108 高普考高考三級 工業工程 人因工程 考古題詳解

核心觀念

三度空間的人體計測尺寸，是以人體上可辨識的解剖標誌點或人體表面基準點為起訖，在三個空間方向量得的線性尺寸，常用來描述人體的長度、寬度、厚度或高度。測量時須明確規定姿勢、頭部方向、測量基準點與儀器，才能使不同受測者或不同次測量的數據具有可比性。

本題重點有二：一是說明三度空間頭型尺寸如何量測；二是將頭型尺寸轉化為安全帽的內部尺寸、形狀與調整範圍，以確保適配性。

解題方法

作答時先界定「三度空間尺寸」是人體頭部在不同方向的幾何尺寸，再以常用頭型尺寸舉例說明量測基準。接著將人體尺寸與安全帽對應的接觸空間或包覆空間連結，說明設計尺寸如何影響穿戴適配。

三度空間頭型尺寸的量測

受測者採標準坐姿或站姿，頭部保持自然直立，依規定定位頭部基準面與解剖標誌，再以頭部測徑器、滑動式量尺或軟尺量測。常見頭型尺寸包括：

• 頭長：沿頭部矢狀方向，量取前額眉間點至枕部最突出點的前後最大距離。
• 頭寬：沿頭部左右方向，量取左右兩側頭部最寬處之間的最大距離。
• 頭圍：以軟尺繞頭一周，經前額眉上方與枕部最突出處，量得頭部周長；量測路徑須固定。
• 頭高：依規定的頭部基準面，量取頭頂至基準面的垂直距離。

例如量測頭寬時，受測者頭部保持正直，以頭部測徑器的兩測頭輕觸左右顳側最寬處，讀取左右方向的最大水平距離。量頭圍則以軟尺沿規定路徑繞頭一周，保持貼合但不壓迫頭皮，讀取周長。

核心觀念

工作疲勞是持續工作後，身體維持原有工作能力的狀態下降。重體力作業常見的是全身性生理負荷與局部肌肉疲勞；疲勞程度沒有單一適用於所有工作者與工作情境的量測值，因此通常合併生理、肌肉活動與主觀感受等指標判斷。

本題應選三種指標，並交代各自的量測工具、操作方式與判讀原則。以下以心跳率、表面肌電圖、主觀自覺用力程度為例。題目未指定工作型態與量測設備，以下以搬運重物等重體力作業為例說明。

解題方法

由全身負荷、局部肌肉反應、工作者主觀感受三個角度選取指標。以相同工作條件下的作業前、作業中、作業後或休息恢復期間作比較，觀察指標隨時間的變化；必要時搭配工作產出或休息後恢復情形，避免把單一生理反應直接等同於疲勞程度。

一、心跳率：全身心血管負荷指標

**原理：**重體力作業增加肌肉需氧量，心臟通常需提高輸出以供應氧氣，因此心跳率可反映作業期間的全身生理負荷。若高心跳率持續、休息時恢復緩慢，可能表示作業負荷偏高或恢復不足。

**儀器與量測：**使用心電圖（ECG）或穿戴式心跳監測器，連續記錄每分鐘心跳次數（bpm）。先記錄安靜休息時的基準心跳率，再於工作期間連續量測，並記錄休息期間的恢復情形；比較不同工作階段的平均值、峰值與恢復速度。

若取得最大心跳率估計值，可用心跳率儲備表示相對負荷：

其中 $HR_{\text{工作}}$ 為工作時心跳率，$HR_{\text{安靜}}$ 為休息心跳率，$HR_{\text{最大}}$ 可由個別實測或適當估計方式取得。心跳率會受高溫、情緒、藥物及個人健康狀況影響，因此應以個人基準與工作情境一併判讀。

二、表面肌電圖：局部肌肉疲勞指標

**原理：**表面肌電圖（sEMG）記錄肌肉收縮時的電活動。持續出力造成局部肌肉疲勞時，在固定或可比較的工作條件下，肌電訊號的振幅常增加，頻譜的中位頻率或平均功率頻率常

核心觀念

本題考訊號偵測理論（Signal Detection Theory）：以「實際狀態」與「系統判斷」交叉分類，區分四種結果。

• 命中：實際發生事故，系統報警。
• 假警報：實際正常運作，系統報警。
• 錯誤／漏失：實際發生事故，系統判斷正常。
• 正確拒絕：實際正常運作，系統判斷正常。

