工程导论
2012-8
姚立根、 王学文 电子工业出版社 (2012-08出版)
姚立根，王学文 编
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高等教育专业类型按学科可划分为十三大门类，授予相应的十三类学位，人们通常将其概括为文科、理科和工科三大类。工程是现代社会的重要标志，工程活动也是现代社会的主要活动。工程强调的是系统、集成、整体，是安全、经济，还要与环境和社会相协调。为适应教育部启动实施“本科教学工程”“专业综合改革试点”项目和卓越工程师培养计划的要求，作者从工程的社会性和大工程的视角，编写了《工程导论》教材，以满足文科、理科类学生培养工程素养、实施素质教育的要求；同时，本书的大工程、社会工程和工程思维等内容也为工科类学生实施“专业综合改革试点”教育和卓越工程师培养计划提供了优异的教材。 从人类发展和工程活动的历史来看，工程是直接和现实的生产力，工程活动是人类最古老的、最重要的活动和生存方式，也是人类社会存在和发展的物质基础。工程是人类以利用和改造客观世界为目标的实践活动，也是人类利用各种要素的人工造物活动。人类的吃、穿、住、行等日常生活无一例外依赖于工程的成果——人工造物。人类几千年来就是通过不断地工程造物来实现和满足自身的发展要求，工程实践也成为了人类最主要的实践活动。三峡大坝、高速公路、青藏铁路等现代大工程投资巨大、建设和运行周期长，专业技术水平和合作要求高，社会效应和社会影响巨大，对环境和人类的影响深远，产生了工程的社会性问题。工程的社会性，首先表现为实施工程的主体（设计师、决策者、协调者、各种层次的执行者、使用者、供应商、社户居民等众多的利益相关者）的社会性；其次，表现为工程对社会的经济、政治和文化的发展不仅具有直接的、显著的影响和作用，而且具有间接的、潜在的经济效果、社会效果和生态效果。简而言之，文科、理科类学生在今后的生活、工作和学习中必然要与工程打交道，是工程的利益相关者。因此，文科、理科类学生需要在大学期间学习工程知识，培养工程素养，实施必要的工程教育。 本书内容包括四大类知识体系：第一，介绍了土木工程、水利水电工程、矿业工程等属于第一产业、第二产业的“硬工程”；第二，介绍了工业工程、可靠性工程、标准化工程、系统工程、价值工程、质量工程等“软工程”；第三，介绍了工程建设与管理中必需的工程管理、工程经济分析等经济管理知识；第四，介绍了工程的利益相关者、工程共同体、工程理念与工程思维、工程教育的目标、大学工程教育对知识的基本要求、大学工程教育对能力的基本要求、大学工程教育对素质的基本要求等工程建设与管理有关的人文社会科学知识体系。常言道，“磨刀不误砍柴工”，通过学习这四大类知识，可以使学习者在学习和工作中起到“事半功倍”的效果。因此，本书也是工科类学生实施“卓越工程师”培养计划首选的优秀教材。 本书系统、综合地介绍了工程知识体系，注重理论联系实际，吸收前沿理论，注意运用案例分析方法激发兴趣、拓展视野。每章开头配有学习目标，章后附有复习思考题、案例分析、本章小结等资料供读者参考，提高学习效果。本书是一本提供给高等学校学生进行工程教育的优秀教材，此外，本书也可作为工程技术人员和社会相关人员进行工程知识培训的教材。读者可登录华信教育资源网免费注册下载本书配套教学资源。 本书由姚立根教授和王学文教授提出编写意图和编写大纲，听取校内外专家学者意见后，对编写框架几次修改。初稿编写和总纂工作主要由姚立根教授和王学文教授负责。参加本书编写的人员有陈希军、李继勇、李少波、方兴、王英臣、卢红卫。 编写过程中参考了国内外专家学者的著作和文献，在参考文献中未能一一列举，在此向作者和同仁致以衷心的感谢；编写工作中，一些专家教授也对本书的编写提出了宝贵意见，在此一并感谢；学校教务处及相关学院的有关领导对本书的编写工作给予了大力支持，电子工业出版社的王志宇编辑为本书的出版付出了辛勤劳动，在此一并致谢。 由于时间紧张和作者水平有限，本书内容难免有不够成熟之处，希望同行专家和广大读者多提建议，不吝赐教，您的建议和意见是对我们最大的鼓励和支持。 姚立根王学文
