机电系——自动化系统的推手

关注我们的INSTAGRAM和小红书，你就不会错过各种精彩内容。

在工业4.0的催化之下，很多厂商正处于自动化和智能化的转型阶段，许多学生也因此向往从事人工智能和高科技的工作，比如研发机器人和机械手臂，还有开拓物联网的应用领域。

众多大学科系中，跟机器人和自动化这些技术有着密切连结的科系要数机电工程（Mechatronics Engineering）。本期【新教育】且为你介绍这个科系的学习领域，以及这个科系跟工业4.0（又称第四次工业革命）有何关系。

第四次工业革命来势汹汹，尤其在冠病疫情的夹击之下，转型对制造业来说已经不是选项，而是必须正面迎击的挑战。

马来西亚生产力机构数码化转型顾问陈志辉认为，我国整体来说其实尚处于工业2.0至工业3.0之间，意思是很多工厂还没有完全自动化，尤其许多中小型企业，至今依然非常依赖劳动力，如果再不迎头赶上，这对我国竞争力会是一大挑战。

虽然有些厂商已经很努力转型，采用自动化和机器人技术，不过马来西亚生产力机构另一数码化转型顾问欧国伦说，本地使用的自动化技术和机器人零件，多数都是向欧美、日本和中国进口，然后由本地的系统整合商负责设计、安装和现场测试。至于本地到底有没有研发技术的能力，他和陈志辉皆认为我国在这方面比较疲弱，有的话也主要是大学在做研究，厂商甚少独立研发新的技术。

我国若要加快工业4.0脚步，陈志辉认为我国既需要工程专业人才，也需要能跟得上时代的技术型人才。年轻人如果想为工业4.0出一份力，他建议他们在规划升学时，可以考虑机电工程（Mechatronics Engineering）、机械工程（Mechanical Engineering）和电子工程（Electronic Engineering）这些工程学类。

机电系≠电机系

目前以大学的工程学类来说，跟自动化、机器人等技术有密切连结的科系要数机电工程。

机电系和电机系（Electrical Engineering）的名称很相似，但这其实是两个不同的科系。机电系简单来说是机械工程和电机工程的综合体（也有人认为是机械工程混合电子工程），根据马来西亚工程师局（BEM）的分类，机电系学生毕业后如果想注册成为工程师，他们将被归类为机械工程。

机电系不算是新科系，本地不少大学都有这个科系，比如私立的拉曼大学，其机电系在2007年创立，至今已有十多年历史，跟其他工程科系同样是4年制的课程。

拉曼大学李光前理工学院机电与生物医学工程系主任关万和说，机电系学生首两年的课程主要学习机械工程和电机工程的基础知识，到了大三和大四则专注于机电本科，这时候会接触比较多关于自动化和机器人的技术，例如精密工程、微机电系统（MEMS）、人工智能、传感器、执行器、控制系统和机器视觉。

如果以机器人作为例子，他说，机电系学生的学习内容基本上涵盖了机器人从头到脚的重要组件，例如传感器和机器视觉，其实就好像人类的五官，能够感受和探测外界的信号，之后人工智能会做分析，比如规划最短的路径和如何避开障碍物。接着，执行器会接收控制系统传来的信号，然后依照指令动作。

学习范围广泛

编程是机电系一项重要技能，学生入学前如果没有编程基础没关系，他们在大学生涯中将有机会因应不同科目和作业的需要学习不同的程式语言，例如C++、Python、MATLAB、可编程逻辑控制器（PLC）等。

除了编程之外，关万和说，学生也有机会学习使用AutoCAD、SolidWorks等绘图工具，并且如果他们的作业有需要，他们也会学习机器人作业系统（ROS）、Arduino微控制器和印刷电路板PCB设计。

举个例子，“学生的Final Year Project（毕业论文）如果需要3D打印，他们会去学如何打印。如果学生的报告是跟IoT（物联网）有关而需要做Mobile App（应用程式），他们会去学怎样设计App，好让作品的原型（Prototype）更加完整。”

