第 1 級 · 高噪音維修作業
07:30 要鑿除並更換料斗襯裡：三個工時，104 dBA，必須在本班完成，而作業面一次只容得下兩個人。料斗內無法架設隔音罩板，而且今天早上還沒有發放任何聽力防護具。產線必須持續運轉。任何人下班時都不得超過 OSHA 劑量的 100 %，耳朵處也必須維持在 NIOSH 限值之內。
- 班末最高 OSHA PEL 劑量 ≤ 100 %
- 耳內最高 NIOSH 劑量 ≤ 100 %
- 維修作業在本班完成
- 產量 ≥ 班次計劃的 95 %
職業安全：噪音暴露 即時模型
你是一個六人班組在八小時班次中的安全負責人。有一處區域很吵——一項維修作業或一台機器——工廠其餘部分的噪音較低。每隔十分鐘，模型會依 OSHA 容許暴露規則和 NIOSH 建議限值累加每位工人的噪音劑量，計入聽力防護具實際提供的防護，並統計班組的產出。僅為教學模擬——不構成法律、法遵或醫療建議。
你將學到什麼
- 噪音劑量如何累積：音壓級每升高 5 dB（OSHA）或 3 dB（NIOSH），人能停留的時間就減半。
- 為什麼聽力防護具標籤會誇大它的防護效果，以及為什麼在強噪音中幾分鐘不佩戴就會抵消大部分防護。
- 控制措施層級的實際應用：先降低噪音源噪音，再透過輪換限制時間，最後才保護耳朵。
模擬器
- 工人，劑量低於 50 %
- 工人，劑量 50–100 %
- 工人，劑量超過 100 %
- 佩戴聽力防護具
- 95 dBA 或更高的區域
- 隔音罩（已安裝/安裝中）
控制項
由誰來頂高噪音崗位。固定 = 整個班次都是同樣的人；每小時 = 高噪音崗位每小時在班組裡輪一遍；按劑量 = 每小時由劑量最低的工人接手。
維修作業在工作面最多兩個人的情況下才有進展；機器按操作員計產。在那裡的每個人都會受到噪音暴露。
每位工人每小時在安靜室待 10 分鐘，錯開安排。暴露減少，但人手也變少。
現場折減後的衰減量 (NRR − 7)/2：泡棉耳塞 NRR 29 → 11 dB，耳罩 NRR 25 → 9 dB，兩者同時佩戴 → 16 dB。
把聽力防護具實際佩戴的時間比例從約 80 % 提高到約 97 %。
立即停止噪音源。高噪音班組轉到生產線；作業或機器的產出則被擱置。
噪音源周圍的隔音板在 60 分鐘安裝後可使噪音降低 10 dB；罩內作業約慢 10 %。
30 分鐘後到崗，劑量從零開始。班組最多八人。
指標
最高 OSHA PEL 劑量
0%
正常
耳內最高 NIOSH 劑量
0%
正常
高噪音作業完成度
100%
正常
產量對比班次計劃
0%
嚴重
| 最高 8 小時 TWA（OSHA，80 dB 閾值） | 40.0 dBA |
|---|---|
| 耳內最高 8 小時 TWA（NIOSH） | 40.0 dBA |
| 預計班末 PEL 劑量（按當前節奏） | 0 % |
| PEL 劑量超過 100 % 的工人 | 0 |
| 高噪音作業處音壓級 | 85.0 dBA |
| 生產線處音壓級 | 82.0 dBA |
| 產出速率 | 0 units/h |
| 當班人員 | 6 |
| 佩戴聽力防護具的工人 | 0 |
| 隔音罩剩餘安裝時間 | -1 min |
趨勢
危機情境
第 2 級 · 聽力防護具短缺
耳塞的貨沒到，現場只有兩副耳罩。成型壓力機整個班次都在 96 dBA 下運轉，有兩名操作員，而隔音罩的面板被用在另一項作業上。要排好班，使沒有人超過 OSHA 劑量或 NIOSH 耳內限值，同時產量仍然達到計劃。
- 班末最高 OSHA PEL 劑量 ≤ 100 %
- 耳內最高 NIOSH 劑量 ≤ 100 %
- 產量 ≥ 班次計劃的 95 %
第 3 級 · 趕產量，新增高噪音機器
為達成上調的計劃，一台新的切斷機在 07:30 開機。它在操作員位置量得 103 dBA，需要兩名操作員。現場備有泡棉耳塞。要在達成計劃的同時，不讓任何人超過 OSHA 劑量或 NIOSH 的耳處限值。
- 班末最高 OSHA PEL 劑量 ≤ 100 %
- 耳內最高 NIOSH 劑量 ≤ 100 %
- 產量 ≥ 上調後計劃的 95 %
依據：數字背後的模型
模擬器使用的每一個關係式及其來源。標示為假設的常數是示意校準值。
- 音壓級按能量疊加：兩個相等的噪音源比一個響 3 dB。每個區域聽到的是自身本底噪音加上高噪音噪音源，再經距離和牆體衰減。
L_area = 10·log10(10^(L_bg/10) + 10^((L_src − spill − IL)/10)) + N(0, 1 dB)[6]假設：各區域本底噪音、噪音外溢、隔音罩插入損失與到位時間、佩戴依從性、生產速率和音壓級波動均為一座通用工廠的示意值；劑量規則本身則是公開發布的規則。- OSHA 劑量：音壓級 L 下的每個時段 C 消耗一天的 C/T，其中 T 在 90 dBA 以上每升高 5 dB 減半。總計 100 % 就是容許暴露限值。
T = 8 / 2^((L − 90)/5) h; D = 100·Σ Cᵢ/Tᵢ (levels ≥ 90 dBA for the PEL, ≥ 80 dBA for the action level)[1][2][3]- 劑量與 8 小時時間加權平均值是同一資訊：50 % = 85 dBA（聽力保護計劃的行動值），100 % = 90 dBA。
TWA_OSHA = 16.61·log10(D/100) + 90; D = 50 % ⇔ 85 dBA (action level), D = 100 % ⇔ 90 dBA (PEL)[2]- NIOSH 推薦限值：85 dBA 持續 8 小時，每升高 3 dB 時間減半，即等能量規則。在 100 dBA 時是 15 分鐘。
T = 8 / 2^((L − 85)/3) h (80–140 dBA integrated); TWA_NIOSH = 10·log10(D/100) + 85[4]- 聽力防護具標籤上的數值是實驗室值。OSHA 對 A 計權讀數先減去 7 dB，再把剩下的減半；同時佩戴耳塞和耳罩，只比其中較好的一件多約 5 dB。
