107 高普考高考三級 工業行政 工業管理 考古題詳解

核心觀念

本題評量**精實生產（Lean Production）之核心淵源——「豐田生產系統（Toyota Production System, TPS）」**之體系架構與管理哲學。考點聚焦於兩大層面：

1. TPS 的體系架構（特點）：以「TPS 之屋（TPS House）」為經典模型，包含：

• 最高目標：徹底消除浪費（Muda），以追求高品質（Quality）、低成本（Cost）、短交期（Lead Time）。
• 兩大支柱：
• 及時生產（Just-In-Time, JIT）：在需要的時間，生產需要數量的需要產品。
• 自働化（Jidoka，人字旁的自動化）：賦予設備與作業員偵測異常並自主停機的智慧，杜絕不良品流入下道製程。
• 基石支撐：平準化生產（Heijunka）、標準作業（Standard Work）、持續改善（Kaizen）、5S 與全員參與。

2. 生產管理典範轉移（變革）：TPS 對傳統福特式大量生產（Mass Production / Fordism）之假設進行徹底翻轉，包含排程機制、庫存哲學、品質保證機制、批量規模與組織文化之全方位重組。

解題方法

本題為標準的觀念闡述型申論題，答題策略應採取**「結構化解構＋對比式分析」**：

1. 第一部分：闡述 TPS 的核心特點

• 採「TPS 之屋」體系由上而下展開，先點出核心哲學（消除七大浪費），再聚焦「兩大支柱（JIT 與自働化）」與「基石（標準作業與平準化）」，精準帶出代表性機制（如看板管理、快速換模 SMED、防呆機制 Poka-Yoke、安燈系統 Andon）。

2. 第二部分：申論生產管理上的變革

• 採「傳統生產管理 vs. TPS 生產管理」之維度對比法，從「排程驅動（推式轉拉式）」、「庫存認知（資產轉浪費）」、「生產批量（規模經濟轉彈性精實）」、「品質管制（事後抽驗轉源流保證）」及「員工角色（被動螺絲釘轉自主改善主體）」五大構面切入，論證其對現代製造業帶來的革命性衝擊。

選項分析

本題為高考三級之問答申論題，非選擇題。針對本題題意要求之「關鍵評分構面」，進行核心要點解析如下：

1. 特點面向之評分要素分析：

• 及時化（JIT）之實踐工具：後拉式系統（Pull System）、看板（Kanban）、單件流（One-Piece Flow）、小批量製造、單分鐘快速換模（SMED）。若僅寫出「準時生產」而未提及看板與拉式排程，難以取得高分。
• 自働化（Jidoka）之精神本質：強調「人字旁的動」，結合異常即停、防呆裝置（Poka-Yoke）與目視管理（Andon）。閱卷重點在於區分「一般自動化（Automation）」與「智慧自動化（Autonomation）」。
• 消除浪費（Muda）之廣度：涵蓋過量生產、等待、搬運、製程過度、庫存、動作、不良品等七大浪費，其中以「過量生產」被 TPS 視為最嚴重之浪費源。

2. 管理變革面向之評分要素分析：

• 供需排程轉移：由預測推動（Push）轉為訂單拉動（Pull），消弭長鞭效應（Bullwhip Effect）。
• 庫存觀念逆轉：打破古典 EOQ（經濟訂購量）理論中庫存可抵禦不確定性的假設，將庫存視為「掩蓋管理缺陷的水位」。
• 品管責任轉移：由品管部門（QC）事後檢驗，轉化為生產線員工的第一線全面品質保證（QA）。

解題技巧

1. 答題版面配置（黃金比例）：

• 前言（背景定義與核心目的）：約佔 10%。
• 主幹一（TPS 之特點）：約佔 45%，利用條列式層次或繪製「TPS 之屋簡圖」展現體系架構。
• 主幹二（生產管理之改變）：約佔 45%，建議以對照比較表呈現，閱卷委員可在 10 秒內掌握考生是否具備系統性思考能力。

2. 術語英中雙標，展現專業度：

• 務必寫出指標性專業術語：JIT、Jidoka、Kanban、Heijunka、Kaizen、SMED、Poka-Yoke、Andon。

3. 常見失分陷阱：

• 陷阱一：將「自働化」誤寫為純機械式的「自動化」，遺漏「異常停線」與「防呆」的以人為本內涵。
• 陷阱二：只談及時生產（JIT），忽略支撐 JIT 順暢運作的「平準化」與「標準作業」。
• 陷阱三：第二子題「帶來的改變」流於泛泛空談，未與傳統大量生產體制進行明確對比。

