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作者:徐業良、余家杰(2005-03-09);推薦:徐業良(2005-03-09)
附註:本文國科會科教處九十二年補助科學教育研究成果應用推廣計畫結案報告。

「機械設計e-Advisor」之建置

1.     簡介

通訊及電腦網路技術的發展,改變了現代人類生活的形態,也改變了許多產業經營的模式。利用網路技術的確產生了許多新的可能性,以大學為例,遠距教學、網路教學、電子圖書館、校務行政電腦化等各種想法都逐步一一實現,所謂電子化學校、網路大學如University of Phoenix的經營,已經成為大學經營運用網路技術的良好範例。事實上在現今社會中,造訪網路上大學的人數,絕對遠遠超過造訪實體大學的人數,在實體大學設備、環境建置之外,大學必須重視在網路社會中的經營。

然而大學的價值絕對不僅僅在於課程的提供,對於電腦網路技術的應用也應該進一步超越資料的保存與檢索,以及行政管理的層次。大學是產生知識、傳播知識的場所,所謂「知識經濟」的時代已經來臨,大學將是知識經濟時代中最大、最重要的知識產生與供應者,大學所能提供最重要的服務將是「知識服務」。近幾年來網路的服務已經成為重要的產業,有相當多提供網際網路服務的公司或組織(Internet Service Provider, ISP)紛紛成立。ISP主要可以分成三個不同類型,底層是網路通路的提供者(Internet Access Provider, IAP),中層是網路平台或應用服務的提供者(Application Service Provider, ASP),再上層則是網路內容的提供者(Internet Content Provider, ICP)ICP所提供的內容,可能有數據(data)、資訊(information)、和知識(knowledge)三種層次,數據的本身不具意義,一群相關且具有目標的數據則稱為資訊,當資訊經過保存及思想的洗滌後才成為知識。

從以上各項討論,我們可以看出大學應該拓展經營管理的面向,從實體大學到網路大學,從網路教學內容的製作,到知識完整的建構與呈現,構思如何應用網路技術讓大學成為「知識服務供給者(Knowledge Service Provider, KSP)」。在國科會科教處研究計畫支持下,元智大學機械工程學系「最佳化設計實驗室」建立之「機械設計e-Advisor」網站(如圖1,網址為http://designer.mech.yzu.edu.tw/),也便是希望集合先前在機械設計、工程教育上相關研究成果,建立成為網路世界裡機械設計領域的KSP

1. 本計畫建立之機械設計“e-Advisor”網站

如圖1所示,在「機械設計e-Advisor」利用設計工程師在設計程序中,規格發展(Specification Development)、概念設計(Conceptual Design)、及產品設計(Product Design)三個不同階段需求的知識,架構e-Advisor的導引介面。提供內容包括「知識文件(knowledge Documents)」以及各設計階段所需之「設計資源(Design Resource)」及「線上程式(Online Programs)」,具體項目整理如表1。除此之外目前還提供了機械設計(Mechanical Design)、最佳化設計(Design Optimization)、和幾何模型(Geometrical Modeling)三個課程的完整教材內容。以下便一一詳細介紹。

1. e-Advisor中提供之具體項目

 

Specification Development

Conceptual Design

Product Design

Knowledge

Documents

Patent Analysis

Survey Methods & Analysis

Project Planning

Presentation & Writing

Creativity Methods

Fundamental Theories

Motors

Electrical Circuits & Components

Sensors

Microprocessors

Filters

Software Applications

Internet & Wireless Applications

Prototyping

Design

Resources

Patents & Standards Search

 

Mechanical Components Vendors

Electrical Components Vendors

Other Vendors

Online

Programs

Team Role

WebOpt

Mono

SNA

Spring Design / Selection

V-Belt Transmission System

Roller Chain Transmission System

2.     「知識文件」的建立與展現

「機械設計e-Advisor」的建構最重要的工作便是底層文件的鋪陳,在此稱作「知識文件(Knowledge Documents)」。這些文件包括機械設計相關課程教材、機械設計過程中所需用到的相關理論、各種零件及設計工具之原理與使用方式等等,都以固定格式文件記錄、儲存下來。

2「機械設計e-Advisor」中知識文件在網頁上展現的格式,文件表頭包括作者及推薦人姓名,以表示對此篇文章內容及品質負責,更新人及日期也清楚標註,以顯示修訂版本。右上角並紀錄此篇文章被瀏覽、下載次數,間接反映此篇文章的價值。e-Advisor中知識文件除在網頁上以HTML格式展現外,亦提供PDF格式供完整下載。目前e-Advisor中鍊結的知識文件共有一百二十餘篇,且持續增加中(整個實驗室網站儲存歷年來教授、學生撰寫的文件超過六百篇)。

