109年台灣精密工程學會(TSPE)第三屆第二次理監事聯席會 會議紀錄

會議時間：109年03月19日(星期四)上午11時整

會議地點：新竹工研院中興院區22館216會議室(新竹縣竹東鎮中興路四段195號22館216室)

出席人員：胡竹生理事長、曾一士常務理事、陳亮嘉常務理事、蔡宏營常務理事、林增耀常務理事、林啟瑞理事、廖運炫理事、張禎元理事、周大鑫理事、胡紀平理事、陳哲陽理事、梁瑞芳監事、陳來勝理事(委託陳哲陽理事出席)、莊添財監事(委託梁瑞芳監事出席)

列席人員：蘇再秘書長、王毓琪秘書、鄭琇文秘書、徐佩茹秘書

請假人員：覺文郁理事、成維華理事、劉建宏理事、王漢英常務監事、林士傑監事、陳政雄監事

主 持 人：蘇再 秘書長                                   記錄：鄭琇文

一、主席致詞：胡竹生 理事長(略)。

二、報告事項：

1. 109年台灣精密工程學會活動規劃(含年會)：蘇再秘書長報告。

(1) 同意年會活動舉辦時間為11/26(四)；會議舉辦地點為「台北福華文教會館」；晚宴舉辦地點為「台北君品酒店」。

(2) 年會論壇活動時間延長至60分鐘，並規劃邀請產/學/研專家進行分享與討論：

l   產業專家：預定致茂電子曾一士總經理

l   學界專家：預定清華大學蔡宏營教授

l   研究單位：預定工研院推選(由周大鑫理事負責統籌機械所、電光所、材化所，推舉適合講師人選。)

2. 109年台灣精密工程學會財務報告。

(1) 同意108年收支決算及現金出納報告書。

(2) 同意109年預算編列規劃書。

三、討論事項：

1. 台灣精密工程獎章/傑出工程師獎主任委員遴選：蘇再秘書長報告。

       (1)推舉林士傑監事擔任本屆主任委員，並獲出席理監事一致通過。
                  請林士傑監事於三月底前籌組審查小組6-7人(不限定為TSPE會員)，並通知學會秘書處。

2. 2021 PRESM：蔡宏營常務理事報告。

(1) 清華大學將配合本研討會(2021 PRESM)舉辦，著手申請科技部相關計畫經費補助。

(2) 胡理事長將受邀出席2020 PRESM (11/15-11/18)專題演講。

(3) 2021 PRESM將於7/7-7/9 台北國際會議中心(TICC)舉辦，並經出席理監事全數同意由本學會與TICC簽訂合約。

(4) 建議KSPE預支款項先行匯入本學會帳戶，以利活動經費調配運用，後續需請蔡宏營常務理事再向KSPE確認相關事項：

l   將工研院列為協辦單位。

l   KSPE是否可接受2021 PRESM活動所有動支皆由學會名譽開立，不另提供原始憑證。

l   與KSPE合辦之所有活動(包含胡理事長專題演講等)，將爭取國籍為「TAIWAN。」

3. 李家同校長(首任理事長)建議事項：蘇再秘書長報告。

(1) 於年會專題演講時段安排與工業局合作之台灣指標性廠商蒞臨演講，讓與會師生更瞭解台灣隱形冠軍技術，並藉此宣揚國內精密工程技術。

(2) 請機械所郭子鑫組長進一步評估安排專題演講適宜之廠商人選。

四、臨時動議：蘇再秘書長主持。

        1.請各位理監事於今年六月底前推薦明年度年會可贊助的企業名單。

2.年會擔任評審之教授也可帶隊參加比賽，但評核時之安排應以利益迴避為原則，評審規則細節將由今年承辦學校(台灣大學陳亮嘉老師)擬定。

3.今年收件時需特別注意報名者身份，若為應屆畢業生需繳交畢業證書，避免發生資格不符之情形，影響比賽公正性。

五、散會：中午12時30分整

MARS - Mobile Arm Robot System

Yen-Chia Peng, One of MARS's Lead Creators | ITRI

Tell us about MARS and your role with the company.

As Deputy Manager at ITRI, my role is to help carry out ITRI’s mission to innovate a better future for society (including the transformation of industry from labor-intensive to innovation- driven). More specifically, as related to the innovation of technologies like MARS, this requires my team to identify situations where technology can benefit the workplace. In response to the growing demand for improved robotic assistance in industry sectors such as retail and light industry, we created MARS, the Mobile Arm Robot System, a robot with more sophisticated autonomous navigation and inspection capabilities.