一般上，各大学的机电系都会规定学生在毕业前完成毕业论文（FYP）和统整项目（Capstone Project，亦称顶点项目）。关于这两种报告的区别，关万和说，在拉曼大学，毕业论文报告通常是一人完成、以研究为主；统整项目则是小组报告，主要解决业界实际遇到的问题。

机电系学生毕业后如果想成为专业工程师，其路径跟其他工程系毕业生一样，必须向马来西亚工程师局申请注册成为毕业工程师（Graduate Engineer），待累积至少3年相关领域的工作经验还有通过考试及面试，才算是合格的专业工程师（Professional Engineer）。

需既懂硬体也懂软体

机电系学生毕业后的出路相当广，最常见的是机电工程师和自动化工程师，工作内容主要是协助工厂打造自动化的生产线，以及开发智能化产品。例如，以往许多工厂都是依靠员工用眼睛来检视产品有没有瑕疵，但一旦导入机器视觉和人工智能，机器便能够代替人的眼睛来检视产品是否有瑕疵。

关万和指出，机电系学生的强项在于他们既懂硬体也懂软体，所以他们有本事建构比较完整的原型，不像其他科系只专注于软体或硬体。他们毕业后如果想要当软体工程师也不是不可能，因为大学的训练使他们不只了解机械和电学，也学会编程。

在工业4.0的催化之下，他说，本地有些厂商正在转型和扩张，对人才需求殷切，拉曼大学好些学生在毕业前就已经找到工作，所以他认为毕业生只要有本事就不用愁没有出路。

拉曼大学机电系讲师兼机器人学会顾问黄伟杰透露，他们许多学生毕业后到槟城就业，因为目前很多使用自动化和人工智能高端技术的厂商都位于槟城。

在职场上，他说工程师的分工也许会比较细，例如有些人专门研发机械手臂，有些人负责开发机器视觉。但基本上机电系学生在修读本科时都会见识各种技术，到了研究所或进入职场后则会对某项技术做更深入研究。

产学合作 学用合一

无论哪个领域的工程师，他们的职责都是解决实际的技术问题，所以大学在培养未来工程师时，需要让他们跟业界有接触的机会，他们才会了解业界的实际运作到底是怎么一回事。这是各大学越来越重视产学合作的原因，产学合作指的是产业界和学术界合作开发产品或研究技术，比如厂商把研究专案委托给大学讲师，由讲师带领学生一起做研究，厂商可能会提供校方一笔经费。

欧国伦说，很多技术其实是经由产学合作催生出来，所以产学合作对开发新技术很重要，只可惜产学合作在我国还不算很普遍。陈志辉也说，常有厂商抱怨找不到优秀人才，或指大学毕业生的素质不符合他们期待云云。这令产学合作显得更加重要，产学合作能够让学生更加了解业界遇到哪些实际挑战，不至于跟现实脱节。

当然，大学也明白产学合作很重要，所以大学通常都很乐意跟厂商合作，由厂商出题，然后由学生提出解决方案，表现出色的学生还有可能因此获得厂商录用。另外，也有小部分的大学会安排讲师到业界实习，目的是让讲师走出象牙塔，去了解业界的最新发展趋势。

应从小学阶段推动STEM

在中小学方面，虽然许多中小学都有机器人学会，但整体而言，不是每个学生都有机会接触这些科技，也不是每个学生都了解什么是人工智能和机器人。我国如果真要迈入工业4.0时代，就有必要加把劲从小学开始推动STEM教育（科学、技术、工程和数学）。

黄伟杰说，在冠病疫情蔓延以前，本地其实有不少科学展和STEM活动，能够让学生亲眼见识工程界的新技术，这对启发学生很重要，“有可能我们在电视看到的robot跟真正的robot不一样。”

现在因为疫情的关系，很多教育活动无法如常进行，但工业革命的脚步不会为了我们而停下来。我们要不跟上时代的脚步，不然就是被工业4.0给抛在后头。