109 專技高考高等考試 工業工程技師 設施規劃與自動化生產系統 考古題詳解
第 一 題15 分
某生產工廠每日工作 9 小時，中午休息 1 小時。每日機器停機時間為 57 分鐘，產品週期時間（機器最佳狀況下）為 52 秒／件。已知每日生產總生產單位數（良品＋重工＋不良品）為 470 件，生產良率為 91%。請問：
(一) 機器稼動率為多少？
(二) 機器生產效率為多少？
(三) 機器設備總合效能為多少？
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核心觀念
本題考查設備總合效能（Overall Equipment Effectiveness, OEE）的三項指標：
- 稼動率：扣除停機時間後，設備實際可運轉時間占計畫生產時間的比例。
- 生產效率：實際加工所需時間占設備實際運轉時間的比例。以最佳狀況下的週期時間乘上總生產數，計算理想加工時間。
- 良率：良品數占總生產數的比例。
總合效能為三者相乘：
本題的「總生產單位數」包含良品、重工品與不良品；生產效率以總生產數計算，良率則另行反映良品比例。
解題方法
每日工作 9 小時，其中午休息 1 小時，因此每日計畫生產時間為：
每日停機時間為 57 分鐘，故實際運轉時間為：
（一）機器稼動率
因此，機器稼動率為 88.125%。
（二）機器生產效率
第 二 題15 分
電腦化佈置中，有一以距離及單位成本為基礎之評分模式：
假設共有 個部門， 為由部門 到部門 之間每單位距離所需成本， 為由部門 到部門 之間的距離。現有一 5 個部門之設施，資料如下。
單位距離成本：
| 從＼至 | A | B | C | D |
|---|---|---|---|---|
| A | — | 5 | 5 | 5 |
| B | 2 | — | 2 | 4 |
| C | 3 | 2 | — | 2 |
| D | 5 | 2 | 1 | — |
距離資料：
| 從＼至 | A | B | C | D |
|---|---|---|---|---|
| A | — | 50 | 35 | 65 |
| B | — | — | 75 | 35 |
| C | — | — | — | 50 |
| D | — | — | — | — |
請計算其評分總分為何？
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核心觀念
本題考「距離與單位成本加權的佈置評分」。依題目公式，將每一組部門的單位距離成本 乘上兩部門距離 ，再把所有部門組合加總：
由於只加總 的組合，每一對部門只計算一次。
解題方法
題目文字稱有 5 個部門，但圖表只列出 A、B、C、D 四個部門，沒有第五個部門的成本與距離資料。以下依圖中實際提供的四部門資料計算，取成本表與距離表的上三角數值：
| 部門組合 | 單位距離成本 | 距離 | 成本距離乘積 |
|---|---|---|---|
| A–B | 5 | 50 | 250 |
第 三 題20 分
【題組共用題幹】
請依給予之活動關係圖，回答下列問題。
作業面積資料如下：
| 編號 | 部門 | 面積 |
|---|---|---|
| 1 | 辦公室 | 600 |
| 2 | 人事部門 | 1000 |
| 3 | 焊接 | 800 |
| 4 | 沖壓 | 900 |
| 5 | 鑄造 | 1200 |
| 6 | 機器加工 | 1000 |
| 7 | 裝配 | 未標示 |
| 8 | 塗裝 | 700 |
| 9 | 鐵材貯存 | 500 |
| 10 | 成品貯存 | 600 |
| 11 | 其他貯存 | 1000 |
| 12 | 維護 | 800 |
活動關係圖中使用之關係代號包括 A、E、I、O、U、X；文字層擷取結果如下：
- 辦公室：I
- 人事部門：
- 焊接：U、X
- 沖壓：
- 鑄造：U
- 機器加工：
- 裝配：X、X
- 塗裝：
- 鐵材貯存：A、U、U
- 成品貯存：
- 其他貯存：I、U、U
- 維護：
活動關係圖其餘文字層擷取排列如下：
U、E、I、U、U、I、E、I、X、U、U、U、X、E、U、U、E、U、I、U、I、I、I、E、E、I、I、U、A、I、I、E、U、I、U、I、U、U、U、U、U
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核心觀念
活動關係圖用 A、E、I、O、U、X 表示部門間的接近需求；配置時，先確定適合作為起點的部門，再依關係強度安排其他部門。面積資料則用來決定各部門所需的空間，起始配置以面積最大的部門作為基準。
兩個不同部門間只有一個關係，因此 個部門的關係總數為：
解題方法
- 依原頁掃描圖讀取面積，最大者為第 5 部門「鑄造」，面積 。故第一個配置的部門選鑄造；後續再依活動關係圖中的關係代號安排相鄰部門。
