Journal of the Chinese Institute of Industrial Engineers, Vol. 20, No. 2, pp.83-90 (2003) 83 工業工程教育暨研究之展望 郭位∗ Texas A&M University Zachry Engineering Center College Station, Texas, USA 77843. 摘要 本文首先介紹工業工程，回顧它的發展過程，再談到工業工程的現況與未來展望，結 尾提出幾點看法希望能作為大家討論的話題：工業工程教育的定位、學科的規模、學 生的最適當學位、以及各學系宜採行的策略計畫。我們要做的是立定目標做一流的 工業工程師，而不是二流的數學家、二流的社會學家、或二流的製造工程師，這樣才 能找到我們的定位。我們必須體認社會的需求、被社會接納，那才算是找到我們的定 位。【本文係由第四屆亞太工業工程與管理系統研討會(Conference of Asia-pacific Industrial Engineering and Management Systems)的大會專題演講翻譯而成。該演講由中華 民國國科會贊助，於2002 年12 月19 日在台灣台北發表，英文版也將由IIE 於2003 年5 月份的”Industrial Engineers”發表。】 關鍵詞：工業工程，教育 ∗聯絡人：way@tamu.edu 1. 導論 很高興回到我出生的地方，見到許多好友。今 天我的演講將介紹工業工程，並回顧它的發展，再 談工業工程的現況與未來展望。 在座有許多工業工程專家，但請容許我對此領 域不熟悉的朋友作個介紹。工業工程肇始於工業革 命，而工業革命成功地改變我們的社會，使得大量 生產成為可能。因為日趨激烈的競爭壓力，效率和 品質在生產過程中佔據了重要地位，過去一世紀以 來，工業工程遂發展出幾個重要的領域來處理相關 問題。這些領域包括人因工程、作業研究、品質控 制、製造、存貨控制，還包括供應鏈管理等等，這 些領域都曾經在一段時間有相當傑出表現，也隨即 面臨來自科技、經濟變化的挑戰而由絢麗歸於平 常。看看在座的所有人，你會發現他們都穿著相當 不同樣式的衣服；儘管我們對大量生產仍有所依 賴，但我們已跨越至客製化的新紀元。今天的工業 世界皆從事於多樣選擇。 1920、30 年代，AT&T 率先引入品質控制的觀 念，使得製造出的每一個產品都能保持一致的標 準。但是品質控制的概念終於受到相當的挑戰，因 為品質控制的方法是在生產完成、品質已經定形後 實行。自從田口博士提出品質設計而非品質管制的 革命性概念，品質在生產的不同階段中因為不同的 目的被實行。我們漸漸地發現品質乃是過程，而這 個概念讓品質不僅可適用於生產過程，也能用於服 務、教育及其他更多的領域。 然而過去幾年，我們發現工業工程所發展的專 業技能，表現並不如我們所預期。供應鏈的出現真 的可以幫助工業工程的活力再現嗎？該更深入地 研究效率與品質這些議題嗎？未來，我們是該繼續 投注心力來定義人因工程、作業研究等主題，抑或 是在社會快速的演進下，同步地修正我們的研究方 向。 2. 美國及亞洲國家工程學生的就學 趨勢 希望我的演說能引起各位的討論。再一次提到 工業革命，美國可說是相當徹底地實行工業革命， 因而工業工程變得相當熱門，且對該國社會福利甚 至是世界其他各國有相當重大的貢獻。在我對工業 工程入學數據有所了解後，有些發現使我更加堅信 Journal of the Chinese Institute of Industrial Engineers, Vol. 20, No. 2 (2003) 84 我的信念，有些卻使我相當訝異。首先，讓我們先 來看看一般工程畢業生數據的進展；由圖1 我們可 以看出過去25 年來，美國獲得工程學士的人數相 當穩定。某些學科的學生人數遠大於其他學科，某 些則在同樣的時間內人數有所起伏。儘管美國教育 相當的先進，然而在這些年來，除了生物醫學工程 學系外，在美國工學院內幾乎沒有其他系所成立。 另一方面，在工程學生數成長及普設新大學、系所 的亞洲國家，工程學科是成長相當快速的領域。 許多商務人士會告訴你中國是一個快速發展 的商業市場，而台灣及日本是個高科技的地方，韓 國、印度、香港及馬來西亞…等也是如此。然而我 要告訴各位：工程教育在這些亞洲國家正以高速成 長著。