工業(yè)工程(IE)簡(jiǎn)介
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(一)工業(yè)工程的基本觀念
工業(yè)工程(Industrial Engineering﹐簡(jiǎn)稱I.E.)是一門新興的工程科學(xué)。早在1881年左右，泰勒(FrederickW. Taylor)就已具有工業(yè)工程的觀念，但實(shí)際上工業(yè)工程這門學(xué)問(wèn)卻在1920年代才開(kāi)始，到二次大戰(zhàn)后才略具雛型。在國(guó)外，泰勒首先提倡「時(shí)學(xué)研究」，而紀(jì)爾布雷斯夫婦(F.B& Gilbreths)則為「工學(xué)研究」的創(chuàng)始人。(編注：有關(guān)時(shí)學(xué)工學(xué)的起源，可看另頁(yè)「工業(yè)工程的兩個(gè)小故事」一文。)直到1930年代他們的研究才受到大眾的重視，而正式成為工時(shí)學(xué)(motion and time study)，如今工時(shí)學(xué)可說(shuō)是工業(yè)工程的領(lǐng)域中最基本的一部分，也是傳統(tǒng)工業(yè)工程的基本觀念。
當(dāng)初，工時(shí)學(xué)的定義是指對(duì)于完成一項(xiàng)工作的操作方法、材料、工具與設(shè)備，及其所需的時(shí)間，加以研究。而其目的在1.尋求最經(jīng)濟(jì)有效的工作方法;2.進(jìn)一步確認(rèn)并規(guī)定因此所選定的工作方法、材料標(biāo)準(zhǔn)、工具規(guī)格及設(shè)備要求的理想標(biāo)準(zhǔn);3.研究并制定工人完工所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間;4.訓(xùn)練并切實(shí)實(shí)行新方法。
(二)工業(yè)工程的定義
美國(guó)工業(yè)工程師學(xué)會(huì)(AIIE)對(duì)工業(yè)工程的定義是：「工業(yè)工程是對(duì)人員、物料及設(shè)備等，從事整個(gè)系統(tǒng)之設(shè)計(jì)改進(jìn)及運(yùn)用的一門科學(xué)。它利用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的專門知識(shí)及技巧，并利用工程分析與設(shè)計(jì)的原理和方法，來(lái)規(guī)劃、預(yù)測(cè)，并評(píng)估由此及其有關(guān)系統(tǒng)中所獲得的效果。」
從上述的定義，讀者或許可獲知一個(gè)大概。概括而言，所有人類及非人類參與的活動(dòng)，只要有動(dòng)作出現(xiàn)的，都可應(yīng)用工業(yè)工程的原理原則，以及工業(yè)工程的一套系統(tǒng)化的技術(shù)，經(jīng)由最佳途徑達(dá)到目的。譬如工業(yè)工程中的動(dòng)作連貫性分析(operation sequence)，由于人類的任何一種動(dòng)作都有連貫性，因此把各動(dòng)作經(jīng)仔細(xì)分析，分成一個(gè)個(gè)微細(xì)單元，刪掉不必要的動(dòng)作，合并可連接的動(dòng)作，以達(dá)到工作簡(jiǎn)化、動(dòng)作經(jīng)濟(jì)、省時(shí)省工之目的。
(三)工程學(xué)與管理科學(xué)的橋梁
換句話說(shuō)，工業(yè)工程就是銜接工程學(xué)與管理科學(xué)之間的一門新興科學(xué)。有人稱工業(yè)工程=(機(jī)械工程+電機(jī)工程+化學(xué)工程+土木工程+…)×管理。
實(shí)際上，最簡(jiǎn)單的解釋就是：工業(yè)工程是用工程師的手法去解決與工程和管理有關(guān)的問(wèn)題。在工廠里，一個(gè)純粹研究制造的人和一個(gè)精于管理的人常無(wú)法溝通，此時(shí)就有賴工業(yè)工程師作橋梁了。
(四)與其它工程學(xué)有何不同?
