#發行日期:1977、09

#期號:0093

#專欄:封面故事

#標題:什麼是工業工程?

#作者:謝瀛春專訪

一、工業工程是什麼?

二、我國引進工業工程的情形

三、工業工程師扮演的角色

四、推廣工業工程觀念的阻力

五、工業工程師解決問題的途徑

六、工業工程的未來

工業工程的兩個小故事

:“There is always a better way”

 

 

 

 什麼是工業工程?


【摘要】<這次的封面故事要向讀者介紹的是「工業工程」這一行業。雖然它興起的時間已有幾十年,但由於它包羅的範圍廣泛,跨越的學門(field)很多,因此不易顧名思義,相信許多人還是不瞭解何謂「工業工程」。然而,隨著時勢所趨,潮流所至,它的應用範圍已愈來愈廣,今天的「工業工程」已被美國列為五大工程之一,與化學工程、土木工程、電機工程及機械工程齊名。>

一、工業工程是什麼?

什麼是工業工程?這兒有幅連環漫畫,圖中有兩隻背對背被綁在一塊兒的小狗,牠倆的前方各有一根骨頭,兩隻狗都急著向前去啃骨頭,卻因背道而馳的拉力,寸步難移,誰也吃不著骨頭。幾番掙扎,兩隻狗終於想出了一個妙法;兩隻狗先一齊轉向一方,把一邊的骨頭咬住,然後再轉向另一方啃另一邊的骨頭,這樣一來,兩隻狗各有骨頭可啃了。漫畫的下方寫著:“There is always a better way”。

這幅漫畫雖然不能完全代表工業工程,但是那一行文字卻是工業工程師的座右銘──它意謂著「永遠有個更好的方法!」在工作當中,不斷尋求更容易、更有效率、更經濟而且能令心情更愉快的工作方法,就是工業工程的精神所在。

當然,工業工程絕非三言兩語可以說得清楚。現在且聽我娓娓道來「工業工程是怎麼回事?」

任何一種學問的起源必然有其推動的力量,工業工程亦不例外,它的推動力就是人類不屈於現狀的意願和求盡善盡美的成就需慾(achievement demand)。

人類不屈於現狀的意願,使他想要把事情做得更好。在不斷改善工作的過程中,人類終於了解到用科學方法來改善,可以把事情做得更好。原來,改善的過程也不一定要接受什麼特殊訓練,每個人天生就可以運用自己的經驗與本能來達到改善的目的。等到泰勒把科學的方法帶到管理的領域後,這種管理的科學,加上科技的知識才慢慢演變成日後的工業工程。

(一)工業工程的基本觀念

工業工程(Industrial Engineering﹐簡稱I.E.)是一門新興的工程科學。早在1881年左右,泰勒(Frederick W. Taylor)就已具有工業工程的觀念,但實際上工業工程這門學問卻在1920年代才開始,到二次大戰後才略具雛型。在國外,泰勒首先提倡「時學研究」,而紀爾布雷斯夫婦(F.B & Gilbreths)則為「工學研究」的創始人。(編註:有關時學工學的起源,可看另頁「工業工程的兩個小故事」一文。)直到1930年代他們的研究才受到大眾的重視,而正式成為工時學(motion and time study),如今工時學可說是工業工程的領域中最基本的一部分,也是傳統工業工程的基本觀念。

當初,工時學的定義是指對於完成一項工作的操作方法、材料、工具與設備,及其所需的時間,加以研究。而其目的在1.尋求最經濟有效的工作方法;2.進一步確認並規定因此所選定的工作方法、材料標準、工具規格及設備要求的理想標準;3.研究並製定工人完工所需的標準時間;4.訓練並切實實行新方法。

(二)工業工程的定義

美國工業工程師學會(AIIE)對工業工程的定義是:「工業工程是對人員、物料及設備等,從事整個系統之設計改進及運用的一門科學。它利用數學、自然科學與社會科學的專門知識及技巧,並利用工程分析與設計的原理和方法,來規劃、預測,並評估由此及其有關系統中所獲得的效果。」

