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制造业流程工程师的劳动力能力识别与评估:以IC封装流程工程师为例

期刊:IEEE Transactions on Engineering ManagementDOI:10.1109/TEM.2021.3050343

这篇文档属于类型a,是一篇关于制造业工程师能力识别与评级的原创研究。以下是详细的学术报告:


研究团队与发表信息

本研究由四位作者合作完成:
- Ling-Jing Kao, Chih-Chou Chiu, Cheng-Chin Lu(均来自National Taipei University of Technology, Taipei, Taiwan)
- Chung-Yi Wu(来自Cheng Shiu University, Kaohsiung, Taiwan)
研究发表于IEEE Transactions on Engineering Management期刊,具体发表日期为2021年(DOI: 10.1109/TEM.2021.3050343),并获台湾“国家科学委员会”资助(项目号107-2221-E-027-074-MY2)。


学术背景与研究目标

科学领域:本研究聚焦制造业人力资源管理工程师能力模型,结合知识管理、流程管理及半导体封装技术领域。

研究动机
传统研究将工程师能力分为技术能力(technical competencies)、通用能力(generic competencies)和知识能力(knowledge competencies),但这对易受生产异常干扰的制造业(如半导体封装行业)并不充分。例如,集成电路(IC)封装企业的核心竞争力高度依赖工程师的问题解决能力(problem-solving competencies),而这类能力难以通过标准化培训获得,需依赖经验积累。因此,本研究提出一种系统化方法,识别和评级制造业工程师的操作能力(operational competencies)与问题解决能力,并以IC封装工艺工程师为例验证其可行性。

研究目标
1. 开发一套适用于标准化生产流程的能力识别与评级流程
2. 通过分析生产流程中的任务与常见问题,定义工程师的核心能力指标;
3. 为企业提供人力资源管理的全面解决方案(招聘、培训、晋升等)。


研究方法与流程

研究分为两个主要阶段:能力识别能力评级,具体步骤如下:

阶段1:能力识别

  1. 生产流程分解

    • 通过文献综述和深度访谈,梳理IC封装工艺的完整流程(图2),包括晶圆入库(wafer incoming)、切割(wafer sawing)、贴片(die bonding)、焊线(wire bonding)等10个步骤。
    • 因工程师需负责连续多个环节(而非单一工作站),需全局理解流程。
  2. 任务与能力分类

    • 针对每个流程步骤,列出所有操作任务和故障排除任务。
    • 通过焦点小组访谈(focus group interviews)收集数据,参与者包括来自4家大型封装企业的12名资深工程师(工龄>7年),分为工艺工程师、设备工程师、质量工程师三组,确保视角多样性。
  3. 能力指标定义

    • 操作能力:完成任务所需的知识、技术或能力(如“理解焊线机操作技术”)。
    • 问题解决能力:解决流程中常见异常的能力(如“分析焊线强度与金属间化合物的关系”)。
    • 最终生成40项操作能力和31项问题解决能力指标(表I和表II)。

阶段2:能力评级

  1. 电子德尔菲调查(e-Delphi)

    • 设计问卷,要求参与者用5级李克特量表评价各能力指标的重要性。
    • 共三轮调查,首轮邀请236名工程师(来自4家企业),最终194人完成全部轮次(表III)。
    • 分组分析:按工龄分为资深工程师(≥5年)和初级工程师(年)。
  2. 数据分析

    • 计算每项能力的平均分,筛选出重要性评分≥4(90%共识)的指标。
    • 使用ANOVA分析组间差异,显著差异(p<0.05)体现在62.5%的操作能力和41.9%的问题解决能力上。

主要研究结果

  1. 操作能力评级(表IV):

    • 最高分能力
      • “A31. 理解模压机操作技术”(4.82分)
      • “A25. 焊线机操作技术”(4.80分)
      • “A39. 金属电镀知识”(4.75分)
    • 最低分能力
      • “A17. 图像处理知识”(1.35分)
      • “A32. 激光打印机操作技术”(1.63分)
    • 资深工程师对部分能力(如“A5. 晶圆研磨应力分析”)的评分显著高于初级工程师(差值>2.0),表明经验影响认知。
  2. 问题解决能力评级(表VI):

    • 最高分能力
      • “B7. 选择匹配刀具并评估磨损效果”(4.73分)
      • “B23. 分析环氧模塑料热膨胀特性对产品翘曲的影响”(4.70分)
    • 最低分能力
      • “B25. 优化激光打印参数选择”(1.62分)
      • “B3. 分析研磨抛光应力与晶圆强度”(2.13分)
  3. 组间差异启示

    • 初级工程师可能低估某些关键能力(如“B21. 评估焊线参数与材料匹配性”),需针对性培训。

结论与价值

  1. 理论贡献

    • 提出基于生产流程的能力识别框架,弥补传统能力分类的不足,尤其强调问题解决能力的结构化定义。
    • 证明资深与初级工程师对能力重要性的认知差异,为企业设计阶梯式培训提供依据。
  2. 实践应用

    • 招聘与薪酬:企业可用能力指标评估候选人,决定起薪(如高分能力“A31”“B7”持有者应获更高薪资)。
    • 培训体系:根据工程师职业阶段设计课程,例如初级工程师需强化“A5”“B21”等被低估的能力。
    • 知识管理:将常见异常与解决方案文档化,形成结构化培训材料,加速新工程师成长。

研究亮点

  1. 方法创新:首次将生产流程分析与德尔菲法结合,系统化识别制造业工程师的能力。
  2. 行业针对性:聚焦半导体封装行业,其高异常频率与问题解决能力的核心地位具有典型性。
  3. 数据规模:194名工程师的多轮调查,确保结果的代表性和可靠性。

其他价值

研究结果可延伸至其他易受异常干扰的制造业(如精密电子、汽车零部件),并为工程教育改革提供参考——高校可对照能力指标优化课程,缩小产学差距。

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