《普通高等教育“十二五”规划教材：工程导论》系统、综合地介绍了工程知识体系，注重理论联系实际，吸收前沿理论，注意运用案例分析方法激发兴趣、拓展视野。本书共分十章，包括四大类知识体系：第一，介绍了土木工程、水利水电工程、矿业工程等属于第一产业、第二产业的“硬工程”；第二，介绍了工业工程、可靠性工程、标准化工程、系统工程、价值工程、质量工程等“软工程”；第三，介绍了工程建设与管理中必需的工程管理、工程经济分析等经济管理知识；第四，介绍了工程的利益相关者、工程共同体、工程理念与工程思维、工程教育的目标、大学工程教育对知识的基本要求、大学工程教育对能力的基本要求、大学工程教育对素质的基本要求等工程建设与管理有关的人文社会科学知识体系。 《普通高等教育“十二五”规划教材：工程导论》每章章首配有学习目标，章后附有复习思考题、案例分析、本章小结等资料供读者参考，提高学习效果。
第1章 大学工程教育的培养目标 1.1 培养目标概述 1.1.1 培养目标的概念 1.1.2 培养目标的作用 1.2 大学工程教育培养目标的基本要求 1.2.1 高等工程教育培养目标的基本要求 1.2.2 我国高等工程教育培养目标的反思 1.2.3 我国高等工程教育培养目标的界定 1.3 工程的概念和大学工程教育对知识的基本要求 1.3.1 工程的概念 1.3.2 大学工程教育对知识的基本要求 1.4 能力的概念和大学工程教育对能力的基本要求 1.4.1 能力的概念 1.4.2 大学工程教育对能力的基本要求 1.5 素质的概念和大学工程教育对素质的基本要求 1.5.1 素质的概念 1.5.2 大学工程教育对素质的基本要求 1.5.3 现代工程师的素质结构及其要素分析 1.6 基于“以人为本理念”的高等工程教育目标分析 1.6.1 高等工程教育要与社会发展相适应 1.6.2 高等工程教育与人的全面发展相适应 1.6.3 高等工程教育要与人与社会和谐发展相适应 1.6.4 高等工程教育应分层次确定培养目标 本章小结 复习思考题 案例简介 第2章 工程概述 2.1 工程的特点 2.1.1 “工程”一词的产生与演变 2.1.2 工程的内涵 2.2 工程理念与工程思维 2.2.1 工程理念 2.2.2 工程思维 2.3 工程的社会性与工程利益相关者 2.3.1 利益相关者理论的提出 2.3.2 工程的社会性 2.3.3 工程的利益相关者 2.4 第一产业涉及的工程 2.4.1 农业工程 2.4.2 林业工程 2.4.3 畜牧工程 2.4.4 渔业工程 2.5 第二产业涉及的工程 2.5.1 制造工程 2.5.2 电力工程 2.5.3 燃气工程及自来水工程 2.6 第三产业涉及的工程 2.6.1 电子商务工程 2.6.2 金融工程 2.6.3 医学工程 2.7 大科学工程 2.7.1 概述 2.7.2 分类 2.7.3 我国的大科学工程 2.7.4 国际大科学工程 本章小结 复习思考题 案例简介 第3章 信息技术和信息产业 3.1 信息产业及其行业概述 3.1.1 信息与信息技术 3.1.2 信息产业及其行业 3.2 电子信息工程 3.2.1 电子信息工程概述 3.2.2 电子信息工程相关技术简介 3.3 信息技术和信息产业在社会发展中的作用 3.3.1 加快全球信息化的进程 3.3.2 促进社会文明进步 3.4 信息技术和信息产业的发展趋势 3.4.1 信息技术的发展趋势 3.4.2 信息产业的发展趋势 本章小结 复习思考题 案例简介 第4章 土木工程 4.1 土木工程的性质和特点 4.1.1 土木工程的概念 4.1.2 土木工程的基本属性 4.1.3 土木工程的培养目标 4.2 土木工程的发展历史及其展望 4.2.1 土木工程发展历史概述 4.2.2 古代土木工程 4.2.3 近代土木工程 4.2.4 现代土木工程 4.2.5 土木工程的未来展望 4.3 土木工程分类 4.3.1 建筑工程 4.3.2 地下工程 4.3.3 道路与铁道工程 4.3.4 桥梁与隧道工程 4.4 土木工程施工 4.4.1 基础工程施工 4.4.2 结构工程施工 4.4.3 施工组织 4.5 土木工程项目管理 4.5.1 项目管理的发展历史及基本概念 4.5.2 项目管理的知识体系和项目管理过程 4.5.3 项目组织管理与项目经理 本章小结 复习思考题 案例简介 第5章 水利水电工程 5.1 水利水电工程概述 5.1.1 我国水资源的现状和基本特点 5.1.2 水利工程概述 5.1.3 水资源开发与利用的基本原则 5.2 水利水电工程规划、 设计和施工 5.2.1 