第3卷第4期.pdf

ISSN 2310-7480

第三卷 ‧ 第四期 Vol. 3, No. 4, October 2016

航空安全及管理季刊 第三卷

Journal of Aviation Safety and Management

航空安全及管理

季刊

航空安全及管理季刊 第三卷 ‧ 第四期

第四期 ‧ Journal of Aviation Safety and Management Vol. 3, No. 4, October 2016

Journal of Aviation Safety and Management Vol. 3, No. 4, October 2016

ISSN 2310-7480

飛航安全調查委員會 Aviation Safety Council

航空安全及管理 Journal of Aviation Safety 季刊 and Management 第三卷

第四期

航空安全及管理 季刊 Journal of Aviation Safety and Management 中華民國一○三年一月創刊

Quarterly, Vol. 3, No. 4

中華民國一○五年十月出版

October 2016

本季刊內容不代表本會意見 The views expressed in the Journal are not necessarily those

發行人

黃煌煇

審查者

航空安全及管理季刊審查委員會

編輯者

航空安全及管理季刊編輯委員會

of the Aviation Safety Council

目  錄    Table of Contents  

總編輯

黃煌煇

執行編輯

官文霖

指導委員

何慶生 卓大靖 宛

同 林怡忠 林博雄 林呈光 袁曉峰

張有恆 陳一戈 黃揚德 楊嘉明 蔡德龍 顏進儒 （以上順序按委員姓名筆劃排列）

官文霖、黃佑平、 新式飛航紀錄器之特點與應用 ..................................................................................................... 257 Wen-Lin Guan, 第二部分：新式飛航紀錄器系統與分析應用 Mason Huang Features and Applications of New Generation Flight Recorders Part II: New Generation Flight Recorders and Its Applications 盧衍良、尹相隆 274 我國普通航空業空中工作業務與空中勤務總隊重疊概況檢討 ............................................... Alex Y.L Lu, Discussion on Business Overlap between National Airborne Hsiang-Lung Yin Service Corpsand General Aviation Industry in Taiwan 鄭永安、任靜怡、 我國民航安全資料蒐集與處理系統發展之研究 ........................................................................ 292 楊啟良 The Development of Civil Aviation Safety Data Collection Danny Cheng, and Processing Systems Study Tracy Jen & Morris Yang 311 光學掃描技術於實體模型重建之運用 ......................................................................................... 莊禮彰、鍾添東

Application of Optical Scanning Technology for Reconstructing Surface Model

Li-Chang Chuang, Tien-Tung Chung

助理編輯

出版者

郭嘉偉

飛航安全調查委員會 231 新北市新店區北新路 3 段 200 號 11 樓 電話： （02）8912-7388 傳真： （02）8912-7399

印刷者

普林特印刷有限公司

Publisher

Aviation Safety Council

Editors

Editorial Board, Journal of Aviation Safety and Management

Chairman

Hwung-Hweng Hwung, Ph.D.

Address

11th Floor, 200, Section 3, Beixin Road, Xindian District, 231 New Taipei City, Taiwan (R.O.C.)

封面_第三卷第四期.indd 2

2016/11/22 下午 02:37:48

新式飛航紀錄器之特點與應用 第二部分：新式飛航紀錄器系統與分析應用 Features and Applications of New Generation Flight Recorders Part II: New Generation Flight Recorders and Its Applications 官文霖 Wen-Lin Guan1 黃佑平 Mason Huang2 （於民國 105 年 4 月 21 日收稿，5 月 17 日第一次修訂，並於 5 月 31 日定稿） 摘

要

過去 50 年飛航紀錄器一直扮演著飛航事故及飛安意外事件調查的重要角色。 其紀錄媒介經歷金屬錫箔、數位磁帶，到固態晶片，所記錄參數也從 5 項驟增至 3,000 餘項。對現代民航噴射機而言，駕駛艙內之飛控資料及導航模式均已高度自動化， 新式飛航紀錄器係以固態晶片技術，將駕駛艙語音及錄像，飛航資料及數位鏈路資 料經擷取後存入飛航紀錄器，主要特性包括：格式複雜、取樣率高、多資料來源、 具備 10 分鐘獨立電源供應給座艙語音紀錄器。本篇論文回顧飛航紀錄器的發展歷 程、探討飛航紀錄器之技術規格與訊號編碼，針對新式飛航紀錄器之特點與應用， 研究飛航資料監控及大數據的整合應用趨勢。研究發現新式飛航資料紀錄器紀錄參 數逾千項，傳統的表格及繪圖方式已不易探究其細微變化；各式狀態及電門訊號如 逾百項將增加飛航事故的工作負擔。因此，發展近即時的飛航資料監控是一大趨 勢，透過雲端運算技術可以事先掌握航機的警告狀態與瀕臨故障的次系統或組件， 以達更安全的航班任務派遣與積極性飛安監控。 關鍵字：大數據、雲端運算、飛航資料紀錄器、飛航資料監控

Abstract Over the past fifty years, flight recorders have played an important role in aviation occurrence and flight incidentinvestigation. The record media has traversed from metal foil, digital tape, then into solid-state memory chipset. The relevant recording parameters have increased from five to more than 3,000. For modern jet airplane, the flight control laws, navigation modes and the aircraft state parameters are highly automated collected into glass cockpit instrument. Based on modern memory chipset techniques, flight deck audios, flight data, airborne images and digital datalink information together can be

1 2

飛航安全調查委員會調查實驗室主任 長榮航空公司航行安全室

257

recorded into two flight recorders. The key features include: complex data formats, high sampling rates, multi-data sources, and 10-minute emergency power to supply the voice recorder. The paper reviews the development process of the flight recorders, studies the technical specification and raw data encoding methods, besides emphasizing the features and applications of new generation flight recorder and surveying application trends on the flight data monitoring and big data. The paper concludes that traditional data tabular and plot methods has been difficult to analyze thousands parameters, and interpret variation in detail. The aircraft’s navigation modes and switch positions have been recorded into hundreds parameter and it increases the workload on occurrence investigation. Therefore, developing a near real-time data monitoring is a major trend as airline operators could master the advance warning of their aircraft and on the verge of sub-system or component failures through the cloud-based computing technology, to achieve a safer dispatch mission, and conduct the flight data monitoring task proactively. Keywords：big data, cloud-based computing, flight data recorder, flight data monitoring

二、研究目的 1940 年初期國際民航組織（ICAO）開始起草民用航空器裝置飛航紀錄器 之規範。民用航空器所裝置的飛航紀錄器包括：座艙語音紀錄器（Cockpit Voice Recorder, CVR）及飛航資料紀錄器（Flight Data Recorder, FDR） 。過去數 10 年 發生的民用航空器重大事故中，飛航紀錄器（Flight Recorders,俗稱黑盒子）提 供了事故調查人員最直接而可靠的證據，協助發現事故發生肇因及潛在風險。 因此，飛航安全的領域中，飛航紀錄器始終扮演著事故調查與改善飛安工作之 重要角色。 筆者曾於民國 96 年於 Airway 發表一篇 「飛機失事關鍵證據-黑盒子之演進」 的短文，並於民國 103 年科學發展月刊第 495 期發表一篇「揭開黑盒子的祕密」 ， 這兩篇文章主要介紹飛航紀錄器（俗稱黑盒子）的由來、黑盒子的規格、訊號 編碼及用途，詳文獻[1]。有感於新式飛航紀錄噐的推陳出新與各種解讀技術的 複雜度，本論文區分為兩部分：第一部分：飛航紀錄器發展歷程及訊號編碼； 第二部分：新式飛航紀錄器系統與分析應用。 2010 年 7 月，ICAO 發布第 6 號附約第九版規定（Annex6）的標準及建議 措施，其中涉及飛航紀錄器的相關內容，首次擴大規範兩種新的紀錄器，包括： 座艙影像紀錄器（Airborne Image Recorder, AIR），及數據鏈通訊紀錄器（Data Link Recorder, DLR）飛航。紀錄器發展迄今已有 70 餘年，以下探討新式飛航 紀錄器之特性及應用。

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二、新式飛航紀錄器之特性 以 Honeywell980-6023-xx/6025-xx 系列紀錄器為例，DLR 資料被加密壓縮 儲存在單一 DLU 檔案內，必須使用專屬裝備下載及解密才能獲得 CPDLC message。然而，L-32100-1025-XX/6026-xx 系列紀錄器為例，CPDLC message 被加密儲存於 SSCVR 的原始資料中，經過下載後仍需使用 AUDIO & DATA LINK PLAYER（ADLP）軟體來解密還原。對於 AIR 資料解讀，以每秒 1~10 幅影像呈現駕駛艙儀表，相關儀表燈號及指示刻度必須清晰可識別；以手動或 半自動影像識別軟體讀取刻度。 以 L-3 的 FA5000 系列紀錄器為例，包含 FA5000、FA5001 與 FA5003 三 款紀錄器，其中 FA5000 屬於 FA5001 與 FA50032K 的過渡產品，並沿用 FA2100 系列之 CSMU。FA5000 系列紀錄器除了提供至少 2 小時的 CVR 錄音以及 DLR 資料外，FDR 資料則可記錄 50 小時、最高每分 2048 字元。本小節將探討 A380、B787、A350 的飛航紀錄器系統，及機載影像紀錄器。 2.3.1

A380 飛航紀錄器系統 A380 客機之飛航紀錄器系統極為複雜，包含：紀錄座艙語音，飛航資料，

數位通信訊息（CPDLC）等功能。FDR 系統是由駕駛艙影像紀錄器，數位式飛 航資料紀錄器，3 軸加速儀，及虛擬快速擷取紀錄器功能（Virtual QAR Functions） 等次系統組成，詳圖 1。 A380 客機設計兩種飛航紀錄器安裝規格，一為標準型（於機尾安裝兩具獨 立 CVR 與 FDR） ，另一為改良型組合式紀錄器（Combined Voiceand Data Recorder, CVDR），分別安裝於駕駛艙及機尾。 A380 客機之座艙語音及數位資料連結紀錄器系統（Cockpit Voiceand Data Link Recorder System，CVDLRS）為目前最複雜的系統，CVDLRS 包括：固態 式座艙語音紀錄器，數位資料連結介面，圖 2 為 A380 座艙語音及數位資料連 結紀錄器系統架構圖。

259

圖1

圖2

A380 飛航紀錄器系統架構圖

A380 座艙語音及數位資料連結記錄器系統架構圖

260

2.3.2

B787 飛航紀錄器系統

波音 B787 型機裝載兩具 GE Aviation 公司生產的增強型飛航紀錄噐如圖 3.7-1 所示，兩具皆存有 50 小時以上之飛行資料及 2 小時之聲音資料，分別安 裝於機首航電艙及機尾，機首之 EAFR 並具備 10 分鐘之獨立電源供應，作為 航機電源失效後持續提供座艙語音及影像紀錄器所需電力，詳圖 3。 波音 B787 型機則使用全雙工交換式乙太網路（AFDX）做為各航電次系統 間之網路通訊主幹，傳輸速度約為 ARINC 429 的 1000 倍。然而，現有 FDR 之 573/717 的資料編碼標準無法對應 AFDX 的網路架構，故 B787 於 AFDX 的網 路架構下衍生新的 ARINC 767 標準。波音 787 的 EAFR 並可於記憶體中儲存符 合 ARINC 647A 規格的飛航紀錄器電子解讀文件（FRED）檔案格式，使得紀 錄器工程參數的解讀可更為便利。 為因應維修需求，波音 B787 另外將機上維修電腦產生的連續參數紀錄 （Continuous Parameter Logging，CPL）以符合 ARINC 767 標準之格式，透過 AFDX 一併存入紀錄器中，CPL 與 EAFR 紀錄資料不同之處在於 CPL 僅紀錄事 件觸發資料，EAFR 儲存預先排程紀錄資料。波音 787 之 EAFR 在座艙語音之 儲存上與現行 CVR 一樣具備四道音軌儲存，座艙區域麥克風為類比收音之外， 另外三軌包含無線通訊之語音紀錄皆為 787 自己的數位音源系統透過 AFDX 網 路提供給 EAFR 儲存。

圖3

B787 飛航紀錄器外觀圖 261

使用 GE Aviation 的專屬地面設備下載 B787 飛航資料時必須小心謹慎， EAFR 自飛機取下後使用專屬排線供電並透過 RJ-45 網路線由 PC 端以 IE 與紀 錄器內的電腦連接，內定 IP 172.274.10.30。於資料「下載（download）」選項 中，它提供三種下載模式：（1）完整原始資料下載，區分故障資料、語音資料 及飛航資料；（2）按資料屬性分開下載共有 9 種格式，含 B787 IGS 專屬格式 ASCDB，FRED 格式，且語音資料已分成 4 軌； （3）按航段下載，分為 6 種格 式，詳圖 4。 另於「維修（Maintenance）」選項，提供刪除原始資料的功能，一旦刪除 原始資料將無法復原。取得 FRED 文件後，務必確認 EAFR 的軟硬體版本、波 音 LSAP 相關序號、前後 EAFR 的件號，及其他相關組件的件號。上述關鍵資 訊應與民航業者的相關適航紀錄文件比對，再進行解讀。

圖4 2.3.3

B787 飛航紀錄器原始資料下載介面圖

A350 飛航紀錄器系統 A350 型機採用全雙工交換式乙太網路，對於飛航紀錄器可以選用 ARINC

717 規範的第四代飛航紀錄器或 ARINC 767 專用的增強型飛航紀錄噐。為考量 與其他機隊間之裝備相容性及節省成本，空中巴士預先選用第四代飛航紀錄 器，其做法為在飛機上安裝一套中央資料收集單元（Centralized Data Acquisition Unit, CDAU）將 AFDX 網路及其他 ARINC 429 網路之資料整合，並轉換為 262

ARINC717 資料串流並存入 FDR，該設計有別於 B787。A350 可以使用當今市 面上大部份的標準 FDR，延續使用虛擬快速擷取紀錄器功能（VQAR），但民 航業者亦可額外選配快速存取紀錄器（QAR），系統架構圖詳圖 5。 現有的 A350 機型使用之 FDR 可紀錄 25 小時以上之飛航資料，儲存格式 為每秒 1,024 字元（1,024WPS）之標準 ARINC717 資料串流，記錄參數約 3,400 項，相比同樣採用 1,024WPS 標準之 B737-800 型機餘 1,500 項參數及 B777-300 型機餘 1,600 項參數，以及採用 EAFR 之 B787 型機 2,096 項參數，可提供更多 系統相關資訊。 圖 6 為 A350 FDR 的 XML 資料範例，主要有三部分：檔頭定義（header）、 4 秒原始資料框定義（Subframe） ，及所有飛航參數的解讀定義（Parameter 717） 。 檔頭包括 6 個欄位：ARINC 版本、XML 版本、文件創建日期、原始文件來源、 正負號定義。4 秒原始資料框定義包括 5 個欄位：字元長度、總字元、每秒多 少字元、是否 4 秒一循環、同步字元定義。飛航參數以「空速」為例，它需要 填寫 12 個欄位的相關資料，如紀錄位置為第 661 字元；原始資料使用 ARINC 717 編碼紀錄於第 3 至第 12 位元；資料屬性為二進位；資料轉換係數 0.5。

圖5

A350 之飛航紀錄器系統架構圖

263

圖6 2.3.4

A350 飛航資料紀錄器的 XML 資料圖

機載影像紀錄器 對於航空器之失事調查而言，若能以錄影方式，取得事故發生期間駕駛艙

內儀表的變化和駕駛員之反應等資訊，將可大幅降低調查的難度。例如，1985 年 8 月，英國一架 B737 型機發生發動機空中著火，造成機上所有人員罹難。 英國航空器失事調查局於調查報告中首次提出安裝機載影像紀錄器的建議，以 提供飛航組員飛行時能夠看到航空器外是否有起火或其它損害。由於機載影像 紀錄器系統必須考量有限光線的距離、機內外溫差、壓力改變、電力供應等外 在環境問題，以及系統本身的可靠度、可維護性和適航認證等。 4 年後，英國航空器失事調查局於一份研究報告中卻指出： 「此時的科技尚

無法達成安裝機外影像系統的目標」。事隔 20 餘年，當今影像技術已趨成熟， 固態式數位感光裝置（CCD）結合廣角鏡頭、自動光線感測、影像壓縮技術等 已克服早期的技術問題，只需再配合紀錄單元，以決定適當的影像來源、解析 度、大小、長度、顏色數、每秒格數、壓縮比等規格，詳文獻[2]。 2000 年法國協和號失事後，法國航空安全調查於調查報告中亦提出一項飛 安改善建議： 「致 ICAO 飛航紀錄器專家小組，應明確訂定時程並研擬民航運輸 264

