109 高普考高考三級 工業工程 人因工程 考古題詳解

核心觀念

KIM 是德國聯邦職業安全與健康研究所（BAuA）發展的「關鍵指標法」，用來以現場觀察方式，快速篩檢工作中的肌肉骨骼負荷。命題所稱的三項 KIM，指早期常用的三種評估表：

1. KIM-LHC：人工提舉、持握與搬運負荷。
2. KIM-PP：人工推與拉負荷。
3. KIM-MHO：人工操作作業負荷。

三者依工作型態選用；評估時將作業拆成負荷特性相近的子作業，記錄關鍵指標並給分，再依時間或頻率加權，估計負荷及身體過度負荷的可能性。KIM 是初步風險評估與改善工具，並非精密生物力學分析，也不能單靠單一子作業分數代表整個工作日風險。

解題方法：先辨認作業型態，再列指標與評分邏輯

作答可先用「搬運物件、推拉物件、手部反覆操作」區分三法，再說明各自的適用情境、評估參數及計分方式。共同的基本程序是：

1. 將工作拆成負荷型態相近的子作業。
2. 觀察並記錄該子作業的主要負荷指標。
3. 依 KIM 評分表換算時間／頻率與各指標分數。
4. 計算風險分數並對照風險區間，據以安排改善優先順序。

各版本的表格及分級細節可能不同，實際評估應依所採版本的評分表操作。

一、KIM-LHC：提舉、持握與搬運

**適用情境：**勞工以手或身體力量提起、放下、持握或搬運物件，典型如搬箱、上下料、揀貨、人工搬運病患。重點在於負荷物的移動或支撐；若工作主要是推、拉，則應採 KIM-PP。

重要評估參數：

• 負荷重量：依實際搬運重量及作業情況分級評分。
• 提舉、放下及搬運的姿勢：觀察軀幹前彎、扭轉、側彎、手臂伸展、負荷與身體距離，以及提舉高度等。
• 作業條件：例如握持狀況、負荷物形狀是否易於抓握、空間是否受限，以及地面或環境是否增加搬運困難。
• 時間與頻率：記錄每班作業時間、搬運次數或持握時間，依表格轉換成時間／頻率分數。

**評估方式：**觀察搬運動作與負荷物特徵，依表格分別評定重量、姿勢及作業條件，再按作業時間或頻率加權。負荷較重、搬運較頻繁、姿勢較不利或搬運條件較差，評估分數通常較高。

二、KIM-PP：推與拉

**適用情境：**勞工以手或身體施力推動、拉動負荷物，典型如推拉手推車、移動料架或操作有輪設備。負荷物若是直接提起或搬運，應優先依 KIM-LHC 評估；若同一工作同時包含不同型態的負荷，應分別評估相關子作業。

重要評估參數：

• 推、拉所需力量：評估起動、持續移動等階段所需的施力程度。
• 移動距離與速度：記錄移動路徑、距離及移動速度。
• 身體姿勢與施力方式：觀察軀幹姿勢、手部位置、推拉方向及施力時的穩定性。
• 負荷與設備條件：如負荷物重量、把手高度與握持條件、輪子及地面狀況、坡度或障礙物等。
• 時間與頻率：記錄作業持續時間、推拉次數及作業頻率，依評分表換算。

核心觀念

本題考查交通號誌如何運用認知人因工程，讓用路人能在有限時間內察覺訊號、理解訊號、判斷情勢並採取適當行動。作答時可依「人如何接收與處理資訊」的順序，說明訊號設計原則及其交通實例。

解題方法

以「訊號呈現 → 知覺與辨識 → 理解與記憶 → 決策與行動」為主軸，逐項連結人因概念與交通號誌實例。重點不是只列出紅、綠、黃燈的功能，而是說明設計如何降低誤認、減少記憶負荷，並協助用路人及時判斷。

人因概念與交通實例

1. 知覺與顯著性

訊號要能從背景中被快速察覺。交通號誌使用高對比色彩、固定位置與清楚外形，使駕駛人即使在複雜道路環境中，也能迅速注意到燈號。紅、黃、綠的色彩差異有助於辨識；但設計仍須考量色覺差異，因此不能只靠顏色傳遞資訊，還應搭配燈號位置、形狀或文字等線索。

2. 相容性與自然對應

訊號的形式、位置或變化方向，應與使用者的既有經驗及預期相符，降低理解成本。一般交通號誌以紅燈表示停止、綠燈表示通行，符合長期建立的社會慣例；行人號誌的小綠人表示可通行，紅色行人圖示表示應停止等待，也讓圖像意義直接對應行動。

