台大化學工程系 ‧陳誠亮教授
| WeGenius第30刊‧2010年 |
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台大化學工程系
陳誠亮教授 |
Q為什麼化學工程所學習的“生產排程”及“程序最適化”可以運用在各種生產領域呢？
Q有專家指出，社會上一些精神病患家庭承受的壓力極大，除了醫療體系以外，也許要社會系統給予協助，對此想聽聽您的寶驗經驗。
我對化學的喜愛是受到我建中化學老師的影響，我聯考時差了2分沒上台大電機，就選了第二志願台大化工。化學工程同時要對於數學、物理、化學三種面向都要十分了解，後來我發現這種跨領域的學科特性很適合我，比如說，同樣是生產化學相關產品，公司能有最大獲利，都是要仰賴化學工程師，一般化學系的人雖然更明白化合物合成的原理，但是化學工廠的生產流程、機械設備都要有最佳設計與操作才能以最低的成本生產高品質的產品，同時也要掌控生產過程的安全、評估產品對使用者與環境的影響等，要面面俱到才能讓公司賺錢，這都需要化學工程的專業人才。
化學工程涵蓋了民生工業及高科技產業。隨著人類經濟生活的改變，過去需要很多能夠造橋、鋪路的機械工程師，到現在則需要很多能夠製造生活必需品的化學工程師。化工也牽涉到醫療發展及新藥製程的開發，二十世紀之初，如果不是由化學工程方式純化、萃取製造大量抗生素，許多流行感冒及肺炎併發症的患者就無法保住性命，我們現在也不會有這麼好的醫療照護。
三十年前英國發生了一場嚴重的公共安全意外，工廠爆炸死傷慘重。當時有一根管子壞了，工人找不到相同尺吋的管子，就找了一支直徑小了一半的管子暫時接上，根據數學原理，直徑少了一半，面積就只有四分之一，這導致管子裡面液體的流速加快，管子因為不斷振動致使連接處鬆動，液體就從鬆動處滲漏出來，液體揮發到空氣中散不出去，一有人製造了一點火花，工廠就爆炸了！所以化工工程師除了化學知識之外，對數學的要求也以一般人想像的高，設計或操作工廠時，不但是要用最精準的花費帶來最大的產值，而且還能要能確保職場上的公共安全。
我曾經參加某大學舉辦的一日研討會，主辦單位是航空業，我不明白為什麼邀請我這個化工人去演講，他們表示飛航也有所謂的程序控制，主辦單位表示不需要我談飛機的操控，只要教會他們“程序控制理論”。演講結束後，台電一位電廠控制系統的主管跑來找我，希望我能夠去電廠演講給同事聽。同樣的內容我在學校授課要10小時，學生覺得好難、好無趣，但是業界的專業人士卻口耳相傳找我去演講。後來又有一家知名國際公司主管來找我，告訴我說因為另一部門的同事，每次都用程序控制的專業術語來廻避他們的質疑和要求，所以他希望我去演講讓他們學會方法。
大家要有一個正確態度：大學、研究所的基礎學習是為了進入職場就業做準備，基礎紮實才能在進入不同的職場時更快的學會新的技術為公司貢獻服務。理論基礎不是說一定要抽象難懂，比如說“程序控制”，學校老師常喜歡用很多艱深的數學來解釋，學生只覺得就是一堆數學公式，這樣學生無法了解如何應用，我比較喜歡用生活化的例子先教會學生概念。例如孩子快要考試了，家長通常比較會督促孩子讀書，不然成績恐怕不好看；氣象預報晚上天氣會轉涼，我們出門時就會多帶一件外套；這些日常生活習以為常的作為，就是一種“程序控制”。就化學工程來說，只是把工廠當成人生來控制而已，除了要有效率地提高產能，還要能預防問題發生，先有概念再帶入數學計算就能掌握理論。
我想要奉勸家長及學生：大學教育是要教導學生有能力去面對未來的環境挑戰，有基礎學科能力，將來在職場才會有持續發展、學習的能力。年輕學生不要只圖眼前方便，只學一些熱門產業的課程，因為你永遠不知道下一個熱門產業是什麼。
我們以“輸送現象”為例，化工的學生會認為這是個老掉牙的理論，簡單的例子就是把水從一樓打到二樓儲存起來，我們要討論水在管線中流動的情形以及所需要的能量。如果把這水換成是血液，管線換成人體的血管，你就發現到原來輸送現象可以解釋、運用到很多面向。你可以再加入不同的考慮參數，例如血管壁就比水管有彈性、血液黏稠度和水也不同。再來，半導體製程中透過化合物的蒸氣輸送可以在晶片上凝結長晶，這就要考慮蒸氣濃度、密閉壓力，這也是輸送現象的一環。還有人工骨骼的長成，從原料長成你要的骨骼形狀或牙齒形狀，這也運用到化學工程的輸送現象理論，要考慮到長成的形狀符合需求、骨密度要夠堅硬等等因素。