【答案】

核心觀念

本題測驗「設施規劃與工廠佈置」（Facility Planning and Plant Layout）中之生產空間需求決定（Determination of Space Requirements）。

在工廠設立之初，決定生產空間大小是實體佈置的先決條件。過大會造成建廠成本與閒置空間浪費；過小則導致走道擁擠、在製品堆積、作業安全疑慮及產能瓶頸。其核心理論架構奠基於理查·謬瑟（Richard Muther）的系統化設施規劃（Systematic Layout Planning, SLP）之基礎輸入資料模式——$P-Q-R-S-T$ 分析架構：

• $P$（Product，產品）：生產什麼。
• $Q$（Quantity，產量）：生產多少。
• $R$（Routing，製程路線）：如何生產。
• $S$（Supporting Services，輔助服務）：需要何種支援。
• $T$（Time，時間/排程）：何時生產、生產多久。

生產空間計算並非單純計算機器底座面積，而須由「單一工作站空間」（機器設備本體、操作空間、維修空間、工作站物料暫存）為單元，再乘上所需設備台數，並加計「物料搬運走道空間」、「輔助服務空間」與「未來擴充餘額」。

解題方法

回答本題應採取**「系統化架構展開法」**。切入點不應雜亂列舉個別項目，而應依循工業工程生產要素（人、機、料、法、環）與 SLP 輸入要素，由微觀（單一工作站）至宏觀（整體廠房），區分為五大類關鍵資料進行邏輯化闡述：

1. 產品與製程技術資料（決定加工方法與設備型式）
2. 產能預測與生產排程資料（決定設備數量與人員規模）
3. 物料搬運與倉儲物流資料（決定通道與暫存空間）
4. 工作站人體工學與人員配置資料（決定操作安全空間）
5. 輔助服務、公共設施與法規限制資料（決定非生產核心之必備空間）

解題技巧

1. 記憶口訣與架構聯想： 以 $P-Q-R-S-T$ 加上 「法規與安全（Safety & Regulation）」 作為展開檢查清單，確保不漏答。
2. 常見扣分陷阱：

• 陷阱一：只考慮「設備投影面積」。閱卷委員最看重考生是否具備工業工程實務概念，務必強調必須涵蓋**「操作者動線」、「機台維護檢修半徑」與「機邊在製品（WIP）暫存區」**。
• 陷阱二：忽略「走道係數」。各工作站面積總和不等於廠房面積，走道通常占工作站總面積的 $15\% \sim 40\%$（依搬運工具大小而定）。
• 陷阱三：漏列法規與公共設施。如消防逃生通道、高低壓配電室、廢棄物或空污處理廠務空間，皆是建廠硬性法規要求。

【答案】

在設立工廠決定所需之生產空間時，必須蒐集並分析下列五大構面之資料：

一、產品與製程資料（Product & Process Data）

1. 產品設計資料：包含產品工程圖、材料清單（Bill of Materials, BOM）及產品外形尺寸與重量。

核心觀念

本題評量考生對「製造生產系統演進史」與「工業革命歷程」之宏觀理解。核心觀念涵蓋由 18 世紀末至 21 世紀之四次工業革命轉型，重點在於各時期之驅動技術（Key Enabling Technologies）、生產模式典範轉移（Paradigm Shift），以及製造業為突破當時產能或市場瓶頸所提出之重要核心訴求（Core Objectives/Demands）。

解題方法

本題為標準之申論題型，答題宜採「結構化、時序化、對比化」之切入點：

1. 破題定位：簡要界定四次工業革命之時間跨度與技術驅動力。
2. 分項詳述：依序針對工業 1.0 至工業 4.0，以「代表技術」、「生產型態」與「核心訴求」三個面向切入論述，緊扣題目要求之「重要訴求」。
3. 比較綜整：輔以「工業演進比較表」，強化技術與訴求之對應關係，使閱卷委員一目了然。
4. 精準論述工業 3.0 與 4.0 之分水嶺：區分「自動化（依照預設程式運作）」與「智慧化（具自律調適、虛實整合與預測能力）」之本質差異。

選項分析

本題為申論題，非選擇題，無個別選項。作答時需明確辨析各代別之邊界，避免將不同時期之關鍵技術與管理訴求混淆（如將工業 3.0 之自動化誤植為工業 4.0 之智慧製造）。

