[ 美國 / 機械領域 ] 實習面試經驗
這篇文章主要是記錄我在美國找暑期實習的面試經驗，若要看如何"提升得到面試的機會"和"事先準備面試的訣竅"，可以看我另一篇"美國找實習與面試技巧"。
我找的實習主要是各大小公司的 Mechanical Engineering Intern 職位，尤其是電動車產業以及機器人產業的公司我投得特別多，因為當初決定來美國讀碩士就是為了做 Robotics 和 Automotive Engineering 領域的相關工作。
以下先列出我面試過的七家公司: (括號內為那間公司那個組的所在地點)
- Apple Mac Product Design Team (Shanghai) — offer
- ZOOX Chassis Engineering Team (San Carlos) — rejected
- Apple Watch Team (Cupertino Headquarter) — no response
- Tesla Chassis Team (Palo Alto Headquarter) — offer
- Flexiv Robotics (Santa Clara Headquarter) — offer [final decision]
- Tesla CAE Team (Fremont) — declined
- Aurora (San Francisco) — no response
接下來會講述我面試的一些經歷，包括面試中被問到技術問題、能夠如何準備以及後續發展。
我就挑三個最能代表常見類型的面試來說:
Apple (標準大公司類問題)、Tesla (大公司硬派類問題)、Flexiv Robotics (start-up類，通常硬)
[ Apple / Cupertino Headquarter ]
我投的職位 : Mechanical Engineering Intern
Interview with : A Senior Mechanical Engineer of Apple Watch Team
[面試過程]:
面試我的是一名工程師，一開始他要我先用一分鐘介紹自己的背景和相關經驗，然後他介紹了一下他們組是負責公司Apple Watch和一些新產品從最初設計階段到最終產品量產的各種細節。Apple 所有的 Product Design Team通常是可以分成 Design Architecture(前期原理性設計)、 Design Execution(詳細CAD設計與指定製造程序)、Test Validation(後期檢測)，而我面試的組是在Apple總部做前兩項。
接著問完我履歷上做過的一些專題細節之後，工程師開始 Technical Questions 環節。這個環節主要包含了材料力學與機械設計製造兩個領域 :
材料力學部分主要是問我基本的 stress-strain 問題，還有懸臂樑相關的設計問題，其實都滿基本的，不過我覺得那天早上面試狀況很差，有點太緊張，講得卡卡的。
機械設計製造部分問我要怎麼做出一個五面(一面開放的)都是薄壁的鋁製盒子，然後要給出5種不同的設計製造法，並解釋各自的優缺點。這個部分的問題我答得比上個部分好很多(畢竟本身領域比較接近這方面)，算沒有中斷的講出了五六種方法，對方聽起來也還算滿意，中間會問些延伸問題，例如 : deep drawing會有什麼限制(我說最小壁厚和拉身強度那些)、或是如過用welding的話鋁有哪些問題(我說可以改用brazing)。
面試的最後問我有沒有什麼問題要問他。
總體來說這次Apple問的問題其實偏基本，五十分鐘內基本上只問了三個技術問題，但我感覺自己沒回答很好。(這面試是我第二個，所以很生疏哈哈)
(另外想提到的一點是，我Apple兩次面試都沒在官網投，是在 Stanford Apple Networking Night 跟工程師聊完有對到領域才拿到的面試機會)
接下來這段是紀錄我跟 Tesla Motors 的面試過程:
[ Tesla / Palo Alto Headquarter ]
我投的職位 : Vehicle Engineering Intern ( Tesla 根據經歷把我配給 Chassis Engineering Team 面試 )
Interview with : A Senior Mechanical Engineer of Chassis Engineering Team.
