大家一起来重新诠释「机械」并注入新活力 黄秉钧 台大机械系教授(1972级毕业) 91.7.14订正 我经常听一些机械系学生说，他对「机械」没兴趣。可是，当我进一步问他，「机械」是 什麽时，他却无法明确回答。那麽，他怎麽会对一个自己并不明白的事务说没兴趣呢？这 是一个颇为耐人寻味的问题。我想，不只是机械系在校学生，即使是机械系老师，或者毕 业多年的系友，也可能无法对「机械」作一个清楚的定义。尤其随着近代科技的快速发展 ，「机械」的定义也就跟着产生巨大变化，其函盖范围日渐扩大，甚至与其它领域的界限 也愈来愈模糊。我想我们有必要为「机械」找寻新定义，重新加以诠释，好让後进者明了 其学习与追求的目标是什麽，也为未来机械教育方向与内容设计，提供一盏明灯。 年轻一代心目中的机械 有一年笔者参与大学部入学甄试口试，我提出的一个问题是：「既然你对机械有兴趣，那 请你举出五项日常所见属於机械的东西，同时也说明为什麽它属於机械?」。答案琳琅满 目非常有趣，被24位考生提出的项目包括：冷气机(有压缩机)、电风扇(有马达与风叶)、 汽车(有引擎)、脚踏车(有传动装置、齿轮)、摩托车(有引擎动力系统、传动系统)、遥控 飞机(有螺旋桨)、火车(有传动机构)、飞机(有翅膀、起落架与涡轮机)、挖土机(有动力 与滑轮)、起重机(有省力装置、齿轮)、怪手(有油压装置)、洗衣机(有马达)、电视机(有 电路、音箱与成像装置)、收音机(有声波产生装置)、照相机(有按钮)、随身听(有CD转盘)、 缝纫机(有连杆)、刮胡刀(有旋转机构)、削笔机(有动力与传动装置)、钉书机(有施力机构)、手表(有齿轮)、椅子(有受力元件)、剪刀 (有施力装置、杠杆原理)、门(有受力机构)、门锁(有机构)、拉链(有连结机构)、自动门 (有油压装置)、电梯(有传动装置)、个人电脑(有风扇、磁碟机读写磁头)、电脑光碟机( 有转动机构、齿轮)、投影机(有电转换成投射光之装置)、射出机(?)、钻孔机(?)、车床( 有传动装置)、洗床(有传动装置)、生产线(有自动化、机器人)。 老机械人的保守心态与机械新面貌 虽然「齿轮」或「传动机构」仍然是上述最多被提及的，但是很显然地，年轻一代对机械 已有一些较新的认识，这是可喜的一件事。不过，对我们这些已毕业多年属於「老机械」 的老师或系友，我不禁有点忧虑，如果我们的思维仍停留在二、三十年前的老机械观念， 那又如何去教育我们的下一代，或者带领我国机械业的发展呢? 只要稍微观察一下机械相关团体所设计的徽章中，必有齿轮图案，便可窥知机械人是如何 的保守。这也难怪，我们家家必备的冰箱基本设计(压缩机系统)，可以一成不变地用了将 近五十年，脚踏车、汽车也差不了多少(除了装备与外观)。而科技发展是如何地迅速，近 十年来，除受电脑与电子科技的快速发展影响外，加上环保的需求，以及未来能源问题的 隐忧，在在使得机械科技正面临巨大变革。而我国更面临产业转型时刻，传统机械产业经 营日益困难。「机械是工业之母」，在这场转变过程中，如果我们这些从事机械行业的人 无法跟上潮流，让机械起死回生，受害的不仅是我国机械产业而已，也会波及所有产业以 及国家经济发展。尤其近年来，国内一窝蜂偏重电子资讯产业的畸形发展，使一般人扭曲 了机械的原貌，忽视了机械的重要性，误解了机械的内涵，甚而导至年轻一代不愿投入机 械行列。这是我国经济发展的一大隐忧，而我们机械人也因此必须对机械重新加以诠释， 以掌握正确发展方向，让它注入新的活力。 随着科技发展的日新月异，机械科技所展现的早已超脱传统给人的呆板印象(如 齿轮、传动机构、挖土机、脚踏车、汽车等)，而是包罗万象，由机械类商品(如冷气机、 冰箱、除湿机、马达、瓦斯热水器、太阳能热水器、太阳电池发电系统等)，到产业机械( 如机器人、半导体生产设备、化工制程设备、土木建设机械等等)，或者是电子产品硬体( 如硬碟机、光碟机、键盘、散热风扇等等)，处处可见到机械的影子，为何机械一直被认 为是「工业之母」的道理就在此。 何谓「机械」? 何谓「机械」? 在一百多年前，蒸汽机发明之後的工业革命时期，要回答这个问题容易多 了，举凡用来取代人力、为人服务的硬体，都可称之为「机械」。