整合系統性思考在電子收費系統受雷擊問題 之要因分析應用

陳聖詠

逢甲大學專案管理碩士在職專班研究生 Stevnchen@fetc.net.tw

楊朝仲

逢甲大學專案管理碩士在職專班主任 逢甲大學水利工程與資源保育學系副教授 yccneural@gmail.com ；ccy@fcu.edu.tw

摘 要 ：

界定問題，也就是釐清問題的範疇或脈絡，2014 開始年台灣高速公路由原本人工收費站與單車道紅外線電子收費系統全面轉換為 (Radio Frequency Identification : RFID)電子收費多車道自由流，電子收費系統(Electronic Toll Collection : ETC )採用了全直流精密偵測收費設備及符合相關電氣設備架設標準規範，除了需面對極大的交易資料傳遞考驗外，對大自然的天氣影響台灣全省 ETC 設備是否能 24 小時維持其正常功能運作，也感受到極大的挑戰，計程收費起步第一年陸續面臨到天然雷擊災害的考驗還是必須全力維持公共使用之 ETC 服務不能中斷及在逐步精進中想辦法找出最佳雷擊防護解決方案。問題的解決、

從錯綜複雜的因素中理出頭緒就必須好好使用相關的邏輯工具方法協助我們分

析出最適合的方向與配套對策，但採用不同的方法針對其該問題分析結果會看到

什麼不一樣的構面，有監於此 本研究先藉由不同的系統性分析方法: 魚骨圖法、心智圖法、親和圖法、期望透過不同的方式從發散與收斂的構面收集問題找

到要因，並透系統思考(八爪章魚覓食術)探索問題之相關互動性與動態變化性來收斂問題與解決問題並提出對策的研擬與執行。 關鍵詞：魚骨圖、系統思考、心智圖、親和圖、八爪章魚覓食術、 ETC、雷擊、

感測設備。

mailto:Stevnchen@fetc.net.twmailto:yccneural@gmail.commailto:ccy@fcu.edu.tw

壹、 前言

歷經十年規劃的國道電子收費 2014 年 1 月 2 日起，台灣成為全世界第一個國道全面計程收費的國家，正式完成全台縱向國道 319 座計程收費感應門架的硬體建置工程。為了達到 99.98 %的可收費成功率感應門架上整合建構了包含車型辨識模組、車道感應扣款模組、車道執法模組、錄影存證模組、不斷電系統等

DC 直流精密電子感測設備，營運公司除了建置完成外當然就是必須努力維持整體系統的穩定與可靠性，以提供最好的服務給使用著達到節能減碳的目的期望更

能運用於智慧型交通為社會國家帶來不一樣的發展並與世界接軌，風險來自已知

與未知，機電類標準建置規範已知可控的風險已導入系統架構中，精密的感測設

備大量的使用於空曠與相對至高點的位置環境，對營運公司來說如何保護設備不

受天然現象雷擊災害破壞儼然是一大考驗。

貳、研究架構

研究架構(圖 1)為現場設備持續於雷雨季發生問題，第一個主要的步驟為現場收集資料，收集的資料包括現場環境照片、故障設備種類、現場人員的發現、

氣候資料收集、線路的故障情形等等 。再來使用系統性相關工具與方式分析問題如: 系統思考圖、 魚骨圖、心智圖、親和圖來共同解析此問題，再將這幾種方法作適度的比較以瞭解其位於不同情境應變時的適用度，再者透過分析利害關

係人分析確定如果要執行配套措施時所需注意的風險，於執行之後開始觀察與驗

證並提出相關經驗與建議.

(圖 1 研究架構)

參、研究分析

一、 系統性要因分析法

本研究方法是以現場已發生資料收集與發想可能主要因子為主，階段一集思

廣益、發揮團體智慧，使用不同的系統性工具探索問題之特性要因(魚骨圖、心智圖、親和圖)從各種不同角度找出問題所有原因或構成要素，並加以歸納不同模組間是否有相同得故障現象，階段二再透過系統思考(八爪章魚覓食術)分析法分析各個問題間之相互因果關係，將並聯的問題透過串聯的思維找出問題背後的

基本原因，階段三將配套實際驗證與執行。

(圖 2 整體研究步驟)

問題分析(階段一)為(魚骨圖、心智圖、親和圖)及分析利害關係人所關心與影響的問題。

魚骨圖 : 基本的操作法為集思廣益，讓事件相關人共同參與分析從魚的椎骨畫出各個一條線，然後把每個因素標註上去，將可能的問題都一一記錄，最後

有方向性的再統一合併、匯總，(圖 3)經由公司工程部門同仁約二十人討論表決

出六大議題，(設備供應商、顧問規劃公司、現場安裝廠商、系統設計部、環境

因素、成本因素)進行發散思考討論，經由大家歸納比較挑選出如(圖 3)虛線標示

處(顧問規劃公司、系統設計部)接近實際能先行改善的議題進行延伸探討。

(圖 3 階段一 魚骨圖繪製)