如同圖一所示，中國、台灣、南韓及日本過 去25 年來，獲得工程學士的人數可說是呈指數地 成長。當然，這和亞洲國家正處於發展中的市場是 相關的。沒有需求，就不需那麼多的工程師。 接著，我們來看圖2，不同國籍的人在美國獲 得工程博士的人數。從這些資料可以得到許多結 論。外國學生取得工程博士的人數遠比美國學生 多，這使我確信我的想法。雖然過去十年來，美國 公民獲得工程博士的人數仍維持相當一定。事實 上，美國學生對於取得學士後學位顯得相當不熱 衷。 圖1. 獲得工程學士的人數 Source: Science & Engineering Indicators, 2002 除了兩年前增長率稍有停滯外，中國學生在美 國取得工程博士學位一直有顯著的成長。近年來台 灣及南韓學生對於到美國取得學士後學位變得不 那麼積極，使得台灣與南韓學生在美獲得工程博士 的人數戲劇性地大幅減少。以台灣為例，去年只有 285 人在美取得工程博士，20 年前卻是755 人；同 樣的情形也發生在南韓。 圖2. 在美國獲得工程博士的人數 Source: National Science Foundation, 2001 與此對比，在圖3 我們可以發現，獲得科學及 工程博士學位的日本人，過去25 年來成長了4 倍 之多。然而因為日本人很少到美國取得博士學位， 所以日本人在獲得美國博士學位的人數相當少。此 外，誠如我之前所提，南韓學生獲得美國科學及工 程博士學位的人數是減少的，但在南韓國內所獲得 科學及工程博士學位的人卻是增加的。這些過去25 年來的增加現象在圖3 可以明顯看出。 這些趨勢有許多原因可以解釋之。讓我們來談 談中國學生。中國約在20 年前對西方開放其市場。 近十年來，中國以驚人的速度發展著。在中國國內 也以戲劇性地快速授予博士學位。此外，中國學生 在美獲得博士學位的人數也逐漸增加。有趣的是， 1998 年中國大學授予博士學位給中國學生的人數 比起日本大學授予日本學生博士學位的人數多。由 於中國人口是日本人口的十倍之多，這可能不值一 提，但是中國國民的年收入卻少於日本國民年收入 的5%，授予相同數目或更多的博士學位可說是意 義重大。對於台灣人而言，這也是個事實。台灣人 在當地大學獲得博士學位的人數也大大地增加。如 同之前所提，現在的台灣人大多不願意遠赴美國取 得學士後學位，而這並不只限於工程或是科學領 域。這個圖表告訴我們──在工程學科領域上，亞洲 是一個快速成長的地方。 接著我們來看看幾個例子。首先在圖4 我們可 以看到近幾年來台灣授予的學士、碩士與博士人 數。在這25 年來，許多在美學成的台灣人畢業後 紛紛回國。他們需要學生、研究助理，大學因此成 長。比起三十年前我還是個學生時候的30 所大學， 現在台灣的大學已超過150 所。看看這個曲線，太 驚人了！台灣的大學授予學士學位人數可說是增 加地相當相當多。若從台灣的人口數來看，只是美 W. Kuo: The Direction of Education and Research in Industrial Engineering 85 國的十分之一，然而，在台灣獲得工程學士學位的 人數是美國獲得相同學位人數的35%。同樣的情形 發生在碩士學位與博士學位上。造成此情形的理 由，第一是如同大多數在座的各位，獲得美國博士 學位的工程師與科學家，希望能有學生能幫助你們 進行研究。第二，因為經濟起飛，台灣廣設大學， 這些大學包括有高品質也有低品質的大學。在台灣 設立私立大學也可算是個營利事業。這裡獲得學士 學位的學生很不願意繼續追求更高的學位，他們更 不願意申請美國大學就讀。總言之，赴美就讀的台 灣學生在這些年來是下降的，同時台灣學生在台灣 獲得的學位數是多有增加的。 圖3. 獲得科學及工程博士學位的人數 Source: Science & Engineering Indicators, 2002 因為這場會議是有關工業工程，讓我們更深刻 地來看工業工程吧！圖5 是美國、台灣、南韓及中 國歷年獲得工業工程學位的人數。這些資料的來源 標註在圖表的下方。以中國為例，工業工程是近十 年才有的事，但現今已有95 個相關學系或學程。 你必須知道在美國只有不到100 所大學提供工業 工程學位。 南韓人口是美國的四分之一，但擁有工業工程 學位的人數卻是美國擁有工業工程學位人數的 65%。現今工業工程學科在亞洲國家成長得很快， 但為什麼有這樣強的趨勢呢？