從上述的定義,讀者或許可獲知一個大概。概括而言,所有人類及非人類參與的活動,只要有動作出現的,都可應用工業工程的原理原則,以及工業工程的一套系統化的技術,經由最佳途徑達到目的。譬如工業工程中的動作連貫性分析(operation sequence),由於人類的任何一種動作都有連貫性,因此把各動作經仔細分析,分成一個個微細單元,刪掉不必要的動作,合併可連接的動作,以達到工作簡化、動作經濟、省時省工之目的。

(三)工程學與管理科學的橋梁

換句話說,工業工程就是銜接工程學與管理科學之間的一門新興科學。有人稱工業工程=(機械工程+電機工程+化學工程+土木工程+…)×管理。

實際上,最簡單的解釋就是:工業工程是用工程師的手法去解決與工程和管理有關的問題。在工廠裡,一個純粹研究製造的人和一個精於管理的人常無法溝通,此時就有賴工業工程師作橋梁了。

(四)與其他工程學有何不同?

那麼,工業工程學與機械、電機、化學、土木等工程學有何不同呢?傳統的工程學,以「設計更經濟的系統」為目的。如:機械工程設計高效率之「經濟的機器系統」,電機工程設計「經濟的電路系統」,它們設計的對象僅以機器、設備為著眼點。而工業工程除了考慮機器設備之設計外,還包含了人的因素(human factor),而以結合「人、材料、設備等之綜合系統」為對象。

(五)與其他管理科學的區別何在?

讀者或許又要問道:工業工程與企業管理(business management),行政管理(administration management)同樣都與管理有關,彼此之間又有何不同呢?工業工程與企業管理之區別,乃在於工業工程是透過工程途徑(engineering approach),應用科學上及工程上之方法與技術,考慮人員、機器、設備、製程、方法、時間等因素來解決管理上遭遇的問題,而企業管理、行政管理,便無法採取工程途徑去解決管理上的問題。

二、我國引進工業工程的情形

(一)軍方與工業界

我國工業工程技術的引進要追溯到民國三十五年,當時貴州大定航空發動機製造廠,開始建立零件製造及裝配之標準工時制度,利用馬錶測時,對於生產計畫與管制裨益甚大。民國三十九年兵工署在其所屬兵工廠推行工時制度,頗具成效。民國四十二年,軍方把工作研究理論引介,後由於中國生產力中心、金屬工業發展中心等機構相繼成立,並公開介紹推廣,國內漸漸應用工業工程於各工廠。兵工廠、裕隆汽車、大同公司、台鋁、松山菸廠等,先後推行,惟均局限於狹義的工作簡化及傳統之工時學範圍,及至外資工廠紛紛成立之後,由美資外商大力推行,才慢慢將國內工業工程的領域擴大,目前國內略具規模的企業,皆有工業工程部(課或組)等單位之設立。對促進經濟繁榮及國家生產力之提高,貢獻頗大。

(二)學校教育方面

至於學校教育方面,一直到工業界有迫切需要時,才在學校裡設立工業工程系。民國52年東海大學及台北工專同時成立工業工程系科,中原理工學院於民國53年成立工業工程學系,而後中正、逢甲、清大、新埔等校亦相繼成立。也有些學校用的不是工業工程的系名,但實質上其教學內容與工業工程極為相近,如技術學院的工業管理技術學系,及中央大學的生產工程學系,均是。第一批正式接受專業教育的工業工程師,於民國五十六年進入工業界服務。

一位工業工程師的養成訓練,其內容包括很廣,大致可分為四部分說明:

(1)科技與數理基礎:包括物理、化學、數學、統計、電子計算機程式設計等。

(2)一般工程訓練:包括工程力學、圖學、製造工程、工程材料、電工原理、化工概論等。

(3)工業工程專業訓練:包括動作與時間研究、工廠佈置、工程經濟、作業研究、生產管制、品質管制等。

(4)管理科學訓練:包括工業組織與管理、會計與成本分析、工業心理學、行為科學等。

三、工業工程師扮演的角色

既然工業工程科系培養的學生具備上述的知識,那麼一個工業工程師在工廠中扮演個什麼角色呢?要了解這一問題,首先讓我們來看看工廠中所存在的幾個普遍問題:

(1)工廠中,每位專業工程師專司其職,誰來溝通不同的專業工程師呢?