心智圖 : 心智圖是從不同的面向，提供我們一個系統性的思考在我們都缺乏相關的背景知識與經驗去進行判斷時，講究個人自由風格的表現，融合圖像化

的思考法則，較適合創意的運用發揮，使用的關鍵字以名詞為主、動詞次之，每

一個支幹線條上只寫出一個語詞做為主要的關鍵字(圖 4)本次探討透過 6 人小組

共二十四員各提出兩大議題包括(環境關係、避雷設計問題、施工因素、設備規

格、材料因素、機櫃擺設位置、公路方向、電源配置)等問題進行延伸性樹狀邏

輯結構繪製，做出分類與階層化的放射思考(Radiant Thinking)樹狀圖、探討可能

產生易遭受雷害之原因，於會議討論後半段透過小組長收集各組員想法挑選出

(圖 4)虛線標示處(設備規格)進行更深入的因果關係探討。

(圖 4 階段一 心智圖繪製)

親合圖 : 步驟是先腦力激盪，將想到或是觀察到的東西，利用便利貼記

錄起來從複雜的項目中整理出思路，並且將其分類歸納合併，於解決方案問

題時必須寫出真正的問題而非現象。

(圖 5)為透過不同部門經由會議討論共分為 3 小組各組成員為 5 位組員總

人數為 15 員，透過便利貼紙填寫腦力激盪提出自己想到的問題再經由全部

人員討論分類為四大主題 (環境問題、本身設計問題、施工面問題、系統面

問題 )並將其歸類、再來表決集中大家意見決定延伸性探討之主題為(圖 6)

虛線標示處(施工面問題)為主要因素。

(圖 5 階段一 親和圖資料收集)

(圖 6 階段一 親和圖資料匯整)

經過三個要因分析各小組決議出延伸議題如(表 1- 要因挑選彙整表)將其投

入階段二系統思考(八爪章魚覓食術) 進行分析對公司整體專案內工程面的相關

影響讓相關利害關係人員可以更為瞭解系統互為影響之狀況，經由(魚骨圖、心

智圖、親和圖)各組討論分析的圖形中發現各圖中標示(圓黑圈 A1)標示處為立即

可以先行測試施作的部份，於心智圖分析電源配置部份特別有一差距為少量安裝

隔離變壓器之設備故障率為零現象，幾經考量後決議做為立即可測試執行配套的

改善措施。

(表 1要因挑選彙整表)

要因分析 決議延伸議題 決議綜整配套

魚骨圖 顧問規劃公司、系統設計部 圓黑圈A1(提升耐壓)

心智圖 設備規格 圓黑圈A1(提升耐壓)

親合圖 施工面問題 圓黑圈A1(提升耐壓)

問題分析(階段二)為使用系統思考(八爪章魚覓食術 ，圖 7)將決議延伸探討

的議題繪製成系統思考因果回饋圖以分析關鍵問題，八爪章魚覓食術主要分為三

個步驟分別為(定義核心問題、延伸議題發散、延伸議題收斂) (楊朝仲，2011)

(圖 7 八爪章魚覓食術基本步驟)

系統思考主要是利用繪圖(圖 8)的方式來分析不同利害關係者相互間的因果

關係或因果回饋關係，因果關係可定義為兩個變數間之正向或負向關係。

正向即為一方數量增加時，另一方數量亦會同時增加；或一方數量減少時，

另一方數量亦會同時減少。

負向即為一方數量增加時，另一方數量亦會同時減少；或一方數量減少時，

另一方數量亦會同時增加。

這樣的因果關係，我們可以用箭線(Arrow)來表示，箭頭原點表示影響變數，

箭頭終點表示被影響的變數。若兩者為正向變動關係，則以『+』號表示。若兩

者為負向變動關係，則以『-』號表示(楊朝仲，2011)。

(圖 8 目標趨近系統基模)

系統思考(八爪章魚覓食術) : 將經過討論的要因分別繪製出系統思考因果

關係圖(表 2 為各因果推導編號對應表)。 (表 2 ) 編號 議題

R0 執行配套

R1 系統設計部

R2 施工面問題(廠商 )

R3 顧問規劃公司

R4 設備規格(設備商)