What is it that you feel makes MARS unique?

What makes MARS unique is its superior ability to plan and execute the task to which it is assigned. To begin, MARS can create and edit a map of its environment and from that map it configures its loop route and establishes its repeating mission. MARS’ Lidar and depth vision sensors allow MARS to navigate around the environmental obstacles it has identified in this map. When given an assignment such as inventory checking and shelf tracking, MARS’ advanced AI vision allows it to not only generate out-of-stock notifications and replenishment lists, but also to recognize and remove misplaced items. This is a key breakthrough. It can use its advanced AI vision to accommodate other tasks as well such as precise object retrieval. MARS is extremely well-suited to work alongside people due to its speech system, collaborative robotic arm design, and its excellent obstacle (and people) avoidance system.

Can you share some examples on how MARS can be used in various applications such as retail, warehousing, and light industry?

Retail, warehousing and light industry all need service robots with autonomous mobility and inventory robots to reduce labor costs. Some examples of its applications are:

• Shelf-Tracking and Inventory Checking: Its advanced AI vision enables it to send out-of-stock notifications and generate replenishment lists. Unlike other shelf-tracking robots, with its flexible multi-joint robotic arm and AI vision, MARS can identify and remove items that have been misplaced as well as relocate goods.

• Power Substation Inspection: Because MARS is a robot with an autonomous mobile platform, advanced AI vision and 2D and 3D sensors, MARS can visit power substations to inspect the components and generate a report on their status.

• Transport and Loading/Uploading: With its high-efficiency wheel drive module, flexible multi-joint robotic arm and its gripper (which is adaptable for customized uses), MARS is well suited for transporting and loading/uploading anything from retail goods to discrete manufacturing parts. 

What technology does MARS use to establish its routes? 

While moving, MARS fuses information from its Lidar and depth vision sensors and employs its navigation ability to establish route planning and avoid the environmental obstacles it has identified in the map it has made.

台灣精密工程研討會

109年度  第二屆 台灣精密工程獎章 ＆ 第三屆 傑出工程師獎  

活動報名時間即日起～108/08/31止  歡迎優秀工程師申請報名喔！

詳細參賽辦法請見附件說明，

如有任何疑問，歡迎隨時與TSPE秘書徐小姐聯繫唷！

鄭小姐  03-5916571  tspe@tspe.org.tw

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    我相信大家都希望國家的經濟好，我們國家是一個工業國家，各位可以想一想，假設我們所有工業園區的公司全部關門，我們國家會成為什麼樣的國家?但是我們仍然希望我們的工業能夠更上一層樓，也就是說，我們希望國家有非常高級的精密工業。

    這幾天，大家都在談5G，我們也要進入5G時代，可是我們為了要進入這個高科技時代，必須付出很大的代價，向瑞典或者芬蘭購買5G設備。我們也常常向荷蘭購買極端昂貴的半導體製程設備，我們實在應該羨慕這些北歐小國，他們有精密工業，也因此使他們的國民可以過非常好的生活。

    我們國家其實也在往這個方向前進，但是似乎朝野仍然不夠重視發展精密工業的重要性。從來沒有聽說過任何名嘴提到精密工業，報章雜誌也很少提到這個名詞，政府的重要官員好像也不強調精密工業。這使我感到相當憂心。

    我更感到憂心的是，大家不太了解何謂精密工業。有一次我去參觀一個企業，在參觀的過程中，一位工程師告訴我，他們的水裡有相當多的氣泡，1cc的水裡含有1億以上的氣泡。我當時感到非常訝異，也極有興趣，希望他以後有空告訴我這是如何做到的。我知道他們已經招待過5萬人參觀，可是沒有一個人問過這個問題。這顯示了我們國人不太了解這種水是相當難製造的，需要極精密的技術。

    我寫這本書的目的是希望大家重視精密工業，因為精密工業可以使我們的經濟更好，也可以使我們國人的收入普遍地提高。當然，我也希望大家知道，如果我們沒有精密工業，我們國人的收入是不可能往上升高的。

    我也希望藉由這本書使國人知道，我們國家工業最近進步的情形。國人習慣於聽到對國家負面的說法，這種說法使我們的國人喪失了信心。國家需要正面的想法，相信我的書可以帶給大家對自己國家的信心。