類航空器安裝機載影像紀錄器。」回顧過去 20 年美國運安會及加拿大運安會已 發布的調查報告，至少有 10 項涉及安裝機載影像紀錄器的飛安改善建議。然 而，ICAO 與歐美的飛航事故調查機構提出安裝機載影像紀錄器的建議受到國 際飛協（IFALPA）的反對意見，詳文獻[3]。 就大型民用航空器而言，多數國家應該不會立法安裝機載影像紀錄器，除 非獲得 IFALPA 的支持。就 3,180 公斤以下的直昇機及 5,700 公斤以下的定翼機 而言，安裝簡式飛航紀錄噐（Light Weight Flight Recorder）是另一大趨勢。簡 式飛航紀錄噐類似行車紀錄噐的概念，其紀錄模組也包括：CVR、FDR、AIR 與 DLR。目前，符合 ED 155 的標準的產品至少有十家廠商。例如，L-3 的 LDR 1000 相容於 ARINC 429 及 ARINC 717 的飛航資料傳輸及編碼記錄標準，亦可 以儲存 2 小時的座艙語音及座艙影像。

三、新式飛航紀錄器之應用 為完善新式飛航紀錄器的解讀能量及持續精進調查應用技巧，飛安會約耗 時三年採購解讀及分析系統，派員出國研習最新的技術。另外，配合執行一項 工業合作計畫，邀請北美地區資深教官來台授課。本節將闡述我國飛安會的新 式紀錄器解讀與分析技術轉移成果，並探討新式飛航紀錄器之分析及應用案例。

3.1 新式紀錄器解讀與分析技術轉移成果 2015 年 10 月，飛安會執行新式紀錄器系統訓練及分析技術轉移訓練計 畫。該計畫由加拿大 Plane Sciences Inc. （以下簡稱 PSI）派四名講師來台授課， 內容包含波音 787 及空中巴士 A350 型機紀錄器系統架構，新式紀錄器解讀與 分析軟體訓練項目。 該款新式紀錄器解讀與分析軟體（以下簡稱 FAS）由 PSI 開發，其軟體四 大模組功能：各式 FDR/QAR 原始資料解讀、飛航資料分析、飛航軌跡重建及 飛航動畫。FDR/QAR 原始資料解讀的核心為支援飛航紀錄器電子解碼文件 （FRED）之解碼模組；飛航資料分析方面內建資料表列（List）、圖表繪製 （Trace） 、座艙語音紀錄器（CVR）抄件顯示；飛航動畫則可整合 CVR 聲響及 飛航儀表及地形。 FAS 的 FDR/QAR 原始資料解讀方式，遵循標準飛航資料儲存格式，按 265

FRED 解讀文件尋找同步字元，准許使用者選定進行解讀的資料區間，FAS 使 用 Python 程式語言，效率很高。FAS 可支援之紀錄器格式眾多，除傳統 ARINC 573/717 外 ， 亦 支 援 L-3FDT/FDR 、 Honeywell DLU 、 EAFR ARINC767 、 P&GMPFR/SSQAR、Teledyne WQAR 等，操作畫面詳圖 7。此外亦支援 CSV 格式檔案。FAS 的飛航軌跡重建模組十分特殊，至少涉及磁偏角模型在其中， 相關結果可以自選用 Google Earth 及 X-plane 進行飛航軌跡重現與飛航動畫之 播放，主要畫面詳圖 8。

圖7

圖8

FAS 可支援之飛航資料儲存格式

新式紀錄器解讀與分析軟體（FAS）主要畫面

266

圖 9 顯示 FAS 資料處理流程，使用者首先應備齊 FDR 原始資要、對應的 FRED 文件、CVR 聲音檔、配合時間系統填入之 CVR 抄件檔。使用 FAS 檔案 管理功能匯入相關資料，FAS 即依據 FRED 文件將 FDR/QAR 原始檔轉換為工 程參數，根據工程參數進行資料表列及繪圖分析。根據飛航軌跡計算結果，以 本機網路連結 X-plane 及 GoogleEarth 進行動畫模擬，後依需求設定飛航儀表、 CVR 聲音及抄件。於 X-plane 模擬平台中可以設定航機模型、特定機場及環境 特效。

圖9

3.2

FAS 資料處理流程圖

新式紀錄器之分析及應用案例 本節將探討新式紀錄器之分析及應用領域，包括：涉及落地衝出跑道之事

故調查、航機即時健康狀態之監控，及大數據於飛航安全的應用等。 3.2.1

涉及落地衝出跑道之事故 以 ERJ-190 型機為例，它使用 Honeywell 980-6025 系列的固態晶片式飛航

紀錄噐，FDR 與 QAR 紀錄參數幾乎一樣約 960 項參數。對於涉及落地衝出跑 道的飛航事故調查，航機的減速性能必為分析的一項重點。ERJ-190 有紀錄所 有主輪的輪速、正負駕駛煞車踏板的位置與煞車壓力、兩具發動機推力及反推 力狀態，所有操控面狀態等。不論駕駛員是否採用自動煞車，都可以主輪滑移 率（slip ratio）來評估減速效能，並配合加速度的變化來分析落地減速期間是 否受到道面影響其減速率，詳圖 10。圖中所繪參數包括：速度、垂向加速度、 267

油門、反推力狀態、操控桿位置、俯仰角、煞車踏板、煞車壓力、主輪滑移率， 及自動煞車狀態。

圖 10

某架 ERJ-190 型機於落地階段衝出跑道期間之飛航資料繪圖

2006 年 3 月 26 日某架 A321 型機於挪威桑德爾福德落地時衝出跑道，該機 取得落地許可時獲知該機場道面屬溼雪 8 公厘狀態。該機處於穩定進場通過跑 道頭，約 2,600 呎落地。該機於進場及初始落地減速是由副駕駛擔任操控駕駛 員，他事後訪談時表示：「他覺得當時是 POOR Braking Action, 他懷疑飛機的 煞車壞了」 ；約數秒後機長接手操控飛機並使用緊急停止煞車及鼻輪轉向器，強 制飛機脫離道面以增加減速效果。 本調查案是由挪威航空事故調查局（AIBN）負責，為分析該機的減速性能，

268

AIBN 請求空中巴士提供協助，詳文獻[4]。分析結果顯示，該機地速 60 浬/時以 上期間，煞車效能介於 20%至 40%；因機長將飛機偏出道面後，煞車效能約提 升至 50%；該機於初始落地減速期間應該遭遇動力水飄，因為有效煞車係數略 低於 0.05，詳圖 11。

圖 11 3.2.2

某架 A321 型機於落地階段衝出跑道期間之減速性能繪圖

航機即時健康狀態之監控應用 過去約 40 年期間，民航業者受限於電腦及通信科技，對於飛航資料的監控

工作屬於事後分析及按月檢討。亦即，每隔幾天要派員將飛機上的 QAR 紀錄 噐取下，送到飛安部門進行解讀及分析，從分析到產生飛安統計報表約 3 至 5 天。根據飛安事件的分類及等級，視情況約談當事人，甚至召開會議討論而延 怠改善飛安的時機。不論是涉及航務或機務的飛安事件，完整的檢討報告通常 約 2 周至 4 周後才完成，其改善作為及效率實有改進空間。 最近三年，新式飛航紀錄噐伴隨著 3G/4G 無線通信技術，整合快速擷取紀 錄噐（QAR） 、飛機通信定址與報告系統（Aircraft Communication Addressing and Reporting, ACARS）或飛機狀態監控系統（Aircraft Condition Monitoring System, 269

ACMS） ，以及無線傳輸系統以成為主流。本項技術可以作到即時監控飛機相關 次系統及發動機的健康狀態。透過無線通信系統，可將飛機的危險情況產生預 警報表、特定監控參數傳回地面聯管中心及維修部門。 例如，2014 年中國國航透過「機載資料及移動設備技術研究與應用」的經 費補助，整合現有的 ACARS 及 GE 發動機遠程監控技術，開發一套「電子化 運行平臺」 ，詳文獻[5]。該平台已建立 A319/A320/A321/A330/A340 及 B737-NG 的運行監控系統，另以波音的飛機健康管理（Airplane Health Management, AHM） 系統來監控 B747 及 B777 機隊。根據航機派遣紀錄，廈門航空的 B737-NG 機隊常因空調系統故障造成航機延誤起飛，多數原因為空調系統的散熱噐故障。 鑒於 B737-NG 機隊並無中央維修電腦，經取得波音原廠協助，廈門航空按 照波音技術檔的標準施工及符合要求，利用空調系統現有的溫度感測器並改裝 線路，將相關空調狀態參數經由 FDAU 採集，並自行開發 ACMS 軟體以達實 現自動監控空調性能及趨勢監控健康狀況，設定警告門檻值以即時傳送空調系 統瀕臨故障的訊息到地面維修部門，詳文獻[6]。圖 12 顯示某架 B737-NG 型機 於地面滑行期間，二號空調系統的 RAM AIR TEMP 偏高達攝氏 90 度，該機的 ACMS 立即發送警告訊號給地面維修站，該機到達目的地機場後立即安排檢修。

圖 12

某架 B737-NG 型機二號空調系統的溫度異常件監控圖 270

3.2.3

大數據於飛航安全的應用 近年，美國民航業者陸續提出發展大數據持續改善飛安的議題，亦即應用

新興的 IT 科技整合飛航資料監控與飛航安全管理系統。因應馬航 370 空難， ICAO 提出應用大數據及雲端計算相關技術發展民航機的全球即時追蹤系統， 以提升民航機遇險時的救援效率。應用大數據研發新型民航機屬於必經的成功 之路，以達縮短研發期程、節省經費、提升各式地面測試與飛行測試的效率等， 詳文獻[7]。以 A320 為例，各項飛行測試計蒐集 12,000 項參數，總資料料約 8.5 TB；為研發 A350 的飛行測試計蒐集 670,000 項參數，總資料約 450 TB，亦即 增加 50 倍，詳圖 13。

圖 13

Airbus 發展 A320/A340/A380/A350 飛行測試所蒐集的資料比較圖

最近 3 年，我國數家民航業者積極評估建置地面無線 QAR 基站（Wireless Ground Base Station, WGBS） ，於航機上安裝無線 QAR 或改裝 QAR 的效益。據 此 ， 我 國 民 航 業 者 亦 紛 紛 採 用 新 式 的 飛 航 資 料 分 析 系 統 ， 如 Airfase 及 Aerobytes。 2013 年中國民航局開始實施「中國民航飛行品質監控基站」建置計畫，本 計畫建置目的有五項：基於 QAR 大數據的民航安全分析、QAR 大數據環境下

271

的多源資訊融合、基於大數據的飛航資料營運風險分析，飛安評分指標系統、 民航運行安全風險監測及預警系統。有關大數據的飛行參數隱患分析方面，係 按各機型 QAR 飛航參數的變化特徵和規律，建立基於多機型 QAR 飛航參數的 隱患模型；按事件類型研擬不安全事件的主要風險，提出需要重點預防的不安 全事件類型，如：可控飛行撞地、落地橫向偏移、衝/偏出跑道等。根據事件的 統計結果，發展綜合的安全指數，該指數區分為顯性與隱性兩項。 該基站主要職責是為完善民航局的安全政策、標準、規範、分析民航公司 的安全趨勢、研究典型的不安全事件，並提供資料支援民航局的查核工作，本 計畫耗時三年預計投入 4,354 萬人民幣改裝飛機、建立地面設備及分析系統。 該基站的三大功能包括：事故調查、飛行品質監控及日常性監控，詳文獻[8]。 本項計畫的成功關鍵在於中國民航局委由航科院與所有民航業者簽署「QAR 資 料傳輸和使用協定」，即中國民航局提供經費補助民航業者改裝無線 QAR，並 同意將民航機的 QAR 原始資料傳輸地面站時，自動轉發資料到航科院。

四、結論與建議 對於事故調查需求而言，民用航空器如安裝第三代飛航記錄器，當涉及高 動態操控問題時，可能因飛航資料的記錄參數不足與取樣率太低，無法判定事 故的可能原因，進而需要透過逆向工程及空氣動力建模來探討事故的可能原因。 對於老舊的航機如安裝簡式飛航紀錄器或影像紀錄器，應可填補事故發生 期間缺乏駕駛艙相關儀表指示、警告聲響及決策過程。就積極性的飛安管理而 言，善用第四代及第五代飛航紀錄器的便利性，豐富的飛航資料與無線通信技 術，實現了近即時飛航資料監控；民航業者甚至民航監理機關可根據需求來發 展民航的大數據應用。 新式飛航資料紀錄器能紀錄逾千項飛航參數，整合 DLR 紀錄提供航機之 ACARS/CMC/FMS 等訊息，對飛航組員與航機自動化系統的互動調查極為重 要。傳統的分析工具應具備更具互動及彈性的界面，進一步結合 3C 智能裝備， 以求快速而有效將飛安資訊與改正措施群組傳播出去。因此，發展近即時的飛 航資料監控是一大趨勢，透過雲端運算技術可以事先掌握航機的警告狀態與瀕 臨故障的次系統或組件，以達更安全的航班任務派遣與積極性飛安監控。

272

參考文獻 [1] 官文霖，”揭開黑盒子的祕密”，科學發展月刊，科技部，第 495 期／飛航 安全，pp.6~pp.13，民國 103 年 3 月出版。 [2] Aviation Safety Study Report, “CAP 762 The Effectiveness of Image Recorder Systems in Accident Investigations,”, AAIB/UK, Nov., 2006. [3] IFALPA Safety Bulletin, “UPDATE - Airborne Image Recorders （AIRs） andRecording Systems （AIRS）,” IFALPANo.15pos16, Feb., 2016. [4] Aviation Incident Report, “Report on Serious Incident at SANDEFJORD Airport TORP 26 March 2006, Involving Airbus A321 OY-VKA Operated By My Travel Airways SCANDINAVIA,” AIBN report on. SL 2010/05, 2010. [5] Qu Qiao, “Air China e-OperationsPlatform,” Customer Forum and Technology Symposium, Nov. 12-14, 2013, Sanya, China. [6] Tu Hai Xiang, “B737-800 Air Condition System Monitoring,” Customer Forum and Technology Symposium, Nov. 12-14, 2013, Sanya, China. [7] Laurent Peltiers, and Jean-Marc Wattecant, “Big Data in Airbus Flight Test and Integration Center,” 26th ORACLE open world 2015, Oct., 2015. [8] Yu Liling, “An Introduction to China National FOQA,” Customer Forum and Technology Symposium, Nov. 12-14, 2013, Sanya, China.

273

我國普通航空業空中工作業務與空中勤務總隊 重疊概況檢討 Discussion on Business Overlap between National Airborne Service Corpsand General Aviation Industry in Taiwan 盧衍良 Alex Y.L Lu1 尹相隆 Hsiang-Lung Yin2 (於民國 105 年 6 月 27 日收稿，8 月 25 日第一次修訂，並於 9 月 26 日定稿) 摘要 本研究承蒙交通部運輸研究所經費補助，委託開南大學研究團隊就我國普通航 空業發展與經營環境改善進行研究，共計五篇研究成果，本文為系列研究成果之第 二篇。我國普通航空業者經營困境日益增加，本研究整理我國歷年空中轉診業務實 施概況，亦檢視我國歷年空中轉診業務執行之困境，同時，針對民間業者與空勤總 隊使用機型作業成本進行分析後，獲得諸多發現。據此，本研究從開拓國內普通航 空業空中工作業者新型業務之角度思考，認為我國現有空中偵巡業務可考慮釋商由 民間業者承作，而空中轉診業務也應優先考量由民間擔負主要任務，空勤總隊僅需 作為後勤支援角色，避免產生官方與民間爭利之聯想。 關鍵詞：普通航空業、空中工作、空中轉診

Abstract This articlewas commissioned by the Institute of Transportation, Ministry Of Transportation And Communications to study the Development of the General Aviation Industry and the Business Environment Improvement, and is the second article of the series of five studies. This articlecompiled the information of the implementation of domestic air medical service yearly and its predicament upon being carried out. Meanwhile, we gained a lot from the comparing analysis of operating cost of aircraft type used by private enterprises and National Airborne Service Corps. From the persective of exploring new field for domestic aerial work enterprises, this article believes that existing air patrol business should be transferred to private enterprises, and air medical service should be also carried out by the private in priority. National Airborne Service Corps can only act in a supporting role, avoiding vying with each other for the benefits. Keywords：general aviation industry, aerial work, aerial medical service

1

2

開南大學空運管理學系助理教授 (聯絡地址: 338 桃園縣蘆竹鄉開南路 1 號， [email protected]) 開南大學空運管理學系副教授

274

一、前言 本研究承蒙交通部運輸研究所委託，就我國普通航空業發展與經營環境改 善作一系列研究，共計有「我國普通航空業經營環境發展現況探討」、「我國普 通航空業空中工作業務與空中勤務總隊重疊概況檢討」、「我國普通航空業商務 專機業務發展概況探討」 、 「從亞太地區國家普通航空發展看我國發展定位」 ，以 及「我國普通航空業發展及經營環境改善之未來展望」等五篇研究成果發表， 本文為此系列研究之第二篇。 我國普通航空業之空中工作業務包含：空中遊覽、勘察、照測、消防、搜 尋、救護、拖吊、噴灑、拖靶勤務及其他經核准之飛航業務。2004 年後，由於 內政部空中勤務總隊成立，其業務與普通航空業者所營利之業務高度重疊，導 致影響普通航空業生存空間，在業者經營困境日益增劇下，各家業者財務多為 虧損，營運發展不易。本研究著重於探討我國內政部空中勤務總隊與普通航空 業者之業務重疊議題，因篇幅限制， 「我國普通航空業商務專機業務發展概況探 討」 、 「從亞太地區國家普通航空發展看我國發展定位」 ，以及「我國普通航空業 發展及經營環境改善之未來展望」等議題，將另文探討。

