朱汉璋博士简介:

马来亚大学机械工程博士,材料科学专业。曾在马来西亚合资企业担任荷兰公司的物流自动化设计师。拥有马来西亚工程师局(BEM)专业工程师、马来西亚技师局(MBOT)专业技师、英国机械工程师学会(Engineering Council)特许工程师(Chartered Engineer)资格。现任亚太科技大学(APU)资深讲师,同时担任机械工程系、机电学系系主任和数码学习架构师。
中学毕业生准备选读大学科系时,常混淆机械工程(Mechanical Engineering)和机电工程(Mechatronic Engineering)。机械工程与机电工程,这两个领域虽都涉及机械系统的设计和制造,但重点完全不同。
机械工程可说是较为古老而广泛的学科,古代机械发明不仅体现人类智慧和创造力,也对后世科学技术和文化发展产生深远影响和意义。反观,机电工程旨在满足日益复杂和高效的机械系统的需求,相对年轻而新兴的学科。
机械工程主要关注物理原理在设计和制造过程中的应用,例如,静力学(statics)可以用来分析桥梁、起重机等静止物体的受力情况;动力学(dynamics)可以用来分析汽车、飞机等运动物体的加速度和速度。
机电工程则更注重将电气系统(electric control system)集成到机械设备。电气系统由电源、电器、电缆、开关和保护装置等组成,用于传输和控制电能的系统。
电气系统在机械设备中的作用是提供动力、信号和信息,以实现机械设备的运行和控制,当机电工程将电气系统与机械系统相互结合而形成机电一体化系统,就会大大提高机械设备的性能和效率。
我们也可以从另一角度来解读,机械工程更侧重于物理层面的设计和分析,更注重传统的力学和能量原理,所以机械工程对于静态或动态系统的设计分析都有过之而无不及。机电工程更侧重于逻辑层面的设计和分析,更注重现代的电子和信息原理。这让机电工程更适用于动态或高速的系统。
无论是学习机械或机电工程,都需要掌握基础的数学、物理和化学知识,以及一些通用工程技能,如计算机辅助设计(Computer-Aided-Design CAD)、计算机辅助制造(Computer-Aided-Manufacturing,CAM)、有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)和材料科学(Materials Science)等。
机械工程师根据物理原理,可以设计和制造各种设备和产品,即无论小型零件,甚至大型系统,全都不在话下,所以无论在汽车工业、航空工业、再生能源和医疗设备中,都不难发现机械工程踪迹。
专业机械工程师的养成,虽说是依循各人专注领域,慢慢发展出各自专长,但由于工程领域都需要力学(Mechanics)、热力学(Thermodynamics)、流体力学 (Fluid Mechanics)及材料科学(Materials Science)等方面知识,所以必须深入掌握物理学知识。
至于机电工程,主要特点为跨学科,结合机械工程和电气工程,因此机电工程师有能力处理涉及这两个领域的问题。例如,机电工程师可以设计和制造智能机器人、自动化系统、可穿戴设备等,这些产品都需同时考虑机械结构、电路、传感器和控制器等方面因素。通过集成这些技术,机电工程师便能够创建高效的设备和产品。
话虽如此,机械和机电工程,无论谁都无法做到尽善尽美,各自都存在明显弱点。机械工程缺点在于格局仅限于物理系统范畴,因而限制它处理涉及电气系统问题的能力。
由于缺乏对电气和电子原理及技术的了解和掌握,导致机械工程难以适应新兴技术趋势,它可能无法充分利用新的电气和电子技术来优化和创新机械系统,因此机械工程师可能需要与其他专业领域工程师合作,或在后期以自修方式,弥补某些方面不足。
机电工程主要缺点,则是在于其广泛性质。由于它涵盖机械和电气工程多个方面,机电工程师需要具备广泛的知识和技能,这可能需要通过更多学习和实践。
如果与同期毕业的各领域工程师比较,机电工程师或会被标签为“缺乏深度”,皆因他们无法专注于某个领域的细节和专业性去作钻研。

互补应对工业4.0
机电工程师将会在各个行业中推开一扇又一扇门的智能化大门,尤其在制造、可穿戴技术、医疗设备及航空航天等领域。当前智能制造业,正是利用机电工程来设计并控制智能化的生产线,提高生产效率和质量,降低成本和风险。

至于机械工程,随着新材料和分析工具的突破,为机械工程师开辟新领域。
纳米技术、生物技术和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD),大大扩充机械工程的工具箱。以上技术可帮助机械工程师提高产品的性能、效率、安全性和环保性。例如,机械工程师可利用纳米技术制造出更轻、更强、更耐用的材料。同时可能以生物技术开发出仿生器官和人工肌肉,或利用计算流体动力学(CFD)优化流体系统流动。
简言之,尽管机械工程和机电工程这两门领域各有不同,但它们在工业4.0时代都有着重要地位和作用,不能相互取代,反而需要互动互补,彼此成为共同合作的重要伙伴。
寻觅共存价值
在工业4.0时代催化下,机械工程和机电工程都在寻求自我发挥、发展各自存在价值。
一如我们所知,工业4.0是指以智能制造为核心的新一代工业革命,涉及诸多领域及技术,如物联网(IoT)、云计算、大数据、人工智能、机器人等。
在这些技术不断推陈出新的大环境下,机械工程和机电工程要如何找到各自角色,发挥其领域的专业贡献,成为很值得探讨的话题。

首先,机械工程是研究、设计、制造和维护各种机械设备和系统的学科。它会是工业4.0的基础和支撑,为智能制造提供硬件平台和物理载体。其次,机电工程是将机械、电气、电子、计算机等多门学科融合成一个综合系统学科,成为工业4.0的核心和引领,为智能制造提供软件控制和信息处理。
这意味,在执行许多项目上,诸如复杂的自动化系统或先进的机器人技术,都需要机械工程师和机电工程师合作。
我们可以这样类比,如果把一个智能工厂(smart factory)比作一个人体,那机械工程就相当于骨骼和肌肉,提供支撑和运动的能力;机电工程就相当于神经系统和大脑,提供感知和思考的能力,两者相辅相成,共同构成一个完整有机体,所以机械工程师和机电工程师不但可以互相补充彼此的知识和技能,同时也可以共同推动创新,以确保项目的顺利完成。