從人的角度淺談自動化系統開發的策進方向

第50期少尉預備軍官 唐大崙

(國立台灣大學心理學博士)

現任空軍第二修補大隊場修中隊補給官

提要

在當今強調國軍爭取資訊優勢，滿足國軍整軍備戰需求的願景下，開發適時適地的自動化系統實在刻不容緩。惟開發自動化系統不只是資訊工程師的事，還必須考量使用者的問題，這些問題統稱為人因工程的問題。

人因工程是探討人類能力（包括生理體格的、感官的、思考的、記憶的能力等等）與環境因素交互作用關係的一門學科。在英美各國，已經廣泛用在軍事系統的開發上，並有效提昇戰備能力。

本文即透過許多實例讓讀者了解，當代人因工程研究者的思考角度，並用這樣的角度來談談，改善空軍在基層聯隊中，修護與補給兩方面後勤之自動化系統開發的問題與解決之道。

前言

軍品補給程序自動化是全世界的趨勢，可以想像每日有數百項、數千項軍品、憑單的交換，如果單純使用人力手動處理，不只曠日廢時、效率不彰，還會經常發生憑單遺失、污損、錯漏等等問題。若能設計良好的自動化系統，不只是讓用於作業的流程減化、效率提高、錯誤減少，還有利於經驗傳承、教學訓練研究與人員素質的提昇。尤其是互動性強的自動化系統，對於工作組織中的成員也有正面鼓舞工作動機的效果。

不只是繁瑣的補給程序需要自動化，軍品修護也需要自動化。一方面自動化修護系統可以避免人員涉及危險地帶或事件，另一方面加快修護速度可以提昇妥善率，減少相當多耗損時間成本。

但是要達到良好的自動化，不單只是程式設計或者是機械使用設計的問題，還必須有高素質人力配合規劃與使用，更重要的是設計師要以使用者的角度出發，來設計該程式或機械，否則危險程度更甚於原始手動情境。就好像要沒經驗的小孩子開飛機一樣，你敢坐那架飛機嗎？即使要一個有經驗的飛官來駕駛一架儀表位置不符合直覺反應的飛機，危險度也會顯著提升。所有程式設計師也都曉得，要設計一個會計管理系統，不只要懂得程式設計、知道會計師們的需要，甚至還要懂得會計學，才能寫出一個好的會計系統。同理，自動化系統的改良關鍵也不在程式設計本身，而是在於人的因素是否被考量進去，也就是「有沒有規劃並了解該系統要服務的對象？」、「有沒有考慮人與程式介面的互動？」、「使用者的預期如何影響到操作？」等等問題的思考。

本文擬從人因工程的角度提出一些良好自動化系統的判準，並對目前空軍修補自動化的現況一一審視，觀察是否符合良好自動化的判準，以提出建言與可實現的遠景。在上述討論中，作者也將突顯自動化發展過程，亟需要跨領域科技整合的問題，故在結論中，也對科技整合理念提出一段建言。

人因工程

自從1857年波蘭科學家W. Jastrzebowski首先創用”Ergonomji”這個名詞以來，人因工程（許多書本可能出現Ergonomics或human factors engineering或work sciences等等詞彙，其實都可以視為同義詞）逐漸成為心理學的應用領域之一，因為心理學家擁有許多觀察人類心智、行為的工具和方法，包括各類訪談觀察訓練、心理測驗、心理物理實驗（psychophysic experiment）與統計量化方法等。

讓我們以飛航為例。飛行員起飛或降落時，需要仔細監督速度、調整引擎馬力、掌握飛機的控制，與航管溝通等等複雜的作業。此時飛行員很容易忽略高度儀表的監控，只好藉助目測來起降。不過，透過心理學家對視錯覺的實驗研究，我們已經知道，此種目測起降方式在某些情境下易產生錯誤判斷，例如，面向太陽時，或地面物體小時，易誤近為遠，亦即誤以為自己飛得太高，反之，地面物體大時，易誤遠為近，即誤以為自己飛得太低。或者跑道短時，飛行員會以為自己太高，而以太低的高度趨近跑道；跑道過寬時，飛行員會以為自己太近地面而以過高的高度趨近跑道。連跑道附近的樹叢高度，也會讓飛行員對高度判斷錯誤（例如樹叢太矮時，飛行員會以為自己高度太高，而以過低的高度趨近）。因此對於跑道周圍的修整、座艙內儀表顯示的設計細節與飛行員的訓練課程方面，就必須考慮如何克服這些「人的問題」，否則飛安品質就無法提昇。