[ 面試過程 ]:
我 Tesla 面試的是總部的 Chassis Engineering Team， 主要是負責設計特斯拉電動車的底盤相關細節，包括: Powetrain動力總成、Suspension懸吊系統(adaptive suspension也在這組開發)、轉向系統、和其他跟底盤整合的次系統……。
面試過程全部是由同一個工程師負責，大致分成前面的 Technical Questions和後半部的 Behavior Questions 面試我。這次特斯拉面試是我準備比較認真的一次，因為從 Glassdoor 上面過往的面試問題來，他們家的問題都滿有技術內涵的，公司看起來對實習生 Hard Skills 的要求比其他大公司更高。再加上特斯拉本身是我在各大公司名單內的首選(離學校近，又是真正在做機械系統的公司)，還有 Chassis 組本身在公司內部也是很核心的組(根據我第二學期在 Stanford 與 Tesla CAE 組合作的經驗得知)。所以若我之後走汽車產業，Tesla Chassis 組是能讓我發揮機械設計能力的舞台，算是我滿想進的部門。(覺得能獲得面試機會已經很幸運~)
下面介紹一下我大概被問了什麼問題:
[ Technical Questions ]: (全部不只以下這些，但我只記得起這些XD)
• 解釋 stress-strain 曲線特性以及關係
• Mild Steel 和 T6 6061 stress-strain curve 的差別?
• 如果我們將鋼鐵硬化，它的stress-strain curve會發生什麼變化? 解釋細節
• 解釋 S-N curve
• 描述鋼鐵的 S-N curve
• 描述鋁的 S-N curve，以及與鋼鐵的差異
• 如果一個懸臂樑的自由端承受一個 tensile force 和 一個向下的力，要如何最佳化設計這根樑? 還問了截面的應力分佈
• 兩片板子用螺栓和螺帽緊固在一起時，要如何設計這些緊固件的尺寸?
• 根據我的上一題的回答，衍伸問我 shear stress 的公式.
• 同一個情境，假設 clamping force 足夠大, 能產生很大的摩擦力，我們還需要考慮哪些其他設計因素?
• 根據我上一個回答，再衍伸問 fasteners 的 clamping force和 tightening torque間的關係 。
• 一個鋼版和一個鋁板接合在一起，要如何找出自然頻率?[ Behavior Questions ]:
• 要我講一些最近的Projects, 以及我在當中負責的部分與遇到的技術困難。
• 問我其他以前的機械設計經驗
• 問我問什麼想在特斯拉工作? (這題是不管什麼組都一定會問的問題XD)
• 最後問我有沒有什麼問題想問他。(我問一個技術相關問題，一個偏工作環境和特質的問題)這次Tesla 面試總體而言比Apple面試硬的多，總面試時間差不多長，但Tesla 問的技術問題就多了快五倍，而且除了一樣有材料力學基礎問題外，還有機械設計和振動學問題，所以內心覺得他們家面試偏難。好在我這次準備比上次充分很多，所以回答得滿順的，前面好幾題回答完聽面試官說"Yeah correct", “perfect!”讓我還很開心哈哈。總之我面試Tesla的整體表現比Apple那次好滿多的。
綜合這兩家大公司前前後後面試，我建議之後也要繼續走ME的夥伴們，大學教的材料力學、機械設計與製造、GD&T、CAD、振動學......那些相關基礎知識還是非常重要!!! 大公司面試除了從你做過的project衍伸問技術型問題外，其餘的基本上都會落在這幾項科目的範圍。所以建議以前大學覺得這些科目很無聊的同學們，還是要好好練基本功，這才是業界最看重的能力。其他的窄門技術反而公司不太會在意，像我比較擅長的某些特殊機構設計，反而大部分面試的公司都沒有特別問。(有特殊技能還是很好，但別忘了基本功的重要性)。
接下來這段是我跟 Flexiv Robotics 的面試過程:
[ Flexiv Robotics / Santa Clara Headquarter ]
我投的職位 : Mechanical Engineering Intern
First Round: Technical Phone Interview -> Second Round: 1-week Design Challenge -> Third Round: On-site Interview to discuss My Design
Flexiv是一家在灣區的機器人公司，公司主要是做有順應性控制的Adaptive Robotic Arm供應給不同的業界，像是給工業界的力控制曲面拋光、電子產品裝配、人機互動用的安全機械手……。
我面試時公司算是創立五年的start-up，團隊裡的工程師們很多都是從Stanford, Berkeley, CMU畢業的強者們，很多人以前都在知名大公司(Apple, Tesla, KUKA, Fanuc, ABB, Intuitive…)實習或工作過，特別是有幾位創始元老是從 Stanford 幾間滿競爭的機器人實驗室畢業的PhD。所以公司成員平均能力大概是我面試公司中最強的。(後來真的是我遇過最扎實的面試哈哈😁不過剛好跟我領域很符合，所以滿享受做他們出的Design Challenges)
接下來介紹我跟Flexiv第一輪電話面試內容:
[ Flexiv 第一輪 Phone Interview問題 ]:
Ask about my resume projects.