那么，工業(yè)工程學(xué)與機(jī)械、電機(jī)、化學(xué)、土木等工程學(xué)有何不同呢?傳統(tǒng)的工程學(xué)，以「設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)」為目的。如：機(jī)械工程設(shè)計(jì)高效率之「經(jīng)濟(jì)的機(jī)器系統(tǒng)」，電機(jī)工程設(shè)計(jì)「經(jīng)濟(jì)的電路系統(tǒng)」，它們?cè)O(shè)計(jì)的對(duì)象僅以機(jī)器、設(shè)備為著眼點(diǎn)。而工業(yè)工程除了考慮機(jī)器設(shè)備之設(shè)計(jì)外，還包含了人的因素(human factor)，而以結(jié)合「人、材料、設(shè)備等之綜合系統(tǒng)」為對(duì)象。
(五)與其它管理科學(xué)的區(qū)別何在?
讀者或許又要問(wèn)道：工業(yè)工程與企業(yè)管理(business management)，行政管理 (administration management)同樣都與管理有關(guān)，彼此之間又有何不同呢?工業(yè)工程與企業(yè)管理之區(qū)別，乃在于工業(yè)工程是透過(guò)工程途徑(engineering approach)，應(yīng)用科學(xué)上及工程上之方法與技術(shù)，考慮人員、機(jī)器、設(shè)備、制程、方法、時(shí)間等因素來(lái)解決管理上遭遇的問(wèn)題，而企業(yè)管理、行政管理，便無(wú)法采取工程途徑去解決管理上的問(wèn)題。
二、我國(guó)引進(jìn)工業(yè)工程的情形
(一)軍方與工業(yè)界
我國(guó)工業(yè)工程技術(shù)的引進(jìn)要追溯到民國(guó)三十五年，當(dāng)時(shí)貴州大定航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠，開(kāi)始建立零件制造及裝配之標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)制度，利用馬表測(cè)時(shí)，對(duì)于生產(chǎn)計(jì)畫(huà)與管制裨益甚大。民國(guó)三十九年兵工署在其所屬兵工廠推行工時(shí)制度，頗具成效。民國(guó)四十二年，軍方把工作研究理論引介，后由于中國(guó)生產(chǎn)力中心、金屬工業(yè)發(fā)展中心等機(jī)構(gòu)相繼成立，并公開(kāi)介紹推廣，國(guó)內(nèi)漸漸應(yīng)用工業(yè)工程于各工廠。兵工廠、裕隆汽車、大同公司、臺(tái)鋁、松山煙廠等，先后推行，惟均局限于狹義的工作簡(jiǎn)化及傳統(tǒng)之工時(shí)學(xué)范圍，及至外資工廠紛紛成立之后，由美資外商大力推行，才慢慢將國(guó)內(nèi)工業(yè)工程的領(lǐng)域擴(kuò)大，目前國(guó)內(nèi)略具規(guī)模的企業(yè)，皆有工業(yè)工程部(課或組)等單位之設(shè)立。對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮及國(guó)家生產(chǎn)力之提高，貢獻(xiàn)頗大。
(二)學(xué)校教育方面
至于學(xué)校教育方面，一直到工業(yè)界有迫切需要時(shí)，才在學(xué)校里設(shè)立工業(yè)工程系。民國(guó)52年?yáng)|海大學(xué)及臺(tái)北工專同時(shí)成立工業(yè)工程系科，中原理工學(xué)院于民國(guó)53年成立工業(yè)工程學(xué)系，而后中正、逢甲、清大、新埔等校亦相繼成立。也有些學(xué)校用的不是工業(yè)工程的系名，但實(shí)質(zhì)上其教學(xué)內(nèi)容與工業(yè)工程極為相近，如技術(shù)學(xué)院的工業(yè)管理技術(shù)學(xué)系，及中央大學(xué)的生產(chǎn)工程學(xué)系，均是。第一批正式接受專業(yè)教育的工業(yè)工程師，于民國(guó)五十六年進(jìn)入工業(yè)界服務(wù)。
一位工業(yè)工程師的養(yǎng)成訓(xùn)練，其內(nèi)容包括很廣，大致可分為四部分說(shuō)明：