解題技巧

1. 口訣記憶法：以「機（1.0 機械化）$\to$ 電（2.0 電氣量產）$\to$ 資（3.0 資訊自動）$\to$ 智（4.0 虛實智慧）」貫穿整體發展軸線。
2. 常見陷阱：

• 切忌僅條列歷史名詞（如瓦特蒸汽機、流水線），而遺漏工業工程與管理的核心——「追求何種效益（生產力、成本、交期、彈性、客製化）」。
• 不可將工業 4.0 簡化為「更快的機器人」或「純自動化工廠」，必須點出「虛實整合系統（CPS）」與「由大量生產轉向大量客製化」的關鍵價值。

3. 高分亮點：在論述工業 4.0 時，主動帶出「水平整合、垂直整合、端到端數位整合」之三項架構訴求，展現專業工業管理學科深度。

【答案】

一、工業 1.0 至工業 4.0 之演進背景

工業革命標誌著人類生產力的躍進，從依賴人力與畜力的農業與手工業社會，逐步演進至高度自動化與數位智慧連網的現代工業體系。各階段之核心訴求，本質上皆是為了解決該時代製造業所面臨的產能、成本、品質與市場響應之限制。

二、各時期之代表特徵與重要訴求

(一) 工業 1.0（Industry 1.0）：機械化生產時代（約 18 世紀末～19 世紀中葉）

• 核心技術：蒸汽機、水力動力機械、走錠紡紗機。
• 生產模式：由家庭手工業（Cottage Industry）與工場手工業，轉變為集中式動力機械「工廠制度（Factory System）」。
• 重要訴求：

1. 突破生理動力限制（機械化）：以蒸汽與水力機械取代人力與獸力，實現持續且強大的機械運轉。
2. 生產效率躍升：大幅提高紡織、冶鐵等基礎工業之產能，解決手工生產產出過低、耗時過長之瓶頸。
3. 建立集中管理機制：將勞工與生產設備集中於工廠，奠定工時管理與集中監督之工廠制度基礎。

(二) 工業 2.0（Industry 2.0）：電氣化與大量生產時代（約 19 世紀末～20 世紀初）

• 核心技術：電力、內燃機、輸送帶流水裝配線（Assembly Line）、泰勒科學管理法（Scientific Management）。
• 生產模式：分工專業化之流水線大量生產（Mass Production，如福特 Model T 汽車）。
• 重要訴求：

1. 追求規模經濟（Scale Economy）與極小化單位成本：透過極致的專業化勞動分工與標準化零組件設計，壓低製造成本。

核心觀念

本題屬於生產與作業管理中之單機作業排程（Single-Machine Scheduling）與優先指派法則（Priority Dispatching Rules）：

1. 先到先服務法（First Come First Served, FCFS）： 依工作進入系統的先後順序進行加工。實務上操作最直觀、對顧客最具公平感，但未考慮工作的作業時間長短與到期日急迫性，通常無法達到最佳的排程績效。
2. 最早到期日法（Earliest Due Date, EDD）： 將所有待處理工作依其到期日（Due Date, $d_i$）由早至晚（由小到大）進行排序。依據作業研究之 Jackson 法則（Jackson's Rule），在單機且所有工作於時間 $t=0$ 皆已就緒的假設下，EDD 法則可保證使**最大延遲時間（Maximum Lateness, $L_{\max}$）與最大逾期時間（Maximum Tardiness, $T_{\max}$）**達到最小化。
3. 完成時間與到期日差異之定義：

• 設時間起點為 $0$，第 $i$ 項工作之處理時間為 $p_i$、到期日為 $d_i$、完成時間為 $C_i$（$C_i = C_{i-1} + p_i$）。
• 工作完成時間與到期日之差異（延遲度，Lateness, $L_i$）定義為： $L_i = C_i - d_i$
• 若 $L_i > 0$：代表工作逾期（Tardy），逾期時間為 $L_i$。
• 若 $L_i = 0$：代表工作如期完工。
• 若 $L_i < 0$：代表工作提前完工（Early），提前時間為 $|L_i| = d_i - C_i$。

