臺灣博碩士論文加值系統

依據內政部消防署101-106年統計資料，近年來在建築物火災中，工廠火災是前三大容易發生火災的場所。當發生火災時，因為此場所經常佔地廣闊，並存放大量可燃物及昂貴設備，而且場所內部為求工作方便，不會針對此場所採用過多的防火區劃隔間。因此，相較於其他建築物（如住宅、辦公室），工廠發生火災時會比其他建築物更為燃燒快速、燃燒劇烈、逃生不易且損失更大，甚至前來搶救之消防人員也會容易造成傷亡。
本研究先提出單一產品設計：「滅火彈之建築防護」，接著透過與消防專業人士、機械工程專業人士、無人機專業人士、化學專業人士、專利專業人士、設計專業人士進行訪談、討論後，修正為無人機滅火的系統設計。本系統利用火災探測器設置、無人機自動化滅火、滅火藥劑的強化、物聯網之操作與訊息通知，建構出應用於工廠火災發生時之自動化滅火系統流程：「無人機滅火裝置系統」。當火災發生時，本系統先由火災探測器偵測火災，接著由無人機進行滅火、物聯網之操作及訊息通知、報案等自動化行為來進行火災控制。藉由安裝本系統，能獲得無人機自動執行之「滅火」、「降低火勢」及「快速通知消防人員前來救災」等優勢與益處。
本產品是一個攸關人命救助的系統，所以在產品設計上必須將產品失誤率降到最低。因此結論將以本無人機滅火裝置系統建立產品動作流程，再針對流程予以可靠度分析，利用提升可靠度之不同手法在流程、步驟、選項上進行探討，同時也針對本產品流程中之風險最高環節可靠度進行加強，讓每個流程能夠各自提高完成工作的機率。最後，研究者產品進行情境模擬，探討裝設無人機滅火裝置系統的是否優於未裝設者，並探討無人機滅火系統與人為介入間的關係，以避免因人為介入導致系統錯誤。進而確保本系統能夠確實作用且有效，以保障民眾之生命財產安全。最後進行本系統的生產評估，讓後續開發者能夠對現有產品及成本有初步的認識。
研究者認為，透過本研究結果，能夠提出彌補目前防火缺口之方案、提供後續研究者對產品流程設計與優化之參考及後續產品製作者目標與方向。

According to the statistics from 2012 to 2017 published by the National Fire Agency, Ministry of the Interior, among the cases of fire disaster in recent years, factory is one of the top three places a fire disaster occurred the most. Yet, speaking of the hardship to extinguish a fire disaster at factory, the place usually owns a wide area to store numerous flammable materials and expensive equipment, so the place does not often adopt many fire compartments to separate areas only for the sake of convenience. Therefore, compared with other types of buildings (such as dwellings and offices), a fire disaster burns more quickly and violently at factories than other buildings, making uneasy escape and tremendous loss in the end, including casualties of firefighters who came to rescue.
Therefore, first of all, in this study, a product design, the Construction Security with Fire Extinguisher Ball has been proposed to optimize the system design of fire suppression with unmanned aerial vehicle (UAV) through interviewing and discussing with professionals in the fields such as fire-fighting, mechanical engineering, UAV, chemistry, patent management and design. The system combines fire detectors, UAV automatic fire suppression, enhanced fire extinguishing agents and operation & notification from IoT to construct a process of automatic fire suppression system, named UAV Fire Suppression Device & System, to apply to any fire disaster occurred at factory. When a fire disaster occurs, this system, at first place, will immediately detect the fire by its detector, and then carries out the fire extinguishment by unmanned aerial vehicle (UAV), coupled with other automatic manners such as operating the Internet of Things, message notification, submitting reports. By installing the system, the advantages and benefits of UAV’s automatic implementations, such as “extinguishing fire”, “reducing fire" and “rapidly calling fire fighters to rescue” can be acquired.
Since this product is a vital lifesaving system, the error probability has to be minimized to its least. Therefore, the conclusion focuses on establishing a product process with UAV Fire Suppression Device & System to further analyze the reliability in the process and explore the process, steps and options with different methods in order to strengthen the reliability against the most risky segment in product process and enhance the efficiency of completing tasks in each process. In the end, the researcher simulated using the product, to explore whether the outcome under assistance of UAV Fire Suppression Device & System is more efficient than the one that was not installed with it, and explore the correlation between the UAV fire extinguishing system and human intervention to avoid any errors in the system due to human intervention and prove the effectiveness of this system, in order to protect folks’ lives and property. Finally, the evaluation of whether the system is suitable to launch for mass production, will be carried out, so that subsequent developers can have a preliminary understanding of the existing products and costs.
The researcher believes that the results of this study can be used to propose solutions to fill the current gap in fire prevention, provide references for the other researchers to design and optimize the product process with goals and directions for the follow-up product makers in the future.