理由除了如之前我 所說的外，還有另一個原因。在美國並不容易找到 經費來支持工業工程學系或學程。正如我之前所 說，工業工程起因於工業革命，效率和品質是引起 工業工程的主要動力。工業工程界流行一句口號： 『如果你能聰明地工作，就不用太努力工作』。然 而今天只要能聰明地工作就行了嗎？難道美國的 工程師都不太努力工作嗎？我相信這句口號誤導 了許多工業工程學科以外的人，也誤導了其他不少 國家的人。我希望大家能深思這句話。現今的美國 事實存在許多其他的因素來激勵人們追求富足與 保持領先。 為何工業工程在亞洲國家如此受歡迎呢？我 甚至還未提及到另一個發展快速的印度。南韓的工 業工程學生數量是很驚人的。台灣和南韓有很類似 的情形。我預測中國將是另一個南韓和台灣──快 速成長的工業工程學系。按中國經濟成長率來看， 我預測，再十年，中國將會有200 個以上的工業工 程學系或學程。 圖4. 在台灣獲得工程學位的人數 Source: National Science Council, Taiwan, 2001 圖6 相當有趣，南韓工業工程學士學位人數成 長速度很快，但相較之下，碩士學位人數成長則較 Journal of the Chinese Institute of Industrial Engineers, Vol. 20, No. 2 (2003) 86 為穩定。博士學位人數也有所成長，但相較於學士 學位人數卻不成正比。我給各位看這些數據，是希 望各位思考工業工程的學生適合追求怎樣的學 位。是學士學位嗎？碩士學位嗎？抑或是博士學位 呢？過去20 年，在美國的博士學位人數的成長相 當有穩定，有趣的是，這些人大多來自印度、中國、 台灣及南韓。現在呢？美國人對工業工程博士學位 仍不感興趣。台灣及南韓不再赴美去獲得學位。印 度人留在美國獲得博士學位的人數，仍相當持平。 傳統上，中國人在美國高等教育市場佔有很大的比 率，特別是工程領域；然而近來留學人數卻有些下 降。 圖5. 獲得工業工程學士學位的人數 Source: ASEE Directory of Undergraduate Engineering Statistics, 1993-2001; Korea Educational Development Institute; DOE, R.O.C.; Shanghai Jiao Tong University, China. 圖6. 在南韓獲得工業工程學位的人數 Source: Korea Educational Development Institute 為何美國的工程教育仍是個非常穩定的市場 呢？我們是否能預見美國工程在學人數的下降 呢？這些問題相當有趣。為何沒有足夠的美國公民 有興趣攻讀學士後學位呢？我舉個例子，多年來 Houston 大學裡一直都有數百位工程學科的研究 生，但沒有一位是美國公民。 討論過這些圖，是希望大家看到工程學科以及 工業工程學科在美國與亞洲的入學趨勢。你可能好 W. Kuo: The Direction of Education and Research in Industrial Engineering 87 奇會問，工業工程在世界其他地方是如何呢？在歐 洲國家，土耳其、西班牙、葡萄牙以外，工業工程 並不是一門學科。在南美洲，工業工程於某些國家 逐漸受到歡迎，其他國家則不然。在香港、新加坡 及南亞的一些國家，工業工程已經是門學科。至於 在包括俄羅斯、德國、印度等世界上的其他國家， 工業工程則未被認可為一門學科。 品質和效率在工業工程發展史上，占有很重要 的地位。但現今環境已有所變化。我們不能活在過 去今天的環境已變化為一個截然不同的環境。 3. 科學與工程領域當前的研究與教 育趨勢 現今工程研究的趨勢為何呢？我們該如何與 本學科廣大的成員，甚至與整個社會維持發展的步 伐們呢？工業工程是否仍有它的市場存在呢？ 希望我接下來的談話不會使各位太過驚訝。現 今的科學及工程研究上，最熱門的主題莫過於是奈 米科技、生物科技及全球議題。光是今年全世界關 於奈米的產品市場就高達一兆元之多。生物科技與 其他全球議題主導著今日的研究主題。擁有效率不 再足夠。在某些情況下，有效率甚至不再重要。創 造力在現今似乎更是關鍵的。 如果你問我未來將會如何演變，我並不能回答 你；但是我的確知道現今正在發生的情形為何。