大家一起來重新詮釋「機械」並注入新活力 黃秉鈞 台大機械系教授(1972級畢業) 91.7.14訂正 我經常聽一些機械系學生說，他對「機械」沒興趣。可是，當我進一步問他，「機械」是 什麼時，他卻無法明確回答。那麼，他怎麼會對一個自己並不明白的事務說沒興趣呢？這 是一個頗為耐人尋味的問題。我想，不只是機械系在校學生，即使是機械系老師，或者畢 業多年的系友，也可能無法對「機械」作一個清楚的定義。尤其隨著近代科技的快速發展 ，「機械」的定義也就跟著產生巨大變化，其函蓋範圍日漸擴大，甚至與其它領域的界限 也愈來愈模糊。我想我們有必要為「機械」找尋新定義，重新加以詮釋，好讓後進者明瞭 其學習與追求的目標是什麼，也為未來機械教育方向與內容設計，提供一盞明燈。 年輕一代心目中的機械 有一年筆者參與大學部入學甄試口試，我提出的一個問題是：「既然你對機械有興趣，那 請你舉出五項日常所見屬於機械的東西，同時也說明為什麼它屬於機械?」。答案琳瑯滿 目非常有趣，被24位考生提出的項目包括：冷氣機(有壓縮機)、電風扇(有馬達與風葉)、 汽車(有引擎)、腳踏車(有傳動裝置、齒輪)、摩托車(有引擎動力系統、傳動系統)、遙控 飛機(有螺旋槳)、火車(有傳動機構)、飛機(有翅膀、起落架與渦輪機)、挖土機(有動力 與滑輪)、起重機(有省力裝置、齒輪)、怪手(有油壓裝置)、洗衣機(有馬達)、電視機(有 電路、音箱與成像裝置)、收音機(有聲波產生裝置)、照相機(有按鈕)、隨身聽(有CD轉盤)、 縫紉機(有連桿)、刮鬍刀(有旋轉機構)、削筆機(有動力與傳動裝置)、釘書機(有施力機構)、手錶(有齒輪)、椅子(有受力元件)、剪刀 (有施力裝置、槓桿原理)、門(有受力機構)、門鎖(有機構)、拉鏈(有連結機構)、自動門 (有油壓裝置)、電梯(有傳動裝置)、個人電腦(有風扇、磁碟機讀寫磁頭)、電腦光碟機( 有轉動機構、齒輪)、投影機(有電轉換成投射光之裝置)、射出機(?)、鑽孔機(?)、車床( 有傳動裝置)、洗床(有傳動裝置)、生產線(有自動化、機器人)。 老機械人的保守心態與機械新面貌 雖然「齒輪」或「傳動機構」仍然是上述最多被提及的，但是很顯然地，年輕一代對機械 已有一些較新的認識，這是可喜的一件事。不過，對我們這些已畢業多年屬於「老機械」 的老師或系友，我不禁有點憂慮，如果我們的思維仍停留在二、三十年前的老機械觀念， 那又如何去教育我們的下一代，或者帶領我國機械業的發展呢? 只要稍微觀察一下機械相關團體所設計的徽章中，必有齒輪圖案，便可窺知機械人是如何 的保守。這也難怪，我們家家必備的冰箱基本設計(壓縮機系統)，可以一成不變地用了將 近五十年，腳踏車、汽車也差不了多少(除了裝備與外觀)。而科技發展是如何地迅速，近 十年來，除受電腦與電子科技的快速發展影響外，加上環保的需求，以及未來能源問題的 隱憂，在在使得機械科技正面臨巨大變革。而我國更面臨產業轉型時刻，傳統機械產業經 營日益困難。「機械是工業之母」，在這場轉變過程中，如果我們這些從事機械行業的人 無法跟上潮流，讓機械起死回生，受害的不僅是我國機械產業而已，也會波及所有產業以 及國家經濟發展。尤其近年來，國內一窩蜂偏重電子資訊產業的畸形發展，使一般人扭曲 了機械的原貌，忽視了機械的重要性，誤解了機械的內涵，甚而導至年輕一代不願投入機 械行列。這是我國經濟發展的一大隱憂，而我們機械人也因此必須對機械重新加以詮釋， 以掌握正確發展方向，讓它注入新的活力。 隨著科技發展的日新月異，機械科技所展現的早已超脫傳統給人的呆板印象(如 齒輪、傳動機構、挖土機、腳踏車、汽車等)，而是包羅萬象，由機械類商品(如冷氣機、 冰箱、除濕機、馬達、瓦斯熱水器、太陽能熱水器、太陽電池發電系統等)，到產業機械( 如機器人、半導體生產設備、化工製程設備、土木建設機械等等)，或者是電子產品硬體( 如硬碟機、光碟機、鍵盤、散熱風扇等等)，處處可見到機械的影子，為何機械一直被認 為是「工業之母」的道理就在此。 何謂「機械」? 何謂「機械」? 在一百多年前，蒸汽機發明之後的工業革命時期，要回答這個問題容易多 了，舉凡用來取代人力、為人服務的硬體，都可稱之為「機械」。