二、內容 2.1

我國空中救護工作現況探討 我國「救護直升機管理辦法」第 2 條，空中救護之範圍如下：

1. 空中緊急救護（Emergency Medical Services, EMS）：緊急傷病患到院前之現 場與送醫之緊急救護。 2. 空中轉診：離島、偏遠地區醫院重大傷病患之轉診。 3. 移植器官之緊急運送。在國外空中緊急醫療服務（EMS）應區分為主要與次 要任務（如表 1） 。我國將山難與海難救助定義為主要任務，離島「空中轉診」 係屬次要任務，實際上是機場對機場，飛行技術層面與緊急性較低，宜完全 交普通航空業承攬。

275

表1

國外空中緊急醫療服務分類

任務類型

主要任務 (Primary Mission) 緊急現場搶救

次要任務 (Secondary Mission) 重病患轉院

飛機型式

旋翼機

旋翼機/定翼機

飛行技術層級

目視

目視/儀器

運輸方式

現場-醫院

醫院-醫院(可由救護車接駁至機場)

國外運作資金 日本 國外 美國 任務 比例 瑞士

公務預算或保險 67% 30%

保險或自費 25.6% 70%

25.5% 資料來源：本研究整理

58.8%

目前各離島急重病患空中後送轉送的方式可分為： 1. 直升機（委商或空勤總隊）或定翼機（限金門、澎湖） ，係針對緊急危及性命 病人的轉送； 2. 國軍 C-130，其對象為緊急但相對穩定的重症病人，以及時將急重症病患後 送至臺灣本島治療，掌握醫療救援時間，保障病人生命安全。 3. 緊急傷病之民眾亦可依據「山地離島地區嚴重或緊急傷病患就醫交通費補助 要點」自行搭機轉診赴臺就醫。 其中委商係依據「緊急醫療救護法」第二、三條之規定，離島、偏遠地區 醫療院所重大傷病患空中轉診主管機關為衛生福利部，該部為促進救護品質， 每年對各離島均有補助經費委託民間普通航空業者執行本案，並有依「救護直 升機管理辦法」第四條之規定，委託民間醫療機構成立空中轉診審核中心，負 責可審核各離島醫療院所所提空中轉診申請案件，以及派遣受委辦之民間普通 航空業者執行。 空勤總隊航空器申請暨派遣作業則規定：相關業務主管機關有非經航空器 支援，無法有效達成緊急救災、救難、救護或行政作為之目的者，得向空勤總 隊申請派遣航空器。空勤總隊在民間普通航空業者能量不足時，由空中轉診審 核中心通知後支援執行之。 首先由空勤總隊支援的為澎湖。原 2000~2002 年由德安航空駐島備勤，2002 年因返台維修協調不佳致澎湖七美東湖村長延誤後送，縣府續約時備勤條件趨 嚴，致國內航空業均無投標意願；2003 年迄今，除 100 年後有部份日間外包外，

276

幾乎完全由空勤總隊執行空中轉診任務。 金門縣除空軍一直以定期班機支援離島空中轉診（相對穩定重症病人）外， 緊急危及性命病人 2010 年前均委由民間航空公司負責後送，2003 年起並發展 出直升機駐島備勤模式，有效縮短送醫時間。惟自中興航空 2008 年與 2009 年 金門夜間返航兩度失事，受到行政院飛安委員會與民航局的重視，要求組員輪 值休息時間，致飛行人力增加，而中興航空直升機原有 4 架，有 3 架可越海飛 行，損失 2 架後，亦未補充，已無力同時兼顧金、馬備勤。才由空勤總隊支援 金門空中轉診。

圖1

澎湖空中轉診年度趟數統計

資料來源：本研究整理

圖 2 金門急重病患空中轉診後送機種支援歷程 資料來源：本研究整理

277

圖3

金門空中轉診年度趟數統計

資料來源：本研究整理

圖4

馬祖空中轉診年度趟數統計

資料來源：本研究整理

馬祖二級離島（東引、東莒、西莒）設有直升機機場，且北竿、南竿機場 夜間定翼機無法起降，不僅空中轉診，島際交通均需直升機支援。連江縣除衛 福部預算外，另補充離島建設基金始終保持委商駐島備勤，只有承商中斷服務 時，方由空勤總隊支援。

278

連江縣 2015 年度「離島地區緊急傷病患空中轉診試辦計畫暨交通航班採 購」。合約期間每月廠商直升機可擇 7 日返台（為非固定期間），其餘期間均應 進駐連江縣。任務之優先順序如下：緊急醫療任務、交通航班任務、公務或其 他統籌應用（救災、救難、安寧） 。預算金額：新台幣 5,940 萬元整。廠商每月 固定提供機關 30 小時之基本飛行時數。在執行緊急救護病患及安寧返鄉病患需 支付部份費用給廠商。（如台馬負擔 9,200 元等）。交通航班旅客票價收入亦歸 屬廠商（如東引-南竿航線馬祖旅客 1,200 元，非馬祖籍 3,000 元等）。 2010 年後，中興航空服務能量不足，市場價格波動，除馬祖自行招標外， 金門、澎湖兩縣回歸由衛生署統一招標作業。衛生署原規劃廠商只願承作尚義 與馬公日間品項。衛生署 2011 年度「離島地區空中緊急醫療轉診後送服務採購 案」原規劃 3 個啟運機場分日夜 6 個品項，因價格問題，承商只願施作 2 項具 儀降系統的日間機場案，自此另 4 項較困難分項就由空勤總隊執行。 表2

2011 年度離島地區空中緊急醫療轉診後送服務採購案

項目

內容

單價

數量

總價

標出

分項一 (日間)

金門本島→台北松山、台中清泉崗或高雄小港機場

35 萬

28

980 萬



分項二 (日間)

澎湖馬公→高雄小港或台中清泉崗機場

27 萬

46

1,242 萬



分項三 (日間)

澎湖七美、望安鄉→高雄小港或台中清泉崗機場

25 萬

10

250 萬

12

462 萬

分項四 (夜間)

金門本島→台北松山、台中清泉崗或高雄小港機場 38.5 萬

分項五 (夜間)

澎湖馬公→高雄小港或台中清泉崗機場

30 萬

20

600 萬

分項六 (夜間)

澎湖七美、望安鄉→高雄小港或台中清泉崗機場

27.5 萬

6

165 萬

122

3,699 萬

總計 資料來源：本研究整理

自 2010 年金門、澎湖空中轉診由衛生署主辦，連續 3 年預算繳回，執行不 佳。2012 年衛生署不願提高單價，致近一年半無法外包。2014 年編列預算縮水。 總體上與實際需求差距平均 117 趟。衛福部等於只願承擔約 20%的趟數。

279

表3 年度

服務時段

2010

11/10-12/31

近年金馬空中緊急醫療轉診後送服務採購案情形

03/16-12/31 2011 10/27-12/31 2012 2013 2014 2015

05/23-12/31 01/01-12/31 03/11-12/31

得標 廠商 中興 中興 德安 中興 德安

金門至松山、 台中、小港 2531 萬 1434 萬 1434 萬 734 萬 734 萬

馬公至 小港 4024.3 萬 2326 萬 2326 萬

德安 德安 德安

3043 萬 1543 萬 1543 萬

2736 萬 1436 萬 1436 萬

馬公至 台中

328 萬 128 萬 128 萬

採購 趟數 65 趟

總決標 金額 1,747 萬

74 趟

2,148 萬

14 趟

476 萬

0趟 60 趟 30 趟 30 趟

0萬 2,346 萬 1,177 萬 1,177 萬

資料來源：本研究整理

表4 年度 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

金門執 行趟數 52 64 74 93 52 81 95 90 88

金、馬空中緊急醫療轉診後送服務採購實需分析

衛生署 衛生署 金門駐島 澎湖 衛生署 衛生署 馬祖駐島 年度採購 年度預算 執行預算 執行 年度執行 年度編列 補助(萬) 趟數 執行差額 (萬) 趟數 預算(萬) 預算(萬) (金澎) (萬) 1,664 89 2,850 4,514 4,600 86 2,048 126 2,850 4,898 4,405 -493 2,368 128 2,850 5,218 4,965 -253 2,976 171 2,850 5,826 4,896 -930 136 2,850 65 4,597 6,340 1,743 100 2,850 88 5,474 7,020 1,546 78 2,850 0 2,850 6,000 3,150 59 2,850 60 5,196 5,178 -18 51 2,850 30 4,027 4,037 10 2,850 30 4,027 4,037 10

不足 趟數

123 93 173 89 109

資料來源：本研究整理

2.2

我國空中救護作業委商成本比較 空勤總隊飛機為多用途任務取向，要同時具備緊急醫療、高山救難、滅火、

海上搜救諸多裝備，還要保持高妥善率待命備勤，其維保成本較高。 以空勤總隊 2010 年度總預算 10 億 337 萬元減去飛機維護 3 億 9,093 萬元， 再除以年度飛行總時 7,945 小時，得到每架飛機每小時固定成本加間接成本（即 人事、行政、油料、後勤支援成本）為 7.71 萬元。以空勤總隊 2015 年「AS-365 系列直升機機隊管理暨委商維修案」採購案為支工支料（政府電子採購網公

280

告），平均每小時直接作業成本為 15.67 萬元。 因此，AS-365 每小時作業成本約為 23.38 萬元（成本分析詳如表 3.4-7）。 而空勤總隊執行金門轉診任務平均為 3 小時 58 分，作業成本約 92.74 萬元；執 行澎湖轉診任務平均為 1 小時 52 分，作業成本約 43.64 萬元。 若以衛生福利部 2015 年度「離島地區空中緊急醫療轉診後送服務採購計 畫」案為例，德安航空公司以 11,770,000 元得標，共分三個品項： 1. 金門本島至台北松山機場、台中清泉崗機場、高雄小港機場，共 15 趟， 6,450,000 元，平均每趟 45 萬； 2. 澎湖馬公至高雄小港機場，共 14 趟，5,040,000 元，平均每趟 36 萬； 3. 澎湖馬公至台中清泉崗機場，共 1 趟，280,000 元。（政府電子採購網公告） 表5 作業成本分類 間接 作業 成本 固定 作業 成本

直接 作業 成本

變動 作業 成本

空勤總隊 AS365N 作業成本分類與推估

作業成本內容 公務機關 空勤總隊支出分配 一般與行政費用 場站與地面勤務費用 機票的銷售與行銷費用 無 空勤總隊 99 年度總 旅客服務費用 無 預算減去飛機維護科 飛機折舊與保險 無 目之平均每小時作業 飛行組員薪資、超勤津貼與保險 成本 無關的飛行時數的工程技術、訓練之固定費用 燃油成本 燃油添加物/滑油成本 維修人工成本 零附件成本 定期檢查成本 發動機修製成本 2015 年「AS-365 系列 直升機機隊管理暨委 附件翻修成本 商維修案」平均每小 定更件成本 時作業成本 通報修製成本 事故修製成本 降落費、噪音防制費、 無 停留費、安全費 合計(AS365N) 每飛行小時作業成本

資料來源：本研究整理

以近 10 年平均金門 83 航次與澎湖 97 航次為例，若不考慮駐島，空勤總隊 作業成本為承商 1.65 倍（如表 3.4-8）。

281

表6

金門、澎湖空中轉診空勤總隊、承商成本比較

單位

機型

澎湖轉診 年度成本

金門轉診 年度成本

全年總成本

空勤總隊

AS-365N

43.64 萬97 =4233 萬

92.7483 =7697 萬

推估成本 1 億 1930 萬

德安航空

BK-117

36 萬97 =3492 萬

45 萬83 =3735 萬

得標金額 7227 萬

資料來源：本研究整理

以國家整體成本效益看，目前離島空中轉診以空勤總隊為主、委商為輔的 做法，並非最佳方案。空中轉診的主辦機關是衛福部，空勤總隊則為「職務協 助」 。依行政程序法第十九條規定，無隸屬關係之其他機關請求協助的條件是「被 請求機關協助執行，顯較經濟者」 。由以上的分析，空勤總隊的轉診成本明顯高 於承商。而其衍生的問題包括因衛福部與地方政府無預算限制壓力，空勤總隊 獨立負責的區域，轉診次數明顯較多；而相關採購案在預算固定額度下，廠商 不願承接的諸如風險較高、困難度較高、利潤較低的分標，也由空勤總隊接手。

2.3

空中轉診業務合理分配探討 目前，空勤總隊完全負責東部離島綠島與蘭嶼的空中轉診，西部三島，其

中馬祖結合島際交通需求，預算整合足以維持一架直升機駐島備勤。金門與澎 湖，衛福部戮力於在地醫療，在澎湖成立心導管室，空中轉診趟數確有下降趨 勢，惟金門尚需努力（如圖 5） 。而衛福部近兩年已開始縮減一半委商趟數，則 似乎稍嫌過快。事實上，人口較多的離島，在地醫療較佳，平均轉診趟數即較 少，如表 7 與表 8。

圖5

各離島年度空中轉診趟數比較

資料來源：本研究整理

282

表7

空勤總隊執行各離島空中轉診占比

離島

93~103 趟數

總隊執行趟數

總隊執行占比

定翼機

直升機

金門

1037

296

28.5%

Hawker 400XP

BK-117、AS365

馬祖

486

28

5.8%

澎湖

1201

980

81.6%

綠島

243

243

100%

UH-1H

蘭嶼

304

304

100%

AS365

合計

3271

1851

56.6%

BK-117、AS365 Hawker 400XP

BK-117、AS365

資料來源：本研究整理

表8

各離島空中轉診密度比較

離島

年度平均趟數

年度平均人口

年度趟數/萬人

金門

83.1

93993

9.4

馬祖

40.4

10422

39.6

澎湖

97.6

95733

10.2

綠島

22.1

3965

56.3

蘭嶼

27.6

4320

63.6

資料來源：本研究整理

除經濟面外，委商應考量飛行頻率與機場環境的差異性，金門尚義與澎湖 馬公為民航局乙等機場，跑道長度超過 3 千公尺，一般噴射窄體或支線客機均 可起降，又具備儀器降落系統，日夜可降定翼與旋翼機。因此，應以委商為主。 尤其金門，空勤每趟任務要 4 小時，返回基地後，受限飛規定，無法再執行其 他任務，轄區內再發性任務還需其他基地支援，影響且排擠整體救災能量的執 行，已非不符成本效益的單方問題。 表9

各離島機場列表

機場名稱 澎湖馬公機場 金門尚義機場 南竿機場 蘭嶼機場 北竿機場 綠島機場 望安機場 七美機場

跑道長度 3,000 公尺 3,007 公尺 1,579 公尺 1,174 公尺 1,150 公尺 992 公尺 930 公尺 845 公尺

資料來源：本研究整理

283

性質 乙等 乙等 丁等 丁等 丁等 丁等 丁等 丁等

2.4

我國空中轉診之委商機制可能發展 目前，國內普通航空業在空中轉診的能量，實際上是萎縮的趨勢。中興原

有 4 架直升機，2008 年、2009 年各 1 架夜間返航失事，2013 年 10 月中興航空 BK-117 於玉山墜毀，該公司失去最後 1 架可越海飛行的儀器直升機（原駐馬 祖） 。全國業界直升機只餘德安航空 2 架可支援馬祖駐島與日間金門、澎湖空中 轉診。定翼機方面，中興曾以 Hawker 400xp 噴射機機動支援金門、澎湖空中轉 診。大鵬亦標得「金門縣衛生局 2014 年度空運載運病人病危返鄉」案，價金 1,080 萬。 2015 年，金門縣政府正積極展開「金門縣 104 年度急重症傷病患空中轉診 後送救護航空器駐地備勤」採購案，要求廠商提供救護航空器（載客數為 7 人 以上）之機型（未述明直升機或定翼機），需 24 小時駐地備勤。金門尚義機場 載運病患至臺灣本島醫院目的地為一航次，預估單價 40 萬元，一年 100 航次， 預算總額為 4,000 萬，金門縣府希望衛福部能比照馬祖支援 3,000 萬，惟此案自 2015 年 1 月至今 6 月已流標 5 次。自 7 月開始，金門縣政府改採「金門縣 104 年度救護航空器駐地備勤執行急重症傷病患緊急空中轉診及民眾安寧返鄉」標 案，將安寧返鄉（約 20 架次）納入，預估單價 32 萬元，一年 120 航次，但給 予每月備勤基本費 180 萬的保證，合計 6,000 萬。與馬祖全年備勤包租一架飛 機 5,940 萬相當。但馬祖合約每月廠商直升機可擇 7 日返台（由空勤總隊備援） ， 交通航班旅客票價收入亦歸屬廠商；金門要求廠商航空器返台時需自行備援， 意謂廠商必須有兩架飛機或請其他廠商協助，對業者負擔加重。此案至 10 月共 流標 4 次。金門縣政府已於 11 月 10 日，重新展開「金門縣衛生局 105 年度空 中載送安寧返鄉計畫」 （單價決標）標案，預算金額 5,000 萬元。顯示政府預算 單位與普通航空業者仍有相當歧見需進一步溝通。