工 程教育的趨勢是，研究與教學在所有層次上都是結 合的。我們總是習慣地認為一個好老師並不能作好 研究，一個好的研究者不會是個好老師。但是現今 的趨勢是不論教學的層次為何，是大學部抑或是研 就所，教學與研究是同等重要；它們是並行而沒有 階層性或先後順序的；它們是整合在一起的。 我並不需要更進一步地解釋為何具備競爭力 是重要的。關鍵點在於高等教育、工程教育及工業 工程教育都是相當競爭的。若你不維持競爭力，你 將沒有工作。每個人都在為資源與可見度、為學生 與教師、為認同而競爭著。倘若我們不被認同，我 們也不該責怪其他不認同我們的人。無論我們在教 育與研究上有足夠的競爭力與否，我們都須自我審 視。在過去15 年，美國工業工程學系已有所減少 或是被整併正說明了此種看法。 為了維持競爭力，我們必須更新傳統的研究主 題，決定何者該捨去，何者該增列至學習課程。現 今工程教育的趨勢是必須更加地貼近產業問題、以 及為解決問題所設立的專案計畫。 4. 工業工程的現今研究主題 現今工業工程最熱門的研究主題為供應鏈及 資訊相關的主題，包括人與電腦的使用介面。現今 的生活不能沒有電腦、資訊與電子商務，即使電子 商務已不再像三年前那樣熱門。電子商務 (Dot-coms)風潮來來去去。但相信我，電子商務風 將再次回來。它們像鬼魂般圍繞著我們。事實上， 即使在去年不景氣下，網路公司仍是成長的行業之 一。我們已被電子商務寵壞而不能沒有它。 另一個我希望大家思考，重要又不尋常的事 是：工業工程是跨領域的學科。很少有項目、議題、 主題等，是純粹、唯一屬於我們。非常少！！！因 此，對我們而言，試著維持學科間的界線是錯誤 的。即便是不知道工業工程或未受過工業工程學科 訓練，許多其他領域的專業人都使用著工業工程技 術。舉例而言，無論有無接受過工業工程訓練，所 有人皆會排程，而在電信或電腦領域有的人甚至作 的比我們還好！工業工程師不僅需要學習參加工 程活動，也需要學習參加科學及商業活動。 事實上，工業工程學科的界線變得相當模糊。 近來，工業工程開始注意到服務業，誠如各位所 知，服務業包含著社會相當大的支出，但是到目前 為止，關於該產業的傑出研究還很少見。但在美國 的許多研究撥款機構已紛紛開始投入服務導向的 研究與發展。 5. 工業工程：一個應用學科 工業工程包羅萬象，但是一直還沒有被其他工 程學科的同僚所普遍接納。我想提醒大家，工業工 程是個應用的學科，我們可以從事理論研究，但是 如果理論沒有助於解決問題，那理論就沒有用處。 不幸的是，過去20 年來，只有少數重要的發明來 自於工業工程師。發明線性規劃內差法的 Karmarker 以及發明品質設計法的田口博士，對我 們的領域作出了重大貢獻，儘管我們所有工業工程 師都研讀他們的發明，但兩人卻都沒有被公認為工 業工程師。 Karmarker 與田口博士所提出的問題與方法有 許多地方是共通的。兩者都是從解決問題的角度來 處理問題、都是處理著應用的問題，也對該豐富主 題的理論基礎有所貢獻。但他們都不是工業工程 師；兩者所發表的論文也並非刊登在工業工程學科 所屬的傳統期刊，如品質與作業研究的期刊。兩人 的方法都被廣泛地使用著。因為他們對問題有透徹 Journal of the Chinese Institute of Industrial Engineers, Vol. 20, No. 2 (2003) 88 的了解，所以可以把方法應用到跨學科的主題。他 們先去明瞭、研究問題，然後解決問題。隨後這些 解法被用到其他問題。他們從未提出無關緊要與虛 幻的解法，並不是對未存在過的問題發展理論。兩 人都對社會與整個世界有著極大的影響。兩者著手 於品質相關的議題，而非只是空談而已。我並不是 說理論不重要，但是理論必須能支持由它所產生的 方法與解法。事實上他們對於其所屬學科的理論面 有著重大的貢獻，同時也引起包括只懂理論的人熱 烈的討論。 簡言之，工業工程師必須做變革的先鋒（agent of change）。我們必須認知這是一個變動中的世 界，也須領導其他工程師進行變革。然而我們通常 不這麼做。也許在一部分的市場，憑著對效率的專 注，我們能有些貢獻，但這並不能使我們成為變革 的先鋒。 為了成為變革的先鋒，我有幾點意見想與大家 分享。即使某些工業工程議題在現在可說是相當熱 門，但是我並不認為所有人都需要跟隨同一股風 潮。