যন্ত্র প্রকৌশল

যন্ত্র প্রকৌশল প্রকৌশলের একটি বিষয় যাতে যান্ত্রিক ব্যবস্থাসমূহ রক্ষণাবেক্ষণ, নকশা, উৎপাদন এবং বিশ্লেষণের জন্য পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলো ব্যবহার করা হয়। বলবিজ্ঞান, গতিবিজ্ঞান, তাপগতিবিজ্ঞান এবং শক্তি সম্বন্ধে একটি সুস্পষ্ট জ্ঞান এই প্রকৌশল অধ্যয়নের জন্য প্রয়োজনীয়। যন্ত্র প্রকৌশলীরা মোটরগাড়ি, বিমান, শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, জাহাজ নির্মাণ ইত্যাদি শিল্প কারখানার যন্ত্রপাতি নির্মাণ এবং চিকিৎসা বিজ্ঞানের যন্ত্রাদি নির্মাণে এই জ্ঞান ব্যবহার করেন।
অনেক প্রাচীন কাল থেকে বা মধ্যযুগীয় বিজ্ঞানীদের মাধ্যমে সারা বিশ্বে যন্ত্র প্রকৌশল বা যন্ত্র কৌশলের প্রয়োগ দেখা যায়। প্রাচীন গ্রীকে আর্কিমিডিস এবং আলেকজেন্দ্রিয়ার বীরদের কাজে বলবিদ্যার সার্থক প্রয়োগ পরিলক্ষিত হত। চীনের জেং হেং (৭৮-১৩৯AD) একটি জল ঘড়ি ও একটি সিসমোমিটার উদ্ভাবন করেন এবং মা জুন (২০০-২৬৫ AD) ডিফারেনশিয়াল গিয়ারের আকৃতি উদ্ভাবন করেন।
মধ্যযুগীয় চীনা প্রকৌশলী ও জ্যোতিবিজ্ঞানী সু সং তার জ্যোতির্বিজ্ঞানের ক্লক টাওয়ারের জন্য এক ধরনের নির্গমন পদ্ধতি আবিষ্কার করেন যা ইউরোপের তথা সারা বিশ্বের প্রথম প্রান্তবিহীন শক্তি রুপান্তরের চেইন ড্রাইভ। সপ্তম থেকে নবম শতাব্দীকে বলা হয় ইসলামের স্বর্ণযুগ, এই সময় মুসলমান উদ্ভাবনকারীরা যন্ত্র প্রযুক্তির খাতে বিশেষ অবদান রাখেন। আল-জাজেরী তাদের মধ্যে অন্যতম একজন ছিলেন। তিনি Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices নামে একটি বই লেখেন ১২০৬ সালে যাতে বিভিন্ন প্রকার যন্ত্রের নকশা স্থান পায়। ক্রাঙ্ক শ্যাফট ও ক্যাম শ্যাফট এর মত অনেক মৌলিক যন্ত্রের নকশার উদ্ভাবক হিসেবে তাকে চিহ্নিত করা হয়।
ঊনবিংশ শতাব্দীর শুরুর দিকে যুক্তরাজ্য, জার্মানি, স্কটল্যান্ডে যান্ত্রিক যন্ত্রাংশের উন্নয়ন প্রকৌশল শাখায় যন্ত্র প্রকৌশলকে আলাদা একটি সমৃদ্ধশালী ক্ষেত্র হিসেবে গড়ে তোলে। যন্ত্র প্রকৌশলীদের প্রথম পেশাদার সংঘ গড়ে ওঠে ১৮৪৭, যারও ত্রিশ বছর পর পুরকৌশলীদের এমন সংঘ গড়ে ওঠে। ইউরোপ মহাদেশে জোহান ভন জিমারম্যান (১৮২০-১৯০১) ১৮৪৮ সালে সর্বপ্রথম জার্মানিতে গ্রাইন্ডিং মেশিন কারখানা স্থাপন করেন। ১৮৮০ সালে যুক্তরাষ্ট্রে আমেরিকান সোসাইটি অব মেকানিক্যাল ইন্জিনিয়ারিং (ASME) প্রতিষ্ঠিত হয়। পুরকৌশলী এবং খনি প্রকৌশলীদের পর এটি প্রকৌশলীদের তৃতীয় সোসাইটি।