(1)科技與數(shù)理基礎(chǔ)：包括物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、電子計(jì)算器程序設(shè)計(jì)等。
(2)一般工程訓(xùn)練：包括工程力學(xué)、圖學(xué)、制造工程、工程材料、電工原理、化工概論等。
(3)工業(yè)工程專業(yè)訓(xùn)練：包括動(dòng)作與時(shí)間研究、工廠布置、工程經(jīng)濟(jì)、作業(yè)研究、生產(chǎn)管制、品質(zhì)管制等。
(4)管理科學(xué)訓(xùn)練：包括工業(yè)組織與管理、會(huì)計(jì)與成本分析、工業(yè)心理學(xué)、行為科學(xué)等。
三、工業(yè)工程師扮演的角色
既然工業(yè)工程科系培養(yǎng)的學(xué)生具備上述的知識(shí)，那么一個(gè)工業(yè)工程師在工廠中扮演個(gè)什么角色呢?要了解這一問(wèn)題，首先讓我們來(lái)看看工廠中所存在的幾個(gè)普遍問(wèn)題：
(1)工廠中，每位專業(yè)工程師專司其職，誰(shuí)來(lái)溝通不同的專業(yè)工程師呢?
(2)工廠里，老板關(guān)心一件事(賺錢與產(chǎn)量)，員工關(guān)心另件事(薪水與勞力的付出)，那么誰(shuí)來(lái)作老板和員工的橋梁?
(3)工廠里，人人關(guān)心趕貨及品質(zhì)，是否有人關(guān)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(shuí)來(lái)做?
(4)人人關(guān)心機(jī)器、物料、……，誰(shuí)來(lái)關(guān)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?
(5)大家關(guān)心產(chǎn)量，誰(shuí)關(guān)心總成本?
(6)各個(gè)小單位往往都有本位主義，由誰(shuí)來(lái)考慮整個(gè)工廠的最適點(diǎn)(optimization)?
解決這些問(wèn)題的最適當(dāng)人選就是工業(yè)工程師。
更詳細(xì)地說(shuō)，工業(yè)工程師在工廠里做的事有：工作方法的設(shè)計(jì)和改善、操作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間及物料標(biāo)準(zhǔn)用量的設(shè)訂、制程、夾具與工具的設(shè)計(jì)、成本的計(jì)算與分析、生產(chǎn)計(jì)畫(huà)與管制、產(chǎn)能計(jì)畫(huà)與分析、物料管理、品質(zhì)分析與管制、工廠布置、工業(yè)安全作業(yè)、工作評(píng)價(jià)與獎(jiǎng)工制度的設(shè)立、事務(wù)流程的改善、系統(tǒng)或制度的設(shè)計(jì)等等。
(一)工業(yè)界的醫(yī)生?
有人說(shuō)企管顧問(wèn)是企業(yè)界的醫(yī)生，則工業(yè)工程師亦如工業(yè)界的醫(yī)生一樣，他可幫忙工廠界定問(wèn)題，協(xié)調(diào)整個(gè)工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)，就如一位全科醫(yī)生，負(fù)責(zé)診治病人何處有病，然后再由某部的專家來(lái)檢驗(yàn)、治療。工業(yè)工程師也是如此，他點(diǎn)出工廠毛病的所在，然后協(xié)調(diào)各部門的專家去解決。
事實(shí)上，目前的工業(yè)型態(tài)是團(tuán)隊(duì)工作(team work)，要解決任何問(wèn)題，決非一人一手能包辦的，工業(yè)工程師扮演的角色往往是團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人(team leader)，需具有較強(qiáng)的組合(combination)、協(xié)調(diào)(coordination)及溝通(communication)的能力，廣博的知識(shí)，即能用適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)言(right language)與人溝通。在這種傾向之下，工業(yè)工程師需同時(shí)具有工程和管理方面的知識(shí)與訓(xùn)練，因此在工廠中能使別人容易樂(lè)意合作，一同去解決問(wèn)題。
(二)效率專家?管理當(dāng)局的眼線?