(2)工廠裡,老闆關心一件事(賺錢與產量),員工關心另件事(薪水與勞力的付出),那麼誰來作老闆和員工的橋梁?

(3)工廠裡,人人關心趕貨及品質,是否有人關心今天比昨天做得更好,明天比今天做得又更好?如果有,那麼這種改善的工作誰來做?

(4)人人關心機器、物料、……,誰來關心最重要的「人」?如何使這些人做得更舒服、做得更多、賺得更多,而且受到尊重?

(5)大家關心產量,誰關心總成本?

(6)各個小單位往往都有本位主義,由誰來考慮整個工廠的最適點(optimization)?

解決這些問題的最適當人選就是工業工程師。

更詳細地說,工業工程師在工廠裡做的事有:工作方法的設計和改善、操作標準時間及物料標準用量的設訂、製程、夾具與工具的設計、成本的計算與分析、生產計畫與管制、產能計畫與分析、物料管理、品質分析與管制、工廠佈置、工業安全作業、工作評價與獎工制度的設立、事務流程的改善、系統或制度的設計等等。

(一)工業界的醫生?

有人說企管顧問是企業界的醫生,則工業工程師亦如工業界的醫生一樣,他可幫忙工廠界定問題,協調整個工廠的運轉,就如一位全科醫生,負責診治病人何處有病,然後再由某部的專家來檢驗、治療。工業工程師也是如此,他點出工廠毛病的所在,然後協調各部門的專家去解決。

事實上,目前的工業型態是團隊工作(team work),要解決任何問題,決非一人一手能包辦的,工業工程師扮演的角色往往是團隊領導人(team leader),需具有較強的組合(combination)、協調(coordination)及溝通(communication)的能力,廣博的知識,即能用適當的語言(right language)與人溝通。在這種傾向之下,工業工程師需同時具有工程和管理方面的知識與訓練,因此在工廠中能使別人容易樂意合作,一同去解決問題。

(二)效率專家?管理當局的眼線?

工業工程師著實扮演了一個複雜的角色,有些人批評他們是:

「工業工程師是使人們做得快一點,賺得少一點!」

「工業工程師是效率專家,也是管理當局的眼線!」

「工業工程師專門到處找錯,喜歡跟別人過不去。」

(三)多樣性的角色?

有人認為工業工程師是操作者的安全褓姆,使他們免受刀具傷害及過份工作量之壓迫;由於他接受的訓練包括管理和工程知識,因此他是工廠的計畫者和協調者;也由於他受過統計、機率和可靠度的訓練,因此他可成為品質管制人員;他常想「這是最好的方法嗎?」,因此他是較佳途徑的尋求者;由上種種來看,工業工程師轉換職業的能力強,生存力強;而且他的晉升能力也高,較易擢升至高級管理階層。

四、推廣工業工程觀念的阻力

一般來說,工業工程的觀念與作法在工廠堭擘s起來,並不是一帆風順毫無阻力的,這可分三點來說:

(1)在一些閉塞的家族式企業中,企業主的觀念不夠開放,不願公開工廠各方面的問題,也不願提供周全的資料,沒有資料工業工程師就無從下手解決問題。

(2)人類守舊的觀念,拒絕改變,因此工業工程師即無從施展所長。

(3)一件新事物要經過學習的過程,人們才能駕輕就熟地應用,而學習的起步總是比較困難且成效不顯著,因此人們即使費力些,也寧可繼續使用習慣了的舊方法、舊東西。

這種種的阻力多少削弱了工業工程觀念的推廣,這也是為什麼我國企業界未能與已開發國家的企業並駕齊驅的原因之一。雖然工業工程觀念早在民國四十二年左右就被介紹到台灣了,迄今,知道工業工程是什麼的人並不多的原因也多少受了這些阻力的影響。

如引言中提及,時勢潮流使得企業型態變大了,傳統的用本能管理的方法勢必遭到淘汰,雖說每個人都有管理的本能,但是管理的好或壞、管理人數的多或寡、管理幅度的寬或窄,都會受個人能力的限制,因此如何能用有系統的方法把大規模的工作作得更好、更快,就必須用科學方法來管理,也就必須借重工業工程了。

當然,工業工程師的能力決非萬能的,但只要是學有專精的工業工程知識,則其失誤的可能性較小,因為工業工程的做法不是憑直覺,而是依數據來做決定的。同理,如有了工業工程,做錯誤決策的機會也可減少很多。

五、工業工程師解決問題的途徑

工業工程是經由下列兩種途徑來解決問題:

(一)問題的解決與決策(problem solving & decision making)

(1)確定問題:先瞭解問題性質及癥結所在。

(2)分析問題:從找資料、記錄現況、了解限制條件、探討問題,以深入問題。

(3)尋求可能解決問題的方案。

(4)評估諸項方案,決定最佳決策。

(5)採取行動。

(6)考核行動結果,再提更佳解決途徑。

(二)系統與方法工程(system & method engineering)

從資料收集、組織、分析以及如何安排等數理計算及專門技術的方法來解決難題。

六、工業工程的未來

從上面種種的說明,工業工程師只能在工廠中工作嗎?實際上,在已開發國家中,工業工程早已應用於工廠以外的地方了。像醫院、農場、餐廳、旅社、郵局、銀行、交通事業、建設業、軍事機構以及各政府部門,都有用到工業工程之處。

國內,一些醫院也已聘用學工業工程的人員,負責設備配置、人員運用、藥品存量管制、資料流程等工作(像馬偕醫院即屬此例)。這種應用可說是工業工程的延伸。目前工業工程的領域已不限於工業界,為此,工業工程的名稱已不能涵蓋它的範圍了。

在國內,工業工程雖有軍方事業和國民事業率先實施,但是真正使它開花的,還是那些外資工廠。由於他們令人艷羨的成效,也說服了許多國資工廠開始注意這個新的玩意兒,多年來工業工程師的求才廣告增多了,這正是工業工程開始在我國普遍被接受的一個明確證明。

最近幾年來,由於能源缺乏、原料上漲、工人短缺,國際市場競爭日趨劇烈,公害問題普遍受到注意,工業工程師在國內必然將成時代的寵兒,殆無疑問。

在另外一方面,電子計算機的發展,工業工程這個學門也正在迅速的擴張它的領域,在國外,系統工程(System Engineering)、作業研究(Operaions Research)已經成為工業工程的延伸。利用它們來解決那些存在於企業經營的大而複雜的問題。這個趨勢無疑的將是我國的工業工程發展的方向。

工業工程的兩個小故事

在工業工程的領域當中,「動作與時間研究」(motion and time study)佔有很重要的地位。1881年,被後人尊崇為「工業工程之父」的泰勒氏(Frederick W. Taylor)首創「時間研究」(或稱「時學」)(Time study),後數年紀爾布雷斯氏(Frank B. Gilbrtth)復倡「動作研究」或稱「工學」)(motion study)。後因此二學關係密切,無法分割,遂合併稱為「動作與時間研究」(或稱工時學)。這兒敘述兩個故事,來追溯「動作時間研究」的起源。