যন্ত্র প্রকৌশল ঐতিহাসিক ভাবে শক্তিশালী গণিত ও বিজ্ঞানের ভিত্তির উপর প্রতিষ্ঠিত।
প্রকৌশল বিদ্যার মধ্যে যন্ত্র প্রকৌশলের ক্ষেত্র সবচেয়ে বিস্তৃত, যন্ত্র প্রকৌশলের কাজ মহাসাগরের তলদেশ থেকে সুদূর মহাশূন্য পর্যন্ত ।
সারা বিশ্বব্যাপী বিশ্ববিদ্যালয়গুলোতে যন্ত্র প্রকৌশল বিষয়ে বিভিন্ন ডিগ্রী দেয়া হয়। বাংলাদেশ. চীন, ভারত, নেপাল, উত্তর আমেরিকা এবং পাকিস্তানে যন্ত্র প্রকৌশলে ব্যাচেলর অব সাইন্স (B.Sc), ব্যাচেলর অব টেকনোলজি (B.Tech), ব্যাচেলর অব ইঞ্জিনিয়ারিং (B. Engg) অথবা ব্যাচেলর অব অ্যাপ্লাইড সাইন্স (B.A.Sc) নামে চার/পাঁচ বছর মেয়াদী ডিগ্রী প্রদান করা হয়। স্পেন, পর্তুগাল এবং দক্ষিণ আমেরিকার অধিকাংশ দেশেই উপরের কোন নামে ডিগ্রী না দিয়ে বরং শুধুমাত্র “যন্ত্র প্রকৌশলী” নামে ডিগ্রী দেয়া হয় যা পাঁচ থেকে ছয় বছর মেয়াদী প্রশিক্ষণ শেষে প্রদান করা হয়। ইতালিতে পাঁচ বছরের প্রশিক্ষণ শেষে প্রকৌশলী হবার জন্য একটি জাতীয় পরীক্ষায় কৃতকার্য হতে হয়।
কিছু যন্ত্রপ্রকৌশলী মাস্টার্স অব ইন্জিনিয়ারিং(M.E), মাস্টার্স অব টেকনোলজি (M.Tech), মাস্টার্স অব সায়েন্স (M.Sc), মাস্টার্স অব ইন্জিনিয়ারিং ম্যানেজমেন্ট (MEM) বিভিন্ন প্রকার স্নাতোকোত্তর ডিগ্রী নিয়ে থাকেন। এসকল স্নাতক বা স্নাতোকোত্তর ডিগ্রীতে গবেষণা সংযুক্ত থাকতেও পারে। কিন্তু প্রকৌশলে ডক্টর অব ফিলোসফি (PhD) ডিগ্রীতে প্রচুর পরিমাণ গবেষণা সংযুক্তি অত্যাবশ্যক।
যন্ত্রকৌশলের পাঠ্যসূচী প্রত্যেক দেশের মান নিয়ন্ত্রণের জন্য স্ব স্ব মান নিয়ন্ত্রণকারী সংস্থা কর্তৃক সে দেশের উপযোগী এবং যন্ত্রপ্রকৌশলী হবার জন্য যে মৌলিক বিষয়গুলো থাকা দরকার তা নির্ধারণ করে দেয়া হয় যা তাদের পেশাদার জীবনে আত্মবিশ্বাসী করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ যুক্তরাষ্ট্রের প্রকৌশল ব্যবস্থায়, Accreditation Board for Engineering and Technology (ABET) এর দ্বারা পাঠ্যসূচী নির্ধারণ করা বাধ্যতামুলক যাতে তাদের শিক্ষার্থীরা ‘যে কোন তাপীয় পরিবেশ বা যান্ত্রিক ব্যাবস্থায় পেশাদারিত্বের সাথে কাজ করতে পারে’ । কিছু কিছু নির্দিষ্ট পাঠ্যসূচী আছে যা সকল