在評估世界社會的需求上，我們必須花更多心 思，去體察多元社會的多元的需求。在某些社會， 效率仍是重要的。在某些社會的某些部分，效率理 論仍舊有其重要性。但是某些社會中的其他部分則 已超越效率問題，他們有其他的關注議題，而工業 工程師必須更具創意來因應。唯有置身在前端、發 展新的想法概念，我們才能成為社會上受尊敬的領 導人。 6. 社會的攸關性 幾個禮拜前，我到香港拜訪一些工業工程學 系，像是在課程、教育及關於香港社會的研究上， 都有相當傑出表現的香港中文大學。他們並非抄襲 美國的課程，反而發展財務工程及人機介面的程式 來滿足香港人雙語翻譯的需求。建立與所在社會的 攸關性，滿足在地社會的需求是非常基本的要求。 同時，別忘了我們也必須對全球社會有所貢 獻。我們身在工程領域內，可以從事科技，可以從 事管理。但是我們必須能對全球社會有所貢獻。我 們必須能對知識有所貢獻。一旦社會不再記得任何 有關我們的貢獻，就是我們該離開的時候。 我們可以有兩大方面的貢獻。第一是在工程的 領域，特別是要注意設計方面的議題。在設計議題 中，優化、模擬與建構模式的重要性是一直存在 的。但請記得，別塑造出錯誤的事情。試著去瞭解 問題，然後使用我們所熟悉的工具來建構模式。傳 統的工業工程多是工具導向的，誠如之前我所提及 的，我們宜更專注於問題本身。從事設計之際，建 構模式與模擬可以幫助我們更正確地使用資訊，我 們須將問題以模式來表達，並試著發現在工程問題 上的應用。除非你的專長是在虛擬實境，否則千萬 不要處理關於虛擬的問題。虛擬實境的研究其實是 要將複雜現象帶進現實。虛擬實境其實不只是虛 擬，反而是能將真實問題虛擬化來求得解答。 另一方面，為了做一個優秀的變革先鋒，我們 不能忽視工業工程的管理面。對於一些專注於管理 議題的工業工程系，我以為傳統工程管理的應用還 有很大的空間。倘若你的社會需要改善效率、專注 於品質，你仍然可以使用傳統工程管理。即使當社 會更加進化，你可以移轉注意力到科技管理，看看 高科技資訊、生物技術、資訊學所可能帶來的影 響。 讓我告訴你一個活生生的例子。為了瞭解生物 資訊學，我參加了20 場有頂級專家演講的資訊學 研討會。在聽遍所有的演講後，我深感訝異。第一， 幾乎所有的演說與優化理論有關，然後這些演講者 對於工業工程所發展的優化技術並不熟悉。第二令 我訝異的是，我不知道有任何工業工程師，特別是 優化理論的研究者，正在從事生物資訊學的研究。 他們並不瞭解此刻的資訊學。若他們當中有人從事 該項工作，我還尚未得知。對於這兩方面我相當訝 異。然而，我並不訝異他們恐怕還在從事老舊範圍 的研究。 7. 結語 總而言之，很榮幸能回到台北，站在這裡跟各 位分享我的觀察；希望這次的演講能帶給大家一些 討論的話題，以及一種不同的觀點。讓我簡單地與 各位分享我最後想告訴各位的想法： 1. 有適當的定位(niche)是重要的。每件事都需要 有適當的定位。我們所在的圓山飯店有很好的定 位。我認為我們工業工程也該有屬於自己的定位。 我們需要更加系統導向、更加專注於創新、有更好 的商業觀(business minded)。讓我再做進一步的區 分。倘若你身處在美國高科技公司，你需要具備較 多的高科技知識。(高科技知識的成分不足，可能 是美國工業工程學系減少的原因之一。)倘若你身 處在成長中的市場，你需要專注於效率問題。這就 是我所謂的商業觀。無論如何，它需要以技術作為 基礎。既不是僅靠聰明地工作，也非僅靠努力地工 作。我來自以辛勤工作出名的台灣。但我要告訴大 W. Kuo: The Direction of Education and Research in Industrial Engineering 89 家，努力工作是基本要求，不是充分條件。 2. 另一個重點是維持高品質而不僅是注重數 量。在台灣我們有許多大學及工業工程學生，但我 們是否有足夠的高品質教師與教材來教導這些學 生？我們提供給學生的是只有學位還是專門的技 能呢？工業工程學位在台灣社會到底是一個不可 或缺的要素，還是只是個可有可無的裝飾品呢？再 者，為什麼我們會生產那麼多的工業工程博士呢？ 他們的就業市場在那一個位置呢？ 3. 在台灣，我們有沒有為工業工程師規劃策略性 的發展計畫？工業工程課程有被監督與評鑑嗎？ 這是我們很重要的社會責任。對我們所處的當地社 會而言，何種學位是最適度的，何種課程最適合我 們的學生呢？