地特三等申論題 109年 [職業安全衛生] 安全工程

第一題

📖 題組：
四、(一)安全系統往往有多個子系統，卻不以聯集或交集的形式啟動，原因為何？（10分） (二)假設有一安全措施，它有4組功能全同的偵測系統，其中，只要有3組作動正確，就能完成安全任務；如果每組偵測系統的可靠度為0.95時，請問此安全措施的不可靠度為何？（15分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

安全系統往往有多個子系統，卻不以聯集或交集的形式啟動，原因為何？

本題測驗安全系統邏輯設計的核心權衡。考生應聯想「聯集（OR/並聯）」與「交集（AND/串聯）」在可靠度工程上的意義，並點出前者易導致「誤動作停機（可用性低）」，後者易導致「危險時未啟動（安全性低）」，進而帶出實務上常採用的「多數決/投票邏輯（m-out-of-n）」作為折衷方案。

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【破題】安全系統的設計須兼顧「安全性（避免危險失效）」與「可用性（避免誤動作）」，單純的聯集或交集邏輯走向兩個極端，無法達到風險與效益的最佳平衡。【論述】一、交集（串聯/AND邏輯）之缺陷

假設有一安全措施，它有4組功能全同的偵測系統，其中，只要有3組作動正確，就能完成安全任務；如果每組偵測系統的可靠度為0.95時，請問此安全措施的不可靠度為何？

本題測驗可靠度工程中的「k-out-of-n (n取k) 冗餘系統」機率計算。看到此題應立刻聯想「二項式分佈定理」，先算出系統正常運作的機率（即系統可靠度），再以 1 減去該值求得系統不可靠度，或直接計算系統失效的機率組合。

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【解題關鍵】利用二項式定理計算「n取k (k-out-of-n) 冗餘系統」的可靠度，進而求出不可靠度。【解答】 Step 1：確認已知條件與系統邏輯

📝 安全系統邏輯架構

💡 平衡「安全性」與「可用性」，避免危險失效與誤動作。

比較維度	交集邏輯 (AND)	VS	聯集邏輯 (OR)
作動條件	所有子系統均須感應	—	任一子系統感應即作動
安全性	低，易產生危險失效	—	高，確保危險時必啟動
可用性	高，不易誤動作停機	—	低，易因雜訊誤啟動
失效性質	Fail to Danger	—	Fail to Safe (Spurious)

💬實務多採投票邏輯(Voting)以折衷兩者缺陷，達成風險與效益平衡。

🧠 記憶技巧：聯集怕誤停，交集怕不靈，投票最平衡。

⚠️ 常見陷阱：答題時容易只強調「安全失效」而忽略「誤動作」對工廠產能與經濟效益的負面衝擊。

SIS 安全儀表系統可靠度(Reliability)計算二項分布於系統之應用

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