工業(yè)工程師著實(shí)扮演了一個(gè)復(fù)雜的角色，有些人批評(píng)他們是：
「工業(yè)工程師是使人們做得快一點(diǎn)，賺得少一點(diǎn)!」
「工業(yè)工程師是效率專家，也是管理當(dāng)局的眼線!」
「工業(yè)工程師專門到處找錯(cuò)，喜歡跟別人過(guò)不去。」
(三)多樣性的角色?
有人認(rèn)為工業(yè)工程師是操作者的安全褓姆，使他們免受刀具傷害及過(guò)份工作量之壓迫;由于他接受的訓(xùn)練包括管理和工程知識(shí)，因此他是工廠的計(jì)畫(huà)者和協(xié)調(diào)者;也由于他受過(guò)統(tǒng)計(jì)、機(jī)率和可靠度的訓(xùn)練，因此他可成為品質(zhì)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(lái)看，工業(yè)工程師轉(zhuǎn)換職業(yè)的能力強(qiáng)，生存力強(qiáng);而且他的晉升能力也高，較易擢升至高級(jí)管理階層。
四、推廣工業(yè)工程觀念的阻力
一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)工程的觀念與作法在工廠里推廣起來(lái)，并不是一帆風(fēng)順毫無(wú)阻力的，這可分三點(diǎn)來(lái)說(shuō)：
(1)在一些閉塞的家族式企業(yè)中，企業(yè)主的觀念不夠開(kāi)放，不愿公辦廠各方面的問(wèn)題，也不愿提供周全的資料，沒(méi)有資料工業(yè)工程師就無(wú)從下手解決問(wèn)題。
(2)人類守舊的觀念，拒絕改變，因此工業(yè)工程師即無(wú)從施展所長(zhǎng)。
(3)一件新事物要經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)的過(guò)程，人們才能駕輕就熟地應(yīng)用，而學(xué)習(xí)的起步總是比較困難且成效不顯著，因此人們即使費(fèi)力些，也寧可繼續(xù)使用習(xí)慣了的舊方法、舊東西。
這種種的阻力多少削弱了工業(yè)工程觀念的推廣，這也是為什么我國(guó)企業(yè)界未能與已開(kāi)發(fā)國(guó)家的企業(yè)并駕齊驅(qū)的原因之一。雖然工業(yè)工程觀念早在民國(guó)四十二年左右就被介紹到臺(tái)灣了，迄今，知道工業(yè)工程是什么的人并不多的原因也多少受了這些阻力的影響。
如引言中提及，時(shí)勢(shì)潮流使得企業(yè)型態(tài)變大了，傳統(tǒng)的用本能管理的方法勢(shì)必遭到淘汰，雖說(shuō)每個(gè)人都有管理的本能，但是管理的好或壞、管理人數(shù)的多或寡、管理幅度的寬或窄，都會(huì)受個(gè)人能力的限制，因此如何能用有系統(tǒng)的方法把大規(guī)模的工作作得更好、更快，就必須用科學(xué)方法來(lái)管理，也就必須借重工業(yè)工程了。
當(dāng)然，工業(yè)工程師的能力決非萬(wàn)能的，但只要是學(xué)有專精的工業(yè)工程知識(shí)，則其失誤的可能性較小，因?yàn)楣I(yè)工程的做法不是憑直覺(jué)，而是依數(shù)據(jù)來(lái)做決定的。同理，如有了工業(yè)工程，做錯(cuò)誤決策的機(jī)會(huì)也可減少很多。
五、工業(yè)工程師解決問(wèn)題的途徑
工業(yè)工程是經(jīng)由下列兩種途徑來(lái)解決問(wèn)題：
(一)問(wèn)題的解決與決策(problem solving & decision making)
(1)確定問(wèn)題：先了解問(wèn)題性質(zhì)及癥結(jié)所在。
(2)分析問(wèn)題：從找資料、記錄現(xiàn)況、了解限制條件、探討問(wèn)題，以深入問(wèn)題。
(3)尋求可能解決問(wèn)題的方案。