2.5

海巡署空中偵巡工作探討 2000 年 1 月行政院頒布「行政院海岸巡防署組織法」第 17 條規定， 「為處

理業務需要，得設空中偵巡隊」，海巡署乃於 2002 年 1 月以任務編組成立空中 偵巡隊，所需航空器先以租機方式執行空巡勤務。另與民航局航空隊（現屬空 勤總隊）簽定支援協議書，每月固定支援十架次；並按個別專案任務，洽請空 警隊（現屬空勤總隊）支援空巡。 284

空中偵巡隊於 2001 年 10 月 17 日完成飛行服務採購案，採「試辦委外」方 式租用飛機，由亞太航空公司得標，提供美國貝爾 412SP 型直升機執行空中偵 巡勤務。每架次飛航勤務派遣人員包括亞太航空公司指派正、副駕駛各一名， 海巡署派遣指揮官一名、空中觀測員兩名，共同執行飛航偵巡勤務。執行包括 宣示海域主權、發現非法入侵我國海域船舶、執行大面積海域偵蒐、夜間巡防 和照明支援、行使國際法緊追權、確定海洋污染地點面積及循跡追查污染源、 海難搜救及各項攝錄影蒐證等任務。合約價金 8,970 萬，後續有兩個擴充採購 分別為 580 萬與 1,087 萬。 2002 年亞太航空履約 675 飛行小時後，因與租賃飛機的日本 HLI 直升機公 司發生債務問題，2003 年未再續約。由德安航空承接，區分兩個「飛行服務」 合約（北部地區 2003.11.04~2004.11.03、南部地區 2003.05.30~2004.03.31）。其 採購契約由決標底價承做，北部服務 5,527 萬 5,000 元，飛行時間 558 小時，每 小時 9.9 萬；南部 4,810 萬 7,280 元/約 472 小時，後又追加 961 萬 8,600 元/94 小時。 合約勤務範圍包括： 1. 巡邏服務：依海巡署規劃之航路計畫。 2. 緊急勤務：不受規範航路規劃之限制。 3. 其他（演習、代訓等）：不受規範航路規劃之限制。 承商需提供之任務裝備包括：氣象雷達、座艙通話記錄器、海上緊急浮筒 系統、緊急定位發射器、自動充氣式救生艇二套、機外救生吊掛二百公斤以上 （繩索二百呎以上並能電動控制）及附屬裝備（含吊環、吊網、吊籃等救生裝 備） 、機外吊掛六百公斤以上、高功率喇叭二組、符合原廠飛機標準 EMS 急救 設備、全球衛星定位系統、旋翼煞車、空氣調節系統、夜航儀表系統等。 2002 年 4 月監察院行文行政院指公務航空器隸屬之機關組織轄屬紊亂，飛 航資源難以流通共用，任務甚多重疊，卻又各自擴充機隊，允宜檢討歸併統一 調派。行政院於乃於 2002 年 9 月議決為精簡公務航空器組織架構、統一事權與 整合資源，宜朝陸上、海上二元化方向分別建制，分別由內政部及本院海巡署 負責[1]。 中央通訊社報導，海巡署依公務機陸上、海上二元化建制政策，空中偵巡 隊將購建 12 架直升機（中型、輕型各 6 架）、5 架定翼機，本島設 3 個空巡基

285

地，中部另設定翼機基地。遠程目標還包括「發展即時影像傳輸（空中 SNG）」、 艦載直升機、東沙與南沙海域空巡與運補能量、興建環島及離島 24 小時標準直 升機起降場。另採購直升機 12 架所需經費 50 餘億元，所需請增員額飛行員及 修護員約 55 人，基地、廠房興建約 2 億 5 千餘萬元，飛機維修費約 1 億餘元， 購機前，每年租金為 1 億 3 仟 8 佰萬元。[2] 2003 年 3 月行政院第 2879 次院會決議，改採一元化整合方向，通過「內 政部空中勤務總隊組織條例」將海巡署空偵隊納入提出「國家空中資源整合規 劃建議方案」 ，由內政部整合各公務航空單位成立空中勤務總隊。整合精簡後， 可藉由各機種資源共用，統一指揮調度、裝備轉換及專業訓練後，空勤總隊飛 行時數約增加 25%、可滿足海巡署停租飛機後的勤務需求及其他各機關的空中 支援任務。 但是基本上一個計畫編制 17 架飛機的空偵隊（比香港政府服務隊規模還 大） ，全年飛行時數 15 架旋翼機（單架 300 小時）計 4,500 小時、5 架定翼機（單 架 500 小時）計 2,500 小時，總計達 7,000 小時，空勤總隊以舊機隊整合，不新 購飛機就能滿足海巡署的需求，當時的考量在實務面上可能不夠週全。 空偵巡護則是海巡署當初成立空偵隊的重點任務，依據 2005 年 10 月頒佈 之「行政院海岸巡防署空巡勤務作業規定」 ，當時與空勤總隊籌備處簽署的支援 海巡署執行空中偵巡協議書第三點，視空勤總隊航空器狀況與海巡署及所屬單 位之需求，各空巡勤區每日一至二架次為原則。起初空巡勤務組僅設於北部、 中部及南部空巡勤區，2010 年海訓報告書說明已增至 5 個空巡勤務組。若以每 架次 2 小時計，准此空勤總隊每年應支援最少 3,650 小時、最多 7,300 小時。後 因空勤總隊能量不足，海空聯巡任務每日為 3 架次，飛行時間 6 小時，但全年 仍需支援 1,095 架次、2,190 小時。 海巡署原有規劃之重點海域由於空勤總隊如彭佳嶼海域、新竹外海、澎湖、 金門、馬祖海域等，均需離岸 20 浬以上，空勤總隊 UH-1H 無法執行，只能近 陸巡護；S-76B 停飛後，AS365N 負荷加重，但其擔任國搜待命，支援海巡署 力有未逮。雖 2007 年達到 837 次的高峰（仍未達到支援協定標準），此後則一 路下滑，其中 2012 年只有 107 架次、257 飛行小時，其中 UH-1H 占 110 小時， 支援能量僅及協定的 11.7%，重點海域僅點到為止，顯然與海巡署還計畫發展 到遠洋及夜間海上偵巡，相去甚遠。而空勤總隊的空偵巡護架次與飛行時數也 從未達到委商時的能量。

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表 10

空勤總隊海洋（岸）空偵巡護年度飛行時數

年度

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

飛行小時

699

726

740

399

257

399

344

資料來源：本研究整理

由此觀之，2003 年政府精簡公務航空器組織架構由在不增加裝備資源條件 下由二元化轉為一元化，已注定無法滿足海巡署的空偵需求。近年釣魚島、巴 士海峽海域，護漁、國安問題受到高度的重視，空勤總隊雖有新機 UH-60M 的 加入，但是也同時汰除同數量的 UH-1H 與 B-234，支援海巡署偵巡能量並未加 強，恢復委商在成本效益上已有極大的思考空間。

定翼機偵巡之優勢探討

2.6

定翼機耐航力強，速度快，無論噴射、渦槳在作業成本上均較直升機經濟。 若設 AS-365N 的速度每日 6 小時的空巡任務，噴射機大約 2 小時、渦槳機 3 小 時以內就可完成，因此以同樣的巡護空域面積，定翼機全年所需的任務時數自 然大幅減低。以空勤定翼機年度飛行時數 500 小時（空勤 KA 350 歷年最高年 度時數 539）、AS-365N 為 270 小時（空勤歷年最高年度平均時數）計算， AS-365N3 需要 8 架才能滿足全年 2,190 小時的巡護需求，而 2 架定翼機便綽綽 有餘。 本研究選擇中興與飛特立航空的 Hawker 400XP（輕型噴射商務機）、民航 局 King Air 350ier（渦槳通用機） 、前進航空 208B Grand Caravan 及空勤總隊的 AS-365N3 直升機作「變動作業成本」的比較。引用 Conklin & de Decker 飛機 資訊公司的作業成本分析程式，就各備案作變動成本的比較，只需輸入機型、 油價（暫設$3.19/加侖）及通膨率（設為每年 3%）。本軟體的優點是具有飛機 檢查、附件翻修與定更件更換的時隔與價格。因此，隨著機齡的增加，每年的 變動成本並不一樣；其突增的成本大都在檢查與翻修，因此本研究以 20 年壽期 計算再平均的方式比較。先不論 AS-365N3 新機成本 872 萬美金（The Official Helicopter Blue Book, 2012）與民航局飛測機 King Air 350ier 相當，其變動成本 亦是 King Air 350ier 的 3.5 倍，更遑論 4 倍於定翼機的飛行組員與修護人力。 在定翼機方面，變動成本自然是依大型、中型、輕型噴射機、渦槳機而逐次減 低。

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表 11 空巡任務各備案變動成本比較 機型

機屬 單位

巡航 速度 (節)

每日所 需偵巡 時間

全年所 需任務 時間

全年變動 變動成本(NT$)

Hawker 400XP King Air 350ier 208B Grand Caravan AS 365N3

中興 民航局 前進 空勤總隊

450 359 185 145

1.93 2.42 4.70 6

705.67 884.54 1715.5 2190.0

46,427,194 36,166,938 3,9039,636 127,841,517

所需機 隊架數 妥善率 70% 1.41 (2) 1.77 (2) 3.41(4) 8.11 (8)

資料來源：本研究整理

事實上，要能達到海巡署的基本需求，只有定翼機可以達成，尤其重要的 在作業成本，但定翼機速度較快（尤其噴射機） ，以目前純以目視偵巡的方式效 果可能較差，但是此可借助先進監偵器材協助，自動化掃描，實時傳遞到指管 中心，立即解讀通知海面艦艇快速反應。 以具有 3 萬 7 千公里的海岸線與 1 千 6 百萬平方里的專屬經濟區的澳洲為 例，其海關海岸警衛隊（Coastwatch）的沿海空巡採取一個創新的方法所謂的 「半私有化（semi privatized）」 ，由承商偵測非法入侵者，然後通知備勤的皇家 海軍、空軍或公務執法機關前往處理。2006 年開始的哨兵合約（Project Sentinel contract） ，Cobham 公司在 2008 年開始提供 10 架全天候、日夜電子偵巡性能提 升的 Dash-8 飛機直到 2021 年。其中 4 架新的 Q300 將配備機內 4000 磅副油箱 以增加航程，全機隊裝備最新型的雷神 Raytheon’s SeaVue 雷達、L-3 Wescam’s MX-15 光電系統與義大利伽利略航電（Galileo Avionica）監偵情資管理系統， 可自動攫取與整合監偵情資，並立即傳至其他飛機或國家監偵中心（National Surveillance Centre）[3]。 目前，我國普通航空業有噴射商務機、渦槳定翼機有此潛能支援海巡署偵 巡工作。惟若干精密偵搜儀具需修改艙底，對於具艙壓之民用飛機有投資及恢 復疑慮，因此國外大都以 15 年（一般飛機壽期）做為合約期程，鼓勵廠家參標。 事實上，定翼機執行巡邏與搜救偵任務，需要昂貴的裝備，不過其作業成 本較低，有較佳的效益值。本研究選擇日本海上保安廳 Falcon 900（大型噴射 商務機） 、香港政府飛行服務隊 Challenger 605（超中型噴射商務機） 、我國中興 與飛特立航空 Hawker 400XP（輕型噴射商務機）、民航局 King Air 350ier（渦 槳通用機）及空勤總隊的 AS-365N3 作「變動作業成本」的比較。 若以 Conklin & de Decker 飛機資訊公司的作業成本分析程式，就各備案作

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變動成本的比較，只需輸入機型、油價（暫設$3.19/加侖）及通膨率（設為每 年 3%） 。本軟體的優點是具有飛機檢查、附件翻修與定更件更換的時隔與價格。 因此，隨著機齡的增加，每年的變動成本並不一樣；其突增的成本大都在檢查 與翻修，因此本研究以 20 年壽期計算再平均的方式比較。

三、結論 本研究整理我國歷年空中轉診業務實施概況發現以下幾點： 1. 澎湖地區空中轉診業務於 2000 年至 2002 年間由德安航空駐島備勤，2002 年 因縣府續約時備勤條件趨嚴，致國內業者均無投標意願，自 2003 年迄今，除 2011 年後有部份日間外包外，幾乎完全由空勤總隊執行空中轉診任務。 2. 原金門地區空中轉診業務由中興航空駐島備勤，2008 年與 2009 年兩度夜間 返航發生失事後，2010 年便由衛生署統辦招標（之後便不時發生中斷情事）， 夜間時段幾乎全由空勤總隊執行任務。 3. 馬祖地區二級離島（東引、東莒、西莒）設有直升機機場，且北竿與南竿兩 機場夜間定翼機無法起降，故其空中轉診與島際交通均仰賴直升機支援。連 江縣除衛福部提供預算外，另有補充離島建設基金之經費，故近年始終保持 委商駐島備勤作業，只有在承包業者中斷服務時，方由空勤總隊支援。 檢視我國歷年空中轉診業務執行之困境，本研究認為可歸納為以下幾點： 1. 衛福部 2011 年「100 年度離島地區空中緊急醫療轉診後送服務採購案」原規 劃 6 個分項，承商只願施作 2 項具儀降系統的日間機場案，自此另 4 項較困 難分項就由空勤總隊執行。 2. 2009 年中興航空服務能量不足，市場價格波動，除馬祖自行招標外，金門、 澎湖兩縣回歸由衛福部（衛生署）統一招標作業。衛福部原規劃 3 個啟運機 場分日夜 6 個品項，因價格問題，廠商只願承作尚義與馬公日間品項。2012 年因衛福部無法提高單價，致近一年半無法外包。 3. 2010 年金門、澎湖空中轉診由衛福部主辦，惟其後連續 3 年預算均繳回。2014 年因編列預算與實際需求差距甚多，委商價金只能承擔約 20%趟數。 本研究針對民間業者與空勤總隊使用機型作業成本進行分析，歸納以下數 點發現：

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1. 以近 10 年平均金門轉診 83 航次與澎湖轉診 97 航次為例，若不考慮駐島成 本，空勤總隊作業成本為承商 1.65 倍。 2. 衛褔部 2015 年度總預算 1,361 億元，只編列離島轉診預算約 4,000 萬元（僅 為馬祖駐島補助與 30 趟金、澎航次），事實上，如再追加 100 多航次（含夜 間較貴趟數），約 6,000 萬即可因應。 3. 空勤總隊依職責必須擔負各種支援任務，但其作業成本較業者為高，亦排擠 其他緊急任務執行，並承受與民爭利之名。 本研究從開拓國內普通航空業空中工作業者新型業務之角度思考，認為我 國現有空中偵巡業務可考慮釋商由民間業者承作，歸納有關分析與緣由如下： 1. 海巡署於 2002 年 1 月以任務編組成立空中偵巡隊，所需航空器於 2002 年 2 月至 2004 年 10 月以租機方式執行空巡勤務。同時，海巡署另與當時民航局 航空隊（現屬空勤總隊）簽定支援協議書，每月固定支援十架次，並按個別 專案任務，洽請空警隊（現屬空勤總隊）支援空巡。行政院於 2002 年 9 月決 議整合資源，分由內政部及海巡署負責。空中偵巡隊據以購建 12 架直昇機（中 型、輕型各 6 架） 、5 架定翼機，本島設 3 個空巡基地，中部另設定翼機基地。 遠程目標還包括「發展即時影像傳輸（空中 SNG）」 、艦載直昇機、東沙與南 沙海域空巡與運補能量、興建環島及離島 24 小時標準直昇機起降場。另採購 直升機 12 架所需經費 50 餘億元，所需請增員額飛行員及修護員約 55 人，基 地、廠房興建約 2 億 5 千餘萬元，飛機維修費約 1 億餘元，購機前，每年租 金為 1 億 3 仟 8 佰萬元。行政院於 2003 年 3 月通過由內政部整合各公務航空 單位成立空中勤務總隊。當時認為整合精簡後，可藉由各機種資源共用，統 一指揮調度，使空勤總隊飛行時數約增加 25%，並須滿足海巡署停租飛機後 的勤務需求。 2. 空偵巡護是海巡署當初成立空偵隊的重點任務，依據 94 年與空勤總隊籌備處 簽署的支援海巡署執行空中偵巡協議書，空勤總隊每年應支援最少 3,650 小 時、最多 7,300 小時。後因空勤總隊能量不足，海空聯巡任務每日為 3 架次， 飛行時間 6 小時，但全年仍需支援 1,095 架次、2,190 小時。本研究認為，經 分析後顯示定翼機耐航力強且速度快，無論是噴射或是渦槳式飛機，在作業 成本上均相較於直升機經濟實惠。若設空勤總隊現有機型 AS-365N 的速度執 行每日 6 小時的空巡任務，使用噴射機僅大約 2 小時，而渦槳式飛機則需 3 小時以內就可完成。因此，以同樣的巡護空域面積計算，定翼機全年所需的 290