2. 「機械設計e-Advisor」中知識文件在網頁上展現的格式

這些知識文件依照表1的分類,歸類在各不同設計階段的各個項目中,例如圖3是在「產品設計」下、點選「感測器」項目所鍊結的網頁。所有的知識文件依照發表日期作檔案名稱編號,由新至舊順序排列,供使用者搜尋(實驗室網站上亦提供搜尋引擎,作網站內文件搜尋)。在教學研究的過程中產生新的知識或經驗,都要求以知識文件格式記錄下來,經教授審閱同意推薦後,隨時發表於網站上,對於已發表的文件,如果獲得新的成果亦隨時更新其內容。如此網站內容的維護,與日常教學研究工作緊密結合,也確保網站內容的品質。

3. 知識文件鍊結網頁

目前e-Advisor還提供了機械設計、最佳化設計、和幾何模型三個課程的完整教材內容,如圖4是機械設計課程教材介面。知識文件儘管經過分類整理,呈現的順序仍然比較沒有結構性,課程教材網頁則將相關知識作有結構性的整理與呈現。

4. 機械設計課程教材介面

3.     線上程式與設計資源的提供

除了靜態的知識文件外,「機械設計e-Advisor」亦嘗試提供不同設計階段中所需的線上程式。在規格發展階段提供的線上程式,是引用自Stanford大學機械系研究所設計課程中應用的“Team Role”程式(如圖5)。這個程式利用線上問卷來評估受測者的心理特質,並找出在機械設計團隊中受測者適合扮演的角色。在概念設計階段中,「機械設計e-Advisor」則提供了自行發展之“WebOpt”“Mono”“SNA”3個最佳化設計線上程式,幫助使用者進行設計評估。在產品設計階段的線上程式,主要在協助設計者作機械元件的選用,目前建立了彈簧、皮帶、鍊條選用的線上程式。

這些線上程式的特點,是完全採用瀏覽器為使用者介面,使用者作適當輸入後,伺服器端的計算程式作計算,再將結果送回遠端使用者的瀏覽器介面。例如圖6、圖7是鍊條選用程式在網頁上的輸入介面與執行結果。每支線上程式右上角也都設置計數器,記錄實際使用人次,間接顯示此線上程式之價值。

5. Team-Role程式

6. 鍊條選用程式在網頁上的輸入介面

7. 鍊條選用程式計算結果顯示畫面

「機械設計e-Advisor」提供的設計資源方面,主要是整理相關外界鍊結,例如在規格發展階段設計者可能需要搜尋專利及各項標準,因此e-Advisor提供各專利資料庫與標準搜尋鍊結如圖8。在產品設計階段,設計者經常需要尋找合適廠商採購零件或製作原型,e-Advisor內也將我們接觸過的廠商一一分類整理列出,包括廠商名稱、網站、地址、電話、營業項目等等(如圖9),方便設計者查詢。

8. 專利資料庫與標準搜尋

9. 相關廠商資料

4.     結論與討論

「機械設計e-Advisor」的建置,希望提供機械設計者,包括學校學生、老師,乃至於專業領域的工程師,在網路上提供各種資訊與知識的“Advisor”,當然要能夠扮演好“Advisor”的角色,網站內容不斷的充實與更新是絕對必要的。然而這個e-Advisor與網站上的百科全書或字典,在意義上不同點也就在這裡,e-Advisor如同真實的指導教授,會隨者知識與經驗的累積不斷成長。

事實上對於組織(例如本實驗室)來說,類似e-Advisor網站的建立,更具有知識紀錄、保存、與知識管理的意義。知識才是大學或研究機構最重要的資產,除了在期刊發表的完整研究論文外,日常教學研究活動中,隨時可能產生新的知識,值得記錄、分享,這些知識往往零散地儲存在個別的個人電腦中,或以紙本報告的形式紀錄,很難完整在保存、檢索、管理、分享,十分可惜。藉由類似e-Advisor網站的經營,與教學研究等產生知識的工作結合,應該是一個很好的知識管理與分享的機制。希望藉由「機械設計e-Advisor」建置經驗的發表,日後能夠看到更多大學或研究機構,建置各個領域的e-Advisor

致謝

本研究承蒙國科會科教處計畫支持(計畫編號92-2516-S-155-002),特此致謝。