- 20 個部門的關係數為：
第 四 題30 分
根據德國工業 4.0 報告，未來的智慧工廠必須具備以下特色，請論述下列各項之實例：
(一) 硬體、軟體與系統整合技術，使生產行為具有感測聯網。
(二) 資料蒐集分析（Big Data）。
(三) 虛實系統整合（Cyber Physical）。
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核心觀念
本題考查工業 4.0 智慧工廠的三項關鍵能力：感測聯網、資料蒐集與分析，以及虛實系統整合。答題時應分別說明各項技術如何運用，並以具體生產情境舉例。
感測聯網讓設備、工件與資訊系統能即時交換狀態；大數據分析從大量生產資料中找出趨勢與異常；虛實系統整合則使實體設備與數位模型彼此連結，讓現場狀態能反映於虛擬系統，並讓分析或控制結果回饋現場。
解題方法
依題目列出的三項特色逐項作答，每項採「技術內容＋生產實例＋帶來的效益」說明。三者的關係可整理為：感測聯網負責取得並傳送資料，大數據分析負責由資料產生判斷，虛實系統整合則負責連結實體設備與虛擬模型，形成可監控、分析及回饋的生產流程。
分項說明與實例
（一）硬體、軟體與系統整合技術，使生產行為具有感測聯網
智慧工廠透過感測器、射頻識別（RFID）、機器控制器及通訊網路，將機台、物料、工件與資訊系統連接。硬體取得現場狀態，軟體負責資料處理與管理，系統整合則讓設備、製造執行系統（MES）及企業資源規劃系統（ERP）能交換資訊。
**實例：**在組裝產線上，RFID 標籤記錄工件的料號與製程履歷；各站感測器回報工件是否到站、加工完成與否，以及機台的溫度、振動和運轉狀態。MES 即時掌握工件位置與生產進度，並依工件規格將加工指令傳給相應設備。若機台發生異常，系統可通知操作人員或調整後續排程。
此作法能提升生產流程的可視性，降低人工抄錄與資訊傳遞延遲，也有助於追蹤產品履歷及快速處理異常。
（二）資料蒐集分析（Big Data）
大數據不只指資料量大，也涉及資料來源多、產生速度快，以及格式多樣等特性。智慧工廠可蒐集設備運轉、製程參數、品質檢驗、物料流動與訂單等資料，再利用統計分析、資料探勘或機器學習，找出異常模式、品質影響因素與設備故障徵兆。
第 五 題20 分
規劃工廠佈置時，對保健及醫療設施需要，試說明需要提供哪些資訊？該資訊工廠佈置如何規劃、繪圖說明？
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核心觀念
本題考查工廠佈置中的保健及醫療服務設施：如何依員工健康服務需求，決定設施的種類、容量、位置，以及與其他廠區空間的關係。規劃重點是讓員工能迅速取得適當照護，同時避免醫療動線妨礙生產、物流及緊急疏散。
題目未提供廠區規模、員工人數與產業風險，以下以一般製造工廠為假設。設施種類與規模應依員工人數、工作危害及實際服務需求調整。
規劃前應蒐集的資訊
規劃前先確認下列資料，作為設施種類、數量與位置的依據：
- 員工及作業資料：員工總數、各班別人數、工作區域分布、輪班情形，以及員工是否集中於特定建物或樓層。
- 健康與事故需求：工作危害種類、過往職災與急病情形、常見傷病、可能的緊急醫療需求，以及是否需要健康檢查或健康諮詢。
- 服務內容與服務方式：廠內提供的服務項目、服務時段、醫護人力配置，以及由廠內醫護人員、外部醫療機構或兩者共同支援。
- 醫療空間及設備需求：是否需要急救、診療、休息觀察、健康諮詢、健康檢查或藥品器材存放空間；確認所需設備、家具、收納與清潔需求。
- 可及性與外部支援：醫療設施至各工作區的步行距離、主要通道與入口位置、救護車接近及停靠條件，以及至外部醫療機構的聯繫與送醫方式。
- 環境與設施條件：安靜、通風、照明、隱私、清潔、供水、電力、通訊及必要的無障礙條件；並確認空間能否因員工人數或服務需求變動而調整。
解題方法與佈置步驟
採用「先定需求，再定位置，最後畫出空間與動線」的方式作答：
- 由需求推定服務項目與容量：依各班員工人數、危害程度、事故與健康服務需求，列出必須提供的服務，並估計醫護人力、設備及空間需求。
- 分析服務對象與可及性：比較各工作區到醫療設施的距離，確認員工能由安全、直接的路徑抵達；急救設施的可及性尤其重要。
- 決定設施位置：選擇容易辨識且便於抵達的位置，並使救護車能靠近或由醫療設施順利接駁至廠區出入口。位置應兼顧各主要工作區的服務範圍，避免被倉儲、機台或管制空間阻隔。
- 安排室內機能與動線：依服務流程安排接待、診療、休息觀察及器材藥品存放空間；維持員工就診與生產物流動線分流，並提供基本隱私與安靜環境。
- 在佈置圖呈現配置：先以廠區平面圖標示工作區、入口、主要通道、醫療設施及救護車接近路徑；再以局部平面圖標示醫療空間內各機能區與設備。圖上應有方向、比例或尺寸、圖例與動線箭頭。
佈置示意圖
以下為概念配置圖，實際位置與距離須依廠房尺度、出入口及作業流程調整：