3. 冗餘編碼

重要訊息可用不只一種線索表達，以降低單一線索失效造成的誤判。行人號誌以顏色搭配人物圖像區分停止與通行；小綠人閃爍並搭配倒數秒數，則同時傳達「通行階段即將結束」與「剩餘時間」，比單一顏色更清楚。

4. 警示與訊號的辨識

不同狀態應有明確且容易區分的訊號，使使用者知道目前狀態是否正常，以及是否需要採取動作。黃燈用來提醒號誌即將轉換，促使駕駛人提高注意並準備停車；

核心觀念

本題考查傳統人因工程「使機械適應於人」（Fit the machine to the person）的設計理念，以及人工智慧興起後，人與機器互動關係的改變與因應策略。

傳統人因工程以人的能力、限制與需求為設計起點，調整工具、設備、工作方法與環境，使人能安全、舒適且有效率地完成工作。設計時須考量人體尺寸與力量、感覺與知覺、認知與決策能力，以及工作負荷和個別差異。核心不是要求人一味配合機器，而是讓系統配合人的特性，降低錯誤、傷害與疲勞，並提升績效與滿意度。

解題方法：先說明傳統精神，再整理 AI 衝擊與策略

作答可分為三段：先定義傳統人因精神；再依人機互動關係的變化，說明 AI 帶來的主要衝擊層面；最後提出與各項衝擊相對應的設計與管理策略。如此可避免只談 AI 的優缺點，而未回答「如何因應」。

一、傳統人因工程的精神意涵

「使機械適應於人」是以人為中心的設計原則，意涵包括：

1. 以人的特性作為設計依據：依人體尺寸、姿勢、力量、感官能力、注意力、記憶與資訊處理能力設計機器與介面，而非假設所有人都能以相同方式操作。
2. 使工作與設備符合人的能力限制：合理安排工作負荷、操作節奏、控制器與顯示器，避免超出人的生理或心理負荷。
3. 兼顧安全、健康與績效：降低操作失誤、職業傷害、疲勞與壓力，同時提升效率、品質、舒適度及工作滿意度。
4. 以整體系統為設計對象：將人、機器、工作任務、組織制度與環境視為相互影響的系統；改善不能只看單一設備，也須考量其工作情境。

二、AI 對人機互動關係的主要衝擊層面

1. 工作分工與自主性改變

AI 能執行部分原由人負責的監控、分析、判斷或控制工作，使人由直接操作者轉為監督者、例外處理者或與 AI 協作的工作者。這可能減少例行負荷，但也會改變工作技能需求、責任分配及人的控制程度。

2. 認知負荷與注意力風險

AI 可快速處理大量資訊，減少人的記憶與計算負擔；但自動化也可能造成自動化偏誤，使人過度信任系統建議。若人長時間只監看系統，還可能出現警覺性降低、技能退化，以及突發狀況下難以接手的問題。

3. 透明度、可理解性與信任

AI 的判斷可能不易理解，使用者未必知道系統依據什麼資料、如何得出建議，以及何時會失準。信任不足會使人拒用系統；信任過度則可能使人不加判斷地接受錯誤輸出。因此，信任須與系統實際能力相稱。

4. 安全、錯誤與責任歸屬

AI 輸出錯誤、資料品質不佳或系統故障，可能造成操作風險。當人、AI 與組織共同參與決策時，錯誤的發生原因、誰有權中止系統，以及責任由誰承擔，都須明確界定。

5. 個人差異、隱私與公平性

核心觀念

本題考查聲音顯示器的設計原則，以及環境背景噪音對語音溝通的干擾評估。聲音顯示器利用聲音傳遞警告或資訊，適合用於需要立即引起注意、使用者不一定正看著視覺顯示器的情境。設計時須讓訊號容易察覺、容易辨認，並讓聲音所表達的緊急程度與實際風險相符。

聲音訊號可運用的特性包括：

• 頻率與音調：頻率是聲波每秒振動次數，單位為赫茲（Hz）；音調是人對頻率高低的主觀感受。不同音調可用來區分訊號或表達警急程度。
• 音量：音量是人對聲音強弱的主觀感受，與聲音強度有關。訊號須足以越過背景噪音，又不宜大到造成驚嚇、傷害或妨礙其他訊息。
• 呈現型式：包括持續音或間歇音、音長、節奏、重複次數、音調變化、音色，以及聲音出現的空間位置等。清楚而獨特的時間型式有助於辨識。
• 訊號與背景的差異：聲音須能從日常背景聲中被察覺，並避免與其他警報或環境聲混淆。訊號所代表的意義應明確，且不同訊號數量不宜過多。

