108 高普考高考三級 工業工程 設施規劃 考古題詳解

核心觀念

本題評量設施規劃（Facilities Planning）上游階段之「產品、製程與排程設計」（Product, Process, and Schedule Design）核心概念，主要涵蓋兩大理論重點：

1. 自製或外購決策（Make-or-Buy Decision）：企業在將產品結構展開（如透過物料清單 BOM）後，針對每一零件、組件或製程，評估由廠內自行製造（Make）或向外部供應商採購（Buy/Outsource）之戰略與營運決策。此決策涉及定量分析（如損益平衡分析 Break-Even Analysis）與定性因素（核心技術、品質、產能、交期）。
2. 製程設計與設施規劃之依存關係：設施規劃遵循「產品 $\to$ 製程 $\to$ 排程 $\to$ 設施」的工程邏輯鏈。自製或外購決策是定義「廠內所需執行的作業範疇（Scope of Operations）」之分水嶺，直接決定後續之設備需求、空間計算、廠房布置型態、物料搬運及倉儲系統。

解題方法

本題為經典申論題，採「雙子題架構」嚴謹展開，切入角度如下：

• 子題一（決策問題）：採「定量（成本）與定性（策略／技術／營運）」雙維度分類法，有系統地列出核心考量。定量部分帶出損益平衡公式，展現工工科系的量化基礎。
• 子題二（與設施規劃之關聯）：從設施規劃之核心構成要素（設備、空間、布置、搬運、倉儲碼頭）逐層推導自製或外購對各項要素的實質衝擊。

選項分析

本題為高考三級公職考試之申論題，無選擇題選項。閱卷給分依據各子題之論述完整度、專業術語精準度及結構邏輯評定。

解題技巧

1. 破題架構清楚分明：答題時務必分成「一、自製或外購之主要決策問題」與「二、自製或外購與設施規劃之關聯性」兩大段落，切忌混在一起條列。
2. 避免單一成本偏狹視角：考生常落入「成本便宜就自製、貴就外購」的片面思維。必須補足品質管控、專利與技術外流、供應鏈韌性、產能平準化等戰略性構面。
3. 設施規劃構面要全面展開：論述與設施規劃的關係時，不可僅寫「自製要買機器、外購不用買」。必須運用專業術語，從空間需求計算、布置型態選擇（製程別 vs. 裝配線）、物料搬運路線與設備、以及收發貨碼頭與倉儲容量完整對應，方能取得滿分級距。

【答案】

一、自製或外購的主要決策問題

自製或外購（Make-or-Buy）是企業將產品設計轉化為實體製造程序時的首要決策。其主要考量問題包含定量（經濟成本）與定性（戰略與營運）兩大層面：

1. 經濟與成本結構（Cost & Economics）：

• 成本分析與損益平衡點（Break-Even Analysis, BEA）：自製通常涉及較高的固定成本（購買設備、廠房攤提、模具費用 $FC$）與較低的單位變動成本（直接人工、直接材料 $VC$）；外購則無固定投資，但須負擔單位採購價格（$P$）。損益平衡產量為： $Q^* = \frac{FC}{P - VC}$ 當預期需求量 $Q > Q^*$ 時，自製在經濟上較有利；反之則外購較劃算。
• 隱含與交易成本：外購須額外負擔供應商管理、採購合約談判、進口關稅及物流運輸成本；自製則須承擔設備維護折舊與管理間接費用。

2. 核心技術與智慧財產權（Proprietary Technology & Know-how）：

• 產品若包含企業之專利技術或核心競爭力，外購將面臨技術外洩與競爭對手模仿之風險，通常優先自製。

核心觀念

本題考查設施規劃與物流倉儲系統（Warehouse Management & Facility Logistics）​中，新興資通訊科技與人機介面（HCI）在物料搬運與儲存作業之整合應用。

