機械工学を学べる国公立大学の一覧[東北]

我々の生活に欠かせない“機械”について科学し、研究する

機械工学は、生産機械や自動車、医療機器といった機械やその部品などについて、設計から材料の加工、実際の使用方法までと、実に広大な領域を扱う学問です。試行と分析を繰り返す地道な研究を通じて、よりよいものを作り出すことを目指します。まずは基礎となる力学や数学、設計に使うソフトウエアの使い方や関連する各学問について学ぶことで基礎を固め、徐々に専門的な学びへと進んでいきます。多くの授業では実習や実験が行われ、実際に手を動かしながら、知識や技術、機械工学研究の手法などを身につけていきます。ものづくりをしたい、なかでも目に見えるものを作りたいという人に向いています。卒業後の進路は、機械系はもちろん、材料系や、電気・電子関連にも広がります。また、機械でものを作っている企業では必ずそれを扱う人が求められるため、こうした職種で活躍することもできます。

機械工学の学び方

-あらゆる機械のあらゆる物事が研究対象

機械についてのあらゆる物事を研究するのが、機械工学です。機械全体や機械の一部、あるいはそこに使われる部品、機械や部品の設計から材料とその加工、試行と改善、解析方法、そして実際に製品となったあとの使用方法や運営方法まで、すべてが機械工学の領域です。今やさまざまなものを生み出すためには機械が不可欠です。材料を得るにしても、加工するにしても、それを流通・販売する段階にいたってもそうです。機械に関するあらゆる技術と機械そのものを対象とする機械工学は、まさに産業の起点となる学問だといえるでしょう。　機械工学で扱うのは、生産機械や産業ロボットなどの工業機械から、時計やカメラ、医療機器といった精密機械、自動車や航空機などの移動機械、ブルドーザーやクレーンなどの建設機械、さらにはロケットや人工衛星までも含めたあらゆる機械に関する物事です。巨大なものから目には見えないほど小さなものまで、さまざまなスケールの機械があります。

-研究は地道な実験の繰り返し

機械に関するすべてのことが研究対象になる機械工学ですが、研究の基本はすべて同じです。つまり、まず課題があり、それを解決するための仮説を立てます。多くの場合、その仮説に基づいてコンピュータ上でシミュレーションを行い、それが理論的に正しいかどうか分析します。それがクリアできたら、次に仮説に基づく試行実験を行います。何か機械を作る場合には切断や溶接といった加工をして試作品を作ります。加工方法や材料などについて調べたいというときには、解析用のプログラムを組むといったことが必要になることもあります。また仮説に基づいて実験をしたら、そこで計測された数値と理論値にどのような違いがあるか、そしてその違いの原因は何かといったことを分析します。そして改善方法について仮説を立て、試行、分析を繰り返すというわけです。　地道で地味な作業のようですが、精度が高く、また安全で安心して使える技術や機械を生み出すには、こうした積み重ねが欠かせません。

-基礎となる知識を身につけ、徐々に専門へ

1、2年次は、基礎をしっかりと固めていく段階になります。基本となるのは、数学、科学、物理など。なかでも、熱力学、機械力学、材料力学、流体力学の4大力学は、機械工学を学んでいくうえで欠かすことのできない学問です。さらに、設計に使うソフトウエアの使い方や図面の描き方、電気・電子工学や電磁気学、そして材料工学など、機械設計や開発のために必要な知識を学んでいきます。3年次には研究室に配属され、それぞれの専門に従って学びを深め、4年次には卒業研究に取り組むことになります。卒業研究は、機械の内部構造から特定の部品について、レーザーなどを用いたナノ・ミクロレベルの細かい加工に関してなど、大きいものから小さいもの、そして機械そのものから部品、加工技術といったところまで、さまざまなテーマが設定できます。

-実習や実験を通じて体系的に力をつける

理系の学問の多くにいえることですが、機械工学も、多くの授業に実験や実習がともないます。実験は、授業での実験とその後の分析、レポートまでがワンセットです。　例えば、材料の加工を行う機械の使い方や、設計の仕方、ソフトウエアの使い方は、実際に使いながら覚えていくことになります。また物理や化学といった基礎科目でも、実験が行われることがあります。実験が多くなるとそれだけレポートも多くなり、授業外での学習時間も増えるでしょう。慣れないうちは大変かもしれませんが、実際に手を動かすことによって、より深く理解できるのです。また、ある課題に沿った機械を作るといった授業も多くあります。そこでは、設計、図面の作成、切断や溶接といった材料の加工、組み立てまで、学生一人ひとり、あるいはチームで行います。さらに、その機械を実際に動かしてみて問題点をみつけ、理論とどう違ったか、その原因は何か、どうすれば改善するかといった分析を行います。このように、設計から加工、組み立て、試行、分析、改善、試行……といったプロセスを繰り返しながら、機械工学の知識と技術、そして手法を習得していくことになります。