還有當我國向美軍採購各項設備時，也必須考慮美國人與中國人在體型上的差異，例如平均身高相差30公分以上，便池、座椅、控制面版的大小高度就必須大幅度調整。這些關於人體動作、體型的分析，也是早期人因工程學者研究的重點之一。

人不只有上述視覺感官的問題與生理體型限制的問題，還有認知上的問題。例如兩個按鈕分別控制兩個閘閥，如果閘閥的設計是上下並排，則按鈕必須也是上下並列，而且上面的按鈕控制上面的閘閥，下面的按鈕控制下面的閘閥。這樣的安排目的在於符合思考上的直覺與位置上的相容性，以避免操作錯誤。反之，若上面按鈕控制下面閘閥，下面按鈕控制上面閘閥，則按錯按鈕的機率便會升高。

複雜控制面版的各式按鍵，都會在按鈕旁邊附上文字說明或提示，則是為了減少使用者的記憶負荷。諸如此類，考慮到人類思考習慣、記憶負荷、注意力範圍與知識經驗如何影響到人與環境互動的問題，就統稱為|認知上的人因工程問題。

因此，人因工程是探討人類能力（包括生理體格的、感官的、思考的、記憶的認知能力等等）與環境因素交互作用關係的一門學科。透過人因工程的研究，我們了解人的極限與人的習性，才能設計工作環境與工作內容，因勢利導、事半功倍。英美各國在1940年之後，即體驗到「了解人類極限而不是考驗人類極限」的重要性，而投入大量專攻人因工程的心理學家與經費，參與國防軍事的研發（Bernotat，1991）。

良好自動化系統的判準

本文所提的自動化系統，主要是指藉由電腦控制的程式系統。從使用者的觀點，一個良好的自動化程式系統必要有良好的訊息傳遞介面與利於使用者學習的介面，並符合使用者的直覺反應，減少使用者產生錯誤行為的機率與大腦負擔。例如圖一是摘錄自國防管理學院網頁中的一個畫面，這個網頁所要顯示的文章原是橫式的，但字距竟然比行距要大，易使觀者產生直式文章的錯覺，明顯違反視覺上之閱讀習慣的直覺反應，這就不是一個好的訊息傳遞的系統介面。

又如圖二A、B、C、D四個輸入操作介面，圖二A是要求打字輸入英文文字（text物件），圖二B是要用選項選擇英文代號即可輸入，圖二C是用中文選項選擇之後，即出現英文代號的輸入訊息，圖二D是用中文選項選擇，也用中文顯示輸入的訊息。則大部分情況下，當然以選項輸入不容易錯誤，所以圖二B、圖二C與圖二D三者相對於圖二A而言，都是較佳的輸入介面。其中，用中文選項選擇之後，即出現英文代號輸入，又有利於學習英文代號的意義，所以，圖二C又是三者之間最佳的界面選擇。

再舉如圖三的例子，讓讀者感覺一下，動態出現輔助文字的好處。圖三A表示在使用滑鼠將游標定位之際，沒有任何文字訊息提示，圖三B則在滑鼠指標移動至該處後，便蹦現提示文字於下方，這不只讓新手有賴以填入訊息的依據，也容易吸引注意力、增加人機互動的興趣與動機。

圖四則是要說明輸入介面不宜滑鼠與鍵盤穿插混用，否則會使得操作者徒增不斷改換輸入設備的困擾，耗費不必要的時間。最好是單獨滑鼠與鍵盤輸入，都能全部操作完畢，讓使用者自行決定其操作空間與習慣的匹配。

使用者不只是透過介面輸入而已，使用者還會去猜想或期望該系統的運作方式，以便他計畫下一個動作。例如在申請單填完、按確定鍵送出之後，新手通常需要被提醒還要等待什麼樣的審核或注意可能的踢退處理，而一個好的自動化程式就必須將這個考慮因素納入程式核心。這些用來提醒使用者後續動作的訊息，該如何安排出現的時機、內容與方式，便牽涉到整個作業程序相關之知識庫表徵（representation）與知識庫獲得（acquisition）的問題。因此不只是介面設計要友善（friendly），連運作的核心（kernel）設計也要盡量將人期望的經驗、知識納入，這些考量統稱為「人因工程」的考量。