About my “Power Exoskeleton Project”: describe the safety clutch and drivetrain mechanisms I designed.
Why did I use harmonic drive? Explain the principle of harmonic drive.
How did I design the three revolute joints to synthesize a spherical joint?
Did I get any kinematic singularity with this mechanism?
What other actuators and transmission did I use?
About my “Eurobot World Cup” experience: Tell them more about the kinematics and dynamics equations of the robots. How to derive them?
About my “Parallelogram Robotic Arm” project: What was the difficulty of designing parallel robotic arm? Do I know Stewart Platform? My experience about Stewart Platform.
Other experience questions: Tell them an experience of GD&T: I answered the design and manufacturing aspects of Eurobot.
[Technical Quiz]:
How to measure natural frequencies of a canter-lever beam?
How would I set up the testing platform?
How would I process the data to get the natural frequency?[Other smaller questions]:
How is my interview process going?
Do I prefer to work at a big company or a start-up?
Do I prefer hardware design or software control?
What is my background in programming?[What will they do if they continue to proceed my application]:
Tell me the result of first round in one week, and then give me a design task.
I will need to complete that task in a week. After that, they will arrange an on-site interview to discuss the design.跟 Flexiv 的第一輪面試總計約五十分鐘，以上大概是那次被問到的主要問題，中間他們很常會聽到一個關鍵之後再衍伸其他技術問題問我，都問得滿詳細的。例如: SEA (series elastic actuator) , F/T sensors, strain gauge這些常用在機械手臂中的力覺感測方式、還有特殊制動器和減速機傳動原理、加入gearbox 之後會對 effective inertia 造成幾倍的影響 ?……。還好這些問題算是我很熟悉的領域，所以整題而言是我所有面試中回答得最順的一次。
[ Flexiv 第二階段 Design Challenge ]:
Flexiv 第二輪面試是發給我一項任務，限一週內完成並回傳給他們。任務內容是要設計一個測試產品可靠度(life cycle & failure mode)的機電整合系統。我設計流程從選擇actuator、force sensor、microcontroller開始，接著要設計詳細機械元件與系統架構、fixtures and jigs、畫CAD圖、適度選用一些規格化的機械元件降低成本、還有出一份 BOM。然後也要設計馬達驅動電路(我用L298N接收到的PWM訊號驅動選定的linear actuator)和感測器電路(感測器主要是讀取 linear encoder 的電壓以及 load cell 中 Wheatstone Bridge電壓差對 strain 關係，還有我自己加的一個 digital H/L 來輔助狀態機判斷state)，load cell 那部分我還設計了Shallen-Key Low Pass Filter 來過濾高頻雜訊。設計完機構和電路之後，我開始定義那個產品不同的Failure Mode(用encoder和force sensor獨到的類比訊號去比對理想的force-displacement curve)，並且設定各種state對應到的threshold value。最後的環節是打 microcontroller 的 code 讓這個機電整合系統能自動運作，並計算出 life cycle 和找到對應的 failure mode，這部分我是用C語言寫好幾個 module functions 來負責底層運動控制和 encoder & force sensor 讀取，接著用 Finite State Machine 架構判斷當下的狀態，如果產品還未失效，那系統就會持續進行常規測試，如果碰到failure mode，程式碼就會根據當下的位移-力量訊號來運算對應的failure mode。
