111 地方特考三等 工業工程 生產計劃與管制 考古題詳解

核心觀念

本題評量工業工程中「現代製造策略與生產型態」之核心理論，主要鑑別考生是否掌握以下要點：

1. 大量客製化（Mass Customization）之本質：傳統生產管理將「低成本／高效率的大量生產（規模經濟）」與「高多樣性／客製化的利基生產（範疇經濟）」視為相互衝突的權衡（Trade-off）。大量客製化旨在打破此一權衡，以接近大量生產的單位成本與交期，產出滿足個別顧客差異化需求的產品。
2. 生產系統設計維度：著眼於工廠內部的「產品架構設計」與「製程佈局／產能彈性」，包含模組化架構（Modularity）、單元式生產（Cellular Manufacturing）、群組技術（Group Technology, GT）與快速換模／縮短整備時間（SMED）。
3. 供應鏈管理維度：著眼於跨組織之「庫存配置」、「資訊傳遞」與「推拉整合」，包含延遲策略（Postponement Strategy / Delayed Differentiation）、顧客訂單解耦點（Customer Order Decoupling Point, CODP）定位、接單組裝（Assemble-to-Order, ATO）以及產品組態器（Product Configurator）的資訊串聯。

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解題方法

本題屬標準結構型申論題，作答策略採「定義破題 $\rightarrow$ 分構面平行開展 $\rightarrow$ 具體運用機制深入闡述」之演繹架構：

1. 精準定義：引用 B. Joseph Pine II 經典論述，點出「規模經濟（Economies of Scale）」與「範疇經濟（Economies of Scope）」之整合，界定其成本、交期與多樣性之三角平衡。
2. 切分論述範疇：依題意嚴格劃分為「生產系統設計」與「供應鏈管理」兩大構面，避免通篇混談而失焦：

• 生產系統設計重在「如何設計產品與製程以容納變異」。
• 供應鏈管理重在「如何配置庫存與時機點以應對變異」。

3. 方法與運用方式配對：針對所列出的每一項方法，必須具體交代「其原理為何」及「實務上如何運用」，切忌僅列舉專有名詞。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，故無選項分析。在國家考試評分中，此題採分點給分制，若僅回答定義而未拆解生產系統與供應鏈之具體作法，得分將大幅折損。

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解題技巧

1. 得分關鍵字置頂：閱卷委員重視專業詞彙，內文中務必凸顯 Economies of Scope、Postponement、Modularity、CODP、SMED 等專有名詞。
2. 避免與「彈性製造」混淆：大量客製化不等於單純的少量多樣工藝生產，其關鍵在於維持「大量生產等級的低成本與短交期」，作答時須時時呼應「成本控制」與「規模效益」。
3. 條理編號與結構對稱：生產系統與供應鏈兩部分各列 2 至 3 項具體方法，每項均以「方法名稱」搭配「運用方式」展開，呈現嚴密的工程邏輯。

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【答案】

一、大量客製化（Mass Customization）之定義

「大量客製化」係指企業運用現代製造技術、彈性製程與整合性供應鏈網絡，以接近標準化大量生產（Mass Production）的單位成本、生產速度與品質水準，提供能滿足個別顧客多樣化與特殊規格需求（Customized）之產品或服務之生產營運模式。

其核心在於打破傳統「低成本高產量（規模經濟，Economies of Scale）」與「高彈性高多樣化（範疇經濟，Economies of Scope）」互斥之兩難，達成兼具高彈性與高效率之生產目標。

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二、生產系統設計中之大量客製化方法與運用方式

在工廠內部與生產系統設計層次，主要著眼於降低製程變異成本、縮短換線損失及提高產品結構之重組彈性：

1. 產品模組化設計（Modular Product Design）

• 概念與方法：將複雜的產品架構解構為數個功能獨立、介面標準化的「互換性模組（Modules）」。

核心觀念

1. 系統化布置程序（Systematic Layout Planning, SLP）之定義與核心思想 SLP 是由理查．繆瑟（Richard Muther）於 1961 年所提出的一套結構化、程序化的設施規劃與布置方法論。其核心在於將定量分析（物料流動分析，Flow of Materials）與定性分析（活動關係分析，Activity Relationship Analysis）相互結合，藉由一套標準化的圖表工具與邏輯步驟，由抽象的關聯分析逐步具體化為實體空間布置圖。