如果我們將上述幾個具體例子抽象化，並從人的思考習性出發，很容易想到以下幾個重要的判準，提供自動化系統開發過程中有所參考改進：

1. 必定先有電子化、模組化的資料庫，以利存查。這些資料庫可能依照特定系統程式需求而有特定格式，而且不同資料庫之間互相獨立，也就是模組化（modulization）的登錄。例如各類補給申請憑單、憑單登記簿、存量卡、料架卡等資料分別建立。這些資料原本都是個別的文字紙張，有不同的功能用途，所以使用者最直覺的動作是針對需要的工作，存查相對應的資料庫，亦即資料庫的建立與使用要符合模組化的思考。

2. 有將各資料庫充分串連整合的系統運作。雖然前述各資料庫具有獨立模組的功能，但是在整體作業程序中，這些資料庫之間仍會有特定關聯存在。例如憑單登記簿內容由憑單數決定，每次有一筆新申請事件輸入，憑單資料庫便增加一筆，另一個憑單登記簿的資料庫也需要由程式系統自動增加一筆，而不是由使用者重複地輸入、分別更改兩個資料庫內容。換句話說，在眾多不同資料庫之間，需要有自動化程式主動聯結，以進行更刪動作，否則這些電子資料的處理便與手動記錄無異了。

3. 有利於學習、操作的系統介面，使得即使是新手也能輕易看懂操作程序。並盡可能模擬真實情境，亦即在輸入的介面上或者是程式功能選項上，有與原本手動作業相近的畫面或用語，以減少由手動作業轉移到自動化介面之後，所面臨的學習適應困難。若欲評估該系統是否利於學習、操作，可以比較一下，使用該系統所需的作業時間與手動填單的時間、錯誤率等等，或請使用者做主觀上的評量。並分析整個作業流程中最容易出錯的部分，在該部分予以更多的查核與提示。

4. 有智慧型的資料傳輸系統，以輔助或規範使用者的操作行為。一般人面對自動化系統的操作，總會期望有些步驟可以省略，或者對自動化之後的新流程不熟，而發生遺漏、忽略新欄位、忘記代號等等，如果自動化系統可以適時偵測到這些人為的錯誤，並自動採取彌補措施，甚至在經過幾次操作回饋之後，程式「學會」使用者的行為模式，便可以適時的自動出現後續反應，我們便可以稱這是「智慧型」的系統了。例如建立某個資料庫的最終目地是要服務其它需要該資料的單位，如果這些資料經常要被某單位審核，或者有些單位經常需要查詢該資料，則智慧型的查詢程式可以在使用者操作數次之後，自動「知道」下次相關動作需要經過的節點位置與手續，在提醒確定之後，使電子憑單或電子公文的流通像平常電子資料傳送一般，經由傳輸系統快速取得。而不是每次都要使用者判斷、輸入、檢查這些手續資料，更不是由終端機自行印出之後，再由人工發送傳遞。

目前空軍修補自動化系統的現況與缺失

在理論上，目前國軍已經跟進美軍的腳步，有相當多論文討論到後勤自動化系統的開發，亦即CALS（電腦輔助獲得與後勤支援）的理念。各屆國防管理學術暨實務研討會也有許多論文，討論總體理論問題與特定實務上的問題。例如劉宗憲等人的「CALS政府操作概念」、張克章等人的「電子資料交換在國軍後勤補保之應用」、陳友武的「CALS與國防武器系統發展」、楊榮順等人的「國軍推行電子商務之研究」、陳建平等人的「CALS策略工具IDEF0運用於流程再造之研究－以聯勤二O五廠生產作業流程為例」等等。

在實務上，也有聯勤軍事網站開始提供自動化的被服類申請系統，例如現在已有電子檔的憑單資料庫，也有存量管制程序、需求及超量檢討的電腦程式，可由電腦依需求計算公式及條件，主動產生需求表或統計資料，以供人工審查及籌備。還有自動化倉儲系統的研發（在南投集集的兵整中心）與由保修署對補給署的電腦下單程式，未來還將建立軍品條碼化的自動化系統。空軍也建立了LIMS系統來進行各項器材、零附件補給申請手續。