水利水电工程建设项目的划分 5.2.2 水利水电工程建设程序 5.2.3 水利枢纽布置设计的原则 5.2.4 水利水电工程施工 5.3 水利水电工程对环境的影响 5.3.1 水利水电开发对环境的影响 5.3.2 水利水电开发保护环境的措施 5.4 中国水利水电建设的工程展望 5.4.1 当今世界水利水电建设的发展特点 5.4.2 中国水利水电建设的工程展望 5.4.3 积极开发水电， 实现人与自然的和谐发展 本章小结 复习思考题 案例简介 第6章 矿业工程 6.1 矿业工程基本知识 6.1.1 矿业工程概述 6.1.2 矿业工程在我国国民经济中的地位和作用 6.1.3 矿产资源定义与分类 6.2 矿山企业设计 6.2.1 矿山企业设计的基本内容 6.2.2 评价矿山企业设计的主要技术经济指标 6.3 矿山生产系统 6.3.1 井田开拓与井巷掘进 6.3.2 矿山地面生产系统 6.3.3 矿山地下生产系统 6.4 矿山安全与环境保护 6.4.1 矿山自然灾害及其防治 6.4.2 矿山环境保护 本章小结 复习思考题 案例简介 第7章 工业工程 7.1 工业工程概述 7.1.1 工业工程的产生和发展 7.1.2 工业工程的概念 7.1.3 工业工程的内容体系 7.1.4 工业工程人才的素质结构 7.2 工业工程基础应用技术 7.2.1 生产率管理 7.2.2 工作研究 7.2.3 程序分析 7.2.4 操作分析 7.2.5 动作分析 7.2.6 作业测定 7.3 人因工程 7.3.1 人因工程概述 7.3.2 人体测量 7.3.3 作业能力与作业疲劳 7.3.4 作业空间设计 7.3.4 人机系统 7.4 物流工程 7.4.1 物流工程概述 7.4.2 设施规划与设计 7.4.3 企业物流系统设计与仿真 7.4.4 物料搬运系统设计 7.4.5 库存控制与仓库规划 7.4.6 物流运输管理 7.5 现代制造系统 7.5.1 制造系统概述 7.5.2 典型现代制造系统 7.5.3 先进制造装备及技术 本章小结 复习思考题 案例简介 第8章 现代工程的拓展 8.1 可靠性工程 8.1.1 可靠性工程的产生和发展 8.1.2 可靠性的概念 8.1.3 可靠性的常用指标 8.1.4 可靠性设计 8.1.5 可靠性模型 8.1.6 可靠性预测 8.1.7 可靠性分配 8.1.8 可靠性试验 8.2 标准化工程 8.2.1 标准化工程概述 8.2.2 标准种类及标准体系 8.2.3 标准化的形式 8.2.4 标准化的制定与实施 8.2.5 标准化的经济效果评价 8.3 系统工程 8.3.1 系统工程科学的提出 8.3.2 系统工程学的界定 8.3.3 系统工程科学与系统科学 8.3.4 系统工程科学的体系结构 8.4 价值工程 8.4.1 价值工程的产生与发展 8.4.2 价值工程的概念 8.4.3 价值工程的工作程序 8.4.4 改进方案的制定 8.5 质量工程 8.5.1 质量与质量工程概述 8.5.2 质量工程的基本工具 8.5.3 质量工程管理 本章小结 复习思考题 案例简介 第9章 工程管理 9.1 工程项目管理 9.1.1 项目 9.1.2 项目管理 9.1.3 项目管理知识体系 9.1.4 项目范围管理 9.1.4 项目时间管理 9.1.5 项目成本管理 9.2 工程监理与审计 9.2.1 工程监理 9.2.2 工程审计 本章小结 复习思考题 案例简介 第10章 工程经济分析 10.1 工程经济概述 10.1.1 工程与工程经济分析 10.1.2 工程经济分析的作用和意义 10.1.3 工程经济分析的原则 10.2 资金时间价值与等值计算 10.2.1 资金时间价值的基本概念 10.2.2 现金流量图 10.2.3 资金的等值计算 10.3 工程经济分析的基本要素 10.3.1 投资 10.3.2 费用和成本 10.3.3 固定资产折旧 10.3.4 销售收入、 利润和税金 10.4 经济效果评价方法 10.4.1 经济效果的评价指标 10.4.2 投资方案的评价和选择 10.4.3 投资方案的不确定性分析 本章小结 复习思考题 案例简介 参考文献
