工業工程
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.研究並制定工人完工所需的標準時間；4.訓練並切實實行新方法。
相關定義
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係統中所獲得的效果。」
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，都可套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，合併可連線的動作，以達到工作簡化、動作經濟、省時省工之目的。
嫁接橋樑
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。在工廠里，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樑了。
學科不同
那么，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。
管理區別
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），套用科學上及工程上之方法與技術，考慮人員、機器、物料、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。
引進套用
軍工業界
中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，利用馬表測時，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，國內漸漸套用工業工程於各工廠。兵工廠、裕隆汽車、大同公司、台鋁、松山煙廠等，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。
學校教育
至於學校教育方面，一直到工業界有迫切需要時，才在學校里設立工業工程系。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：
⑴科技與數理基礎：包括物理、化學、數學、統計、電子計算器程式設計等。
⑵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。
⑶工業工程專業訓練：包括動作與時間研究、工廠布置、工程經濟、作業研究、生產管制、品質管制等。
⑷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。
扮演角色
既然工業工程科系培養的學生具備上述的知識，那么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：
⑴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？
⑵工廠里，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），那么誰來作老闆和員工的橋樑？
⑶工廠里，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，那么這種改善的工作誰來做？
⑷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？
⑸大家關心產量，誰關心總成本？
⑹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，工業工程師在工廠里做的事有：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、工廠布置、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，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分工作量之壓迫；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。
五個說法
第1種
“工業工程師是什麼樣的人”不是什麼理論問題，而是一個實踐問題。IE學科產生、套用和發展已有近百年實踐歷史，由於側重面和時代的不同，國內外有關工業工程師的說法很多，歸納起來大致有5種，即：“工業工程師是這樣的人，他們是最佳工作系統的設計者；是決策者和各級管理者的助手；是管理與技術、經理與工程師們、部門與部門、企業與外部環境之間的接口、溝通者和協調人；同時，他們也是區別於管理和其他技術人員而有自己獨立和具體業務的專業工程師；而且他們還是敢於和善於提出新見解、新思路，並能夠及時接受、倡導、推進暫時一般人尚難接受或還未意識到的、沒有一定部門或崗位負責的新技術、新工藝、新材料、新方法、新思想、新策略的高參、革新者或“不管部長”。上述說法從不同角度反映了工業工程師的工作性質、內容和作用，其核心或最基本的是第1種說法，即工業工程師是最佳工作系統的設計者。換言之，工業工程師所從事的工作就是一種以某一系統為對象的最佳化設計/再設計工作，從而使輸入系統的人力與其他各種資源得到最充分有效的利用，杜絕/減少各種浪費，實現系統的最大/佳的輸出。
第2種
是從工業工程師所處地位、作用的角度，說明他們是各級領導的助手、參謀和智囊，協助管理者發現問題，作出正確的生產和經營決策，為管理提供科學依據。可見IE專業並不直接培養決策層——廠長、經理等管理者，而是培養工程師，一種特殊的工程師。但反過來說，管理者卻必須具備IE知識，特別是IE意識。否則，他們也不可能按照工業工程的要求，合理地、科學地組織生產經營活動，把企業搞好。同時另一方面，正如美國ⅡE學會所說：工業工程師卻常常發展為高級經理，因為他們比其他專業工程師具有更多的經營技巧和訓練，其結果是，今日許多大公司的高層領導人都具有工業工程的背景。
第3種
說出了工業工程師有別於其他專業工程師的“接口工程師”的特點，是領導層和其他部門或專業工程師所不能替代的。他們始終從全局和整體出發，為各級管理者提供方便，為各部門參謀和諮詢，並對各部門（如設計、製造和供應）之間的業務進行協調與綜合。