核心觀念聚焦於​「視覺指引揀貨」（Pick-by-Vision）​與​「免持穿戴式作業」（Hands-free Operation）：

1. 擴增實境（Augmented Reality, AR）：在操作人員的真實視野中，即時疊加虛擬資訊（如數位標籤、指引箭頭、貨物圖像、貨架儲位高亮顯示）。
2. 穿戴式顯示器（如 Google Glass 等智慧眼鏡）：具備抬頭顯示（Heads-Up Display, HUD）、微型攝影鏡頭（影像辨識與條碼讀取）、語音辨識與體感回饋等功能。
3. 工業工程衡量指標（IE KPIs）：主要解決傳統倉儲中揀貨時間佔比過高（通常佔倉儲總營運成本約 $50\%$ 以上）、尋找貨物耗時、人為揀錯率、作業人員雙手受限（需手持 RF 掃描槍或紙本揀貨單）等瓶頸問題。

解題方法

本題為高普考典型之「新科技應用於傳統作業系統」的申論題。解題應以​「倉儲標準作業流程（SOP）」​為主軸，橫向展開 AR 穿戴技術所能提供的實質協助，避免僅空泛描述科技功能：

1. 破題定位：明確指出 AR 結合智慧眼鏡的核心技術型態即為「Pick-by-Vision（視覺指引揀貨技術）」，其最大優勢在於實現「雙手釋放（Hands-free）」與「資訊視野直覺化（In-sight Navigation）」。
2. 作業流程展開：依序從入庫／上架（Put-away）、揀貨（Order Picking，最關鍵）、盤點（Cycle Counting）、包裝出貨（Packing & Shipping）到人員訓練與工安（Training & Ergonomics）條列效益。
3. 效益扣合 IE 核心指標：每一項協助均必須緊扣「降低搬運浪費（Muda of Transportation/Motion）」、「縮短循環時間（Cycle Time）」、「降低錯誤率（Error Rate）」與「提升人體工學安全性（Ergonomic Safety）」。

選項分析

本題為申論問答題，無客觀選項。針對答題時容易混淆的倉儲輔助揀貨技術進行定位辨析，以利作答時精確區隔技術優勢：

• 紙本揀貨單（Paper-based Picking）：成本最低，但雙手隨時需持單對照，揀貨速度慢、容易漏看或勾錯，無法即時與倉儲管理系統（WMS）同步。
• 手持無線終端機（RF Gun / Barcode Scanner）：具備即時資料回傳功能，但操作員必須頻繁「拿起／放下」掃描槍，增加無效肢體動作與掉落損壞風險。
• 電子標籤揀貨系統（Pick-to-Light, PTL）：準確率與速度極高，但硬體佈線固定於貨架，缺乏彈性，擴充與調整儲位成本高昂。
• 語音揀貨系統（Pick-by-Voice）：具備免持與免目視特性，但在嘈雜環境中辨識度易受干擾，且無法傳遞視覺形態資訊（如外型確認、最佳堆疊圖示）。
• AR 結合智慧眼鏡（Pick-by-Vision）：兼具「雙手釋放（免持）」與「直覺視覺導引」優點，無須改造固定貨架硬體，且可提供即時視覺路徑導航與品項圖像比對，兼具高彈性與高準確度。

解題技巧

1. 結構切入（點、線、面）：

• 點（個別操作）：品項確認、條碼掃描、計數。
• 線（動線流程）：倉內最短路徑導航（Shortest Path Navigation）、動線防逆向碰撞。
• 面（系統整合與人因）：與 WMS 即時雙向通訊、縮短新進人員學習曲線、減少職業傷害。

2. 關鍵專業名詞置入：答題時務必寫出「Pick-by-Vision」、「Hands-free」、「WMS 即時連線」、「室內導航（Indoor Navigation）」、「人因工程（Ergonomics）」等關鍵術語，是閱卷評分獲得高分的關鍵。

核心觀念

本題以各產品的加工順序和月產量，計算機台間每月搬運量，再以「搬運量 × 距離」衡量布置成本。圖形法可將機台畫成節點、機台間的搬運量畫成加權連線，再把機台配置到工作站，使總負荷距離最小。

距離採工作站中心點間的直線走道距離；每一單位搬運的成本相同。圖中相鄰工作站中心距離為 $20\text{ m}$，對角工作站中心距離為 $40\text{ m}$。