解題方法

題目給定正常運作與事故事件各 $200$ 件，因此總數為 $400$ 件。系統報警 $170$ 件、判斷正常 $230$ 件；另稱事故事件中「被確認的結果」為 $150$ 件，依訊號偵測理論的分類，將其視為事故被系統正確辨識的命中數。

因此：

• 命中 $=150$ 件。
• 事故共 $200$ 件，未被辨識的錯誤（漏失）$=200-150=50$ 件。
• 報警共 $170$ 件，其中 $150$ 件為命中，故假警報 $=170-150=20$ 件。
• 正常運作共 $200$ 件，其中 $20$ 件是假警報，故正確拒絕 $=200-20=180$ 件。

（一）訊號與雜訊分配曲線（或矩陣）

核心觀念

本題考查步行支撐期的生物力學，以及地面反作用力與摩擦力如何隨步態階段改變。步態可依腳底接觸地面的情形，分為：

1. 腳跟著地：腳跟先接觸地面，身體重心仍在後方，足部開始承重。
2. 腳掌貼地：腳掌逐漸放平，支撐腳承受體重，身體重心向前移動。
3. 腳尖離地：腳跟抬起，身體重心越過支撐腳，最後由腳尖推蹬離地。

腳底與地面間可提供的最大靜摩擦力為

其中 $\mu$ 為摩擦係數，$N$ 為垂直正向力。步行時，地面對腳底的水平反作用力須滿足步態所需；當所需水平力超過可提供的摩擦力，腳便可能滑動。摩擦係數是評估滑溜風險的重要指標，但風險也受正向力、步態、鞋底與地面狀況等因素影響。

解題方法與三階段分析

依序追蹤身體重心相對支撐腳的位置、水平摩擦力方向與需求，再說明滑溜後的跌倒風險。摩擦力方向會隨步態而變，不能一概視為向前或向後。

核心觀念

**心智負荷（mental workload）**是執行工作時，工作要求對個人注意力、記憶、判斷與資訊處理能力造成的需求。心智負荷不是愈低愈好，也不是負荷愈高、績效必然一路下降；負荷過低可能使人警覺性不足，負荷過高則容易造成注意力分散、反應變慢與錯誤增加。

心智負荷與工作績效的關係可用下圖表示：

工作績效
 高 │ ● 最適負荷
 │ ／ ＼
 │ ／ ＼
 │ ／ ＼
 │______／ ＼______
 低 └──────────────────────────────→ 心智負荷
 過低 適中 過高
 喚醒不足、 資源充分、 注意力超載、
 警覺性差 表現穩定 錯誤增加

常用衡量方式分為：

• 主作業衡量法（Primary task measures）：直接測量受試者執行主要工作時的績效，例如完成時間、錯誤率、偏離車道程度、煞車反應時間。
• 次作業衡量法（Secondary task measures）：在主要工作之外加入一項次要任務，觀察受試者分配給次要任務的反應速度或正確率。主要工作愈占用心智資源，次要任務通常愈難維持原有表現。

解題方法：規劃實驗

本題要把「騎摩托車」設定為主作業，把「使用手機」設定為額外的心智負荷來源，並用主作業與次作業兩類指標互相補充。為避免把手機使用方式或測驗難度造成的差異誤認為心智負荷，應設置基準條件、控制測驗情境，並比較不同條件下的表現。

一、實驗條件與程序

採受試者內實驗設計，讓每位受試者依序完成下列條件，順序採隨機或平衡安排：

1. 基準條件：只騎乘，不使用手機。
2. 手機聽講條件：騎乘時聽手機語音，並回答簡單問題。
3. 手機操作條件：騎乘時操作手機，例如讀取或輸入訊息。

在封閉道路或安全的模擬騎乘設備上進行，使用相同路線、車速要求、交通事件與測驗時間。記錄騎乘績效，並在各條件加入相同的次作業測驗。受試者、測驗順序及休息時間應妥善安排，以減少練習、疲勞及順序效應。

二、主作業衡量法

以騎乘表現作為主要工作績效指標，可記錄：