科技部工程司工業工程與管理學門

110年度科技部傑出研究獎得獎人

李家岩教授：大器綏猷、愛與羈絆

文/圖：李家岩  網頁編輯：張萬珍

李家岩教授演講側影

學歷

Texas A&M University工業與系統工程博士

國立清華大學工業工程與工程管理學系碩士

國立政治大學應用數學系暨資訊管理學系雙學位學士

現職

國立臺灣大學資訊管理學系暨研究所教授

科技部工業工程與管理學門子學門召集人

中國工業工程學會秘書長

台灣人工智慧學校講師

經濟部工業局新興技術專家顧問

華邦電子智慧製造中心顧問

友達光電智慧排程顧問

台灣作業研究學會理事

IEEE Transaction on  Automation Science and Engineering期刊副編輯

經歷(部分)

國立成功大學製造資訊與系統研究所教授兼所長

國立成功大學工學院工程管理碩士在職專班教授

台灣作業研究學會副秘書長

亞洲生產力組織智慧製造領域專家

Flexible Services and Manufacturing Journal期刊副編輯

研究興趣與專長

學術理論：作業研究、製造數據科學、生產力與效率分析、隨機最佳化、多目標決策

實務應用：穩健產能規劃、異常偵測與分類(FDC)、設備故障預測與健康管理(PHM)、生產排程、排放權(碳權)交易(cap-and-trade)

本人專注於工業工程與資訊管理相關研究及教學工作，擔任「生產力最佳化實驗室(Productivity Optimization Laboratory) 」研究團隊的主持人，研究興趣主要以「生產力與效率分析」與「製造數據科學」為主。以作業研究與資料科學方法改善製造業產能規劃與製程品質；並透過生產力模型衡量企業生產效率以達到資源最佳化之目標，同時估算污染物排放的邊際減排成本以協助企業永續發展。

積極服務

在服務方面，本人現任國立臺灣大學或曾任國立成功大學教授，參與多項校內校外委員會議與計畫審查案。曾擔任經濟部工業局新興技術專家顧問、科技部「工業工程與管理學門」大數據分析與資訊系統子學門召集人、科技部「工業工程與管理學門」複審委員、科技部「工程司應用型產學合作研究計畫」複審委員、科技部「吳大猷先生紀念獎」複審委員、科技部產學合作研究計畫(機電能源領域)成果發表會議評審委員、經濟部技術處科發基金計畫審查委員、司法院委託研究案計畫審查委員等、IEEE Transaction on Automation Science and Engineering期刊副編輯、Flexible Services and Manufacturing Journal期刊副編輯、中國工業工程學會秘書長、台灣作業研究學會副秘書長、台灣作業研究學會理事、亞洲生產力組織智慧製造領域專家等職務。於多家企業擔任產學計畫主持人，輔導企業數位轉型與人工智慧技術導入，曾任台灣人工智慧學校講師、華邦電子智慧製造中心顧問、友達光電智慧排程顧問等職務。

於台灣人工智慧學校授課演講實況

學術研究

本人已發表多篇國際期刊學術論文、國際會議論文、專書、專章、專利、採訪等。多數研究以發表高品質的國際期刊為主，為Top 20 Most Productive Authors published the highest amount of papers on data science and productivity, from 2005 to 2020 (recognized by Journal of Operational Research Society)。曾榮獲中華民國科技部傑出研究獎、IEEE Senior Member、國立臺灣大學管理學院信望愛研究學者獎助、中華民國管理科學學會呂鳳章先生紀念獎章、美光教師獎、國立成功大學教學優良教師、成功大學台達電子李國鼎研究獎、科技部吳大猷先生紀念獎、中國工業工程學會優秀青年工業工程師獎等。除了自身與研究團隊的相關學術發表外，也協助Peer-Review審稿超過250篇，跨越50多項國內外知名期刊，曾榮獲European Journal of Operational Research、Applied Soft Computing、Computers & Industrial Engineering的傑出審稿人。