任務時數自然就大幅減低。 3. 本研究引用 Conklin & de Decker 飛機資訊公司的作業成本分析程式，就各備 案作變動成本的比較，只需輸入機型、油價（暫設$3.19/加侖）及通膨率（設 為每年 3%） 。以 20 年壽期計算再平均的方式比較，AS-365N3 機型的變動成 本最大，為 King Air 350ier 的 3.5 倍。在定翼機方面，變動成本自然是依大 型、中型、輕型噴射機、渦槳機而逐次減低。 4. 綜上各點，空勤總隊之能量不足以支應海巡署空偵巡護的需求，未來黑鷹機 加入機隊，其任務多重，亦無法增加海巡署之支援。為因應海上搜救、國安、 護漁需求，我國應建置「定翼機」搜索能量，除海上搜索任務外，亦能支援 海巡署的例行空巡任務。本研究的作業成本分析亦證明，定翼機成本遠低於 直升機。尤其定翼機偵巡不涉公權力行使，可以委商再降低作業成本。宜比 照國外輔導我國普通航空業建立定翼機空偵巡護之能量。

參考文獻 [1] 青年日報（2013），馬總統：捍衛海疆責無旁貸，2013/11/01 [2] 陳裕興（2004），現階段海岸巡防空中偵巡勤務概述，海巡雙月刊，第 9 期。 [3] 吳綉治、龔榮男、吳水吉、李玉芬、彭金堂（2009），公務人力精簡與政 府績效關係之研究-內政部空中勤務總隊案例，T&D 飛訊第 88 期，第 1 頁，共 20 頁，2009 年 12 月 10 日。 [4] Defense Industry Daily（2012）, Australia’s Coastwatch: A Public-Private Model for CoastGuards and CBP, Oct 31, 2012

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我國民航安全資料蒐集與處理系統發展之研究 The Development of Civil Aviation Safety Data Collection and Processing Systems Study 鄭永安 Danny Cheng1 任靜怡 Tracy Jen2 楊啟良 Morris Yang3 (於民國 105 年 8 月 12 日收稿，並於 9 月 14 日定稿) 摘

要

我國國家層級各類之民航安全資料與處理系統係由民航局與飛安會建置與維 護，所蒐集之各類安全資料係為安全風險管理流程中重要的資料來源，因此，相關 系統之健全發展對於安全管理系統有效性具顯著的影響。本研究乃依國際民航組織 安全管理相關標準、建議措施與技術指引，並應用焦點團體討論與開放式專家問卷 調查等方法，檢視建置於民航局與飛安會之各類安全資料蒐集與處理系統，進而對 我國民航安全資料蒐集、分析、交流與保護等之未來發展提出建議，包括：相關政 府機關可參考本研究對於各安全資料蒐集與處理系統發展之建議，進一步執行可行 性分析，以及評估整合各安全資料蒐集與處理系統與委由第三方公正單位執行之可 行性，並研議如何提升對所蒐集安全資料之保護；強化安全管理人員對於安全資料 之分析能力；以及建立我國國家層級安全資料蒐集、分析、交流與保護制度之定期 評估計畫。 關鍵詞：安全管理系統、安全資料蒐集與處理系統、安全資料保護, 安全資訊交流

Abstract The national level civil aviation safety data collection and processing systems (SDCPS), which are implemented and maintained by the Civil Aeronautics Administration (CAA) or Aviation Safety Council (ASC) in Taiwan, are critical data sources for the safety risk management process. This means that the sound developments of the SDCPS have significant influences on the effectiveness of safety management system (SMS). The objective of this study is to promote the development of the civil 1

2

3

飛航安全調查委員會副飛安調查官 (聯絡地址：新北市 231 新店區北新路三段 200 號 11 樓， 電話：(02) 8912-7388 轉 340，[email protected])。 飛航安全調查委員會副資深飛安調查官 (聯絡地址：新北市 231 新店區北新路三段 200 號 11 樓，電話：(02) 8912-7388 轉 310，[email protected])。 飛航安全調查委員會工程師 (聯絡地址：新北市 231 新店區北新路三段 200 號 11 樓，電話： (02) 8912-7388 轉 350，[email protected])。

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aviation safety data collection, analysis, protection and exchange in Taiwan. We adopted the ICAO safety management relevant standards, recommended practices and guidelines, and used the focus group meetings and specialists questionnaire surveys to review the SDCPS operated by the CAA or ASC. Finally, the following recommendations were concluded by this study: the relevant government agencies may further conduct a feasibility analysis for the SDCPS developments suggestions collected by this study, including of systems integrations and delegating the operations to third-party from the CAA or ASC; to enhance the safety data analysis capacities; to establish periodical evaluation system for our national level civil aviation safety data collection, analysis, protection and exchange. Keywords: SMS, SDCPS, Safety Data Protection, Safety Information Exchange

一、前言 近年來，國際與我國民航界皆積極推動安全管理系統（Safety Management System,簡稱 SMS），目的係將飛航作業相關危險因子（hazards）之安全風險控 制在可接受之水準，以減少重大事故發生率。安全風險管理乃是 SMS 之關鍵要 素，其流程包括：危險因子識別、危險因子之安全風險評估、以及安全風險控 管等。國家相關政府機關所蒐集之各類安全資料係為危險因子識別程序中重要 的資料來源，亦是民航界安全資訊交流的重要資源，因此，相關系統之健全發 展對於安全管理系統有效性具顯著的影響。 依據民國 104 年 12 月 29 日函頒之第三版我國國家民用航空安全計畫（State Safety Program, 簡稱 SSP）[1]，我國國家層級各類之安全資料與處理系統（Safety Data Collection and Processing Systems）係由交通部民用航空局（簡稱民航局） 與飛航安全調查委員會（簡稱飛安會）建置與維護。 國際民航公約第 19 號附約第五章，訂定有安全資料蒐集、分析、保護與交 流之標準與建議措施[2]，國際民航組織（International Civil Aviation Organization, 簡稱 ICAO）所頒布之安全管理手冊則提供有細部之參考指引[3]。本研究乃依據 ICAO 所提出之安全資料蒐集、分析、保護與資訊交流四個面向，並應用焦點 團體討論與開放式專家問卷調查等方式，檢視民航局與飛安會之各類安全資料 蒐集與處理系統，並據以訂定未來改善方向。

二、ICAO 安全資料蒐集、分析、保護與資訊交流相關資訊 2.1 國際民航公約第 19 號附約-安全管理

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國際民航公約第 19 號附約-安全管理第一版於民國 102 年 7 月 15 日生效， 其中第 5 章係有關安全資料之蒐集、分析、保護與交流，內容摘要如下[2]： 1. 安全資料蒐集 依據第 5.1.1 節，國家須建立強制意外事件報告系統，以蒐集現存或潛在的 安全缺陷相關資訊；依據 5.1.2 節，國家須建立意外事件自願報告系統，以蒐集 強制報告系統未能蒐集之安全資訊。 2. 安全資料分析 依據第 5.2.1 節，國家須建立並維護安全資料庫，使得現存或潛在安全缺陷 相關資料能夠被有效的分析，並訂定必要的改善措施。所謂安全資料庫，包括 失事或意外事件資料庫，可指一個或多個資料庫。依據第 5.2.3 節之建議，安全 資料庫應使用標準化的資料結構，以利資料交換。 3. 安全資料保護 依據第 5.3.1 節，自願意外事件報告系統須為非處罰性且須保護資訊來源。 依據第 5.3.2 節之建議，除非國家法律另有規定、以及揭漏或使用強制或自願意 外事件報告系統所獲得的資訊在非安全用途上，其利益高於揭漏安全資訊所帶 來之負面影響外，否則不應將該等資訊使用在非安全用途。 國際民航公約第 19 號附約之附件 B 提供訂定安全資料保護相關規定之指 導文件，摘要如下： (1) 為避免因不當使用安全資訊，導致未來難以獲取安全資訊，政府應藉由國 家法律與規定，保護經由安全資料蒐集與處理系統（safety data collection and processing systems, SDCPS）所取得之安全資訊，以免司法機關不當使 用該等資訊。然而，安全資訊保護之目的並非要干擾司法調查，國家的法 規應於兩者間取得平衡。 (2) 所謂不當使用係指：安全資訊被使用於預定目的外之其他目的，包括使用 安全資訊對作業人員行使紀律處分、民航監理機關行政處分、法律訴訟， 以及/或公開資料等。然而，若要使用於上述目的，應於國家法律中訂定。 (3) SDCPS 係指為了交流與記錄安全資料所建立的處理系統、報告系統、資 料庫與安全計畫等。SDCPS 建立的唯一目的就是改善飛航安全。 (4) 政府應明確訂定包括：安全資訊保護規定與例外條款，安全資訊公開條

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件、安全資訊管理人之職責，作業人員工作現場記錄資料之保障。 (5) 每一 SDCPS 應考量其所含安全資訊之本質，而提供特定的保護，以及對 應的程序。 (6) 安全資料保護之例外條件應以法規明定之。 (7) 政府應明訂公開安全資訊之條件。 (8) 政府應訂定安全資訊管理人之職責。 (9) 有關作業人員工作現場記錄資料，如座艙語音紀錄器（CVR）之資料， 因可能涉及侵犯當事人之隱私權，應立法予以加強保護，包括對該等資料 之保密與不得對外公開等特定之保護措施等。 4. 安全資訊交流 第 5.4.2 節建議，國家應促使各航空系統使用者間建立安全資訊分享網路， 並使得現存或潛在的安全缺失相關資訊交流暢通無礙。

2.2 ICAO 安全管理手冊 依據 ICAO 安全管理手冊第 2.11.9 節，國家安全資料系統之架構內容包括： 安全資料之蒐集（輸入）、分析（處理）與交流（產出）[3]。 1. 安全資料蒐集包括： (1) 失事與意外事件報告； (2) 自願之意外事件報告系統； (3) 強制之意外事件報告系統； (4) 業者營運相關資料蒐集系統； (5) 安全監理資料蒐集系統。 2. 安全資料分析包括： (1) 資料蒐集工具與資料管理系統以獲取與儲存下列系統之資料：失事與意外 事件報告系統、 業者營運資料蒐集系統、安全監理資料蒐集系統、失事 與重大意外事件所提出之改善建議； (2) 資料分析的方法應能對所有可取得之資料評估已知與新產生之風險；

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(3) 個別或總體水準之安全指標、目標與警告值，以衡量安全績效與偵測出不 佳之趨勢； (4) 發展以風險為基準之安全監理流程，包括檢查與稽核之優先順序安排。 3. 安全資訊交流包括： (1) 國家相關權責機關經分析所蒐集之安全資料後，提出之安全建議； (2) 安全指標、目標與警告值之分析報告包括：基準對比分析、歷史趨勢分析、 主動指標與安全後果（失事與重大意外事件）間之共相關性分析。 (3) 國家法規與監理流程之檢視； (4) 國家民航監理機關與事故調查機關對安全議題相關資訊之交流； (5) 民航服務提供者、民航監理機關與事故調查機關針對國家、區域與國際層 級安全議題相關資訊之交流。 依據本節 ICAO 有關安全管理之標準、建議措施與技術指引，完整之安全 資料蒐集與處理系統應考量安全資料蒐集、安全資料分析、安全資料保護、以 及安全資訊交流等四個面向，其中安全資料保護之健全性會影響到民航業者或 民航從業人員提供安全資料之意願。本研究乃依此四個面向檢視我國各類民航 安全資料蒐集與處理系統。

三、我國民航安全資料蒐集與處理系統 3.1 我國國家民用航空安全計畫 民國 99 年底，交通部將「推動國家民用航空安全計畫」列為民航局 100 年施政主軸之一。我國之 SSP 於民國 100 年 11 月 16 日由民航局正式函頒，除 作為我國實施 SSP 各項工作的準則外，並要求各類民航業者配合計畫內容，結 合所建置之安全管理系統（SMS） ，以提升我國飛航安全水準，並與國際飛安管 理作法接軌。飛安會亦就 ICAO 第 13 號附約有關失事調查部分提供相關內容， 供民航局訂定我國之 SSP。目前最新版 SSP 為 104 年 12 月 29 日函頒之第三版 [1]

。 我國國家層級之民航安全資料蒐集與處理系統，係由飛安會與交通部民航

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局建置與運作，其中本研究所探討之系統如圖 1，主要包括三類：(1)強制之失 事或意外事件報告系統（飛航事故調查系統、飛安相關事件強制報告系統） ：民 航業者於法規所列之事件發生後必須提報相關機關，若未提報則會有對應之罰 則；(2)自願報告系統（飛安自願報告系統、主動提報機制、局長飛安信箱）： 係為彌補強制報告系統之不足，當不屬強制報告之範疇，但有影響飛安之事件 或情況發生、或民航從業人員疏失或違規後，民航業者或從業人員可主動提報 給相關機關；(3)安全監理資料蒐集系統（安全績效指標、航空服務業者資料分 享平台） ：係民航監理機關為分析個別業者或國家整體安全水準，鼓勵民航業者 提供之安全相關數據。

我國國家民用航空安全計畫

飛航安全調查委員會

交通部民用航空局 飛安相關事件強制報告系統 主動提報機制（自願） 局長飛安信箱（自願） 安全績效指標（自願） 航空服務業者資料分享平台（自願）

飛航事故調查系統(強制) 飛安自願報告系統

圖1

我國國家層級各類安全資料蒐集與處理系統

3.2 飛安會之安全資料蒐集與處理系統 飛安會依據飛航事故調查法，建立有強制之飛航事故通報與調查機制及飛 安自願報告系統。 1. 飛航事故調查系統 (1) 飛航事故通報與調查 飛航事故係指國際民航公約第 13 號附約所稱之失事與重大意外事件。我 國於民國 93 年 6 月 2 日公布「飛航事故調查法」作為事故調查之法源， 飛安會授權為處理飛航事故通報與調查之權責機關。為明訂飛航事故通報 297

與調查相關細則，飛安會另訂有「民用及公務航空器調查作業處理規則」 、 「超輕型載具飛航事故調查作業處理規則」、以及「飛航事故調查標準作 業程序」等。 飛安會自民國 87 年成立至 105 年 6 月止，共執行及參與 118 件調查案件， 提出 912 項飛安改善建議。調查報告與飛安改善建議相關資訊皆可由飛安 會官網取得。 (2) 飛航事故分析與研究 i. 台灣飛安統計報告 飛安會自民國 95 年起每年於官方網站發布中英文版台灣飛安統計報告， 內容包括：前一年度及近十年我國民用航空器及公務航空器運作概況、以 及近十年飛航事故資料統計，並依據致命事故率、航空器全毀事故率、飛 航事故發生率、飛航階段、ICAO 事故分類、NTSB 事故原因分類等對飛 航事故進行分類統計[4]。 ii. 不定期之安全議題研究報告 飛安會不定期依據飛航事故調查結果，針對特定的安全議題進行研究，例 如：民國 95 年 12 月發布之飛得更安全研究報告、民國 101 年所完成之我 國超輕型載具飛航事故相關議題之探討研究報告等。 (3) 飛航事故資訊交流 i. 飛航事故資料庫 飛安會於民國 99 年以「歐盟飛安資料庫系統（European Coordination Centre for Accident／Incident Reporting System, ECCAIRS）」為架構，建構 「臺灣飛航事故資料庫」，內容涵蓋飛安會成立至今所負責調查之飛航事 故，以及飛安會參與由他國調查之我國籍民用航空運輸業飛航事故。資料 庫除供飛安會內部使用外，亦開放一般大眾於網路上瀏覽及查詢。 ii. 研討會與刊物 飛安會自民國 100 年起藉由舉辦飛安資訊交流研討會促進民航業者、民航 監理機關與飛安會間之飛安資訊交流。飛安刊物部分，飛安會藉由飛安自 願報告系統簡訊，摘錄飛航事故調查結果之重點與民航業界分享。另外， 飛安會於 103 年 1 月創立「航空安全及管理季刊」 ，並將飛航事故調查相

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關之後續研究成果於該季刊發表，例如：航空器偏出跑道之案例研討、航 空器衝出跑道與水飄的關連性研究、救生吊掛機具破損肇因與失效分析 等。 (4) 安全資料保護 飛航事故調查法第五條及二十二條針對飛航事故調查所蒐集資料之保護 相關規定如下[5]：