但是到目前為止，理論探討雖然相當深入廣泛，實務開發方面卻不如預期的順遂。其中一個重要的原因是，CALS的討論仍以物（軍品）為主，例如考慮CALS如何提升武器研發效能等等，而不是以人為主。而且許多CALS的理念直接承襲美軍，沒有人討論適合台灣發生實戰情境的特點，例如一旦發生戰爭時，美國還有很大的本土腹地不會受到摧殘，所以美軍自動化系統的運作不虞受制，但是台灣可能全島都屬戰區範圍，自動化系統就無法幸免於難，因此CALS發展方向絕不可以與手動作業完全脫節，如何迅速切換手動與自動作業，是我軍在發展自動化系統過程必要思考的重點之一。還有美軍在研發的背後，也積極培養接棒的基層軍官，反觀我軍是否也在積極討論，並設計培養高素質基層幹部的課程呢？

除了上述理論性的問題之外，我空軍所開發的自動化系統在實務方面（包括LIMS系統）也還有以下的缺點：

1. 仍有部分手動作業與自動化作業流程並行共存，導致工作負擔加重。例如裝備由待修轉可用情況的時候，不只需要填E603表，也要上模組更改。

2. 手動作業與自動化作業無法互換，不利於新手學習。例如程式沒有模擬真實情境，亦即電腦上的憑單與手寫憑單所需要填入的訊息不同，不利於從手動作業迅速轉移到自動化作業。而且不是每一項申請程序都可以從模組列印下來，以便進行與手寫憑單類似的作業流程。

3. 沒有做到資料訊息重複（information redundancy），亦即資料庫只有server端存有，client端沒有資料，這可能會在面臨災難時，造成全部系統都無法運作的危機。目前LIMS系統在偵測到無法連線時，完全無法動彈，連填單都不行，這便是程式設計師沒有考慮到資料訊息重複的重要性。

4. 還沒有充分聯結各資料庫，也沒有智慧型系統的功能。例如憑單資料可以資訊化，則憑單登記簿也應資訊化，以便自動更正印製。158表資料也沒有與相關物料主檔結合，致料件申請時的資訊仍要從別的查詢系統進行複製／貼上的動作，徒然增加申請者填單的錯誤率。

5. SMS模組的操作介面也非常不友善，操作起來比手寫憑單更花時間。例如滑鼠與鍵盤輸入的欄位隨意穿插指定，逼得使用者得隨時切換兩種輸入設備。

6. 許多基層修護經驗與程序，事實上可以做到相當自動化的程度，卻仍停在翻閱技術手冊與通報的層次，更不用提有人工智慧系統的自動協助。例如部分機械測試台的測試程序，目前仍以目視資料曲線來進行後續調整測試，導致整個測試流程至少需耗掉數日以上。還有許多修護工單的工時與消耗記錄，也沒有充分利用自動化程式來分析修護作業的分配情況，以適當管理與運用人力。

兩個解決方向

要解決目前理論與實務產生的落差，必要從兩個方向積極著手。第一個方向是廣泛吸收對人類行為有研究的心理學家，共同參與各類自動化系統的開發，而且首要開發的系統是關於公文流程自動化系統，與各種智慧型診斷系統。第二個方向是強化理念教育、實務教學，尤其是開發類似遊戲的模擬教學程式，將抽象理念化為具體程序，來彌補訓練課程的不足，也利於培養未來系統操作的接班人才。

從以上兩個大方向的原則出發，筆者認為有以下幾個具體可行的計劃可以提出來，作為短期可達到的目標，簡述如下：

1. 有必要在基層聯隊中，派駐數位具有不同專長領域、又有意願的博士學位研究人員或聘僱顧問，輔助解決特定自動化系統的開發。依據筆者在幻象基地的觀察，有許多需要自動化運作所要解決的問題不是空軍整體適用的問題，而是特定聯隊所屬的特殊問題，通常這些問題規模都比較小，問題會先透過國外的技術代表反應出來或提供粗略解答，不需要到高層研究單位才可以解決。然而第一線的修護軍士官多只有經驗，沒有豐富的相關理論基礎，因此多只能發現問題，無法解決問題，更遑論學習解決問題過程中所需要的思考方式，或甚至提供更精緻合適的解決方案了。所以筆者強烈建議，總部單位應當以類似國防科技役的方式，鼓勵並安排博士學位的預備軍官，在基層聯隊擔任顧問級人員，協助解決問題，以便快速建立自動化系統，將經驗傳承落實到基層，也逐漸脫離依賴外國技代的處境。