A = (NRR − 7)/2 (dBA, 50 % field derating); dual = max(A_plug, A_muff) + 5; plug NRR 29 → 11 dB, muff NRR 25 → 9 dB, dual → 16 dB[3]- 未佩戴的分鐘按完整音壓級計算。由於能量疊加，在 100 dBA 環境下只佩戴 80 % 時間的聽力防護具，實際防護遠不及其標稱值。
ear dose per tick = w·r(L − A) + (1 − w)·r(L); w ~ N(c, 0.05) clipped to [0,1], c = 0.80 (0.97 enforced)[7][4]假設：各區域本底噪音、噪音外溢、隔音罩插入損失與到位時間、佩戴依從性、生產速率和音壓級波動均為一座通用工廠的示意值；劑量規則本身則是公開發布的規則。- 隔音罩降低噪音源附近所有人的音壓級；輪換和休息只是分攤或縮短待在那裡的時間。
enclosure: L_src − 10 dB after 60 min, task productivity × 0.9; rotation/breaks change Cᵢ, not L[5][6]假設：各區域本底噪音、噪音外溢、隔音罩插入損失與到位時間、佩戴依從性、生產速率和音壓級波動均為一座通用工廠的示意值；劑量規則本身則是公開發布的規則。- 產出取決於班組的崗位分配：生產線和機器崗位在生產，安靜室不生產。
output = Σ workers rate(area)·(1 + 0.1·z); loud job progress = min(n_loud, 2) × 10 min假設：各區域本底噪音、噪音外溢、隔音罩插入損失與到位時間、佩戴依從性、生產速率和音壓級波動均為一座通用工廠的示意值；劑量規則本身則是公開發布的規則。- 模型使用的其他運作常數。
backgrounds: loud area 85, line 82, assembly 78, quiet room 62 dBA · source spill −20 dB at the line, −26 dB at assembly, −45 dB in the quiet room · line 3 posts at 1 unit per 10 min, assembly 0.5 · 10-min quiet break per hour, staggered · extra worker arrives after 30 min, crew ≤ 8假設：各區域本底噪音、噪音外溢、隔音罩插入損失與到位時間、佩戴依從性、生產速率和音壓級波動均為一座通用工廠的示意值；劑量規則本身則是公開發布的規則。
隨機性：帶種子的 mulberry32 產生器；使用的分布包括均勻分布、指數分布（反 CDF）、常態分布（Box–Muller）與卜瓦松分布（Knuth）。種子會顯示出來，並且可以分享。
來源
- 29 CFR 1910.95 — Occupational noise exposure (Table G-16, mixed exposure ΣC/T, action level 85 dBA, hearing protectors) — U.S. Occupational Safety and Health Administration, 1983
- 29 CFR 1910.95 Appendix A — Noise exposure computation (T = 8/2^((L−90)/5), TWA = 16.61·log10(D/100) + 90) — U.S. Occupational Safety and Health Administration
- OSHA Technical Manual, Section III Chapter 5 — Noise (90-dB PEL vs 80-dB HCA thresholds, NRR derating (NRR−7)/2, dual protection +5 dB) — U.S. Occupational Safety and Health Administration
- Criteria for a Recommended Standard: Occupational Noise Exposure, Revised Criteria 1998 (REL 85 dBA, 3-dB exchange rate, 80–140 dBA integrated, T = 480/2^((L−85)/3) min) — NIOSH, DHHS Publication No. 98-126, 1998
- Occupational Noise Exposure — Exposure & Controls (enclosures, barriers, limiting time at the source, quiet areas, rotation) — U.S. Occupational Safety and Health Administration
- D. A. Bies, C. H. Hansen, C. Q. Howard — Engineering Noise Control (decibel addition, enclosures and barriers, insertion loss) — CRC Press, 5th ed., 2017
- E. H. Berger et al. (eds.) — The Noise Manual, 5th ed. (hearing protector field performance; effect of wearing time on effective attenuation) — American Industrial Hygiene Association, 2003
誰在從事這份工作
- 職業安全衛生專員 — 量測噪音等工作場所危害，並決定管制與防護措施。 職業概況（O*NET，美國勞工部） 19-5011.00
教育模型，不可用於實際營運決策。真實場域會依自己的設備與資料校準每一個常數。