználó fogyasztásának csökkentése,
• alternatív energiaforrások (nap, szél, geotermikus) tervezése, gyártása és üzemeltetése,
• hulladékok újrahasznosításának növelése,
• az űrszemét további növekedésének megállítása, sőt csökkentése,
• veszélyes fegyverek, fegyverrendszerek hatástalanítása, és
• a felsoroltakhoz szükséges országos és nemzetközi törvények meg-alkotásában való tevékeny részvétel.

Dr. Buzás Ottó
okl. villamosmérnök