版权页： 插图： 从17世纪中叶到20世纪中叶的300年间，是土木工程发展迅猛的阶段。这个时期土木工程的主要特征是：在材料方面，由木材、石料、砖瓦为主到开始广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土；在理论方面，材料力学、理论力学、结构力学、岩土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，设计理论的发展保证了工程结构的安全和人力物力的节约；在施工方面，由于不断出现新工艺和新机械，使施工技术进步，建造规模扩大，建造速度加快。在这种情况下，土木工程逐渐发展到包括房屋、道路、桥梁、铁路、隧道、港口、市政、卫生等工程建筑和工程设施，不仅能够在地面，而且还能在地下或水域内修建。 土木工程在这一时期的发展可分为奠基时期、进步时期和成熟时期三个阶段。 1.奠基时期 17世纪到18世纪下半叶是近代科学的奠基时期，也是近代土木工程的奠基时期。伽利略、牛顿等所阐述的力学原理是近代土木工程发展的起点。1687年牛顿总结的力学运动三大定律是自然科学发展史的一个里程碑，直到现在还是土木工程设计理论的基础。瑞士数学家L•欧拉的《曲线的变分法》、法国工程师库仑撰写的著名论文《建筑静力学各种问题极大极小法则的应用》等，书中的理论突破了以现象描述、经验总结为主的古代科学的框框，创造出比较严密的逻辑理论体系，加之对工程实践有指导意义的复形理论、振动理论、弹性稳定理论等在18世纪相继产生，这就促使土木工程向深度和广度发展。法国在这方面是先驱。1716年法国成立道桥部队，1720年法国政府成立交通工程队，1747年创立巴黎桥路学校，培养建造道路、河渠和桥梁的工程师。所有这些，表明土木工程学科已经形成。 2.进步时期 18世纪下半叶，J•瓦特对蒸汽机做了根本性的改进。蒸汽机的使用加快了产业革命的进程，规模宏大的产业革命对土木工程也提出了新的需求，如提供了多种性能优良的建筑材料和施工机具，从而使土木工程得到了空前的发展。随着土木工程的新材料、新设备的不断问世，新型建筑物也纷纷出现。1856年，大规模炼钢方法一贝塞麦转炉炼钢法发明后，钢材越来越多地应用于土木工程。 土木工程的施工方法在这个时期开始了机械化和电气化的进程。蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。19世纪60年代内燃机问世和70年代电机出现后，很快研制出各种各样的起重运输、材料加工、现场施工用的专用机械和配套机械，使一些难度较大的工程得以顺利完工。产业革命还从交通方面推动了土木工程的发展。在航运方面，有了蒸汽机为动力的轮船，使航运事业面貌一新，同时对修筑港口工程、开凿通航的运河提出了要求。从19世纪上半叶开始，英国、美国大规模开挖运河，1869年苏伊士运河通航和1914年巴拿马运河的凿成，使海上交通已完全连成一体。在铁路方面，1825年G•斯蒂芬森建成了从斯托克顿到达灵顿、长21千米的第一条铁路，并用他自己设计的蒸汽机车行驶取得成功。 工程实践经验的积累促进了工程理论的发展。19世纪，土木工程逐渐需要有定量化的设计方法。对房屋和桥梁设计，要求实现规范化；另一方面由于材料力学、静力学、运动学、动力学逐步形成，各种静定和超静定桁架内力分析方法和图解法得到很快的发展。1825年C.L.M.—H纳维建立了结构设计的容许应力分析法；19世纪末，里特尔等人提出钢筋混凝土理论，应用了极限平衡的概念；1900年前后钢筋混凝土弹性方法被普遍采用，各国还制定了各种类型的设计规范；1818年英国不列颠土木工程师会的成立是工程师结社的创举，其他各国和国际性的学术团体也相继成立。理论上的突破反过来极大地促进了工程实践的发展，促进了近代土木工程这一工程学科日臻成熟。
《普通高等教育"十二五"规划教材:工程导论》每章章首配有学习目标，章后附有本章小结、复习思考题、案例简介供读者参考，提高学习效果。《普通高等教育"十二五"规划教材:工程导论》可作为高等学校文科、理科类学生培养工程素养、实施素质教育的教科书；同时，《普通高等教育"十二五"规划教材:工程导论》的大工程、工程思维和工程经济管理等内容也为工科类学生实施“卓越工程师”培养计划提供了优秀的教材。此外，《普通高等教育"十二五"规划教材:工程导论》也可作为工程技术人员和社会相关人员进行工程知识培训的教材。
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