第五條…飛安會之調查報告，不得作為有罪判決判斷之唯一依據。 第二十二條 飛安會不得將下列資料中，涉及個人隱私者，記載於對外發 布之調查報告中。但為飛航事故調查分析之必要者，不在此限： 一、在調查過程中獲得之證詞及證物。 二、與航空器運作有關人員間之通訊紀錄。 三、與航空器運作有關人員之體檢紀錄。 四、組員及乘客於該事故之醫療紀錄。 五、座艙語音紀錄器紀錄之抄件。 六、飛航管制通話紀錄之抄件。 座艙語音紀錄器、飛航管制通話及證詞之錄音，不得對外公布。 2. 飛安自願報告系統 飛安會設置有飛安自願報告系統（TAiwan Confidential Aviation safety REporting system，簡稱 TACARE），系統說明如下： (1) 設立目的 TACARE 之設置，係期許在「自願、保密、無責」的宗旨下，有系統地 蒐集、分析、分享及研究強制報告系統不易取得的飛安資訊。TACARE 鼓勵所有民航人士在免於受到處罰的情況下，提供所見或所聞之已發生或 潛在的飛安事件。TACARE 所蒐集到的飛安資訊，皆會以期刊及綱站公 布的方式與所有民航人員分享。 (2) 法源依據 103 年 6 月 25 日依總統令公布之飛航事故調查法增修訂條文中，於第五 條之一增訂有關設置飛安自願報告系統之規定，飛安會並據此增訂「民用 299

航空器及公務航空器飛航事故調查作業處理規則」第 26 條及第 27 條部分 條文[5] [6]。

飛航事故調查法第五條之一：飛安會應建置飛安自願報告系統，其建置不 以處分或追究責任為目的，且應對資料來源提供保護。 民用航空器及公務航空器飛航事故調查作業處理規則第八章飛安自願報 告系統第二十六條：飛安自願報告系統處理非屬飛航事故或不涉犯罪行為 之安全事件報告；第二十七條：飛安自願報告系統資料之處理及運用，應 對報告者識別性資料提供保護，並依保密及不究責之方式處理資料。飛安 自願報告資料之運用不得逾越提昇飛航安全之目的，以確保持續獲得安全 資料。 (3) 報告範疇 TACARE 報告處理範圍為任何已經發生或潛在的意外事件、地面安全事 件或危險因子，以及其他未發生航機損害與人員傷亡，但可能會影響飛安 之事件或危險因子。 (4) 系統運作 飛安自願報告系統於 90 年 1 月正式運作，系統刊物「飛安自願報告系統 簡訊」除摘錄部分具分享價值之報告外，亦刊載本會調查人員所編寫之飛 安相關專題討論，每年出版 2 至 4 期，並提供電子版予國內民航業者，亦 可由 TACARE 官網免費下載。飛安會另於 103 年起與業者達成建立我國 飛安自願報告分享平台之共識。目前共計 6 家民航運輸業航空公司、3 家 地勤公司、及 1 家維修廠加入此平台。各業者同意配合飛安自願報告系統 簡訊出版時程，篩選並提供具分享價值之內部案例。 (5) 報告概況 統計至 105 年 6 月 30 日止，TACARE 已發行 36 期飛安自願報告系統簡 訊，民航從業人員或民眾直接提報之報告總數為 363 件；業者自 103 年起 開始提供具分享價值之內部案例報告總計 52 件；累積之總報告數為 414 件。 (6) TACARE 報告查詢資料庫 飛安會於 TACARE 官網建置有報告查詢資料庫，將去除報告人識別性資

300

料且具分享價值之報告整理後上網，供外界查詢。

3.3 民航局之安全資料蒐集與處理系統 1. 飛安相關事件強制報告系統 (1) 法源依據 民航局係依民用航空法第四十一條之一訂定飛航安全相關事件之通報及 非屬航空器失事或重大意外事件之調查、統計及分析等事項相關規定。依 據航空器飛航安全相關事件處理規則第一條，航空器飛航安全相關事件 （以下簡稱飛安相關事件），指航空器因運作中所發生之航空器失事、航 空器重大意外事件、航空器意外事件及非在運作中所發生之地面安全事件 [7] [8]

。

(2) 事件通報 航空器飛航安全相關事件處理規則第二條指出：航空器所有人或使用人於 航空器發生符合強制性報告之飛安相關事件時，應於得知消息後二十四小 時內填具飛安相關事件初報表送交通部民用航空局；並應於七十二小時內 完成民航局飛航安全作業管理系統之填報作業。 前項事件如屬保養困難報告事項，航空器所有人或使用人並應於七十二小 時內完成民航局飛航安全作業管理系統之保養困難報告填報作業。另前項 事件發生於國內致航空器延誤、回航或取消航班時，航空器所有人或使用 人應立即填具民用航空器飛航報告表通報航空站經營人，航空站經營人於 接獲通報時，應即陳報民航局。對於因機械故障所造成之延遲、取消、回 航、轉降等影響派遣之狀況則應按月彙集「機械故障月報」 ，並應於次月 十日前通報民航局。 (3) 通報事項 航空器飛航安全相關事件處理規則附件一律定有強制性報告之飛安相關 事件應通報事項，項目包括 3 類：(1)航空器飛航操作：航空器之控制、 組員失能、受傷及其他飛安事件計 19 項；(2)航空產品與其各項裝備及零 組件失效或故障：航空器結構、航空器系統、動力系統（含發動機、螺旋 槳及輔助動力單元等）計 15 項；(3)地面作業/服務計 9 項。

301

前述處理規則附件三律定有保養困難報告之應通報事項，項目包括 17 大 類：空調系統、自動駕駛系統、通訊系統、電力系統、火警保護系統、飛 操系統、燃油系統、液壓系統、防冰系統、起落架系統、導航系統、氧氣 系統、供氣系統、航空器結構、螺旋槳系統、發動機系統及其他等共計 49 項。 (4) 事件調查 依據航空器飛航安全相關事件處理規則第九條，民航局就航空器失事、航 空器重大意外事件以外之飛安相關事件應進行調查及完成處理結果報 告。民航局對前項飛安相關事件所進行之調查及處理結果報告，應提出統 計、分析資料，作為飛航安全管理之參考。 2. 主動提報機制 (1) 法源依據 民航局依據民用航空法於第 110 與 112 條規定，設有主動提報未發覺違規 及減輕或免除處罰之機制，鼓勵航空器使用人、維修場、以及民航從業人 員等對於有違反民航法規之情形主動提報，使業者能利用自我督察等方 式，主動提報發現違反法規之情事[7]。 (2) 提報程序 依據民航局於民國 105 年 2 月 4 日發布編號 AC 00-001E 民航通告，提報 程序分為兩階段：第一階段航空人員或業者得先以口頭、書面、電子郵件 及網路等方式直接與相關之主任檢查員聯繫，並盡可能提供簡述違規情 事、確認違規情況已終止、以及採取立即能阻止違規事件之改正措施，及 負責執行改正措施人員；第二階段為正式書面通報，需於發現後之 72 小 時內，由航空人員或業者透過民航局「飛航安全管理系統（FSMIS）」之 「飛安事件」模組中填具電子文書通報或以傳真方式完成[9]。 (3) 主動提報要件與減輕處罰原則 依據「民用航空器所有人使用人違反民用航空保安相關法規量罰標準 表」，有關主動提報的條件與航空器所有人或使用人減輕處罰原則如下 [10]

：

二、主動提報應符合下列條件：

302

(一)違反民用航空法第一百十二條之四第五項。 (二)違規者或其所屬業者主動向民航局有調查及處理該違規事件職權之

公務員提報。 (三)其提報之方式得以口頭、書面、電子郵件、網路等方式提出，經民航

局有調查及處理該違規事件職權之公務員確認，並於發現後七十二小時內 主動向民航局提出書面通報者。 三、航空器所有人或使用人減輕處罰原則： (一)非屬與航空器失事、重大意外事件相關之違規。 (二)符合下列條件： 1.未發覺之違規。 2.業經主動提報符合規定者。 3.主動提報日翌日起三十日內主動提出有效改正措施書面報告並經民航

局備查。 4.於提報之事件發生日前半年內，未曾因相同之違規被裁處。 (三)減輕處罰之標準：罰鍰最低減輕至新臺幣二萬元。

四、航空器所有人或使用人符合減輕原則且違規情節輕微者，得免除處罰。 (4) 改正措施 改正措施書面報告必須由業者在主動提報日翌日起 30 日內函送民航局備 查，方能符合減輕處罰之條件。若於改正措施進行過程中，發現相同或類 似的違規事件再度發生，並確認業者無法符合改正措施書面報告中所提內 容，民航局將以加重處罰原則處理該等違規事件[10]。 3. 局長飛安信箱 民航局之局長飛安信箱為郵政專用信箱，目的係為暢通飛安資訊管道，借 重民航相關從業人員專業，發掘飛安潛在危險因子，提昇飛航安全。對象為民 航相關從業人員。報告範疇係任何有礙飛航安全之事件、情事，或對飛航安全 之建議事項。報告處理方式： (1) 「局長飛安信箱」僅由局長或指定專人開啟。 (2) 對填報人之個人資料予以保密，並於處理後銷毀原始報告。 303

(3) 對局長飛安信箱所通報之內容事項，除法律另有規定外，均不處分。 (4) 未具名或攻訐性黑函將不予處理。 4. 安全績效指標 為驗證安全管理系統之運作成效，民航局於民國 104 年 11 月 11 日發布「安 全績效指標」民航通告（AC 120-049） ，鼓勵民用航空運輸業者每年依據該民航 通告提報相應之最近一年安全績效指標/目標與安全計畫。經民航局於每年一月 底前同意備查者，依國際航權分配及包機審查綱要，可於航權分配評分時加 1 分[11]。 5. 航空服務業者資料分享平台 為評估國內航空業者之風險值，作為國內航空業者風險控管之參考，民航 局於民國 104 年 11 月 26 日發布「航空公司飛航作業品保系統評分原則（Airliner FOQA Criteria）」民航通告（AC 120-050），鼓勵民用航空運輸業者每季依該民 航通告提報 10 項 FOQA 監控項目及改善措施。經民航局於每季結束後 15 日內 同意備查者，依國際航權分配及包機審查綱要，執行鼓勵加分[12]。

四、焦點團體座談會與專家問卷調查 本研究係以焦點團體座談會與專家問卷調查方式，蒐集政府相關機關以及 民航業者對於我國家層級民航安全資料蒐集與處理系統未來發展之建議。

4.1 焦點團體座談會 本研究分別於民國 105 年 7 月 27 日與 8 月 10 日各辦理一場焦點團體座談 會，前者包括民航局、飛安會、飛航服務總臺與 10 家民航業者代表參加；後者 包括民航局、交通部運輸研究所、飛航服務總臺、飛安基金會與 11 家業者代表 參加。此兩焦點團體座談會之建議摘要如下： 1. 建議相關政府機關針對所蒐集之安全資料，經處理與分析後，以適當方式回 饋給民航業者。 2. 建議相關政府機關評估安全資料蒐集與處理系統整合或委由第三方公正單位 執行之可行性。

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3. 建議相關政府機關研議如何提升對所蒐集安全資料之保護，例如提供自願報 告人免責保障，以減少業者或民航從業人員對於所提供資料或報告遭不當使 用之疑慮。 4. 建議飛安基金會或其他合適的單位辦理有關安全資料分析相關之課程，以強 化安全管理人員對於安全資料之處理能力。 5. 建議交通部運輸研究所或其他合適的單位建立我國國家層級安全資料蒐集、 分析、交流與保護制度之定期評估計畫（每三年乙次） ，並邀請民航局、飛安 會、與民航業界相關人員共同參與之看法。　

4.2 專家問卷調查 本研究於 105 年 7 月至 8 月間，發放 12 份專家問卷予政府相關機關與民航 業者，回收 9 份，包括：1 個政府機關、6 家民航運輸業航空公司、1 家航空器 維修公司、以及 1 家地勤公司。 問卷採開放式問題設計，邀請受訪單位針對民航局之飛安相關事件強制報 告系統、主動提報機制、局長飛安信箱、安全績效指標、與航空服務業者資料 分享平台；以及飛安會之飛航事故調查系統及飛安自願報告系統等，分別以安 全資料蒐集、分析、保護以及全資訊交流等四個面向提出建議。 安全資料蒐集之範疇包括：資料內容、蒐集方式或管道、以及資料蒐集單 位性質等，建議內容摘要如下： 1. 建議將民航局主動提報機制、局長飛安信箱及飛安會飛安自願報告系統等皆 屬於自願報告性質之系統進行整合，並由第三方公正單位負責運作。 2. 建議民航局對於較敏感之安全資料蒐集，如航空公司之 FOQA 資料，可考慮 委由第三方單位協助執行，以提高業者對系統之信賴度。 3. 應用網路科技，增加多元報告管道以提高報告的便利性，例如：飛安自願報 告系統可開發手持裝置使用之 APP 供報告人使用、以及將業者提報機制制度 化，並建立網站架構之提報系統供業者使用；局長飛安信箱可增設郵政信箱 之外的多元報告管道。 4. 持續並運用多元方式進行系統宣導，以利報告量增加，例如：將飛安自願報 告系統宣導納入民航人員初訓與複訓制度化。

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安全資料分析之範疇包括：分析方式、分析能量、資料庫建置與管理、以 及分析單位性質等，建議內容摘要如下： 1. 飛安會可強化對不同飛航事故所存在之共同性重大飛安議題進行更深入的安 全研究，甚可進一步納入相關的國外事故案例。 2. 飛安自願報告系統可將業者提報報告納入報告資料庫查詢系統，以利資料分 析。 3. 我國航空市場規模較小，在資料量較小之情況下，民航局可參考其他類似航 空市場規模之國家，評估如何有效整合運用我國各類民航安全資料，並持續 強化安全資料分析能量，例如：增加資料分析專責人員、強化資料分析之方 法或工具等，以有效運用其所蒐集的安全資料，監控已知的安全風險、以及 識別新產生之風險。 4. 建議民航局與飛安會強化安全資料之趨勢分析，並於資料庫中納入人為因素 分類架構。 安全資料保護之範疇包括：相關處理流程、機制或法律保障等，建議內容 摘要如下： 1. 飛航事故調查所蒐集資料之保護，在資料公開限制部分於飛航事故調查法第 二十二條已有明確規定。對於調查所蒐集之安全資料提供予他機關部分，飛 安會會積極地予以限制或禁止，惟對應的之法規限制部分或可加強。另外對 於涉及業者敏感性資料與個人隱私資料之管理已有具體做法，然仍可於程序 標準化部分持續加強，並藉由內部控制與稽核制度加以確保。 2. 飛安自願報告系統對於報告人身分保密於飛航事故調查法已有明確規定，亦 訂定有相關之內部控制制度。未來可藉由相關民航法規之訂定，設法為報告 人取得免責保障。 3. 對於民航局所蒐集之安全資料，民航局可評估參照國際民航公約第 19 號附約 中安全資料保護相關規定指導文件，強化資料保護作業程序標準化與法制化。 4. 民航局對於自願提供之安全資料，如：安全績效指標與 FOQA 監控事項等， 可考慮與業者簽訂協議，明定該等安全資料之後續使用方式與限制，以減輕 業者對可能不當影響之疑慮。 5. 民航局主動提報機制依現有規定係提供可能為減輕處罰或免責，然可考慮進

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一步提升符合主動提報要件者，皆提供免責保障，並成立負責處理主動提報 之專責組織，保密性的標準處理程序，強化報告人識別性資料之保密，以提 高報告意願。 安全資訊交流之範疇可包括：資訊之內容、資訊交流之方式或機制等，建 議內容摘要如下： 1. 飛安會可考慮建立定期公布我國重大飛安議題之機制；針對飛安會已調查之 飛航事故持續整理與分類，並公告於官方網站；強化我國飛航事故資料庫與 民航局意外事件資料庫、以及其他國家飛航事故資料庫之資料交換。 2. 飛安會與民航局可強化飛安自願報告系統、局長飛安信箱與主動提報間於去 除識別性資料後之報告交換。 3. 民航局可依所蒐集之安全資料強化相關資訊回饋或交流，例如：提供意外事 件調查報告、飛安相關事件強制報告資料庫、民航局意外事件資料庫與飛安 會飛航事故資料庫之資料交換或整合、將局長飛安信箱與主動提報中具分享 價值之報告經去除識別性資料後，以案例介紹方式分享予航空業界，以及提 供自願報告查詢資料庫等。 4. 民航局 104 年 11 月起所蒐集之航空公司安全績效指標與 FOQA 監控事項相 關資料，可進一步考慮主動或依業者需求，將其分析結果適當地回饋與業者， 例如：單一業者安全水準與整體業者平均之差異、其他業者所訂定之可參考 安全績效指標等。 5. 建議飛安會與民航局針對所蒐集之安全資料，於經處理後，規劃建立網路分 享平台與統計分析功能，以便業者查詢使用，例如：民航局與飛安會各類自 願報告、飛安相關事件強制報告調查報告、業者安全績效指標與 FOQA 資料 等，經去除識別資料及分類後，建立網路查詢資料庫。

五、結論與建議 5.1 結論 安全資料保護乃是國家安全資料蒐集與處理系統成功與否的關鍵要素，為 能確保民航業者與從業人員願意及時提供正確的安全資料，國家應提供適當的