解題方法

假設 4 項工作於時間 $t=0$ 皆已到達且可供加工：

一、先到先服務法（FCFS）

依題意工作到達順序為：A $\rightarrow$ B $\rightarrow$ C $\rightarrow$ D。

1. 工作 A：

• 完成時間：$C_A = 0 + 3 = 3$
• 到期日差異：$C_A - d_A = 3 - 7 = -4$（提前 4 單位時間完成）

2. 工作 B：

• 完成時間：$C_B = 3 + 9 = 12$
• 到期日差異：$C_B - d_B = 12 - 15 = -3$（提前 3 單位時間完成）

3. 工作 C：

• 完成時間：$C_C = 12 + 5 = 17$
• 到期日差異：$C_C - d_C = 17 - 4 = +13$（逾期 13 單位時間）

4. 工作 D：

• 完成時間：$C_D = 17 + 6 = 23$
• 到期日差異：$C_D - d_D = 23 - 12 = +11$（逾期 11 單位時間）

FCFS 彙總表：

• 平均流程時間：$\frac{3 + 12 + 17 + 23}{4} = 13.75$
• 最大延遲時間（$L_{\max}$）：$+13$（工作 C）
• 總逾期時間：$0 + 0 + 13 + 11 = 24$

二、最早到期日法（EDD）

核心觀念

1. 製造執行系統（MES）之標準定義： 依據國際製造企業解決方案協會（MESA International）及 ANSI/ISA-95 標準架構，製造執行系統（Manufacturing Execution System, MES）是位於**企業資源規劃層（ERP，ISA-95 第 4 層）與底層控制層（SCADA / PLC / DCS，ISA-95 第 1～2 層）**之間的「製造營運管理層（MOM / MES，ISA-95 第 3 層）」。
2. 系統核心功能： MES 負責在工廠現場執行即時（Real-time）生產資訊收集、工作派工、在製品（Work-in-Process, WIP）追蹤、設備稼動監控、品質數據蒐集（SPC）、生產履歷追溯等，扮演連接「管理規劃資訊流（IT）」與「現場設備操作流（OT）」的閉迴路核心橋樑。
3. 對工廠運作效益的評估構面： 以工業工程與生產作業管理之核心指標出發，涵蓋生產力（Productivity）、品質（Quality）、成本（Cost）、交期／週期時間（Delivery / Cycle Time）、設備總合效率（OEE）與可追溯性（Traceability）。

解題方法

本題為典型的名詞解釋與申論分析題，採用「架構定位破題法」與「營運指標維度展開法」應試：

1. 何謂 MES（定義題）：切忌僅以口語泛稱「工廠管理軟體」，應精準引述 MESA 或 ISA-95 標準，點明其「即時性（Real-time）」、「現場層級定位（承接 ERP 下達之工單、回傳實際生產數據）」與「閉迴路控制特性」。
2. 對工廠運作之益處（效益題）：避免條列零散碎雜的效益，應以工業管理專業架構（進度控制、設備利用、品質管制、成本庫存、決策支援）分項論述，並結合現代工廠自動化與精實生產（Lean）概念，展現公職考試所需的論述深度與專業詞彙。

選項分析

本題為申論題，非選擇題，無選項可資分析。 考生作答重點在於概念層級之區分，切勿將 MES 與 ERP（偏向上層商業規劃與財務資源）或 SCADA（偏向單一製程或設備之監控擷取）混淆。若能明確指出 MES 在製造資訊流中「填補 ERP 與設備現場鴻溝」的關鍵角色，即可獲取閱卷委員之高分評價。

解題技巧

1. 架構圖心法（ISA-95 三層模型）： 答題時心中常駐「三層模型」——上層 ERP（規劃「生產什麼」）、中層 MES（執行「如何生產並即時控制」）、下層 Control/Shop Floor（設備「實際動作」）。能精確寫出此定位，立於不敗之地。
2. 效益作答關鍵字（高分專業詞彙）： 回答效益時務必置入工業管理量化術語：在製品（WIP）水準、設備總合效率（OEE）、製造週期時間（Manufacturing Cycle Time）、生產歷程追溯（Genealogy / Traceability）、統計製程管制（SPC）、防呆防錯（Poka-Yoke）。
3. 配分與版面配置建議： 國家考試 20～25 分之申論題，版面以 1.5 頁至 2 頁試卷為宜。「定義與定位」占約 35%～40% 篇幅，「運作益處」占約 60%～65% 篇幅，層次分明、條理清晰。

【答案】

一、製造執行系統（MES）之定義與定位

(一) 系統定義 製造執行系統（Manufacturing Execution System, MES）是依據國際製造企業解決方案協會（MESA）定義，一套旨在最佳化由工單下達到完成品產出之間所有製造活動的整合性資訊系統。