    我尤其希望國人對精密技術有好奇心，我們國人應該常常問，為什麼一定要買瑞士一架特別的工具機?為什麼要向荷蘭購買如此昂貴的半導體設備?為什麼我們要向日本購買一條非常細而堅固的金屬線?我真的希望藉由我的書，使得很多高中生就對精密技術好奇，這種好奇心也會使得我們國家有野心，想設法趕上那些先進國家。

    我當然知道要有非常高級的精密工業，絕非易事。因此我在書中也寫了我對如何發展精密工業的建議，希望能夠拋磚引玉，大家共同研究如何能夠使我們國家的工業突飛猛進。

    我在此感激五南出版社肯替我出版這本書，以下照片是這本書的封面。

我們國家如果有相當高級的精密工業，一定能夠使得我們的國人普遍地有更好的收入。精密工業與教育是有關係的，國人如果對精密的技術有興趣，就會設法研究這類技術是如何達到的。反過來說，如果國人普遍地對精密技術無感，當然也就不會做這種研究，如此一來，我國是很難有精密工業的。

因此，我希望學生對於精密技術有好奇心，老師們應該設法讓學生知道這些非常令人驚豔的技術。我相信在我們國家的中學並沒有這種教育，恐怕連技職體系都沒有這種教法。

    我在此給各位看看一些精密工業技術的例子。

(1)    我們都看過粉粒，也以為粉粒一定是看得見的，比方說，我們買奶粉，奶粉一定是看得見的，不可能有人賣看不見的奶粉，可是有些粉粒是真的看不見的，那是因為這種粉粒是奈米級的。1奈米等於10億分之1米。我們的視力是有限的，這種極為微小的東西當然看不見。

同學們應該會問這種微小的粉粒是如何做成的?同學們大概會知道用研磨技術可以將粉粒變小，但是如何能夠變得如此之小?

還有一個問題，粉粒小了以後反而會結坨，這在工業上是犯大忌的，如何能夠保證粉粒不結坨，到底是用了什麼樣的技術?

(2)    有一種工具機叫做線切割機，顧名思義就可知道線切割機需要用線，這種線當然是金屬線，越細而又堅固的金屬線是最值錢的。世界上有公司可以做出半徑只有10萬分之1米的金屬線，據我所知，這種線也是用研磨技術做出來的。但是公司以外的人都不知道這是如何做出來的。

(3)    中學生大概都知道電流以安培為單位，學生也應該知道我們需要量測非常微小的電流。我們有公司可以做到千兆分之一安培的量測，1兆等於1萬億。這種電流實在小到不可思議，但是半導體工業越來越精密，需要偵測有沒有這種小電流存在。

(4)    有時我們需要量測厚度，最精密的厚度量測是可以量測到1億分之一米。

(5)    如果我們想知道馬達轉了半圈，應該不是難事。馬達轉一圈，我們說它轉了360度，馬達轉1度已經很難量測了，世界上有公司可以量測到1700萬分之一度。

(6)    在農業上，我們有時需要一種水，這種水裡面有很多氣泡，氣泡越多越好。有一種技術可以使得1cc的水中含有1億個氣泡，可以想見這種技術有多厲害。

(7)    中學生都會使用顯微鏡，最高級的光學顯微鏡放大率大概是幾千倍，可是電子顯微鏡的放大率可以到達幾百萬倍以上。同學們也應該好奇這是如何做出來的。

我們的教育界至少要讓孩子們對精密技術有興趣，比方說，孩子們應該知道機械中間的零組件有壽命問題。很多先進國家可以做出壽命極長的零組件，這種國家因此可以輸出非常高附加價值的工業產品。零組件壽命長，機械才會穩定，比方說，有些高價的機械可以不停地運作非常長的時間，但性能表現絲毫沒有改變。這一定和零組件有關，同學們應該對如何有這種零組件感興趣。

當然我們的老師先要對精密工業有興趣，在中學，老師們在教物理和化學時，最好告訴同學們一些精密工業與科學的原理，比方說，告訴同學們量測距離是很重要的事，有很多量測的方法，也都不太難懂。最精密的量測方法往往是保密的，如果老師們知道一些相當高級的量測方法，而且能夠解釋得很清楚，那就已經不錯了。

在大學，教授們最好自己知道很多工業界的技術，不能只傳授教科書內的學問。就以放大器為例，我個人發現教科書裡的放大器和工業界用的放大器相當不同，工業界的放大器要複雜得多，說實話，也相當難懂。但是如果能夠將那些複雜放大器講得很清楚，同學們立刻會對線路極有興趣。