যন্ত্রপ্রকৌশলীর জন্যই প্রযোজ্য যদিও তার উপযোগীতায় ভিন্নতা থাকে। বিশ্ববিদ্যালয়গুলো বেশির ভাগ সময়ই একাধিক বিষয়কে সমন্বয় করে একটি শ্রেণীতে অথবা একাধিক শ্রেণীকে একটি বিশেষ বিষয় পাঠদান করে। এটা হয়ে থাকে সে সকল বিশ্ববিদ্যালয়ের বিভাগ বা অনুষদের স্বল্পতা অথবা তাদের গবেষণার ক্ষেত্রের উপর নির্ভর করে।
যন্ত্রকৌশল পাঠদানে মৌলিক বিষয়গুলো হলঃ
যন্ত্র প্রকৌশলীদের বিজ্ঞানের অন্যান্য বিষয়েও যেমন রসায়ন, রাসায়নিক প্রকৌশল, তড়িৎ কৌশল, পুরকৌশল এবং পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক বিষয়সমুহের উপর ভাল রকম ধারণা ও দখল থাকে যা তারা ব্যবহার করতে সমর্থ। প্রায় সব দেশেই যন্ত্র কৌশলের পাঠ্যসূচীতে গণিতের বিভিন্ন কোর্স যেমন ক্যালকুলাস, জ্যামিতি, বিমূর্ত বীজগণিত, রৈখিক বীজগণিত (Linear Algebra), অন্তরক সমীকরণ(Differential equation), আংশিক অন্তরক সমীকরণ ইত্যাদি সম্পর্কে বিশদ আলোচনা করা হয়।
যন্ত্র কৌশলের মুখ্য পাঠ্যতালিকায় যন্ত্র কৌশল সম্বন্ধিয় অনেক বিশেষায়িত কোর্স যেমন রোবটবিজ্ঞান, নিম্ন তাপমাত্রা বিজ্ঞান (cryogenics), জ্বালানী প্রযুক্তি, যানবাহন, কম্পন, প্রাণ বলবিদ্যা(biomechanics), অপটিক্স এবং আরও অনেক বিষয় অন্তর্ভুক্ত থাকে যদি তাদের জন্য আলাদা কোন বিভাগ বা অনুষদ না থাকে ।
বিশ্বের বিভিন্ন দেশে প্রত্যেক প্রকৌশলীকে রাষ্ট্র, শিক্ষা প্রতিষ্ঠান অথবা প্রশাসনের কাছ থেকে অনুমতি পত্র নিতে হয়। এই পদ্ধতির উদ্দেশ্য হল প্রকৌশলীদের প্রকৌশল ও প্রযুক্তি সংক্রান্ত জ্ঞান, বাস্তব অভিজ্ঞতা এবং পেশাদারী দক্ষতা নিশ্চিত করা। অনুমতি পত্র পাবার পর প্রকৌশলীদের পেশাদার প্রকৌশলী ( যুক্তরাষ্ট্র, কানাডা, জাপান, দক্ষিণ কোরিয়া, বাংলাদেশ এবং দক্ষিণ আফ্রিকায়), স্বীকৃত প্রকৌশলী ( যুক্তরাজ্য, আয়ারল্যান্ড, ভারত এবং জিম্বাবুয়েতে), স্বীকৃত পেশাদার প্রকৌশলী (অস্ট্রেলিয়া এবং নিউজিল্যান্ড) অথবা ইউরোপীয় প্রকৌশলী (প্রধানত ইউরোপীয় ইউনিয়নভূক্ত দেশসমুহে) নামে আখ্যায়িত করা হয়।
আধুনিক রাষ্ট্রসমূহে বিভিন্ন ধরনের প্রকৌশল কর্ম যেমন সেতুর নকশা প্রণয়ন, বিদ্যুৎ কেন্দ্র স্থাপন, রাসায়নিক কেন্দ্র স্থাপন ইত্যাদি একজন পেশাদার প্রকৌশলী বা স্বীকৃত প্রকৌশলী কর্তৃক অবশ্যই অনুমদিত হতে হয়।