第4種
則著重說明不能把工業工程師的工作都理解為系統的總體規劃和設計或僅僅充當助手和接口的角色，他們也有明確的專業分工和相對獨立的工作職能，很具體，很實在，即他們可以是專業從事或側重某一方面工作的專業人員，如質量控制/管理工程師、方法研究工程師、時間研究工程師、工業安全工程師等等。
第5種
則更加體現了IE的創新特徵。沒人想到要乾的，或別人幹不了的，正是工業工程師的用武之地。如靈捷製造（AgileMfg）就是美國的工業工程專家們，為重振美國的製造業而提出的新戰略；而中國較快接受並積極傳播這一新思想的也正是中國的工業工程專家〔2〕。
工業發展史，特別是製造業成功和失敗的經驗告訴我們，工業企業需要工業工程師，而且，隨著IE套用的擴展，人們進一步認識到國家的發展和社會的進步同樣需要工業工程師。正如美國ⅡE學會所說：“工業工程不是只限於某種特定工業的技能，所有希望其資本消耗能夠獲得最佳生產和質量的組織，都要聘用工業工程師。”1998年8月中國機電日報也載文說：“工業工程師是致力於為各類企業、各級政府部門甚至商場、銀行、醫院等服務行業設計出高效的最優運作系統的技術人才。”
顯然，除了IE專業，一般別的專業培養不出這樣的人。正是由於80年代國中國在引進推廣現代管理時，忽視了工業工程的開發和套用，中國的IE專業遲遲未能開設，才形成今天工業工程人才嚴重匱乏的局面。某些企業處理引進、消化和創新關係不當，屢屢上“洋當”；有的工廠設計不講IE，物流不合理，拆了重建；大多數企業沒有IE基本功，既難以迎接挑戰，也抓不住機遇；還有的為了自動化而自動化，實際是災難；特別是長期不重視科技創新、產品開發，或一哄而上，賠本轉吆喝等等，因而造成巨大浪費、環境污染和嚴重虧損，形成素質性、結構性矛盾，長期解決不了，這些問題是同我們缺乏工業工程師密切相關的，這不能不說是一個歷史性的教訓。當然，國家的經濟體制和運行機制是根本所在，但又不能把所有問題、困難、困惑……，都歸結為體制、機制問題，似乎什麼問題都是“一包就靈”，股份制能解決一切問題，別的都是無關緊要的、可有可無的。根本就不是那么一回事！如果非要歸結的話，應該歸結為素質問題——勞動者的素質、領導者的素質、企業的素質、民族的素質、全民的素質和國家的素質，包括世界上已套用百年之久的IE這一基本功。
IE，尤其是基礎IE，是工業企業的必修課，是不可逾越的，這一課早晚得補上。當然補課並不等於重複歷史，要尋求合適的切入點，並且不同情況不同處理，不搞一刀切、一個固定模式，實事求是，提高效率，縮短時間；重複歷史實際上是抵制進步，也是不切實際的，因為今天的情況不同於當時；況且，亦步亦趨是永遠趕不上人家的，只能永遠落後。
推進阻力
一般來說，工業工程的觀念與作法在工廠里推廣起來，並不是一帆風順毫無阻力的，這可分三點來說：
⑴在一些閉塞的家族式企業中，企業主的觀念不夠開放，不願公辦廠各方面的問題，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。
⑵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。
⑶一件新事物要經過學習的過程，人們才能駕輕就熟地套用，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，這也是為什麼中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1953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，也就必須藉助工業工程了。
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。
解決問題
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）
⑴確定問題：先了解問題性質及癥結所在。
⑵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。
⑶尋求可能解決問題的方案。
⑷評估諸項方案，決定最佳決策。
⑸採取行動。
⑹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。
未來發展
工業工程師只能在工廠中工作嗎？
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，工業工程早已套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、數據流等工作（像馬偕醫院即屬此例）。這種套用可說是工業工程的延伸。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中國普遍被接受的一個明確證明。
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，電子計算器的發展，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（Operations 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中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）占有很重要的地位。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恆（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，同時用馬表（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，受僱於一營造商，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。此一周期性動作，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。