產業應用：縮時 、增效、減存、提質、降本

應用研究方面，專注於「製造數據科學」與「構析與最佳化」。過去十年曾參與31項產學合作研究計畫(不含Co-PI與科技部一般研究計畫)，包含產學合作、建教合作等。透過深入瞭解製造現場的議題，輔導並提出對應的方法論改善企業營運績效。其產業別涵蓋高科技半導體廠、半導體封裝測試廠、面板製造、伺服馬達、工具機、五金扣件、化學工廠、植物工廠等，期望提升台灣產業的基礎技術並協助數據科學時代下的製造業轉型。應用涵蓋需求預測與產能規劃、機台預測性維護、排程系統動態瓶頸偵測、設備故障預測與健康管理、廠務冰機節能最佳化、智慧預防保養系統、模型殘差診斷機械振動與外擾力、生產排程多目標演算法、總體經濟因子預測原油價格AI模型、半導體設備晶圓分析追因行動、設備參數失效原因智能化分類、滾珠螺桿之健康診斷、石化原料價格預測與採購決策、統計製程管制建立工具機自動化線上品管系統、感應馬達設備振動訊號數據分析、統計製程控制與大數據分析於製程良率改善等，以求營運改善達到縮時 、增效、減存、提質、降本之目的。

生產力最佳化實驗室研究重點

提升生產力 兼顧ESG永續經營

典型生產力與效率分析的研究，收集每個公司或決策單位於特定時間下的資源投入與生產產出，並衡量其相對技術效率(efficiency)。然而，這類的分析多屬於「事後評估(ex-post)」。透過發展邊際生產力(marginal productivity)來解決生產有效性(effectiveness)，並建議邊際利潤最大化的方向來優化資源配置，協助產銷平衡與建構產能彈性，將分析推向「事前規畫(ex-ante)」。

另一方面，在ESG能源與永續議題上，以納許均衡(Nash equilibrium)探討碳交易(cap-and-trade)下污染物排放的邊際減排成本(marginal abatement cost)(也就是為了消除額外一單位所排放的污染，所需要花費的額外成本)，以及排放權的配置問題(allocation of emission permit)。在每年碳排放總量管制的限制下，透過碳交易與排放權配置來改善環境問題。

製程診斷與良率提升

製程監控用於確保製造中的產品品質，制定品管圖並在超出管制界線時發出警報。然而，較晚的警報可能會造成大批量的產品缺陷或報廢，因此迫切需要開發預警(pre-alarm)機制。在智能工廠中，預警報能有效地預留較多的工程準備與維護的反應時間。以集成學習架構整合機器學習和品質管制方法，有效地識別影響製程產能與品質的重要參數，除了可協助快速找出根本原因(root cause)並進行在線品質預測，同時回饋相關資訊以先進製程控制來改善產線良率。此外，為了保持穩健性和準確性，概念漂移(concept drift)建立用於即時更新預測模型，通過貝氏(Bayesian)方法檢測設備參數的變化以進行模型再訓練(retrain)。在設備故障預測與健康管理方面，透過感測器或驅動器收集設備相關訊號，以特徵工程轉出有物理意義以及非線性特徵，建構機台健康指標與剩餘壽命預測，即時地反映機台狀態並發展戰情室以管理監控上千個機台設備。因應原料成本變異，市場供需不平衡、國際經濟波動與政治事件等因素震盪，造成廠商採購原料時誤判價格趨勢。以供應鏈上下游的歷史價格、合約價格、產能開工率的供需以及下游替代品等資料，用深度學習預測原料價格；另一方面加入歷史庫存量、需求和採購批量與船期等資料，透過強化學習達到採購成本最佳化。

製造系統管理與生產排程優化

為了改善工廠產線管理的議題，進行現場觀察，找出生產流程上可改善之處並針對每個區域、重要步驟給予量測，以利公司建立SOP與標準工時，亦可成為後續產能規劃與排程、業務估價本費用分攤等應上的基礎資料。透過Layout設計、動線分析、目視化管理等，排除產線流程上的浪費。此外，工廠的用電量重新檢視，透過電力契約容量最佳化以及冰機節能最佳化，發展對應的人工智慧技術，達到節能並減少碳排放的目的。