我們希望國家能夠創新，能夠超越先進國家，這不是容易的事。中國曾經有所謂超英趕美的口號，懂得的人都知道，中國到現在還沒有能夠趕上先進國家。我們教育界應該對於發展精密工業負起一部分的責任來，我們應該至少讓學生知道精密工業，使他們對精密工業有興趣，也盡量地讓同學們知道這些偉大的技術是如何達成的。

希望中學老師和大學教授都對精密工業有濃厚的興趣，也能使學生們對精密工業好奇。

    如果我們有近視眼的問題，醫生是可以用手術解決的。這種技術當然要依靠精密設備，我們先看圖一。

圖一

    我們的眼睛重要的是角膜和水晶球，兩者都是透明的，而且都是凸鏡。如果兩個凸鏡的聚光不能正好在眼底(retina)，我們就會看不清楚了。醫生解決問題的方法是利用雷射，如圖二。

圖二

    在過去的手術，雷射光會將表皮剝掉一部分，波曼層也要去掉一部分。去掉表皮會很痛，波曼層去掉以後會再長出來，在長的過程中，眼睛會模糊。這都是缺點。現在我要介紹一種角膜手術設備，這種設備叫做飛秒雷射角膜手術設備。

    所謂飛秒，英文叫做femto(10^-15)，等於千兆分之1，也就是說，雷射光在時間軸上的寬度，是千兆分之1秒。在1秒鐘內，雷射光可以發射50萬次。古老的方法，雷射光每秒發射500次。

    這種新的飛秒雷射光是紅外光，這種光可以穿透表皮及波曼層，直接在角膜上動手術。因此，病患不會感覺到痛。

    這種設備當然不是容易做成的，我將製造這個設備的困難點解釋如下:

(1)每個病患的角膜是不同的，醫生先要檢查他的角膜形狀，然後根據這個資料設計雷射光如何移動。我們可以想見，每個手術等於有一個流程圖，指揮雷射動作。所以角膜手術設備必須提供醫生這個功能，這種設備必須要和眼科醫生合作才能完成。

(2)設備當然需要有一個控制系統，這個控制系統一定要相當精密，雷射要移動，每次移動的距離是5微米(1微米等於1百萬分之1米)。

(3)人的眼睛即使在手術中，也可能會動。因此，設備有兩種方法來解決這個問題。

(a)眼球追蹤技術，這個技術是電腦影像處理技術，是在台灣和大學合作發展完成的。

(b)眼球固定技術，這種技術利用吸盤將眼球吸住。

以上這兩個技術都不容易，因為手術中的任何技術都不能危害人的眼睛。

    這種設備內部的控制系統完全由台灣工程師設計，所用的馬達也是台灣公司所提供的，但是有一個快速的電磁閥(galvanometer)及非常精密的壓電馬達(piezoelectric motor)是向德國購買的。

    角膜手術設備是要賣給醫院的，所以這家公司還要派出他們的專家教導眼科醫生如何使用這種設備。

這個設備已經有4千次手術的紀錄，顯示我們國家已經進入精密工業的境界。先進國家不僅會使用精密設備，也應該會設計及製造精密設備。這個設備的研發工作長達6年，其中和醫生來回討論的時間長達1年。我們應該感謝國家有很多埋頭苦幹而又有學問的工程師，他們肯花很長的時間做研究發展的工作。希望國人對精密工業有興趣，也希望政府官員能夠扶植這種研發工作。

    光阻劑在半導體工業上是關鍵性的特用化學品，簡單來說，光阻劑的功用是在定義晶圓上所需的線路，請看圖一。

圖一

    假設有一塊板，上面要畫一條線，先要在板上塗上光阻劑，然後放上一線的光罩，沒有光罩遮住的光阻劑會感光，有光罩遮住就不會感光。將光照上去以後，再加以顯影清洗，其結果就是板上會有一條線。

    半導體的晶圓上有很多的線，而且線與線的距離非常之短，當然不是人工所能製作的，完全要靠光阻劑和光罩的黃光製程來定義圖形。黃光製程是相當複雜的，我在這裡沒有仔細介紹，因為這不是這篇文章的重點。

    光阻劑是一種高分子聚合物，我們不需要知道內部的詳細結構以及它的化學原理，但是我們至少要知道這個聚合物中是由很多具特性官能機單體(monomer)或連接起來的，如圖二所示。