R0 : 為主要的測試配套，因分析與決議投入先安裝些許隔離變壓器讓設備耐壓能力提升，當耐壓能力提升感雷次數會隨之下降，感雷次數下降而減少雷擊

故障率。 R1 : 雷擊故障率差距越大系統設計部壓力越大，找尋適合料件跟設計調整

時間越不足，造成設備熟悉度不夠，納入規範的程度就不多，設備整合度更不足，

更影響雷防護的程度進而讓感雷次數增多。 R2 : 雷擊故障率差距越大現場安裝廠商壓力越大，工程越趕工造成施工人

員越疲勞，人員精神不好造成線路錯接程度增加符合圖說比例就差距越大，因而

影響施工品質造成感雷次數增加。施工人員越疲勞也影響線路鎖緊的程度而影響

了接地系統的符合率直接影響施工品質造成感雷次數增加。

R3 : 雷擊故障率差距越大顧問規劃公司壓力越大，與對避雷系統檢討時間

越少，對於整體接地系統的審視時間越短，設備規範定義落差就越大，而影響了

直流設備防護等級的定義，進而給設備商的資訊落差就越大，相對設備商對環鏡

的設備設計落差越大而影響了設計等級，也影響了耐壓能力。 R4 : 設備供應商資訊不足與落差越大加上趕工出貨進而影響產品品質而讓

感雷次數增多。 R5 : 雷擊故障率差距越大另一個外在風險為雷擊能量超出設計耐壓等級時

所造成的感雷次數提高因素。

(圖 9 系統思考-八爪章魚覓食術)

二、研究硬體設施

本研究為台灣全省電子收費系統所有的電子收費門架(圖 10)，包含了接地系統設備，避雷接地系統。車型辨識模組：架設於車道上方，可利用雷射光束涵蓋

區車道整體範圍以偵測車道上行駛之車輛車種。作為不同車種扣款金額的判別。

車道感應扣款模組：為當車輛行經感應熱區時與車上 eTag 進行系統溝通，並完成扣款。車道執法模組及錄影存證模組：為攝影取像設備，可辨識車牌，以利交

易失敗的後續追查作業，以上所有設備均為受雷擊時要因分析之研究對象。

(圖 10 研究硬體範圍示意圖)

肆、 研究成果

一、 要因分析找出重要的因子及連動性

魚骨圖的特性是在『關聯性與聯想力』上，『魚骨圖思考法著重思考力』，與心智

圖著重在記憶力上有所不同。心智圖決策樹是一種有效盤算當前最佳行動的工

具，值得我們進一步了解其使用的時機與技巧，反觀心智圖與魚骨圖前者是講究

個人自由風格的表現，融合圖像化的思考法則，比較適合創意的運用發揮，魚骨 圖是有它的存在價值，兩者的圖像化的輔助，同樣在邏輯思考力上都有相同的功

效，它是比較拘謹的，尤其在品質管理上注重數據與事實的科學精神下，人們可

用嚴格的品質要求來看待魚骨圖的分析結果。 收斂思考的親和圖，用來將大量的構想、觀念、對策等整理，將類似的想法等歸

為同一類，以利進一步的分析，進而找到對策，親和圖常常用在腦力激盪法之後，

用來整理龐大無章的眾多想法，最後收斂到少數幾個可行的方案。 系統思考(八爪章魚覓食術)，是以整體、動態去思考問題的因果關係，是複雜動態系統中「化繁為簡」的推導模式針對複雜的挑戰，徹底解決問題。

二、實際應用面執行

台電最早始於 1989 年在台灣設置閃電偵測裝置系統，希望了解落雷的型態與位置在此是透過台灣電力公司開放性資料，研究收集(103-106)近年來各區域縣市的落雷資料作為基本之雷擊研究考量與改善排程區域基礎數據。

(圖 11. 主要落雷數據收集分析 )

經由 2014 年底陸續投入安裝配套措施約 4 個月的安裝期，從 2015 雷雨季開

始持續收集相關故障數據資料後繪製成(圖 12) 由數據中可明顯看出相較 2014 年2.1%為故障高峰，2015 已下降為 0.4~0.5%左右的數據，持續觀察與持續增加安裝數量觀察至 2016 年雷雨季與 2015 同期比較明顯再下降 0.2~0.3% 。

(圖 12 2014 年-2016 年雷擊故障趨勢比較成效)

伍、結論

(1). 系統性分析法透過這次論文的研究當問題發生時、 魚骨圖 、心智圖 、親和圖於解決單一特定問題時確實有其收斂的優勢，唯思考推導比較偏向並聯式的

問題探討導向。 (2). 將魚骨圖、心智圖、親和圖找出要因再透過系統思考 (八爪章魚覓食術)定義問題、透過發散與收斂步驟，更能清楚的知悉組織系統因果連動串聯關係，掌握

的視野與思考角度會更廣闊。 (3). 經由本研究整理後心得，確實將魚骨圖 、心智圖 、親和圖及系統思考(八爪章魚覓食術)整合一起推導問題的真因與解決方案是可以確實執行與解決問題的。

參考文獻

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