我們是否還提供著過時的東西呢？ 工業工程師還需要作些什麼呢？為了擁有我 們的定位，為了生存，我們必須成為一流的工業工 程師，而非次等的數學家、次等的社會學家、次等 的製造工程師等等。為了擁有定位，我們必須瞭解 社會。如果我們沒有適當的定位，我們將不被社會 所認同。謝謝大家。 後記：感謝台大周雍強教授幫忙整理該文及周清雅 同學翻譯為中文，周清雅現為台灣大學工管系四年 級學生，2003 年秋將進入同校工業工程研究所碩 士班就讀。 作者簡介 郭位中央研究院院士及美國國家工程學院院 士。清華大學核工系校友，於1979 年取得堪薩斯 州大博士學位。現為德州農工大學Wisenbaker 講 座、工業工程與電機工程教授﹐交通大學榮譽教 授。曾為美國NSF 與NIST 設計與製造領域的諮詢 顧問及工業工程系主任學會主席。撰有5 本研究教 科書，目前擔任IEEE Transactions on Reliability主 編。 (Received December 2002; revised January2003; accepted February 2003) Journal of the Chinese Institute of Industrial Engineers, Vol. 20, No. 2 (2003) 90 THE DIRECTION OF EDUCATION AND RESEARCH IN INDUSTRIAL ENGINEERING Way Kuo * Texas A&M University Zachry Engineering Center College Station, Texas, USA 77843. ABSTRACT This paper is written based on the keynote speech, sponsored by the National Science Council, R.O.C., that was presented at the APIEMS'2002 on December 19, 2002, in Taipei, Taiwan. In this paper, it first gives an introduction to industrial engineering, then reviews its past, and finally addresses both the current status and the future of industrial engineering. In conclusion, several thoughts are brought up with the hope that one would look into the niches of the industrial engineering programs, how many industrial engineering degrees to offer and what the optimal degree is, and what the strategic plans are for the industrial engineering departments to take and to follow. In order to have our own niches, we need to be first class industrial engineers, not second class of mathematicians, second class of sociologists, second class of manufacturers or others. In order to have niches, we need to recognize the community and to be recognized by the community. Keywords: industrial engineering, education (*Corresponding author: way@tamu.edu)
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