(4)評(píng)估諸項(xiàng)方案，決定最佳決策。
(5)采取行動(dòng)。
(6)考核行動(dòng)結(jié)果，再提更佳解決途徑。
(二)系統(tǒng)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(shù)理計(jì)算及專門技術(shù)的方法來(lái)解決難題。
六、工業(yè)工程的未來(lái)
從上面種種的說(shuō)明，工業(yè)工程師只能在工廠中工作嗎?實(shí)際上，在已開(kāi)發(fā)國(guó)家中，工業(yè)工程早已應(yīng)用于工廠以外的地方了。像醫(yī)院、農(nóng)場(chǎng)、餐廳、旅社、郵局、銀行、交通事業(yè)、建設(shè)業(yè)、軍事機(jī)構(gòu)以及各政府部門，都有用到工業(yè)工程之處。
國(guó)內(nèi)，一些醫(yī)院也已聘用學(xué)工業(yè)工程的人員，負(fù)責(zé)設(shè)備配置、人員運(yùn)用、藥品存量管制、數(shù)據(jù)流等工作(像馬偕醫(yī)院即屬此例)。這種應(yīng)用可說(shuō)是工業(yè)工程的延伸。目前工業(yè)工程的領(lǐng)域已不限于工業(yè)界，為此，工業(yè)工程的名稱已不能涵蓋它的范圍了。
在國(guó)內(nèi)，工業(yè)工程雖有軍方事業(yè)和國(guó)民事業(yè)率先實(shí)施，但是真正使它開(kāi)花的，還是那些外資工廠。由于他們令人艷羨的成效，也說(shuō)服了許多國(guó)資工廠開(kāi)始注意這個(gè)新的玩意兒，多年來(lái)工業(yè)工程師的求才廣告增多了，這正是工業(yè)工程開(kāi)始在我國(guó)普遍被接受的一個(gè)明確證明。
最近幾年來(lái)，由于能源缺乏、原料上漲、工人短缺，國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨劇烈，公害問(wèn)題普遍受到注意，工業(yè)工程師在國(guó)內(nèi)必然將成時(shí)代的寵兒，殆無(wú)疑問(wèn)。
在另外一方面，電子計(jì)算器的發(fā)展，工業(yè)工程這個(gè)學(xué)門也正在迅速的擴(kuò)張它的領(lǐng)域，在國(guó)外，系統(tǒng)工程(System Engineering)、作業(yè)研究(Operaions Research)已經(jīng)成為工業(yè)工程的延伸。利用它們來(lái)解決那些存在于企業(yè)經(jīng)營(yíng)的大而復(fù)雜的問(wèn)題。這個(gè)趨勢(shì)無(wú)疑的將是我國(guó)的工業(yè)工程發(fā)展的方向。
工業(yè)工程的兩個(gè)小故事
在工業(yè)工程的領(lǐng)域當(dāng)中，「動(dòng)作與時(shí)間研究」(motion and time study)占有很重要的地位。1881年，被后人尊崇為「工業(yè)工程之父」的泰勒氏(Frederick W. Taylor)首創(chuàng)「時(shí)間研究」(或稱「時(shí)學(xué)」)(Time study)，后數(shù)年紀(jì)爾布雷斯氏(Frank B. Gilbrtth)復(fù)倡「動(dòng)作研究」或稱「工學(xué)」)(motion study)。后因此二學(xué)關(guān)系密切，無(wú)法分割，遂合并稱為「動(dòng)作與時(shí)間研究」(或稱工時(shí)學(xué))。這兒敘述兩個(gè)故事，來(lái)追溯「動(dòng)作時(shí)間研究」的起源。