另一方面，生產排程是改善產品生產前置時間以及與衛星工廠緊密合作的焦點，由於少量多樣的訂單結構與生產線產品機台組合多樣化，發展人工智慧的排程演算法，進行生產排程效率與優化。針對換線、換模、換溫群等次數最小化、機台稼動率最大化、訂單延遲達交最小化、產線平衡等目標，考量訂單優先順序與模具物料庫存，提出有限產能下的生產排程。除了避免工單延遲，也有效地協助商品的備料與入庫作業時程掌握，透過ERP系統整合提升工廠產線管理的自動化能力。

教學相長

主持「生產力最佳化實驗室」，與研究團隊一起探討進階學理發展與產業問題本質，相互砥礪、相互扶持。指導學生曾榮獲大大小小碩士論文獎、研討會論文獎、專題競賽獎、大數據分析競賽等多項獲獎紀錄。在大學開設課程包含作業研究、管理數學、製造數據科學、智慧型製造系統、作業研究應用與實作、生產力與效率分析、最佳化理論與統計資料科學、供應鏈管理、隨機最佳化理論、資料探勘、企業參謀思考的技術、統計方法等。並將相關的知識與經驗，今年與洪佑鑫先生合著《製造數據科學：邁向智慧製造與數位決策》，介紹完整的數據科學基礎與進階學理，提供嚴謹的數據科學分析架構，強調預測與決策兼具的分析，並輔以製造業的案例說明其實務應用，透過自適性調整以提供適宜的系統決策。

與生產力最佳化實驗室研究團隊合影

此外，個人希望協助產官學整體成長與本職學能提升，迄今已應邀進行超過200場學界業界演講與課程教學，包含：臺灣大學、清華大學、陽明交通大學、成功大學、政治大學、臺灣科技大學、亞洲大學、高雄應用科技大學、台南大學、屏東科技大學、勤益科技大學、虎尾科技大學、金門大學、東吳大學、崑山科技大學、靜宜大學、正修科大、北市立大安高工、台南一中、南京航空航天大學、北京理工大學、中國石油大學(華東)、同濟大學、工業技術研究院、台積電、日月光、宏達電、富士康鴻海、友達光電、群創光電、華邦電子、台灣美光、新唐科技、李長榮化工、長興材料、統欣生物科技公司、科技報橘、中央研究院尖端科技研習營、中國工業工程學會、台灣資料科學愛好者年會、逢甲資料科學大講堂、永齡教育慈善基金會等。

愛與羈絆

很喜歡跟「人」互動，雖然一路上總是有些青澀，但一直以來總帶著感謝。因為不知道怎麼走，所以依賴著大家走下去，選了一個能跟大家一起走的職業。跟喜歡的人開會、跟喜歡的人討論、跟喜歡的人吃飯、跟喜歡的人唱歌、跟喜歡的人臉書。曾自發性地辦過一些分享活動以及寫過多篇的臉書短文，包含：內力外王的覺與悟、資曉天下管樂人生、多目標與斜槓人生、愛與信仰、更認識自己、愛與無限大、抓大放小、數據科學小體會、標竿學習的意涵、命大不同、企業興衰與管理科學初探、教與學、生與死的小自省、愛與自律、成功者的邏輯三探、窮理致知、文字的力量、過程與結果、愛與相信、論定位、成功者的邏輯再探、拙與誠、給職場新鮮人的期許與建議、成功者的邏輯初探、愛與謙卑、以學生為鏡、讀書 vs. 學歷、專家與專業、愛與夢想、愛與羈絆、擰毛巾搾成本、人類請休息一下、鵬程萬里力不濟、欲練神功自廢武功等分享。雖知道「言之無文，行而不遠」，但寫些小文章的目的，或許不若文以載道，僅記錄一些點滴，希望陪著大家一起邁向幸福。