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法律保障，對以安全為目的所蒐集之資料使用於非安全用途加以限制。另外， 國家權責機關應於國家民用航空安全計畫中，對整體民航之安全資料蒐集、分 析與交流訂定明確之架構，並定期依據 ICAO 安全資料蒐集、分析、交流與保 護等四個面向之標準、建議與技術指引，檢視各類安全資料蒐集與處理系統， 並據以訂定未來改善方向。 我國家層級之各類民航安全資料與處理系統係由民航局與飛安會依法建置 與維護。本研究所檢視之系統包括：民航局之飛安相關事件強制報告系統、及 自願性質之主動提報機制、局長飛安信箱、安全績效指標、與航空服務業者資 料分享平台等；以及飛安會之飛航事故調查系統及飛安自願報告系統。對照 ICAO 安全管理相關標準、建議措施與技術指引，於安全資料蒐集部分，我國 民航已建立 ICAO 所要求之強制與自願意外事件報告系統；但對於所蒐集安全 資料進行之分析仍有限，僅部分系統（如飛航事故調查系統）較符合 ICAO 所 要求之確保現存或潛在安全缺陷相關資料能夠被有效的分析，並訂定必要的改 善措施之標準；各資料庫間之相容性亦待加強，僅部分資料庫（如飛航事故資 料庫）可滿足 ICAO 所建議之安全資料庫應使用標準化的資料結構，以利資料 交換；安全資訊交流部分，監理機關能夠回饋給民航業者之安全資訊，以及各 系統間之安全資訊交流仍有限；對於 ICAO 所建議之國家應促使各航空系統使 用者間建立安全資訊分享網路，僅飛安自願報告系統較能接近 ICAO 之期待。 安全資料保護部分，我國之自願意外事件報告系統多能符合 ICAO 要求之非處 罰性且須保護資訊來源之要求；法規層級之保障多著重於限制資料公開與個人 隱私權保護部分，但對於其他機關索取相關安全資料之法規限制仍不足。 本研究亦藉由焦點團體訪談與專家問卷調查，對上述系統之安全資料蒐 集、分析、保護與資訊交流等面向之發展提供建議，所提之建議重點包括：評 估藉由系統的整合或/及第三方單位的運作以強化系統運作之效能；強化安全資 料分析能量，例如：安全資料之趨勢分析，並於資料庫中納入人為因素分類架 構；參照 ICAO 相關規範以強化資料保護法制化與作業程序標準化；建立安全 資訊網路分享平台與統計分析功能等。然而，本研究對於所提建議未進行可行 性分析，此部分尚待其他研究或相關政府權責機關進一步執行。

5.2 建議

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本研究之建議如下： 1. 建議相關政府機關參考本研究對於各安全資料蒐集與處理系統發展之建議， 進一步執行可行性分析與評估，並訂定短、中、長期之安全資料蒐集、分析、 保護與資訊交流提升計畫。 2. 建議相關政府機關評估各安全資料蒐集與處理系統整合或委由第三方公正單 位執行之可行性，以提高系統運作效率、以及業者或民航從業人員提供資料 或報告之意願。 3. 建議相關政府機關研究如何提升對所蒐集安全資料之保護，以減少業者或民 航從業人員對於所提供資料或報告遭不當使用之疑慮。 4. 建議飛安基金會或其他合適單位辦理有關安全資料分析相關之課程，並考量 我國民航資料量規模之特性，以強化安全管理人員對於安全資料之處理能力。 5. 建議交通部運輸研究所或其他合適單位建立我國國家層級安全資料蒐集、分 析、交流與保護制度之定期評估計畫（每三年乙次） ，並邀請民航局、飛安會、 與民航業界相關人員共同參與。

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光學掃描技術於實體模型重建之運用 Application of Optical Scanning Technology for Reconstructing Surface Model 莊禮彰 Li-Chang Chuang1 鍾添東 Tien-Tung Chung2 (於民國 105 年 4 月 21 日收稿，9 月 30 日第一次修訂，並於 10 月 4 日定稿) 摘

要

基於逆向工程的概念，可利用非接觸式三維掃描儀量測殘骸或結構組件的幾何 外 型 ， 於 三 維 量 測 後 可 取 得 待 測 物 的 三 維 點 雲 資 料 ， 經 計 算 後 以 STL (Stereolithography)檔案輸出，STL 檔案亦可在商業 CAD 軟體中以三角網格的形式呈 現。本研究利用待測物的 STL 檔案，擷取三角網格模型之特徵邊緣，依其輪廓擬合 成非均勻有理 B 樣條曲線。昆氏曲面可由端點相連的四條非均勻有理 B 樣條曲線擬 合而成，進一步擬合成更為平滑的立方 B 樣條曲面，經由布林運算後，數個立方 B 樣條曲面即可重建出最後的曲面模型。此外，本研究利用商業套裝軟體處理三維點 雲資料，藉由幾何特徵建構出實體曲面模型，經疊合三維點雲資料實體曲面模型 後，驗證兩者之幾何誤差。 關鍵詞：逆向工程、非接觸式三維掃描、三角網格、特徵邊緣、事故調查

Abstract Based on the concept of reverse engineering, the “Reverse Engineering Module” for this project uses a non-contact 3D scanner to measure 3D shapes of wreckages or structural components. After 3D scanning,3D data points of the scanned objects can be obtained. Using corresponding software for 3D scanner, the final 3D object shape can be exported as a STL (Stereolithography) file, which can be imported into commercial CAD software and displayed as triangular meshes. With the given STL file of a scanned object, feature edges can be extracted from triangular mesh models, and then be fitted into NURBS curves based on 3D profiles of the scanned object. A Coons surface can be fitted with four adjoined NURBS curves. Then, Coons surfaces can be converted to more smooth cubic B-spline surfaces. The final surface model can be reconstructed from several trimmed cubic B-spline surfaces by applying Boolean operations.Another research topic is reconstructing the surface model from3D data points through business software package, and comparing the errors between the surface model and 3D data

1

2

飛航安全調查委員會工程師 (聯絡地址：新北市 231 新店區北新路三段 200 號 11 樓，電話： (02) 8912-7388 轉 633，Email: [email protected])。 國立台灣大學機械工程學系教授。

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points. Keywords:Reverse engineering, non-contact 3D scanner, triangular meshes, feature edges, Occurrence Investigation

一、前言 飛機模型係為飛機公司之商業機密及智慧財產權，本會無相關設計圖檔； 若發生飛航事故，本會需要向飛機公司提出結構分析之需求，始能獲得飛機原 始設計模型，並與飛機製造國之調查機構、飛機公司共同進行結構應力分析。 因此本研究沿用逆向工程的概念，試圖使用光學掃描儀器取得待測物的高精度 點雲資料，並由三角網格模型重建出實體模型。 近年來逆向工程技術廣泛地應用於產品破壞檢驗以及事故殘骸重建等前置 步驟，利用掃描所得的點雲資料重建受破壞物件以及未破壞物件之三維模型， 最後藉由電腦輔助分析（CAE）軟體進行分析比對，如此可有效地節省大量的 金錢、人力以及時間等支出。基於逆向工程的概念，模型建構模組利用非接觸 式三維數位掃描儀量測殘骸或結構組件的幾何外型。於量測後可取得待測物的 三維點資料，利用三維數位掃描儀的附加軟體，將散亂的點資料重新計算，最 後待測物的幾何外型可以 STL（Stereolithography）檔案輸出。此檔案可載入至 CAD 軟體並以三角網格的形式呈現。 由於殘骸物件是破碎且零亂的，為避免於重建過程中遺漏掉各網格模型中 的重要特徵，因此特徵邊緣擷取成為首要的步驟，取得特徵邊緣後再依其輪廓 將擬合成非均勻有理 B 樣條（NURBS）曲線，端點相連的四條非均勻有理 B 樣條曲線可擬合成昆氏（coons）曲面，昆氏曲面再進一步擬合成立方 B 樣條 （cubic B-spline)曲面，立方 B 樣條曲面經由布林運算後，即可重建出最後的曲 面模型。

二、光學掃描儀器 市面上掃描儀器種類繁多，依據量測探頭與待測物的表面是否接觸，可區 分為接觸式及非接觸式等兩大類；接觸式可分為基於變形原理的觸發式和連續 掃描式；而非接觸式可分為光干涉法、聚焦檢測、圖像分析法及三角量測法等。 然而考量到飛航事故調查的特殊性，航空器殘骸皆屬於重要證物，而殘骸的外 形通常破碎且複雜，如以接觸式掃描儀器進行量測，探頭會接觸到待測物的表

312

面，可能破壞證物的完整性；此外探頭及其連接組件會與待測物產生干涉，探 頭量測方式較不易規劃，掃描空間受到限制。相較之下，非接觸式掃描儀器便 無此缺點，其掃描的受限條件較少、應用層面較廣。 依據投射光源來區分，可分為「雷射式 3D 掃描儀器」與「光柵式 3D 掃描 儀器」兩大類。以下依循此分類先後介紹各掃描儀器之優劣，並進一步探討 3D 掃描儀器之應用原理。

2.1

雷射式 3D 掃描儀器 一般來說雷射式 3D 掃描儀器是以雷射測距儀為基礎，利用雷射光打到待

測物上的往返時間得到深度值，並與相機結合取得待測物表面的影像，其基本 原理主要有以下三種[1]： 1. 計算飛行時間法（time-of-flight）：計算雷射光打到量測點反射回感應器的時 間，求得測頭與量測點間的距離，最後求出量測點的三維座標，如圖 1(a)。 2. 單相機三角量測法（triangulation single-camera solution） ：當雷射光打到量測 點後，其光點與另一側擷取影像的 CCD 鏡頭形成三角關係，利用雷射頭與 CCD 鏡頭距離為基線長度，進而計算出量測點的三維座標，如圖 1(b)。 3. 雙相機三角量測法（triangulation double-camera solution） ：當雷射光打到待測 物後，其光點與兩側擷取影像的 CCD 鏡頭形成三角關係，利用兩 CCD 鏡頭 距離為基線長度，進而計算出量測點的三維座標，如圖 1(c)。

(a) 計算飛行時間法 圖1

(b) 單相機三角量測法 雷射式 3D 掃描儀器之取像原理

一般雷射式 3D 掃描儀器有以下優點： 313

(c) 雙相機三角量測法

測頭超過量測景深時，系統會發出警告聲以避免取得錯誤的掃描資料。 手持式雷射掃描儀器，攜帶方便且操作之機動性高，可運用於狹窄空 間。 待測物表面性質要求低，一般情況不需噴漆，以標籤點協助定位。 缺點如下： 與光柵式掃描儀器相比，其量測範圍較窄。 通常探頭裝配於量測手臂上，量測座標經過多軸轉換，因此誤差偏大。 與光柵式掃描儀器相比，其掃描精度較差。

2.2

光柵式 3D 掃描儀器 多數的光柵式 3D 掃描儀器採用雙相機三角量測法，其系統架構由一個光

柵投射裝置與兩個 CCD 鏡頭所組成，如圖 2(a)；也有部分掃描儀器採用單相機 三角量測法，其系統架構由一個光柵投射裝置與單一 CCD 鏡頭所組成，如圖 2(b)，兩者原理、架構與上述的雷射式相仿，主要差別在於光源性質。

(a) 雙相機三角量測法 圖2

(b) 單相機三角量測法

光柵式 3D 掃描儀器之取像原理

光柵式掃描儀器有以下優點： 以各個方向與各個角度掃描待測物時，可用標籤貼紙協助定位，使多 個視角的資料可自動疊合。 更換鏡頭即可量測不同大小的待測物，與雷射式掃描儀器相比，其量 314

測範圍較廣，且量測精度也較佳。 系統可即時監控量測環境因素的影響，當影響超過規定值，系統將限 制執行掃描的步驟。 缺點如下： 工作環境的光源強度變化易影響系統效能與掃描精度。 不易攜帶至飛航事故現場，且現場使用時較不方便，其機動性欠佳， 如需深入狹窄空間等。 待測物表面反光效果影響掃描精度，視情況需在待測物表面噴漆。 飛安會使用德國 Optical Measuring Techniques Inc.（GOM）所製造之非接 觸式光學掃描系統 ATOS I，由一個光柵投射裝置與兩個工業級 CCD 鏡頭所組 成，如圖 3 所示；將光柵投影在待測物表面上，輔以光柵粗細變化及相位位移， 其掃描過程的光柵如圖 4 所示，配合 CCD 鏡頭擷取數位影像和電腦運算處理， 即可得到待測物的高密度點雲資料，並搭配原廠自行研發之 ATOS 點雲資料處 理軟體，可取得三角網格模型之 STL 檔案。 ATOS I 光學掃描系統符合德國 VDI-2634 規範，VDI-2634 是德國工程師協 會所制定的，適用於工業應用品質管制的光學式量測設備，規定光學式量測設 備的可接受性（acceptance）以及校驗（verification）的方法。而驗證的原理為 使用已校驗過之啞鈴規（dumbbell）進行量測，把結果與標準件尺寸作比較， 進而獲得量測精度。依據張庭銓的研究[2]，ATOS I 量測的穩定性很高，只要環 境參數不改變，每次量得的結果都是很接近的，系統的穩定度也相當高，誤差 約為 0.01mm 至 0.02mm。

圖3

ATOS I 3D 光學掃描儀器 315

圖4

ATOS I 3D 光學掃描過程之光柵變化

通常待測物大小及幾何特徵均不相同，無法以單次的掃描取得完整的點雲 資料。因此每次執行掃描作業時，先要選擇適當的鏡頭組，之後將待測物大略 地區分成數個大掃描區塊，由大輪廓至細部特徵依序掃描。以飛機機翼翼前縫 翼（slat）之滑軌為掃描案例（圖 5），使用 ATOS I 掃描滑軌，圖 6 為 ATOS I 掃描滑軌及光柵變化情形；因每次掃描區域有限，因此劃分數個掃描工作區域， 圖 7 為所有掃描區域及探頭相對應之空間位置，圖 8 為得到的滑軌三角網格模 型。

圖5

圖6

機翼翼前縫翼之滑軌

使用 ATOS I 掃描滑軌及光柵變化情形 316

圖7

所有掃描區域及探頭相對應之空間位置

圖8

滑軌之三角網格模型

三、文獻回顧 逆向工程涉及到由實物產生電腦圖像的過程[3]，由三維掃描儀將待測物轉 換成三角網格模型，而三角網格通常為數位幾何實體，用於描述物體自由形狀 的資料；然而在逆向工程的處理中，從三角網格重建精確的曲面模型需耗費相 當可觀的時間與技術，為了用於後處理，NURBS 曲線與曲面是自由形狀模型 的兩個重要表示法，目前已有許多研究使用了不同的演算法，如參數化、分割、 317

簡化等[4]，這些實體模型重建步驟通常是人工處理的，且需要在商業套裝 CAD 軟體手動操作。 在資料分割的研究中，Dong Hwan Kim 等[5,6]提出相鄰三角之重覆合併演算 法 ， 用 於 三 角 網 格 資 料 的 分 割 ； Ariel Shamir[7] 提 出 分 割 問 題 最 佳 化 ； MártaSzilvási-Nagy 等[8]提出一個演算法來估算在三角網格上以面為基準的曲 率；在特徵擷取的研究中，Andreas Hubeli 和 Markus Gross[9]使用不同的特徵擷 取法，包括了二階差分、擴展二階差分和多項式的最佳擬合等方法；Sheng-Han Hsu 和 Jiing-Yih Lai[10]提出一個演算法，用以擷取在三角網格上的測地線或特 徵線。 Dong Go Jang 等[11]將三維距離體積用於等距曲面的建立，其中三維距離體 積是在原始的複合曲面轉換為三角網格時所產生的；Sun Yuwen 等[3]提出一個 直接擷取法，從點雲中找到斷面輪廓，他們藉由將主邊緣曲線和內部斷面曲線 薄層化來創造一個基面；Jeffrey Marker 等[12]提出一個容積法，自一組稀疏的平 行二值輪廓重建一平滑曲面；藉由包含平行切割輪廓的資料組，Wang Qiang 等 [13]

使用徑向基函數內插法來顯示人體器官的曲面。

四、從三角網格重建實體模型 本研究從三角網格重建實體模型之方法，係藉由特徵擷取和平行切割輪廓 的建立來重建實體模型。在特徵擷取方面，首先執行重要邊緣偵測，將雜亂的 邊緣轉換為均勻面片，最後簡化面片達到細化的目的，擷取的特徵可輔助實體 模型的重建。在平行切割輪廓重建實體模型方面，首先應選取一個合適的切割 面，用於擷取供實體模型重建之平行相交輪廓，通常在三角網格中選擇一個合 適的平坦區域，再將其擬合成一個平面，平坦區域則是藉由網格分割法區分出 來，網格分割是以一明確指定的二面角值做為比對門檻，以將所有三角面片分 開至不同區域。接著藉由指定的平行切割面切割 STL 模型，並獲得一組平行切 割輪廓；切割輪廓是由大量的線段組成，為了資料減量和輪廓平滑化，要將切 割輪廓減化並重新擬合成二維 NURBS 曲線。最後藉由 CAD 軟體所提供的 「LOFT」功能，重建出實體或曲面模型。