1898年,泰勒氏工作於伯斯利琚]Bethlehem)鋼鐵廠,當時該廠雇有鏟手工人400∼600名,每日於一長約2哩,寬約1/4哩之廣場上,鏟動各種不同之物料。這些鏟手,不用工場所準備的鏟子,很多人自己從家中帶來鏟子,鏟煤時,每鏟重僅3.5磅,而鏟礦砂時每鏟竟重達38磅。此種自備鏟子的情形與每鏟重量之差額,頗引起泰氏之好奇。他想:「鏟子的形狀、大小和鏟物工作量有沒有關係?」「究以何種鏟重為最經濟最有效?」「什麼樣子的鏟子,工人拿了既舒服又鏟得多,鏟得快?」這些問題實應加以研討。泰氏乃選優良鏟手兩名,分在場內不同地點作試驗工作,同時用馬錶(Stop watch)記錄其時間,並分別用大小不同的鏟子去鏟比重不同之物料,並分別記錄所用鏟子之大小及式樣和每鏟重量,經多次試驗後,發現每鏟重量約為21.5磅時,可得最經濟,最有效之結果,也就是工作者每日每人可鏟最多物料。鏟重物時用小鏟,鏟輕物時用大鏟,但每鏟重量均約為21.5磅左右。泰氏得此結果後,於是設計各種尺寸大小不同的鏟具,訓練工人,並擬定獎工辦法,凡工人能完成規定之工作時,可得日薪60%之獎金,否則派員授以正確工作方法,務使其亦可得同樣獎金。經此改善後,原需400∼600名工人才能完成之工作,採用新方法後,140名工人即可完成。因之每噸所需鏟費減少達50%,而工人工資則增加60%,除去因研究所需各項開支外,每年尚可節省78,000美元。如此不但使工廠的生產量大增,也使鏟手工作效率提高,待遇增加,工作情緒也愉快多了。

1885年,紀爾布雷斯氏年17,受雇於一營造商,發現工人造屋砌磚時,所用的工作方法及工作之快與慢,互不相同。究以何種方法為最經濟及最有效,實應加以研討。紀氏於是分析工人砌磚之動作。發現工人每砌一磚,率先以左手俯身拾取,同時翻動磚塊,選擇其最佳一面,俾於堆砌時,放置外向。此動作完畢後,右手開始鏟起泥灰,敷於堆砌處,左手置放磚塊後,右手復以鏟泥灰工具敲擊數下,以固定之。此一週期性動作,經紀氏細心研討,並拍製成影片,詳加分析,知工人俯身拾磚,易增疲勞,左手取磚時,右手閒散,亦非有效方法,再敲磚動作,亦屬多餘。於是經多次試驗,得一砌磚新法。其法於磚塊運至工作場時,先令價廉工人,加以挑選,置於一木框內,每框盛磚90塊,其最好之一面或一端,置於一定之方向,此木框懸掛於工人左方身邊,俾左手取磚時,右手同時取泥灰,同時改善泥灰之濃度,使磚置放其上時,無須敲擊,即可到達定位,經此改善後,工人之工作量大增,其砌每一磚之動作由18次減至5次,工人經訓練後,老法每小時原只能砌120塊,用新法則可砌350塊,工作效率增加近200%。經過紀氏的動作分析,確定了最好的砌磚方法。由此發展成日後的動作研究(motion study)。

上述二例,顯示工時學首創者泰、紀二氏遇事分析研究探究真理之態度,此種精神亦即日後工業工程學之憑藉。

(承蒙中原理工學院工業工程系的王晃三教授、裕隆汽車製造公司的黃明沂先生、台灣通用器材公司的王裕惠先生、福特六和汽車公司的楊政輝先生、台灣國際標準電子公司的張世俊先生以及中正理工學院的陳寬仁教授接受訪問、提供資料、修改內容,始得完成這次封面故事的專訪,筆者不勝感激,謹此致謝。也謝謝本期總編輯清大化學系賴昭正教授的協助、改稿。)

 

 

 
   

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