解題方法

先依加工順序逐段計算搬運量。產品每月產量乘上製程中相鄰機台間的移動次數：

• $X$，每月 $100$ 件，製程 $A\to B\to C\to D\to B$：$A\to B$、$B\to C$、$C\to D$、$D\to B$ 各 $100$。
• $Y$，每月 $300$ 件，製程 $B\to A\to C\to D$：$B\to A$、$A\to C$、$C\to D$ 各 $300$。
• $Z$，每月 $200$ 件，製程 $C\to D\to C\to B$：$C\to D$、$D\to C$、$C\to B$ 各 $200$。

將相反方向的搬運量合併，得到機台間每月總搬運量：

核心觀念

物流中心（Distribution Center, DC）在現代供應鏈中扮演物料彙流、調節供需、流通加工與快速配送的關鍵樞紐。評估物流中心的營運績效時，不可僅憑單一作業速度評斷，而必須由工工與供應鏈管理的系統化架構切入。

物流中心的核心衡量維度通常依據 SCOR 模式（供應鏈運作參考模型）或設施規劃營運標準，涵蓋以下五大構面：

1. 服務品質（Quality）：交貨是否完全、正確、無破損。
2. 作業時間（Time）：訂單從接收到送達的反應速度與敏捷度。
3. 資產與庫存管理（Asset & Inventory）：存貨資金積壓程度與空間利用效益。
4. 作業精度（Accuracy）：核心作業（尤其是佔倉儲成本最高的揀貨作業）之錯誤率控制。
5. 生產力與效率（Productivity）：人力與設備資源之單位投入產出效益。

在國家考試中，評閱老師期待考生不只寫出名詞，更要展現工業工程「量化評估」的專業素養，明確寫出其「定義」、「數學公式」與「管理意涵」。

解題方法

本題採取「營運構面展開法」，自服務水準、庫存效率、作業時間、關鍵流程品質及人力生產力各挑選出最具代表性且普遍通用的 $5$ 個核心量化指標進行說明：

1. 完全訂單履行率（Perfect Order Fulfillment Rate, POFR）

• 管理意義：衡量物流中心對客戶服務水準的綜合品質指標。所謂「完全訂單」，必須同時符合：品項完整（Complete）、準時送達（On-time）、單據正確（Accurate Documentation）、貨品無破損（Undamaged）等四項條件。
• 計算公式： $\text{POFR} = \frac{\text{完全無差錯且準時送達之訂單數}}{\text{總出貨訂單數}} \times 100\%$
• 指標目標：越高越好（業界世界級標準通常要求在 $95\%$ 以上）。

2. 庫存週轉率（Inventory Turnover Ratio, ITR）

• 管理意義：衡量物流中心庫存資產流動性與物料滯留風險的核心財務與營運指標。週轉率偏低代表庫存積壓、資金被凍結且倉儲儲位浪費；週轉率過高則須注意是否伴隨缺貨風險。
• 計算公式： $\text{ITR} = \frac{\text{特定期間之銷貨成本（COGS）}}{\text{該期間之平均庫存金額}} \quad \text{或} \quad \frac{\text{特定期間出庫總數量}}{\text{該期間平均庫存數量}}$
• 指標目標：在不發生缺貨與降低服務水準的前提下，越高越好。

3. 訂單循環時間（Order Cycle Time, OCT）

• 管理意義：衡量物流中心處理訂單的反應速度與敏捷度。指顧客從下達訂單開始，經過物流中心接單、排程、揀貨、包裝、出貨，直到貨物送達顧客手中的總耗費時間。
• 計算公式： $\text{OCT} = T_{\text{送達}} - T_{\text{下單}}$ （物流中心內部管理常聚焦於「廠內處理時間」：$\text{Internal OCT} = T_{\text{裝車出貨}} - T_{\text{系統接單}}$）
• 指標目標：越短越好，且變異（標準差）越小越佳，代表作業穩定度高。

4. 揀貨準確率（Picking Accuracy Rate）

• 管理意義：揀貨（Order Picking）佔物流中心總作業成本與人力消耗的 $50\%$ 以上，更是引發客戶退貨與客訴的主要來源。