1898年，泰勒氏工作于伯斯利恒(Bethlehem)鋼鐵廠，當(dāng)時(shí)該廠雇有鏟手工人400～600名，每日于一長(zhǎng)約2哩，寬約1/4哩之廣場(chǎng)上，鏟動(dòng)各種不同之物料。這些鏟手，不用工場(chǎng)所準(zhǔn)備的鏟子，很多人自己從家中帶來(lái)鏟子，鏟煤時(shí)，每鏟重僅3.5磅，而鏟礦砂時(shí)每鏟竟重達(dá)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(méi)有關(guān)系?」「究以何種鏟重為最經(jīng)濟(jì)最有效?」「什么樣子的鏟子，工人拿了既舒服又鏟得多，鏟得快?」這些問(wèn)題實(shí)應(yīng)加以研討。泰氏乃選優(yōu)良鏟手兩名，分在場(chǎng)內(nèi)不同地點(diǎn)作試驗(yàn)工作，同時(shí)用馬表(Stop watch)記錄其時(shí)間，并分別用大小不同的鏟子去鏟比重不同之物料，并分別記錄所用鏟子之大小及式樣和每鏟重量，經(jīng)多次試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)每鏟重量約為 21.5磅時(shí)，可得最經(jīng)濟(jì)，最有效之結(jié)果，也就是工作者每日每人可鏟最多物料。鏟重物時(shí)用小鏟，鏟輕物時(shí)用大鏟，但每鏟重量均約為21.5磅左右。泰氏得此結(jié)果后，于是設(shè)計(jì)各種尺寸大小不同的鏟具，訓(xùn)練工人，并擬定獎(jiǎng)工辦法，凡工人能完成規(guī)定之工作時(shí)，可得日薪60%之獎(jiǎng)金，否則派員授以正確工作方法，務(wù)使其亦可得同樣獎(jiǎng)金。經(jīng)此改善后，原需400～600名工人才能完成之工作，采用新方法后，140名工人即可完成。因之每噸所需鏟費(fèi)減少達(dá)50%，而工人工資則增加60%，除去因研究所需各項(xiàng)開(kāi)支外，每年尚可節(jié)省78,000美元。如此不但使工廠的生產(chǎn)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(jì)爾布雷斯氏年17，受雇于一營(yíng)造商，發(fā)現(xiàn)工人造屋砌磚時(shí)，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(jīng)濟(jì)及最有效，實(shí)應(yīng)加以研討。紀(jì)氏于是分析工人砌磚之動(dòng)作。發(fā)現(xiàn)工人每砌一磚，率先以左手俯身拾取，同時(shí)翻動(dòng)磚塊，選擇其最佳一面，俾于堆砌時(shí)，放置外向。此動(dòng)作完畢后，右手開(kāi)始鏟起泥灰，敷于堆砌處，左手置放磚塊后，右手復(fù)以鏟泥灰工具敲擊數(shù)下，以固定之。此一周期性動(dòng)作，經(jīng)紀(jì)氏細(xì)心研討，并拍制成影片，詳加分析，知工人俯身拾磚，易增疲勞，左手取磚時(shí)，右手閑散，亦非有效方法，再敲磚動(dòng)作，亦屬多余。于是經(jīng)多次試驗(yàn)，得一砌磚新法。其法于磚塊運(yùn)至工作場(chǎng)時(shí)，先令價(jià)廉工人，加以挑選，置于一木框內(nèi)，每框盛磚90塊，其最好之一面或一端，置于一定之方向，此木框懸掛于工人左方身邊，俾左手取磚時(shí)，右手同時(shí)取泥灰，同時(shí)改善泥灰之濃度，使磚置放其上時(shí)，無(wú)須敲擊，即可到達(dá)定位，經(jīng)此改善后，工人之工作量大增，其砌每一磚之動(dòng)作由18次減至5次，工人經(jīng)訓(xùn)練后，老法每小時(shí)原只能砌 120塊，用新法則可砌350塊，工作效率增加近200%。經(jīng)過(guò)紀(jì)氏的動(dòng)作分析，確定了最好的砌磚方法。由此發(fā)展成日后的動(dòng)作研究(motion study)。
上述二例，顯示工時(shí)學(xué)首創(chuàng)者泰、紀(jì)二氏遇事分析研究探究真理之態(tài)度，此種精神亦即日后工業(yè)工程學(xué)之憑借。