2. 基礎輸入資料架構：$P-Q-R-S-T$ 系統 任何 SLP 專案均建立在五項關鍵輸入資料（Input Data）之上：

• $P$（Product / 產品或服務項目）：規劃對象所生產的品項或提供的服務類別。
• $Q$（Quantity / 數量）：各品項的產量、服務人次或需求量。
• $R$（Routing / 程序動線）：作業流程、行經途徑或操作順序。
• $S$（Supporting Services / 支援服務）：維修、公共設施、儲存、行政與生活支援等輔助機能。
• $T$（Time / 時間）：作業時間、工時、開放時段或規劃的時間範疇。

3. 活動關係評等代碼（Closeness Rating） 在定性關係分析中，部門間接近程度採用標準符號與線條表徵：

• $A$（Absolutely Necessary，絕對重要）：以 $4$ 條平行實線表示。
• $E$（Especially Important，特別重要）：以 $3$ 條平行實線表示。
• $I$（Important，重要）：以 $2$ 條平行實線表示。
• $O$（Ordinary Closeness OK，一般）：以 $1$ 條單實線表示。
• $U$（Unimportant，不重要）：不畫線或以無關聯表示。
• $X$（Undesirable，絕對不可相鄰 / 排斥）：以鋸齒狀波浪線表示。

4. SLP 之四大規劃階段（Phases of SLP）

• 階段 I（Location / 選址）：確定待布置設施的地理區位或既有建物位置。
• 階段 II（General Overall Layout / 總體整體布置）：規劃設施內部主要區域與部門間的大致相對區塊。
• 階段 III（Detailed Layout Plans / 細部布置規劃）：將個別部門內部之機具、桌椅、陳列架予以定位。
• 階段 IV（Installation / 安裝實施）：施工、搬遷驗收與實際運作。

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解題方法

本題為經典的設施規劃申論題，答題架構應分為兩大部分：

• 第一部分：完整建構 SLP 的標準程序邏輯（八大核心步驟），展現工業工程專業理論基礎。
• 第二部分：將非製造業（服務業系統——公共圖書館）之特性代入 SLP 模型中，明確定義圖書館之機能部門、建立讀者人流與噪音分區的定性/定量關聯，並產出區域布置方案。

一、系統化布置程序（SLP）詳細說明

SLP 的標準程序包含八大循序漸進的核心步驟：

1. 輸入資料收集（Input Data: $P, Q, R, S, T$） 收集產品（服務）、數量（流通量）、路線（動線流程）、支援服務設施及時間排程等基本資料。
2. 流動與活動關係分析（Flow and Relationship Analysis）

• 物料/人流流動分析：對於具有明顯物質或人員移動之系統，利用「從至圖」（From-To Chart）分析移動量與搬運負荷。
• 活動關係分析（REL Chart）：對於無法純量化之關係（如資訊交換、監督便利性、噪音干擾、安全隔離），繪製「活動關係圖」（Activity Relationship Chart），評定 $A, E, I, O, U, X$ 接近等級並附註理由代碼。

3. 建立活動關聯圖（Relationship Diagram） 將部門以節點代表，依據 $A, E, I, O, X$ 之評等，以對應之連接線數（$4, 3, 2, 1$ 條線及鋸齒線）繪製不具實際空間面積的「空間拓撲關聯圖」。
4. 空間需求計算與可用空間確認（Space Requirements & Space Available） 計算各部門機具、人員、動線所需的理論空間，並比對建築物基地之實際可用面積與結構限制（柱距、走廊、逃生梯）。
5. 建立空間關聯圖（Space Relationship Diagram） 將步驟 3 的「關聯圖」賦予步驟 4 的「實體空間面積與長寬比例」，轉換為具幾何維度的區塊空間配置圖。
6. 考量修正條件（Modifying Considerations） 評估防火法規、無障礙設施規範、結構承重、空調通風、採光及美學等工程與人文因素。
7. 考量實務限制（Practical Limitations） 檢討施工預算、既有管線位置、出入口限制與管理政策等現實限制條件。
8. 產生替代布置方案並評估選定（Develop Alternatives & Evaluation） 發展出 $2 \sim 3$ 個可行的布置方案，運用「加權因子評分法」（Weighted Factor Method）或成本效益分析選出最適方案。

