下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
尽管工程的含义在变，但这一概念早在人类历史的黎明时期就有了，那时我们的祖先开始设计制造他们赖以生存的工具。事实上，拥有制造工具、设计和工程技能，通过社会化和交流促进发明创造和技术转化，比如斧子、锤子、杠杆、楔子、滑轮、轮子等工具，即是对人类的定义。虽然这项活动以反复试验为基础，但它与现代工程精神仍然是一致的，因为反复试验仍然是创新的重要组成部分。
工程是一个领域或学科、一门职业、一个专业和一门艺术，它涉及理解、设计、发展、发明、创造和使用与有特殊目的的材料、机械、结构、系统和工艺有关的技术、科学和数学知识的发展、获取和应用。当然，工程的定义有很多。“工程”这一术语来源于 14 世纪的“工程师（engineer）”一词，是指操作军用发动机或机器（例如投石机或者后来的大炮）的人。而“发动机（engine）”一词则来源于拉丁文ingenium，意为精巧、聪明和创造力。“艺术（art）”和“技术（technical）”是很重要的两个术语，因为工程同样是以某种可能会与人类的感官与情感产生共鸣的方式安排各个元素。工程还与希腊语technikos有关，意为与机械或科学问题相关的艺术、工艺、技能、实践知识与语言。在不同的工程领域出现之前，工程与“技术”原本是紧密相连的。随首军事内涵的弱化，土木工程、机械、化工、电气和电子工程，以及后来随知识的发展而不断出现的领域（一些特殊情况除外，如美国的陆军工程兵团）应运而生。
尽管工程的含义在变化，但现代意义上的工程同样与艺术相关，虽然我们一般不认为工程具有艺术性，但是许多工程部件与结构不乏典雅与非凡的创造力（从这些部件与结构越来越多地出现在画廊的艺术展览中可以看出这一点）。正如本报告中其他章节提到的，人类处于工程化的经济、社会与技术文化中。人类的兴趣、活动与探索所涉及的各个领域，几乎都与工程的一个分支有联系。
工程同样与自然科学、社会与人文科学相联系。科学一词来源于拉丁文scientia，意为知识，泛指观察现象，提出关于这些现象的假设、实验和理论，以及根据预测和可预见的结果生产知识的系统方法，例如 17 世纪主要由弗朗西斯·培根提出的科学方法（培根为了验证将雪填进鸡肚可以防腐的假设，死于肺炎）。广义上而言，科学包括作为高难度的技术或实践的工程，以及许多科学家现在做的工作。从相对狭义的当代意义而言，科学分为基础科学和应用科学，遵循创新的线性模式——将基础科学研究引入应用研究，进而在工程中发展成为技术应用、创新并得到传播。正如其他地方讨论的，尽管科学家和政策制定者因其简易性和能成功获得经费而认可这一模式，但许多观察家认为“线性模式”描述并不准确且缺乏规范，部分原因是在很多情况下，创新并不是基于基础科学研究，或者说并不是基础科学研究的结果。社会与人文科学效仿自然科学采用实证科学的方法。技术革新与创新是经济、社会和人类发展的主要推动力之一，因此，工程和技术与社会科学的联系更为紧密。
有资格从事或进行工程实践的人被称为工程师，有些获得了许可证或被正式任命为专业、特许或主任工程师。如上所述，广义的工程包括一系列专门学科或应用领域，以及特定的技术领域。工程本身还可分为工程科学和不同领域的专业实践和不同水平的活动。工程行业，与其他行业一样，是以专门的教育和培训为基础的一种职业，提供专业的建议与服务。将某种职业定义为行业的其他特点包括建立培训体系、大学的院系、国家和国际组织、认证与许可制度以及职业道德和规范。测量与工程，尤其是土木工程，在专业上紧密相连，有趣的是，乔治·华盛顿、托马斯·杰斐逊和亚伯拉罕·林肯在从政之前都是测量员。
除了让学生获得工程学科中某一方面的学位或相关的资格证书以及相关技能，包括设计和绘图技能——目前主要是计算机辅助设计（CAD）、持续职业发展（CPD）和对新工艺与技术的认识——工程教育还要培养逻辑性、实用性、解决问题的方法和途径，以及社交和技术等软能力，包括动力、执行能力、良好的理解能力、压力下的沟通能力和领导能力，以及社交技术能力。