時至今日，這是一個不 容易正確回答的問題，筆者思索了許久，嚐試用下列文句來闡釋：舉凡涉及物體的運動、 力與熱的傳送、以及能量變換現象的硬體，都可稱之為「機械」。這個定義範圍很大，不 過也可以就三種用途別來加以舉例說明： 。運送用途: 交通工具(火車、汽機車、腳踏車、船、飛機、太空船、火箭)、送風機、水 泵…等。 。生產工具: 用來製造用品者，如工具機、電子產品製造設備(如IC製造設備)、電腦製造 設備(如主機板、連結器製造)、食品製造設備(食品機械，如麵粉包裝機、造粒機)、化學 品製造設備(化學機械，如塑膠射出機)、農漁牧業生產設備(農業機械，如收割機)、紡織 設備、建設工具(建設機械，如挖土機)…等。 。生活用品: 冷暖氣機、冰箱、洗衣機、電鍋、瓦斯爐、烤麵包機、電扇、打字機、磁碟 機、防潮箱、熱水器、除濕機、電腦週邊(機殼、散熱裝置、…) …等。 「近代機械」便是結合上述各種相關科技，使機械能更有效地為人類服務的整合性科技。 近代機械之特質與未來教育方向 上述有關機械之定義，幾乎涵蓋世上所有物品，許多人或許會不以為然。事實上，近 代機械是屬於一種「系統整合」或「跨領域」之整合性科技，它是一門結合了結構設計( 機構、構造)、製程、材料、電子與自動控制，甚至系統科學的科技。 「結構設計」(機構、構造)包括機構與力學之應用; 「製程」可包括熱機循環(冷凍 循環、氣渦輪發電循環、內燃機循環…)、乾燥製程、擠壓製程、IC製程、組裝製程等; 「材料」包括金屬、非金屬(陶瓷、高分子、超導…)材料的應用; 「電子與自動控制 」包括電子控制器技術(類比、數位)、量測技術、驅動器技術、電動機技術等的應用;「系統科 學」即系統整合管理，包括組織、計畫、與管理等。 「近代機械」便是結合上述各種相關科技，使機械能更有效地為人類服務的整合性科技。 也因此近代機械的教育範圍要比其他領域為廣，學習過程也較為艱難。記得我們在二十多 年前大學時期所修過的課程(科學組)，除熱力學、流體力學、材料力學、機械設計製造等 傳統機械課程外，還包括近代物理、電子學、電工學、經濟學、工業管理等。雖然唸書的 日子較苦，但由課程設計來看，其背後隱藏的精神是在為培養系統整合能力做鋪路，這正 是我們現今面對挑戰所迫切需要的。筆者極為敬佩當時的師長，在三十年前便已洞察先機 ，設計了這套教育方針。可惜日後在各方要求減輕學生負擔、強調學習興趣下，演變成今 天這個樣子。許多學生唸了四年大學後，忙碌了幾年，對機械仍一片茫茫然，不知所學何 物。 今天年輕人對機械漸漸缺乏興趣，並非如許多人所認為的，是因功課較重(比其他科系是 稍重，比二十年前則是甚為輕鬆)或是市場需求少的緣故，而是我們的教育方針與課程設 計出了問題，無法經營出具有特色並符合社會需求的機械教育之故。 筆者認為，由於近代機械的教育範圍較廣，大學部有必要在大三下以後，除共通性基本課 程外，分組由導師負責輔導學生選課，可以分成機械設計(包含熱流機械、產業機械、一 般機械)、生產製造(包含自動化、製程)、及系統與控制(包含系統動力、自動控制、系統 管理)等三組，畢業前也必須選修「學士專題設計實作」，以強化理論與實務結合的能力 。 至於研究所的教育也應有些變革，要強調跨領域與系統整合的訓練，目前只有控制組研究 生被要求修習其他組別課程至少兩門，未來可以推廣至每一組。例如，設計組研究生如修 習熱流組課程，未來便可朝熱流機械設計領域發展; 固力組研究生如修習控制組課程，未來便可朝動力系統控制領域發展。此種跨領域多元化 學習，可以擴展學生視野，有利未來發展。如果再加強一些設計實作與創新能力訓練，我 們的學生畢業後必定是工業界爭相聘用的對象。一旦經營出具有特色並符合社會需求的機 械系所，必能吸引年輕一代的興趣，由產業需求面與國家經濟發展來看，機械系怎麼可能 會變成冷門科系呢? 筆者期盼藉由本文，喚醒所有機械人一起來重新詮釋「機械」，並 以更積極的態度來為機械注入新活力，以確保我國經濟的永續發展。 -- 提供你參考一下 內文中有些部分是見仁見智的 所以...希望我轉貼這篇的本意不要被扭曲 如果不適合，我會自Ｄ的 --

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