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二、以公共圖書館為對象之 SLP 實務設計

步驟 1：定義圖書館之 $P-Q-R-S-T$ 基本要素

• $P$（服務項目）：館藏圖書借還、期刊閱覽、數位資訊檢索、自修研習、兒童閱讀推廣、行政編目。
• $Q$（服務容量）：目標館藏量（如 $30$ 萬冊）、每日進館讀者人次（尖峰 $2,000$ 人次/日）、閱覽席位（$500$ 席）。
• $R$（動線途徑）：
• 讀者動線：入館 $\rightarrow$ 資訊檢索/服務諮詢 $\rightarrow$ 取書/閱覽/自修 $\rightarrow$ 流通櫃台借書 $\rightarrow$ 離館。
• 書籍物流動線：新書採購驗收 $\rightarrow$ 編目加工 $\rightarrow$ 上架；歸還書籍 $\rightarrow$ 殺菌/分類 $\rightarrow$ 巡迴上架。
• $S$（支援設施）：資訊機房、公眾廁所、無障礙電梯、安全逃生梯、空調冰水主機房。
• $T$（開放時間）：開館服務時段（如週二至週日 08:30~21:00）、流通高峰期（週末及考季）。

步驟 2：劃分部門區域並進行流動與活動關係分析

設定圖書館之八大主要機能區域：

1. 流通櫃台與入口門廳（Circulation & Entrance）
2. 開架閱覽與一般書庫區（Main Stacks & Reading）
3. 期刊報紙與休閒閱讀區（Periodicals Area）
4. 兒童與親子閱覽專區（Children’s Library）
5. 自修室與安靜研讀區（Quiet Study Room）
6. 數位多媒體與資訊檢索區（Computer & Multimedia Lab）
7. 館員辦公室與採訪編目室（Administration & Technical Services）
8. 核心設施與機房洗手間（Restrooms, Core & Utilities）

• 圖書館活動關係矩陣（REL Chart）判定重點：
• 評等 $A$（絕對必要相鄰）：
• 部門 1（流通櫃台）與部門 7（館員辦公室）：便於館員換班、後勤補給及退書內部運送。
• 部門 1（流通櫃台）與部門 8（核心出入口/門禁）：實施圖書防竊與讀者進出管制。
• 評等 $E$（特別重要）：
• 部門 1（流通櫃台）與部門 2（開架書庫）：讀者借還書動線的核心路徑。
• 評等 $I$（重要）：
• 部門 2（開架書庫）與部門 6（數位檢索）：方便讀者查詢書目後就近取書。

核心觀念

本題評量生產計劃與管制（PPC）中之時間序列預測（Time Series Forecasting）與預測誤差衡量（Forecast Accuracy）。

1. 最小平方法線性趨勢模式（Linear Trend Model by Ordinary Least Squares, OLS）： 當歷史需求呈現隨時間增加或減少之趨勢時，建立一元線性趨勢方程式： $\hat{Y}_t = a + b t$ 其中 $t$ 為時間期數，$Y_t$ 為實際銷售量，$\hat{Y}_t$ 為預測銷售量。各項參數計算公式如下： $b = \frac{\sum_{t=1}^n (t - \bar{t})(Y_t - \bar{Y})}{\sum_{t=1}^n (t - \bar{t})^2} = \frac{n\sum t Y_t - (\sum t)(\sum Y_t)}{n\sum t^2 - (\sum t)^2}$ $a = \bar{Y} - b \bar{t}$ 其中 $\bar{t} = \frac{1}{n}\sum_{t=1}^n t$、$\bar{Y} = \frac{1}{n}\sum_{t=1}^n Y_t$。

2. 預測模式準確度衡量指標：

• 平均絕對偏差（Mean Absolute Deviation, MAD）：反映預測誤差之平均絕對幅度。 $MAD = \frac{1}{n}\sum_{t=1}^n |Y_t - \hat{Y}_t|$
• 均方誤差（Mean Squared Error, MSE）：對較大誤差給予較高懲罰權重。 $MSE = \frac{1}{n}\sum_{t=1}^n (Y_t - \hat{Y}_t)^2$
• 平均絕對百分比誤差（Mean Absolute Percentage Error, MAPE）：以相對比例衡量準確度。 $MAPE = \frac{1}{n}\sum_{t=1}^n \left|\frac{Y_t - \hat{Y}_t}{Y_t}\right| \times 100\%$
• 判定係數（Coefficient of Determination, $R^2$）：模式對總變異之解釋能力。 $R^2 = \frac{SSR}{SST} = 1 - \frac{SSE}{SST}$

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解題方法

一、建立量化預測模式

樣本數 $n = 11$。 計算時間平均值： $\bar{t} = \frac{1 + 2 + \dots + 11}{11} = 6$

計算實際銷售量平均值： $\sum_{t=1}^{11} Y_t = 4 + 2 + 5 + 11 + 7 + 5 + 8 + 12 + 9 + 7 + 10 = 80$ $\bar{Y} = \frac{80}{11} \approx 7.2727\text{ 萬公升}$