中文摘要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 前言 2
1.1 創作背景與動機 2
1.2 創作目的 3
1.3 創作範圍與限制 4
1.4 創作架構 4
第二章 文獻探討 7
2.1 火災之探討 7
2.1.1 燃燒原理 7
2.1.2 火災燃燒特性 8
2.1.3 一般民眾可滅火範圍 8
2.1.4 一般民眾之滅火工具 12
2.2 工廠火警 14
2.2.1 工廠火災-一般民眾面向 15
2.2.2 工廠火災-消防人員面向 16
2.2.3 產品開發需求 17
2.3 系統可靠度 18
2.3.1 系統可靠度概念 18
2.4 自動化系統與人為介入風險 20
2.4.1 航空案例 20
2.4.2 消防案例 20
2.4.3 系統因應對策 21
第三章 創作步驟及內容說明 23
3.1 單一設計轉化為系統設計 23
3.1.1 設計概念1.0：滅火彈之建築防護 24
3.1.1.1 住宅用火災警報器（用於工廠） 24
3.1.1.2 滅火彈 25
3.1.1.3 物聯網 26
3.1.1.4 設計概念1.0：滅火彈之建築防護運作方式 27
3.1.2 訪談一：消防專業 29
3.1.3 設計概念2.0：陸面滅火機器人 30
3.1.3.1 掃地機器人（陸面機器人取其移動、避障部分） 31
3.1.3.2 紅外線熱顯像儀 32
3.1.3.3 設計概念2.0：陸面滅火機器人運作方式 34
3.1.4 訪談二：機械工程專業 35
3.1.5 訪談三：機械工程專業 37
3.1.6 設計概念3.0：無人機滅火機器人 38
3.1.6.1 無人機 38
3.1.7 自我思考及問題歸納 39
3.2 簡易系統轉化為完整系統 42
3.2.1 設計概念3.1：無人機滅火系統 42
3.2.1.1 火災探測器 43
3.2.1.2 設計概念3.1版：無人機滅火系統運作方式 46
3.2.2 訪談四、五：無人機專業 46
3.2.3 訪談六：化學專業 49
3.2.4 設計概念4.0：無人機滅火系統 51
3.2.4.1 海龍替代品 51
3.2.4.2 設計概念4.0：無人機滅火系統運作方式 54
3.2.5 訪談七：消防專業 54
3.2.6 訪談八：專利專業 55
3.2.7 訪談九：設計專業 55
3.2.8 訪談十：無人機專業 56
3.3 設計概念5.0：無人機滅火裝置系統 58
3.3.1 無人機 58
3.3.2 滅火 60
3.3.3 火災探測器 60
3.3.4 物聯網 61
3.3.5 設計概念5.0：無人機滅火裝置系統運作方式 61
第四章 完備創作 64
4.1 提升系統可靠度 64
4.1.1 系統可靠度之工具 64
4.1.2 有效評估標準 67
4.1.3 機械之系統可靠度 69
4.1.4 機械與人為操作之系統可靠度 77
4.1.5 系統設計之整體流程 78
第五章 情境模擬 89
5.1 情境模擬一-正常操作及評估 89
5.1.1 情境假設-未裝設無人機裝置系統場所起火情境模擬 91
5.1.2 情境假設-裝設無人機裝置系統場所起火情境模擬 96
5.1.3 情境比較 101
5.2 情境模擬二-自動化系統與錯誤人為介入之系統衝突 104
5.2.1 異常關閉無人機滅火裝置系統 105
5.2.2 情境假設-異常關閉無人機滅火裝置系統情境 106
5.3 情境模擬三-無人機滅火裝置系統之生產評估 112
5.3.1 現有相似產品 113
5.3.1.1 網路資料評估 113
5.3.1.2 專利資料評估 114
5.3.2 無人機滅火裝置系統成本預估 116
第六章 結論與建議 120
6.1 研究成果 120
6.2 議題討論 120
6.3 研究創作限制與不足及後續研究建議 122
參考文獻 123
附錄 127
作者簡介 147

中文文獻資料
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