4.1

特徵擷取

318

實體模型是由平行切割輪廓重建而來。如果輪廓密度太低，模型的特徵可 能會遺失；如果輪廓密度太高，對於軟體處理來說輪廓的檔案可能過大且多餘。 為了解決此問題，特徵擷取被用來改善使用合適輪廓密度重建的實體模型之品 質，特徵的資訊包括銳緣、脊線等，特徵擷取包括重要邊緣偵測、面片建立和 細化，而本研究採用 Andreas Hubeli 和 Markus Gross[8]的演算法。 待測物外形的複雜程度各不相同，可能具有一些斷裂面或孔洞等特徵，與 外形簡單平滑的待測物比較之下，其無法單以平行切割輪廓重建出全部的實體 或曲面模型，因此特徵擷取更顯重要。其中又以重要邊緣偵測為最重要，使用 二階差分（second order difference）偵測重要邊緣，其分配權重給每一邊，該權 重與兩面片的二面角成比例，如圖 9(a)所示，本研究中權重值即是二面角之值， 若邊的權重值大於設計者決定的遲滯閥（hysteresis threshold），則視為重要邊 緣，遲滯函數如圖 9(b)所示；如共用邊滿足下列兩個條件之一，則此共用邊視 為重要邊緣： 條件 1：權重值 w(e)大於 θu。 條件 2：權重值 w(e)大於 θl，且最少有一相連的邊是重要邊緣。

圖 9 (a)兩相鄰面片的二面角

圖 9(b)使用閥值 θl 和 θu 的遲滯函數

理想上 STL 模型的特徵，如脊線，應該由面片的重要邊緣組成，事實上在 接近特徵處，偵測到的重要邊緣也許是雜亂且不連續的；為了整理重要邊緣， 轉換重要邊緣的群集成一均勻面片，然後可用細化演算法簡化面片。如果一邊 的兩端點連接重要邊緣或面片，則將其插入至面片中；面片建立演算法的結果 為「重要邊緣內部填滿」且「重要邊緣群集的大小不增加」。

4.2 資料分割和曲面擬合 319

本研究採用平行切割輪廓以重建實體模型，首先需決定切割平面，其步驟 如下： 1. 藉由網格分割法將 STL 模型分割為不同的區域。 2. 選取一個包含大量三角面片的平坦區域用來做為切割平面。 3. 將被選取的區域擬合成一平面，並用以做為參考切割面。 三角網格分割 STL 模型包含每個面片的法向量和三個頂點的座標，根據切割目的，可藉 由各種標準來分割網格資料，各種不同的性質也會影響分割結果，如線性 平面特徵、二面角和曲率等，本研究的資料分割則是基於兩個相鄰面片的 法向量所夾二面角；提出的網格分割包含兩個階段，在階段一中 STL 模型 粗糙地分為大量區域，然後於階段二中小區域裡的面片將被合併至大區域 裡。 網格分割 STL 模型基於給定兩相鄰面片的小二面角值分割成數個具有相似幾合特性 的區域：

  ang ni , n j   

(1)

  其中 ni 和 n j 分別是兩個面片的單位法向量， ang ni , n j  是兩面片的二面角， [5]

 是門檻值，當滿足 Eq(1)時，相鄰面片將被合併至同一區域 ，經過多次

測試，門檻值大約設為 7.2 度。

小區域網格重新分配 在網格分割後，將會產生很多具有少量面片的小型區域，其通常位於兩個 大型區域的過渡邊界上，此步驟重新分配在小區域的面片至鄰近大型區域 中；我們定義一個面片數量的門檻來界定小區域，。面片重新分配的操作 是從位於邊界上的小區域面片開始的，其與鄰近的大型區域直接接觸，如 圖 10 所示。

320

圖 10 位於邊界的小區域面片示意圖 選取區域之曲面擬合 為了選取一方向來校準切割面的法向量方向，應該先選取位於一平坦區域 的參考面片；在網格分割中模型被分割成很多區域，各區域的面片皆具有 相似的幾何性質，然後擷取包含被選取面片的區域，藉由曲面擬合法，被 選取區域中的所有面片將被擬合成一平面，用最小平方誤差法來擬合平 面，定義平面方程式為：

z  ax  by  c

(2)

其中 a、b 和 c 是常數項，為了解出這些常數，以最小平方誤差法得出的矩 陣如下：  m xi2  mi 1 i 1 xi yi  m x  i 1 i

  

m

xy i 1 i i m

i 1 m i 1

yi2 yi

m  a  i 1 xi zi  x i   i 1   m m   y z y b  i 1 i i  i 1 i   m  c   m 1    z  i 1  i 1 i 

  

m

(3)

其中 m 是在該區域中的點數，從 Eq(3)可解出常數項 a、b 和 c。因為臨近 邊界的面片會嚴重影響擬合平面的法向量方向，故以網格分割得到的區域 來決定法向量方向是較佳的。

4.3

平行切割輪廓重建實體模型 常見的 CAD 軟體中提供「斷面混成（loft）」的功能；將一組平行切割輪廓

載入到 CAD 軟體中，封閉的輪廓可利用此功能重建出實體模型，而非封閉者 則可重建出曲面模型，但如果輪廓中同時存在封閉與非封閉的輪廓則無法執行

321

此斷面混成的功能。基於此功能的特性，從取得的 STL 檔案中求出平行切割輪 廓，每一輪廓由具連續性的 NURBS 曲線所組成。利用這些平行切割輪廓並輔 以斷面混成的功能，最後可重建出被測物體大致上的實體或曲面模型。圖 11 為滑軌的三角網格模型於 Z 方向上的平行切割輪廓。

圖 11

滑軌 Z 方向的平行切割輪廓

運算所得的重要邊緣極有可能是不連續的片段，但可藉由曲線擬合取得其 輪廓，再將此輪廓與利用平行切割輪廓重建的初步模型疊合，再利用 CAD 軟 體提供的擠出（extrude） 、迴轉（revolve）或之前所提到的斷面混成等功能進行 後續的實體編輯。圖 12 即為滑軌三角網格模型運算後所得的重要邊緣。藉由擷 取出的特徵進行實體編輯後所得到實體或曲面模型，可能是待測物上的孔洞或 平行切割輪廓不易重建的部份區域。CAD 軟體提供聯集（union）與差集 （subtract）的功能，根據模型間彼此的關係適當地利用此兩項功能，可使最終 重建的實體或曲面模型更趨近於被掃描的實體。圖 13 為滑軌重建後的實體模 型。

圖 12

滑軌重要邊緣擷取結果 322

圖 13

4.4

滑軌實體模型重建結果

套裝軟體重建實體模型 近幾年來，點雲資料處理軟體及逆向工程軟體發展迅速，Geomagic Design

X 是目前業界常使用之逆向工程軟體。與 4.2 節所述的重建方式相似，匯入原 始三角網格（圖 14），依幾何特徵計算三角網格，重新分割網格區域，相近或 是曲率接近，被重新分配成小區域網格，此外使用者亦可自行分配小區域網格， 如圖 15 所示。如同現今 CAD/CAM 系統的設計邏輯，Geomagic Design X 使用 類 CAD 軟體的方式，依照三角網格幾何特徵，以多層幾何布林運算的方法來 建構出實體模型，並提供擠出、旋轉或斷面混成等功能進行實體編輯。 以下敘述建構滑軌實體模型的實際流程。滑軌幾何特徵大致平行 Z 方向， 以滑軌三角網格之 Z 切面輪廓建構出粗胚模型，如圖 16 所示；以溝槽三角網 格之 Z 切面輪廓建構出除料模型，圖 17 為經布林運算後產生之模型，具有溝 槽幾何特徵；依序產生除料孔洞及其它除料模型，經布林運算後建構出滑軌實 體模型（圖 18 及圖 19）；此外，檔案可匯出成其它格式之 CAD 檔案，可視需 求作進一步編修，包括圓角、導角、肋材、鑽孔、薄殼等，因此重建的實體模 型非常接近與被掃描的三角網格。

323

圖 14

圖 16

原始滑軌三角網格

圖 15

重新分配滑軌三角網格

依 Z 切面輪廓建構粗胚模型

圖 17

經布林運算後產生溝槽

圖 18

圖 19

建構滑軌實體模型

324

建構滑軌實體模型

4.4

誤差分析 3D 光學掃描儀器量測物件雖有精度誤差，但約略為 0.01mm 至 0.02mm，

因此高密度點雲資料幾乎與待測物外型一致。而本研究採用特徵擷取和平行切 割輪廓的建立來重建實體模型，因此會產生誤差。本研究將 Geomagic Design X 重建的滑軌實體模型（圖 20）與原始高密度點雲資料（圖 21）匯入 ATOS 點雲 資料處理軟體，依照幾何特徵將兩個模型作疊合比對分析，圖 22 為幾何誤差分 析結果，分析結果顯示滑軌實體模型與原始高密度點雲資料的誤差約為 1 mm 以內，因此次滑軌實體模型的溝槽內未作圓角特徵設計，以致溝槽底部角落的 誤差量較大，約為 1.5 mm。

圖 20

重建的滑軌實體模型

圖 21

圖 22

幾何誤差分析

325

滑軌原始高密度點雲資料

五、結論與未來工作 ATOS I 光學掃描系統已多次運用在飛安會飛航事故調查中，經掃描後可取 得與原始結構件相近的高密度點雲資料，且經過驗證後，該系統掃描精度小於 0.02mm，符合本會調查的需求。此外，本研究完成從三角網格模型重建實體模 型之方法，藉由特徵擷取和平行切割輪廓的建立，達成模型重建的目的。特徵 擷取包括重要邊緣偵測、面片建立及細化；平行切割輪廓的建立包括資料分割、 曲面擬合、輪廓擷取、資料點減量及輪廓之 NURBS 曲線的擬合。本研究另使 用商業套裝軟體重建實體模型，並與高密度點雲資料作誤差比對分析。重建後 的實體模型可供後續調查分析之用，如有限元素結構分析、動畫模擬等。 掃描點雲資料龐大，資料量高達數 GB 以上，電腦軟硬體在計算與模擬都 面臨許多問題，因此未來研究的重點著重在點雲資料減量處理；此外，未來亦 需建立系統化數位建模方法，將點雲資料轉換為實體曲面模型。本會將持續研 究快速且有效的掃描方法，以因應未來飛航事故或重大運輸載具事故之調查需 求。

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航空安全及管理季刊稿約 一、 本刊物歡迎國內外有關飛航安全系統、航空事故調查與分析、民航法規 與制度、航空運輸管理、機場工程、場站安全與管理、航空醫學、人為 因素、人因工程、飛航服務業務、航空氣象、航空技術及應用，及其他 航空相關議題等中、英文研究論著。無論在理論上或實務上具有貢獻者 均優先考慮刊登。其他非研究性論著、翻譯文章、專題報導等則不予接 受。 二、 本刊僅刊載未曾在國內、外其他刊物發表之論文。已刊登者，雖使用語 文不同、題目更改，或內容經改寫，均不接受投稿。已於國內外會議發 表之論文，不論有無收錄於其會議資料中，除經大幅修改者外，均請作 者提附該會議主辦者之同意書，並於論文中加註說明。 三、 來稿請力求精簡，全文以 6 頁至 12 頁為原則，包括中文與英文摘要各 一篇（300 字為限） ，及 3 至 5 個關鍵字詞。中、英文摘要除扼要說明 研究主旨、方法與結果外，並應說明研究之貢獻。投稿時請依本刊之撰 稿格式，提送三份影印稿及電腦檔案乙份，俾便送審。 四、 來稿凡經審查通過採納刊登，作者另須簽署「保證及授權書」一份，以 保證無違反本稿約約定情事。本刊編輯委員對來稿在不變更其論點之原 則下有刪改權，如不願修改請特別註明。來稿一經發表，作者不得再以 同一稿件，或將題目更改，或將內容改編，轉投其他國內、外刊物登載。 其他刊物如需全部或部分轉載，應同時徵得作者及本刊同意。 五、 來稿不得有侵害他人著作權之情事，如涉有抄襲重製或其他侵害之情形， 悉由作者自負法律責任。 六、 論文定稿刊登前，請作者提送完整稿件及其電腦檔案乙份，以利編輯作 業；文章校對由執行編輯及作者共同負責。 七、 投稿請寄：231 新北市新店區北新路三段 200 號 11 樓 航空安全及管理季刊編輯小組 電話：02-89127388 轉 666 傳真：02-89127399 電子郵件：[email protected]

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Journal of Aviation Safety and Management INFORMATION FOR CONTRIBUTORS 1.

2.

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4.

5. 6.

This publication welcomes the submission of research papers related, but not limited to, aviation safety system, flight occurrence investigation and analysis, civil aviation laws and regulations, aviation management, airport engineering and management, human factor, aviation technologies and applications. Papers that contain theoretical or practical contributions to the field will receive priority for acceptance consideration. Articles that are non-research papers, translation articles, column articles are not accepted. Papers may be submitted in Chinese or English and may be submitted from any country, but they must be previously unpublished. Previously published papers, even if they were published in a different language, or to have a different title, or to have modified contents, will not be accepted. Papers that had previously been presented in domestic or international conferences, regardless of whether they had been included in the conference proceedings, must be submitted with a letter of consent from the conference organizer, and such a presentation must be duly noted in the paper itself (papers that have been drastically revised since their conference presentation may be exempt from this rule). The length of submitted papers should not exceed 12 pages and should include Chinese and English abstracts that describe papers content and contributions (300 words maximum). Submitted papers should be accompanied by several key words (not more than 5). Three copies of each manuscript should be typed and be prepared in a clearly legible form for submission. An electronic file of manuscript in MS Word or Adobe PDF format is also required. Upon the acceptance of a paper for publications, authors need to sign a Guarantee Letter. Submitted papers must not infringe upon the copyrights of other parties. In the event that a paper infringes upon the copyrights of other parties or is guilty of plagiarism, the author alone shall bear any and all legal responsibility. The Editor’s office of Journal reserves the right to edit and make changes to the submitted papers, provided that such editing changes do not alter the paper’s original. All research papers submitted should be sent to the following address: The Editor’s Office, Journal of Aviation Safety and Management 11th Floor, 200, Section 3, Beixin Road, Xindian District, 231 New Taipei City, Taiwan R.O.C. Email: [email protected]

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航空安全及管理 Journal of Aviation Safety 季刊 and Management 第三卷

第四期

航空安全及管理 季刊 Journal of Aviation Safety and Management 中華民國一○三年一月創刊

Quarterly, Vol. 3, No. 4

中華民國一○五年十月出版

October 2016

本季刊內容不代表本會意見 The views expressed in the Journal are not necessarily those

發行人

黃煌煇

審查者

航空安全及管理季刊審查委員會

編輯者

航空安全及管理季刊編輯委員會

of the Aviation Safety Council

目  錄    Table of Contents  

總編輯

黃煌煇

執行編輯

官文霖

指導委員

何慶生 卓大靖 宛

同 林怡忠 林博雄 林呈光 袁曉峰

張有恆 陳一戈 黃揚德 楊嘉明 蔡德龍 顏進儒 （以上順序按委員姓名筆劃排列）

官文霖、黃佑平、 新式飛航紀錄器之特點與應用 ..................................................................................................... 257 Wen-Lin Guan, 第二部分：新式飛航紀錄器系統與分析應用 Mason Huang Features and Applications of New Generation Flight Recorders

助理編輯

出版者

and Signal Encoding 光學掃描技術於實體模型重建之運用 ......................................................................................... 311 莊禮彰、鍾添東 Application of Optical Scanning Technology for Reconstructing Surface Model

Li-Chang Chuang, Tien-Tung Chung

飛航安全調查委員會 231 新北市新店區北新路 3 段 200 號 11 樓

盧衍良、尹相隆 274 我國普通航空業空中工作業務與空中勤務總隊重疊概況檢討 ............................................... Alex Y.L Lu, Discussion on Business Overlap between National Airborne Hsiang-Lung Yin Service Corpsand General Aviation Industry in Taiwan 鄭永安、任靜怡、 292 我國民航安全資料蒐集與處理系統發展之研究 ........................................................................ 楊啟良 第一部分：飛航紀錄器發展歷程及訊號編碼 Danny Cheng, Features and Applications of New Generation Flight Recorders Tracy Jen & Morris Yang Part I: The Historical Development of the Flight Recorders

郭嘉偉

電話： （02）8912-7388 傳真： （02）8912-7399 印刷者

普林特印刷有限公司

Publisher

Aviation Safety Council

Editors

Editorial Board, Journal of Aviation Safety and Management

Chairman

Hwung-Hweng Hwung, Ph.D.

Address

11th Floor, 200, Section 3, Beixin Road, Xindian District, 231 New Taipei City, Taiwan (R.O.C.)

ISSN 2310-7480

第三卷 ‧ 第四期 Vol. 3, No. 4, October 2016

航空安全及管理季刊 第三卷

Journal of Aviation Safety and Management

航空安全及管理

季刊

航空安全及管理季刊 第三卷 ‧ 第四期

第四期 ‧ Journal of Aviation Safety and Management Vol. 3, No. 4, October 2016

Journal of Aviation Safety and Management Vol. 3, No. 4, October 2016

ISSN 2310-7480

飛航安全調查委員會 Aviation Safety Council