採用時間中心化變數 $(t - \bar{t})$ 進行計算：

| 期數 $t$ | 實際量 $Y_t$ | $t - \bar{t}$ | $(t - \bar{t})^2$ | $(t - \bar{t})Y_t$ | 預測值 $\hat{Y}_t$ | 殘差 $e_t = Y_t - \hat{Y}_t$ | $|e_t|$ | $e_t^2$ | | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | | 1 | 4 | $-5$ | 25 | $-20$ | 4.318 | $-0.318$ | 0.318 | 0.101 | | 2 | 2 | $-4$ | 16 | $-8$ | 4.909 | $-2.909$ | 2.909 | 8.463 | | 3 | 5 | $-3$ | 9 | $-15$ | 5.500 | $-0.500$ | 0.500 | 0.250 | | 4 | 11 | $-2$ | 4 | $-22$ | 6.091 | $+4.909$ | 4.909 | 24.099 | | 5 | 7 | $-1$ | 1 | $-7$ | 6.682 | $+0.318$ | 0.318 | 0.101 | | 6 | 5 | $0$ | 0 | $0$ | 7.273 | $-2.273$ | 2.273 | 5.165 | | 7 | 8 | $+1$ | 1 | $+8$ | 7.864 | $+0.136$ | 0.136 | 0.019 | | 8 | 12 | $+2$ | 4 | $+24$ | 8.455 | $+3.545$ | 3.545 | 12.570 | | 9 | 9 | $+3$ | 9 | $+27$ | 9.045 | $-0.045$ | 0.045 | 0.002 | | 10 | 7 | $+4$ | 16 | $+28$ | 9.636 | $-2.636$ | 2.636 | 6.950 | | 11 | 10 | $+5$ | 25 | $+50$ | 10.227 | $-0.227$ | 0.227 | 0.052 | | 合計 | 80 | 0 | 110 | +65 | 80.000 | 0.000 | 17.818 | 57.773 |

計算斜率 $b$ 與截距 $a$： $b = \frac{\sum (t - \bar{t})Y_t}{\sum (t - \bar{t})^2} = \frac{65}{110} = \frac{13}{22} \approx 0.5909$ $a = \bar{Y} - b \bar{t} = \frac{80}{11} - \left(\frac{13}{22} \times 6\right) = \frac{80}{11} - \frac{39}{11} = \frac{41}{11} \approx 3.7273$

得量化預測模式為： $\hat{Y}_t = 3.7273 + 0.5909 t \quad (\text{萬公升})$ （亦可表示為精確分數型態：$\hat{Y}_t = \frac{41}{11} + \frac{13}{22} t$）

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二、預測未來 3 天（第 12 天至第 14 天）的銷售量

將 $t = 12, 13, 14$ 依序代入預測模式：

1. 第 12 天預測量：

核心觀念

本題為工業工程（IE）與生產計劃與管制中「方法研究（Method Study）」與「流程程序分析（Flow Process Analysis）」之經典考題，核心觀念包含：

1. ASME 流程程序五大符號與動作類型：依據美國機械工程師學會（ASME）標準，所有作業流程可分解為五種基本動作：操作（Operation, $\bigcirc$）、搬運（Transportation, $\Rightarrow$）、檢驗（Inspection, $\square$）、延遲／等待（Delay, $\text{D}$）、儲存（Storage, $\bigtriangledown$）。
2. 精實思維（Lean Thinking）之價值分類：

• 附加價值動作（Value-Added, VA）：直接改變產品或服務之形態、功能、品質，且為顧客願意付費之作業。
• 非附加價值動作（Non-Value-Added, NVA）：不直接產生顧客感知價值之活動，進一步細分為：
• 必要但無附加價值（Necessary Non-Value-Added, NNVA / Type I Waste）：受限於現行技術、安全或法規限制而不可避免（如安全驗票、設備保養）。
• 純粹浪費（Pure Waste / Type II Waste）：對顧客與系統皆無效益，應立即消除（如大排長龍等待、冗餘搬運）。

3. 流程程序圖（Flow Process Chart）：以圖表化方式記錄人（人型流程圖）或物料（物型流程圖）在流程中經歷之連續狀態，包含符號、時間、距離與備註。
4. ECRS 改善法則：方法工程之最高指導原則，改善先後順序為消除（Eliminate）$\rightarrow$ 合併（Combine）$\rightarrow$ 重排（Rearrange）$\rightarrow$ 簡化（Simplify）。