圖二

    很多半導體工業的場合會用到光阻劑，麻煩的是，光阻劑必須客製化的。客戶可能要求離子純度、耐溫性、解析度、曝光快或慢、顯影清洗容易等等，這時，工程師必須要有能力至少做兩件事:

(1)採用多種不同的單體，來調整材料的物理、化學特性。

(2)要能了解客戶的製程細節，再調配適合的光阻，以滿足需求。

    光阻劑是一種特用化學品，對我們國家是相當重要的，因為我們有半導體工業。我們有相當好的工程師可以製造客製化的光阻劑，這完全是因為他們對化學有相當的了解，而且也對化工的製程有很好的經驗。希望青年人對化學有興趣，多多加入我國特用化學品的行業。我們也應該鼓勵化工工程師在特用化學品上努力地更上一層樓。

中央處理器（Central Processing Unit，CPU）是一個很重要的裝置，任何一架電腦或手機內部，都至少有一個CPU。為什麼電腦能夠依照人類的需要，實現很多的功能，就是因為有CPU的緣故。

CPU是一個硬體，是由很多電子線路實現的，裡面有很多不同的區塊，負責不同的工作，有些線路負責做加減法，有些負責做乘法或除法，有的負責比較數字的大小，還有的負責做流程控制。

CPU是電子線路，我們稱之為硬體。要使CPU工作，還要有軟體的。軟體中，最重要的其實是編譯器。編譯器的功能是將容易懂的程式語言轉換成CPU的指令，因此我們可以知道軟體會與CPU有關。一個CPU產生以後，會有很多人在上面發展軟體，如果有另外一個不同的CPU，這些軟體就不能在這個CPU上執行。

要設計一個速度快、耗電很低、可靠而不會有錯誤的CPU，是非常困難的事，在過去，幾乎全世界所有電腦都使用了美國的Intel公司和AMD公司所設計的CPU，而全世界所有的手機，幾乎都使用了英國的ARM公司所設計的CPU，但是台灣也早已經有公司能夠設計自己的CPU了。

因為Intel、AMD、ARM等公司的CPU都有各自的指令集，我們買了他們的CPU以後，只能用他們提供的指令，而不能依照自己的需求來修改，這使得我們的工程師沒有辦法設計出客製化的產品。但是最近新興的RISC-V指令集架構改變這個現象，並引領一個新趨勢, 領域特定架構 (Domain-Specific Architecture)。

為了讓CPU的設計更符合不同的需求，又能有更好的效率，台灣的CPU公司採用了最早由美國加州大學柏克萊分校所提出的RISC-V架構來設計其新一代的CPU。

RISC-V架構的優點是，它最基本的指令集非常精簡，加上一些常用的擴充指令集以後，只有不到140個指令，指令數量少，可以讓硬體的設計更簡單、速度更快、耗電也很低，工程師可以根據不同的需求去選擇要有哪些擴充指令集，假如有特殊的需求，RISC-V架構也允許工程師加入客製化的指令。相較之下，Intel和ARM的CPU基本指令集就有好幾百個指令，而且是沒有辦法客製化的。

此外，如果A、B兩家公司都根據RISC的概念各自設計了兩個CPU，也設計了他們自己的軟體。假如我用了A公司的CPU，就不能用B公司的軟體，反過來也有同樣問題，這是很麻煩的事。但RISC-V是一個完全開放的RISC標準，有實力的CPU公司可以根據這個RISC-V標準，自己設計CPU。未來任何的軟體只要是根據RISC-V標準所設計的，就一定可以在任何基於RISC-V架構的CPU上使用，這使得RISC-V的CPU可以在全世界通用。RISC-V架構的優勢 – 精簡、客製化及開放性 – 已引領其生態系統快速形成。

RISC-V是2010年由加州大學柏克萊分校提出的CPU架構，全世界有很多大公司都寄予厚望，因而在2015年成立一個專業的RISC-V基金會負責推動RISC-V架構CPU的發展。而台灣的CPU公司也是這個基金會的創始成員，並且一路走來在架構及軟體標準方面做了相當多的貢獻。這不是一件容易的事，因為RISC-V基金會的各方專家們已經承認了我們國家CPU公司的技術能力，了解我們可以訂定CPU的標準，這必須歸功於我們的工程師堅持不懈多年來持續開發自己的CPU技術。

RISC-V架構是由一批包括我們國家工程師的專家來決定，希望大家知道，我們國家的工程師在這批專家中及整個RISC-V社群裡有相當高的地位。我們應該鼓勵他們，也應該對國家的精密工業有更好的信心。