有些糖尿病的患者，必須每天注射胰島素，醫師都是憑專業看診經驗來決定病患該注射的劑量，那麼病患就需要一段測試期嘗試施打不同劑量的胰島素，找到最適合自己的需要劑量。有化工或生醫工程師則透過資料庫研究病人生活形態、血糖變化、施打射胰島素的時間、劑量，試圖找到數理模式可以幫助醫師更了解患者的生理反映。不論是一型、二型的糖尿病患，都能找到適合的數理模式參數解釋他們現階段的病症，已經開始注射胰島素的病人，我們也能找到參數觀測出來病人注射的量可以做哪些調整。總之，這些研究都是要找到最適化的方法協助專業醫師縮短測試期。
Q為什麼化學工程所學習的“生產排程”及“程序最適化”可以運用在各種生產領域呢？
我們把化學工程說的“生產排程”的觀念運用到人體環境，未來就希望配合儀器來協助病患監測並控管血糖值，用最佳的胰島素注射排程幫助病人。生產排程的觀念其實很生活化，除了一般化工生產，考慮生產→出貨→鋪貨→銷售及庫存量，這也能運用到不同產業，比如一般零售業的便利商店，在有限的店面要賣很多種商品，店家就不能囤貨佔據店面空間，所以補充貨品的次數就增加，為了節省貨運開銷就要選擇最佳化的倉庫和運輸動線。大型的電子商品或家電設備，零件、半成品和組裝工程都會在不同國家地區的生產線，中間還涉及到代理商、零售商，最佳化的生產排程就更顯重要了。
“程序最適化”是化工領域另一項重要概念，我們可以把程序最適化運用到工廠裡面管線的安排，同樣的，在不同生產線的生產供應鏈上面也要做到程序最適化，這樣才能提高產值，我們就是要找到最好的數理模式做跨領域的應用。
其實“程序最適化”講的就是“資源配置”的問題，那麼，除了生產動線講求資源配置，我們生活中最重要的資源配置是什麼呢？自來水、瓦斯、石油看來都缺一不可；更重要的就是你平時用不到，一旦需要時絕對不能等待的醫療急救、消防滅火系統。所以，雖然我不懂急診、消防、防災，但是我們仍然可以把整個程序會發生、應考慮到的細節，全部以數理模式整合起來，在意外災害發生時找到最適合的醫院、消防單位去救援。管理科學是以經驗來判斷前面提到的問題，我們就是以數理模式去解決這些問題。
我的兒子是唐氏症，通常每800個嬰兒中就有一個是唐氏症，當時為了照顧孩子我就參與了家長團體，主要就是幫助孩子爭取改善生活環境，包括早期療育、特殊教育、就業機會、生活照顧、甚至於法律上面的權益等等。以法律上面的權益為例，因為法律專家並不見得是唐氏症病童的家長，他們提出的觀點就需要我們從旁協助表達家長的困擾，家長有問題的時候也可以幫助溝通說明，我們最近才以使用者的角度反映民法的一些規定不盡合理，最後真的促成修改民法的結果。再以特殊教育為例，常要和家長開會討論許多孩子或家長碰到的問題，因為我個性比較不極端，所以政府官員和家長們蠻願意透過我去協商，我在台北市擔任特殊教育需求學生鑑定輔導委員會的委員已經超過十年了，我想我能夠盡力多做一些也是好事。
現在教育單位作特殊教育做宣導時，例如孩子要從國中升到高中職時，他們就常會找我以過來人的身份去為家長和老師做演講。
其實社會上有很多人很樂意助人，像是台大有些學生社團，他們也都會在暑期去山地部落幫助弱勢的孩子看功課，由這些哥哥姐姐代替父母照顧孩子課業。我們協會常要互相幫助照顧心智障礙的孩子，一起接送去學校或宿舍，畢竟家長們還是要工作賺錢，沒有辦法全天照顧孩子，也不知道台大的學生社團怎麼知道的消息，有些學生會每週挑一個晚上去陪孩子們遊戲活動。我們真的要感謝有這麼多人願意去幫助他人，最重要的是，不要因為孩子有特殊障礙就認為別人應該為我們特別付出，而是只要社會上有能力的人願意協助扶持任何有困難的人，在我看來就是好事。
Q有專家指出，社會上一些精神病患家庭承受的壓力極大，除了醫療體系以外，也許要社會系統給予協助，對此想聽聽您的寶驗經驗。
的確，在參與社會服務工作近二十年來，我發現到其實精神疾病患者的家屬又比特殊疾病孩子的家長來的辛苦，因為精神病患的家屬通常較少願意嚷嚷家人有精神疾病。再來就是精神病患者的病情表現有一個很寬、很模糊的灰色地帶，就有家屬告訴我病患介於輕微和正常的精神病症之間，病患就是不想正常就醫、拒絕服藥，於是病情時好時壞，這對於家屬確實是長期煎熬，他們總是要在就醫、吃藥之間反覆爭吵。而我兒子從來就只聽我們及老師的話，所以我很早就體認到他只能依賴我們，我們能即早面對現實，接受事實，對我們和兒子都是好的。
所以，如果家中有這些患者，家屬可以上網去找各種社會團體、協會，這些過來人的經驗分享和社福協助都是很有幫助的。
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