-目に見えるものを作りたい

ものづくりが好き、ものづくりをしたいという人には機械工学が向いていることはいうまでもないでしょう。また、機械工学はものづくりの中でも目に見える部分を担う学問です。形に残るもの、目に見えるものを作りたいという人にとって、やりがいにあふれた学問といえます。また、ものづくりをしたいというだけでなく、機械の構造を知りたいといった場合も、機械工学はこたえてくれるでしょう。小さい頃から何かを分解したり、組み立てたりするのが好きだったというなら、その好奇心をきっと満たしてくれるはずです。

-地道な積み重ねと豊かな発想力

機械工学の研究は、仮説を立て、それを分析・改善・試行し、さらにその結果を分析・改善していくというプロセスの積み重ねです。試行、分析、改善を何度も繰り返さなければ結果が得られないため、とても根気のいる作業です。理論的にはうまくいっているのに、実際には何度やっても誤差が出てしまうといったことも起こり得ます。ときには問題点がはっきりせず、何度も同じ実験を繰り返しながら頭を悩ませることもあります。機械工学は自動車や航空機といったダイナミックなものから、時計や医療機器といった繊細なものまで対象とする学問ですが、何をテーマにするにしても、コツコツと積み重ねていくしか方法はありません。機械工学を学ぶ人には、こうした地道な積み重ねを継続できる力が求められるのです。また、新しい機械や技術を生み出すという目的から見れば、発想力も大事な素養ということになります。今までにない新しいものを生み出す発想力や創造力なくしては、機械工学の発展は頭打ちになってしまうでしょう。そうならないためにも、いつでもさまざまなものに興味をもち、こうした力を養っておくことが大切になります。幅広い分野への興味やそれについての知識は、実験に行き詰まったときにも何かヒントをくれるかもしれません。地道な積み重ねを厭わないことと、豊かな発想力。これらの力があれば、機械工学を学び、探究するうえで大きな力となるに違いありません。

機械工学　学びのフィールド

機械工学は機械に関する技術や機械そのものを開発しようとする学問です。ですから、機械に関するあらゆる学問が、その下地にあるということになります。　最も重要なのが、物理学、なかでも力学です。熱力学、機械力学、材料力学、流体力学は4大力学と呼ばれ、機械工学を学ぶうえでは必須の学問となっています。他に関係性の深い学問といえば、電気・電子工学や電磁気学。ほとんどすべての機械は電気によって動いているため、そのしくみや回路については当然学んでいくことになります。さらに、材料の強さや特性を探る材料工学も重要です。　また、ロボット工学や情報工学は、近年ますます重要性が高まっています。産業ロボットをはじめとするロボットに携わるならもちろん、そうでなくても、コンピュータ制御やデータ管理などは、機械について理解し、また新たな機械を設計するために欠かせない知識となっています。

＜力学＞

●運動力学

力、加速度、速度、位置、重さ、抵抗など「運動」に関する力学について学ぶ。

●流体力学

水や空気など、流れる物質のエネルギーを機械的にどのように利用したり制御すればいいかを学ぶ。

●熱力学

熱力学、燃焼工学など、熱エネルギーを機械的にどのように利用したり制御すればいいかを学ぶ。

＜材料、設計、加工・生産＞

●材料

金属材料など、機械に使う材料について研究する。新材料の開発や、強度、疲労、損傷などについて研究する。

●設計

機械の設計や、機械を構成する要素の設計について研究する。

●加工・生産

切削加工、溶接加工など機械の加工法や、機械の生産システムなどについて研究する。

＜制御・知能機械＞

●制御

機械を目的どおり、適切に動作させるための研究を行う。電気による制御やコンピュータを使った制御など、電気・電子工学、情報工学とも関連が深い。

●知能機械・電子機器

ロボットや、電子機器、情報機器やシステムなど、電気・電子工学、情報工学とも関連する領域にについて研究する。

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