工程学与神学、药学和法学一样，是最古老的行业之一。虽然线性模式导致人们将工程师看成应用科学家，但这种模式还带来另外一个更大的曲解，虽然工程有别于科学，但又与科学相关联，事实上，工程采用科学方法的时间早于科学——工程师是最早的科学家。然而，这一争论着实误导和转移了让公众和决策者在知识社会和经济中更好地理解工程与科学的注意力。科学与工程本质上是同一活动范围的一部分，理应受到相应的认可。工程师一方面运用科学知识和数学创造技术与基础设施来解决人类、社会和经济问题，另一方面又提出了挑战。工程师将社会需求与创新和商业应用相联系。图 1-1大致描述了科学、技术与工程三者之间的关系。
图 1-1 科学、技术与工程的关系
工程的范围、领域、学科、分支和专业多样并且在不断扩大。随着知识的发展和学科分化、合并及新学科的产生，这些分支都从土木、机械、化工、电气和电子工程衍变而来。新的工程分支的出现通常以大学新的院系、新的行业工程组织或现有组织中新部门的成立为标志。
为了阐明工程的范围与多样性，可以用工程中不同的学科与次学科的分支列表
来总结本部分；由于版面有限，工程多样性的重要介绍只在本报告中展现一次。由于不同国家的描述与定义不同，经常会重叠并随时间而变化，本列表旨在解释说明，而非完整版或最终版。毫无疑问，进一步的研究也即将公布。
⟡农业机械、电力、生物能源、农场构筑物和自然资源材料加工等领域的农业工程理论与应用。
⟡将原材料分解、合成并转化为可用商品。
⟡生物化学工程——工业规模的生物技术工艺。
⟡实体结构和基础设施的设计与施工。
⟡海岸工程——海岸结构物的设计与施工。
⟡建筑工程——建筑结构的设计、创建与管理。
⟡地球工程——提出地球气候控制以应对全球变暖。
⟡岩土工程——泥土材料与地质的行为。
⟡市政与公共建设工程—供水、环卫、废物管理、交通和通信系统、水文。
⟡海洋工程——近海结构的设计与施工。
⟡结构工程——荷载支撑或抵抗结构的设计。
⟡地震工程——地震荷载承受结构的行为。
⟡运输工程——人员与货物高效而安全的运输。
⟡交通工程——交通规划。
⟡风工程——分析风及其对建筑环境的影响。
⟡计算机、计算机系统及设备的研究、设计和开发。
⟡电气系统和电子设备的研究、设计与开发。
⟡电力系统工程——向居民和工业输送电力。
⟡信号处理——信号的统计分析与产生，如手机信号。
© UNESCO工程的医疗用途
⟡环境保护与改善工程。
⟡水工程——水资源与水文的规划与开发。
⟡保护人员与环境免受火灾与烟雾危害。
⟡生物分子水平上的遗传操作工程。
⟡工业系统与流程的分析、设计、开发与维护。
⟡系统与流程测控仪表的设计与开发。
⟡通用工程领域，包括土木、机械、电气与化学工程。
⟡设备、实物资产与基础设施维护。
⟡制造系统与流程的研究、设计与规划。
⟡元器件工程——保障制造流程中的零部件供应。
⟡陶瓷与纳米等材料的研究、设计、开发及使用。
⟡陶瓷工程——氧化物与非氧化物陶瓷的理论与加工。
⟡纺织工程——纺织品制造与加工。
⟡发动机等物理或机械系统的研究、设计和开发。
⟡汽车工程——陆地车辆设计与制造。
⟡航空航天工程——航空器、航天器与空中运载工具的设计。
⟡生物机械工程——系统与装置设计，如义肢（假肢）。
⟡用于自动化系统的机械、电气和软件工程的综合技术。
⟡在医学与生物科学中越来越多地使用工程与技术，如监测设备、义肢和医疗机器人等。
⟡武器和防御系统设计与开发。
⟡矿产原材料的勘探、开采与加工。
⟡海洋船舶的研究、设计、建造与修理。
⟡纳米级的新工程分支。
⟡核工艺与技术的研究、设计与开发。
⟡有关制造工程的生产系统与流程的研究与设计。
⟡计算机软件系统与程序编制的研究、设计与开发。
⟡正在发展的工程分支，专注于可持续性与缓解气候变化。
⟡测试对象的设计、生产与使用的工程验证与确认。
⟡与公路、铁路、水路、内河口岸、海港、机场、燃气输送与分配、管道等相关的工程及配套设施。
⟡对作相对运动时相互作用面的研究，包括摩擦、润滑与磨损。