2. 儘速開發公文流程自動化系統，用以加速並簡化跑公文的程序，也避免手動作業易產生憑單遺失、汙損等情事，做到辦公室無紙張境界。從使用者的期望來看，這樣的系統最好有以下幾個特色：（1）可以安全密碼查核代替蓋印查核，目前國軍也已經有能力，可以做到相當高檔的安全性。（2）使公文資料重複存於Server與Client端，以利各級單位隨時存查。（3） Server端有主動傳遞的智慧型判斷功能，可以讓所有會辦公文的單位，依序或同時自動收到該公文，並被通知簽發流程。（4）透過簡單程序便可以在自動作業流程與手動作業流程之間切換。

3. 逐一開發各項複雜軍品損耗或檢測因素的自動診斷系統，以建立可長可久的修護機制。一般使用者會期望此系統有以下兩個特色：（1）這是一個專家系統，可輔助新手在遇到各類故障事件時，透過詢問介面，即可立刻得到修護建議，而不是翻閱技術手冊。（2）是一個具有學習功能的系統，亦即對於知識庫中沒有的新事件，可透過該系統的功能累加入知識庫中，以適應未來需要，這也有利於保修經驗傳承與教學。

4. 改善LIMS系統的人因工程問題。例如將歷次踢退申請的原因統整分類，以便在模組適當位置內植入，成為有用的輔助說明、輸入介面增加各個欄位的蹦現說明訊息、增加料號更改之後的自動檢查功能、減少手寫憑單與模組畫面的差異、使得LIMS在無法連線時也可以進行許多基本的填單查詢動作等等。

5. 建立各補給作業流程的模擬程式，好的模擬程式是能夠模擬實際的工作情境，以達到與真實工作相近的心理逼真程度，則幾乎可以代替實作，強化修護補給經驗的教學。為了讓模擬教學程式逼真有趣，使用者會期望它具有以下特色：類似角色扮演的遊戲程式，可依照真實編制設置各級主官（管）與庫內軍品量，令使用者從最小的角色職位開始擔當，並在核心程式內建立各種申請、接收、調撥、裝檢、保修等任務腳本。在有挑戰性、時限性的作戰情境中，出現不同任務腳本，使用者藉著達成任務來熟練各項程序與知識。目前市面上膾炙人口的遊戲程式如「世紀帝國」、「工人物語」等，都是具有強列後勤運作概念的程式，實可以作為開發教材的參考。

結論

未來決定軍事力量的樞紐在於軟體，生產軟體的基礎在於知識。開發自動化軟體系統不一定保證減少人力需求，但是卻一定需要各領域的高素質人才共同研發，也需配合一定素質的官士兵來操作，如果人力素質不夠，再好的程式、機械也一籌莫展。國防部已經體認到，國軍需要高素質人力，也需要做科技整合。其中，國防役就是吸收高素質人力的入口，只可惜國防役的審核未能真正做到科技整合。例如，中文博士可輔助資訊所進行語料庫分析，但是因為「中文」與「國防科技」無關，因此無法申請國防役。又如心理學博士可輔助資訊程式介面分析與發展，用人單位已經要人了，但也因為「心理學」與「國防科技」無關，而被國防部取消資格，這些都是發生在作者身邊實際的案例。許多碩士學歷的大專兵與博士學歷的預官也未必以民間專長任用，而是隨機抽籤指派官科，這無形中浪費了許多人力資源。

筆者愛國心切，想借開發自動化系統的檢討，提醒國軍高層，自動化系統的開發需要修護官、補給官、資訊官與人因工程專家共同合作才能畢其功。因為「科技」不是只有機械、電子、工程、物理、數學等自然科學而已，社會科學（例如心理學）的研究，也在某些自然科學的問題解決上，扮演關鍵角色。勇於打破對「科技」的刻板印象，廣泛吸收各方人才，才能真正做到科技整合，精進國軍的戰備能力。

參考文獻

Bernotat, R. K. (1991). Human Machine System: Research and Application. in Reuven, G. & Mangelsdorff,A.D. (1991). Handbook of military psychology.