时至今日，这是一个不 容易正确回答的问题，笔者思索了许久，嚐试用下列文句来阐释：举凡涉及物体的运动、 力与热的传送、以及能量变换现象的硬体，都可称之为「机械」。这个定义范围很大，不 过也可以就三种用途别来加以举例说明： 。运送用途: 交通工具(火车、汽机车、脚踏车、船、飞机、太空船、火箭)、送风机、水 泵…等。 。生产工具: 用来制造用品者，如工具机、电子产品制造设备(如IC制造设备)、电脑制造 设备(如主机板、连结器制造)、食品制造设备(食品机械，如面粉包装机、造粒机)、化学 品制造设备(化学机械，如塑胶射出机)、农渔牧业生产设备(农业机械，如收割机)、纺织 设备、建设工具(建设机械，如挖土机)…等。 。生活用品: 冷暖气机、冰箱、洗衣机、电锅、瓦斯炉、烤面包机、电扇、打字机、磁碟 机、防潮箱、热水器、除湿机、电脑周边(机壳、散热装置、…) …等。 「近代机械」便是结合上述各种相关科技，使机械能更有效地为人类服务的整合性科技。 近代机械之特质与未来教育方向 上述有关机械之定义，几乎涵盖世上所有物品，许多人或许会不以为然。事实上，近 代机械是属於一种「系统整合」或「跨领域」之整合性科技，它是一门结合了结构设计( 机构、构造)、制程、材料、电子与自动控制，甚至系统科学的科技。 「结构设计」(机构、构造)包括机构与力学之应用; 「制程」可包括热机循环(冷冻 循环、气涡轮发电循环、内燃机循环…)、乾燥制程、挤压制程、IC制程、组装制程等; 「材料」包括金属、非金属(陶瓷、高分子、超导…)材料的应用; 「电子与自动控制 」包括电子控制器技术(类比、数位)、量测技术、驱动器技术、电动机技术等的应用;「系统科 学」即系统整合管理，包括组织、计画、与管理等。 「近代机械」便是结合上述各种相关科技，使机械能更有效地为人类服务的整合性科技。 也因此近代机械的教育范围要比其他领域为广，学习过程也较为艰难。记得我们在二十多 年前大学时期所修过的课程(科学组)，除热力学、流体力学、材料力学、机械设计制造等 传统机械课程外，还包括近代物理、电子学、电工学、经济学、工业管理等。虽然念书的 日子较苦，但由课程设计来看，其背後隐藏的精神是在为培养系统整合能力做铺路，这正 是我们现今面对挑战所迫切需要的。笔者极为敬佩当时的师长，在三十年前便已洞察先机 ，设计了这套教育方针。可惜日後在各方要求减轻学生负担、强调学习兴趣下，演变成今 天这个样子。许多学生念了四年大学後，忙碌了几年，对机械仍一片茫茫然，不知所学何 物。 今天年轻人对机械渐渐缺乏兴趣，并非如许多人所认为的，是因功课较重(比其他科系是 稍重，比二十年前则是甚为轻松)或是市场需求少的缘故，而是我们的教育方针与课程设 计出了问题，无法经营出具有特色并符合社会需求的机械教育之故。 笔者认为，由於近代机械的教育范围较广，大学部有必要在大三下以後，除共通性基本课 程外，分组由导师负责辅导学生选课，可以分成机械设计(包含热流机械、产业机械、一 般机械)、生产制造(包含自动化、制程)、及系统与控制(包含系统动力、自动控制、系统 管理)等三组，毕业前也必须选修「学士专题设计实作」，以强化理论与实务结合的能力 。 至於研究所的教育也应有些变革，要强调跨领域与系统整合的训练，目前只有控制组研究 生被要求修习其他组别课程至少两门，未来可以推广至每一组。例如，设计组研究生如修 习热流组课程，未来便可朝热流机械设计领域发展; 固力组研究生如修习控制组课程，未来便可朝动力系统控制领域发展。此种跨领域多元化 学习，可以扩展学生视野，有利未来发展。如果再加强一些设计实作与创新能力训练，我 们的学生毕业後必定是工业界争相聘用的对象。一旦经营出具有特色并符合社会需求的机 械系所，必能吸引年轻一代的兴趣，由产业需求面与国家经济发展来看，机械系怎麽可能 会变成冷门科系呢? 笔者期盼藉由本文，唤醒所有机械人一起来重新诠释「机械」，并 以更积极的态度来为机械注入新活力，以确保我国经济的永续发展。 -- 提供你参考一下 内文中有些部分是见仁见智的 所以...希望我转贴这篇的本意不要被扭曲 如果不适合，我会自Ｄ的 --

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