這個 Design Challenge 的最終報告我做了45頁PPT，所以就只在這邊用上面的文字概括我當時的設計思路。這個 Flexiv 的 Design Challenge 階段是我所有七家公司面試裡 Hard Skills 要求最硬、最直接的。從元件選用、機構設計、CAD圖、電路設計、單晶片、馬達控制、驅動電路、定義FMEA(失效模式評估與分析)、實驗程序、校正誤差、程式設計、有限狀態機……，全部都包含在我的設計中( 當然他們沒有在題目裡指定，是面試者自己評估完若要做出這個系統就必須把這些點都設計進去。)
第二階段的設計任務我大概花三四天的零碎時間完成後，就傳給他們一個雲端資料夾，裡面有我所有的設計細節和最終報告書。後來大概再過一週，他們寄email 告訴問我隔一週的有空時間，要進入最後一輪on-site interview，去他們公司跟工程師們討論我的設計，他們說當天會順便介紹公司環境給我。
[ Flexiv 第三階段(最後一輪面試) ]:
最後一輪面試原本是安排去他們公司 on-site interview，但是後來因為 COVID-19 的疫情，導致美國很多公司那段時間都改線上開會，我這次面試也改成用 ZOOM 視訊開會。這次視訊面試是跟三位工程師(一位機構、一位感測器、一位系統工程師)討論我的設計，他們都事先看過我的設計細節，主要過程是問我一些相關問題，像是: 這樣設計機構的好處? 如果鋁擠架裝配後的平行度不能保證，要怎麼預防滑軌jamming? Force Sensor 的誤差來源? 為什麼感測器廠商都要把 Load Cell 做成S型? 整個系統的總預算預估多少? 我電路中使用二階濾波器的優缺點? 螺孔能不能穿過S型 Load Cell 的中間段? 用 Linear Actuator 的內建Encoder 與 最終段加裝的 Linear Optical Encoder 的優缺點與各自的誤差來源? Strain Gauge 是否會有敏感度不足的問題，若有要怎麼解決? 問我知不知道17–4 PH S.S. 是什麼材質，為什麼 Force Sensor 要用它 (這題當時考倒我了，我還真不知道是啥材料🤣，我只猜對是不鏽鋼) …… 這些問題 。(還有一些問題太細我想不起來)
問完 technical 問題後，工程師們開始介紹一下公司環境，聽起來這家公司分為算很親切友善，像是他們因為公司規模不算太大，所以大家都很熟，員工周末常常揪團出去玩、下班後會一起去打球或參加其他活動(還有人跑去學日文 XD)。聽完介紹之後對他們公司印象非常好: 一群從各大頂尖學校畢業的機器人專家和各領域菁英在一家公司愉快地開發機械手臂相關產品(力控制為主軸)、朝著共同的機器人夢想邁進。
所以 Flexiv Robotics 對於想要在工作上持續精進機器人學不同子領域專業技術的我來說，是非常好的訓練場所，因為公司規模小，可以很好找到不同部門的人討論設計，並且向不同專業的工程師學習更專業的技術(像是更高等電路設計、機械臂力控制、影像處理、人工智能、業界規模的系統整合……)。再加上優良的工作環境和不錯高的薪水，讓我很想加入他們公司。
第三輪視訊面試結束後一週，他們就寄一封 email 說決定要給我 offer， 接著再問我最近有空的時間談談實習細節(開工日和結束日、實習薪資…等等)。
Flexiv Robotics 給我的時薪對於機械領域的實習生職位來說算非常高(接近大公司 EE/CS 的時薪)，所以我當初跟HR談實習細節時一聽到這數字就瞬間不想等 Tesla 的 offer 了哈哈。(雖然 Tesla 優點是離學校很近🤣)
綜合我各家公司的面試經驗來說，普遍現象是: 大公司的 technical questions 通常不會超出大學部所學的專業知識範圍，只要好好複習理論基礎和物理觀念，並把英文術語的解釋、對答穩定度練到順、behavior questions 準備幾個聽起來不錯的版本，基本上拿到 offer 機會是很大的。而中小型公司的面試內容會稍微五花八門一點， technical questions 的範圍也比較常超出大學所教的內容(但一定會涵蓋到)，所以要特別去看公司寫的 requirements 內容來準備，以及熟練自己履歷上提及的專業技能，因為他們通常會就這兩種方向去作各種延伸問題。但也在這邊提醒大家，大公司較難掌握的點在於"如何在眾多申請者中脫穎而出、得到面試機會"，這通常需要點天時地利人和，所以在落地安頓好之後就可以去連結自己的人脈網、尋找內推、把握networking night/career fair 的機會。
以上就是我來美國讀碩士期間，在第一學年前兩個 quarter 找實習以及面試的種種經歷，希望這些紀錄對於之後也要在美國找實習的留學生們會有幫助(尤其是也要繼續走 ME 領域的夥伴們)~
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最後期勉之後想在美國工作的夥伴們 :
“ 雖然我們可能最終只會是整個技術發展史中的一粒塵埃，但偶爾還是要期許自己: 總有一天也能成為推動世界的齒輪 ! “
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