২০০৯ সালের হিসাব মতে যুক্তরাষ্ট্রে প্রায় ১৬ লক্ষ প্রকৌশলী কর্মরত আছেন। তারমধ্যে প্রায় ২৩৯০০০ (১৫%) যন্ত্র প্রকৌশলী যা পুরকৌশলীদের (২৭৮০০০) পর দ্বিতীয় সর্ব বৃহৎ বিভাগ। ২০০৯ সালের পরিসংখ্যান মতে প্রতি দশকে ৬% হারে যন্ত্রপ্রকৌশলীদের কর্মসংস্থান বাড়ছে, যাতে প্রত্যেক স্নাতক ডিগ্রীধারী প্রকৌশলীদের প্রাথমিক বেতন হল প্রতি বছরে ৫৮,৮০০ মার্কিন ডলার । যন্ত্রপ্রকৌশলীদের গড় বেতন প্রতি বছরে ৭৪,০০০ মার্কিন ডলার, যা সর্বোচ্চ প্রতি বছরে ৮৬,০০০ মার্কিন ডলার এবং সর্বনিম্ম ৬৩,০০০ মার্কিন ডলার।
অনেক যন্ত্রকৌশল কোম্পানি বিশেষ করে শিল্পোন্নত দেশে তাদের বিদ্যমান যন্ত্রপাতিতে কম্পিউটার নিয়ন্ত্রিত প্রকৌশল ব্যবস্থা (CAE) শুরু করেছে । দ্বিমাত্রিক ও ত্রিমাত্রিক কম্পিউটার এইডেড ডিজাইনের (CAD) মাধ্যমে পদ্ধতিসমুহের বিশ্লেষণ করছে। এই পদ্ধতির অনেক সুবিধা আছে, তার মধ্যে উৎপাদিত দ্রব্যসমূহের সহজ ও দ্রুততর প্রদর্শন এবং বিভিন্ন যন্ত্রাংশের ভার্চুয়াল এসেম্বলি (Virtual Assembly) প্রস্তুতি।
কম্পিউটার নিয়ন্ত্রিত প্রকৌশল ব্যবস্থা (CAE) ব্যবহার করে যন্ত্রকৌশল নকশাকারকগণ দ্রুততার সাথে এবং কম খরচে উৎপাদিত দ্রব্য সমূহের নকশা তৈরি করে যা অধিক কর্মক্ষম ও সস্তা।
দ্রব্য জীবনচক্র ব্যবস্থাপনা বিশ্লেষণ করার হাতিয়ার হিসেবে যন্ত্র প্রকৌশলীরা কম্পিউটার নিয়ন্ত্রিত প্রকৌশল ব্যবস্থা (CAE) উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যবহার করে। বিশ্লেষণের উপাদানসমূহের দ্বারা উৎপাদিত দ্রব্যের ভরের প্রতি সহনশীলতা, পীড়ন ও উৎপাদন সক্ষমতার আগাম পরিকল্পনা করা যায়।
যন্ত্রকৌশলের ক্ষেত্রকে ধরা হয় অনেকগুলো যন্ত্র সংক্রান্ত বিভাগের সমষ্টি হিসেবে। তাদের মধ্যে যেগুলো সম্মান শ্রেণীতে পড়ানো হয় সেগুলো নিচে দেয়া হল। কিছু কিছু বিভাগ আছে যেগুলো যন্ত্রকৌশলের জন্য অত্যাবশ্যকীয়, কিছু বিভাগ আছে যেগুলো অন্যান্য প্রকৌশল বিদ্যার জন্য সমান গুরুত্বপূর্ণ আর কিছু বিভাগ আছে যা সম্পূর্ণ ভিন্ন একটি প্রকৌশল বিভাগের অন্তর্ভুক্ত কিন্তু যন্ত্র প্রকৌশলীদের তা পাঠদান করানো হয়।
যন্ত্রপ্রকৌশলীরা কীভাবে যন্ত্র ও যান্ত্রিক কলাকৌশলসমুহকে মানুষের জন্য অধিক নিরাপদ, ব্যবহার উপযোগী, সুলভ মূল্য ও কার্যক্ষম করা যায় তার জন্য প্রতিনিয়ত যন্ত্রকৌশলের সীমানা বর্ধিত করে যাচ্ছেন। সেসকল প্রযুক্তির কিছু তালিকা