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解題方法

本題屬於申論兼繪圖題，解答應採取「理論定義 $\rightarrow$ 實例繪圖 $\rightarrow$ 方法論優化」三段式架構：

1. 動作類型與價值界定：先詳述 ASME 五大動作符號，再自顧客視角與精實生產架構剖析各動作之「有價值／無價值」屬性。
2. 實例繪圖（流程程序圖）：選取生活化且高度標準化之「捷運（Metro）乘客服務流程（人型流程圖）」，繪製具備「步驟編號、動作說明、ASME 符號標記、時間／距離估算、摘要統計」之完整專業圖表。
3. ECRS 優化推導：針對繪圖中所暴露出之 $\text{D}$（等待）、$\Rightarrow$（搬運／步行）、$\square$（檢驗）等無價值或瓶頸節點，嚴格依 E $\rightarrow$ C $\rightarrow$ R $\rightarrow$ S 之邏輯層次提出數位化與工程改善策略。

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選項分析（申論題各子題得分要點分析）

本題為申論題，評分關鍵在於以下三項指標是否完整具備：

• 子題一（動作類型與價值說明）：不可僅列出符號，必須明確點出「何者創造價值」。在五大動作中，通常僅有「操作」可能具備附加價值，其餘搬運、檢驗、延遲、儲存本質上均屬於非附加價值（浪費或必要浪費）。
• 子題二（流程程序圖繪製）：必須以標準 IE 表格呈現，符號需明確打勾或連線；須包含「摘要表（Summary）」統計各符號次數與總時間，才具備「參考書範例」之嚴謹度。
• 子題三（ECRS 原則優化）：切忌泛泛而談，必須針對「子題二所列的具體步驟」提出對應改善，且四個原則需條理分明，不可將簡化（S）與消除（E）混為一談。

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解題技巧與常見陷阱

1. 價值判定的常見陷阱：許多考生誤將「搭乘移動」視為純粹的搬運（$\Rightarrow$）浪費。在服務業（大眾運輸）中，「位移乘客至目的地」是顧客的核心需求，因此在人型流程分析中，該段移動兼具核心「操作（提供運輸服務）」之價值屬性；而乘客在站內的「徒步走動」才是無價值的搬運浪費。
2. ECRS 應用順序不可顛倒：必須「先思考 E（能否消除），再思考 C 與 R（能否合併與重排），最後才是 S（能否簡化）」。若一開始就採用科技「簡化」原本就不需要的動作，屬於無效改善。
3. 流程圖標準化：畫出標準「分析表頭」與「摘要欄（Summary）」，可使作答卷在一眾考生中展現正統工業工程專業素養。

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【答案】

一、流程分析中動作類型及其價值意涵

依據工業工程方法研究與美國機械工程師學會（ASME）標準，流程分析將系統動作細分為五大類型；結合精實思維（Lean Thinking），各類型之價值屬性界定如下：

1. 操作（Operation，符號：$\bigcirc$）

• 定義：凡對工作對象進行物理、化學、心理或服務狀態之改變，或為後續作業進行必要之處理（如打字、車削、刷卡扣款）。
• 價值屬性：最具潛在價值之動作（Value-Added, VA）。在製造業中，這是唯一直接為產品增值的環節；在服務業中，操作代表直接交付核心服務給顧客之作業。

2. 搬運／移動（Transportation，符號：$\Rightarrow$）

• 定義：人員或物品位置之移動與位置轉移（非操作本身附帶之微小移動）。
• 價值屬性：無價值動作（Non-Value-Added, NVA）。物品或乘客在站內走動並未改變其品質或核心價值，屬於距離與時間的耗損。若因空間配置不可避免，則歸為「必要但無附加價值（NNVA）」，應盡力縮短其距離與時間。

3. 檢驗（Inspection，符號：$\square$）

• 定義：對物品或作業之數量、規格、品質或身分進行核對、檢查與確認（如驗票、量測工件尺寸）。
• 價值屬性：無附加價值動作（NNVA / NVA）。檢驗本身不改變產品特性，屬於防錯與品質保證成本。在理想製程中，若源頭品質穩定或設備防呆完備，檢驗應被極小化或消除。

4. 延遲／等待（Delay，符號：$\text{D}$）

• 定義：因前道程序尚未就緒、資源擁塞或調度不當，導致人員或物品處於非預期的停頓與閒置狀態（如排隊購票、候車）。
• 價值屬性：純粹之浪費（Pure Waste / NVA）。