設計時還要考慮距離、遮蔽物、環境噪音、使用者聽力，以及聲音是否會被其他聲源遮蔽。聲音警報若能搭配視覺訊號，通常更有利於察覺及辨識。

解題方法：由訊號特性推導警報設計

本題前半可依序從「能否聽見、能否分辨、能否理解、是否符合緊急程度」說明，再將原則套用到空襲警報與救護車鳴笛。

1. 頻率與音調

警報音調應選在容易聽見、且不易被環境噪音遮蔽的範圍。若環境中已有大量相近音調，警報就須與其區隔。音調上升、下降或交替變化，也可用來形成可辨識的訊號，並增加警急感。

2. 音量

警報音量須足以讓目標使用者在預定距離及背景噪音下聽見。音量過低會被遮蔽；音量過高則可能造成驚嚇、聽力負擔，或使人難以判斷聲音來源。設計時應依警報涵蓋範圍與環境條件設定。

3. 呈現型式

間歇、重複、節奏鮮明或音調變化明顯的警報，比單調且長時間持續的聲音更容易從背景中被辨識。不同用途的警報應有不同的時間或音調型式，並盡量維持一致，使使用者能學會其意義。

4. 意義與緊急程度

聲音型式應與訊息相符：需要立即採取行動的警報，應具備明確、醒目且容易辨識的特徵。警報不宜只追求刺耳或複雜，否則可能引起混淆、驚慌，或讓使用者無法判斷該採取什麼行動。

空襲警報與救護車鳴笛的應用

空襲警報

空襲警報涵蓋範圍大，且要求民眾注意並採取避難行動，因此可採用音量足夠、可在遠距離聽見的警報聲，並以反覆、持續時間較長、音調明顯變化或具有鮮明節奏的型式，使其與一般環境聲區隔。若警報音型在同一地區長期一致，民眾較容易辨認其代表緊急狀況。實務上可搭配警示燈、廣播或其他通訊方式，補足噪音、建築遮蔽或聽力差異造成的漏聽。

核心觀念

本題考查以餘備設計降低單一故障造成事故的風險，並以可靠度衡量系統在指定條件與時間內正常執行功能的能力。系統安全設計的重點，是讓危害不因一個零件故障、一次人為失誤或一項管理缺失，就直接發展成重大事故。

• 可靠度（reliability）：系統在規定條件下、於指定時間內，完成指定功能的機率，記為 $R(t)$。可靠度高代表故障機率較低，但不等同於絕對安全；因為系統仍可能因錯誤操作、環境因素或設計缺陷而發生危害。
• 餘備（redundancy）：在主要功能之外，配置一個或多個可替代、支援或監督主要功能的元件、通道或程序，使主要部分失效時，仍能維持安全功能或進入安全狀態。
• 安全性與可靠度的差別：可靠度關心「功能能否持續正常運作」；安全性關心「系統是否能避免造成不可接受的傷害」。例如，系統可靠地維持錯誤速度，也可能是不安全的。

餘備型態與可靠度公式

若兩個相同元件以串聯系統運作，兩者都須正常，系統才可完成任務；假設元件故障彼此獨立，則：

$R_{\text{串聯}}=R_1R_2$

若兩個相同元件以並聯餘備運作，只要其中一個正常即可維持功能，則：

$R_{\text{並聯}}=1-(1-R_1)(1-R_2)$

若兩個元件可靠度皆為 $R$，則並聯可靠度為 $1-(1-R)^2$。此公式假設元件故障相互獨立；若兩者共用電源、感測器、軟體、維修程序或環境條件，便可能同時失效，不能直接視為有效餘備。

餘備設計可分為主動餘備（多個元件同時運作，由系統整合輸出）及待命餘備（主要元件失效後，由備援元件接替）。設計時還要考慮故障偵測、切換時間、切換失敗、共因失效，以及餘備本身增加的操作與維護複雜度。

解題方法

先界定系統的安全功能，再找出單點故障與事故發展路徑，最後提出能阻斷事故鏈的餘備與可靠度措施。套用於交通事故時，可依下列順序作答：

1. 定義安全功能：例如列車必須在速限內行駛，並在需要時可靠減速或停車。
2. 辨識失效與危害：找出設備故障、人員操作、監督程序或組織管理中，可能使安全功能喪失的環節。
3. 設計獨立防線：加入感測、警示、自動限制、備援設備、人工覆核或維修檢查等防線。
4. 說明可靠度如何改善：透過較可靠的元件、定期檢查、故障監測與維護，降低故障發生率；並以測試確認備援功能在需要時確實可用。

案例檢討：普悠瑪列車新馬站出軌事故

以民國 107 年 10 月 21 日臺鐵 6432 次普悠瑪列車事故為例。調查指出，事故列車出發前已有主風泵故障情形；列車行駛期間，司機員隔離列車自動防護系統（ATP），事故前列車速度升高，未能適時減速，最終於新馬站出軌翻覆。