| 姓名 |
黃繼輝(Chi-Hui Huang)
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畢業系所 |
土木工程學系在職專班 |
| 論文名稱 |
港灣新建工程挖泥船機指派最佳化之研究
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| 相關論文 | |
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| 摘要(中) |
台灣港口主要分為商港、軍港及私人企業港口，商港以高雄港規模最大，目前還在繼續向外擴充，高雄港內還有很多民間造船業及中鋼、台船等國營事業的碼頭，私人企業港口則以台塑麥寮港最知名，基隆港受限於地形及水深限制，很難再有大規模的擴充，台北港及台中港則陸續有填海造地及新碼頭的興建，軍港則以左營軍港為主。港灣案子量近年來很可觀，東至蘭嶼開元新舊港合併案，西部本島與離島之間的交通港亦即持續在擴建，加上離岸風電以及天然氣接收站所需要的碼頭，還有全台港口航道及碼頭淤沙解決對策研擬等，政府都持續編列預算執行中。
本研究針對浚挖回填挖泥船機指派為範例，給予限定的工期、已知的測量數量、挖泥船機的種類及數量等已知條件，透過最佳化整數規劃模式，建構一套數學式模型，並利用LINGO 17.0套裝軟體求解，配合Microsoft Excel 2010試算表作為讀取已知參數，確認最佳化所運算求得之成本，求最少成本且在有限天數內完成，並達到最具有效率的成果，可即時提供最佳數據給經營者快速精確決策之判斷依據。 |
| 摘要(英) |
Taiwan’s ports are mainly divided into commercial ports, military ports and private enterprise ports. Kaohsiung Port is the largest commercial port and still continuing to expand outward. There are many piers for private shipbuilding and state-owned enterprises such as China Steel, China Shipbuilding and etc. in Kaohsiung Port. Formosa Plastic’s Mailaio is the most well-known for the private enterprise port. Keelung Port is limited by terrain and water depth thus difficult to expand on a large scale. Taipei Port and Taichung Port continually implement construction of reclamation and new piers while Zuoying Military Port is the main military port. The number of harbor projects has been substantial in recent years, including the integration of existing and new piers of Lanyu Kaiyuan in the east, the incessant expansion of the connection ports between offshore islands and main island in the west, plus the terminal for offshore windfarm and reception of liquefied natural gas, and research and development of countermeasures for silt settlement at voyage channels and harbors across the island. Taiwan government continues to set up budgets for the aforesaid projects.
This research takes the assignment of dredgers for dredging and reclamation as an example. Given the limited construction period, the known number of survey quantities, the type and number of dredgers and other known conditions, a mathematical model is established through optimizing the integer programming model. Lingo 17.0 software is used to solve the problem and Microsoft Excel 2010 worksheet to read the known parameters so as to confirm the cost calculated by optimization. To pursue the least cost, complete within a limited number of days, and achieve the most efficient results can offer the best data in real time as the basis for the management to make swift and accurate decisions. |
| 關鍵字(中) |
★ 港口
★ 港灣
★ 挖泥船機
★ 最佳化
★ 整數規劃
★ LINGO |
關鍵字(英) |
★ port
★ harbor
★ dredger
★ optimization
★ integer programming
★ LINGO |
| 論文目次 |
摘 要 VI
ABSTRACT VII
誌 謝 VIII
目 錄 IX
圖 目 錄 XI
表 目 錄 XII
一、 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的與範圍 2
1-2-1 研究目的 2
1-2-2 研究範圍 2
1-3 研究方法與流程 2
1-3-1 研究方法 2
1-3-2 研究流程 3
二、 文獻回顧 6
2-1 有關港灣浚渫工程風險因素等相關文獻 6
2-2 營建工程人機作業調派資源最佳化相關文獻 8
2-3 文獻評述 11
三、 模式建構及求解方法 12
3-1 問題描述與現況做法 12
3-1-1 問題描述 12
3-1-2 現況做法 18
3-2 模式建構 20
3-2-1 假設條件、參數及決策變數定義 20
3-2-2 數學模式及模式說明 24
3-3 求解方法與步驟 27
3-3-1 求解方法 27
3-3-2 求解步驟 28
3-4 小結 29
四、 範例測試 30
4-1 資料分析 30
4-1-1 問題規模 30
4-1-2 決策變數之擬定 31
4-2 測試與結果分析 41
4-3 最佳化指派模式與人工指派經驗模式效益分析比較 45
4-4 敏感度分析 48
4-4-1 機具變更之敏感度分析 48
4-4-2 工期的增減變化之敏感度分析 51
4-4-3 加班成本之敏感度分析 56
4-4-4 綜合三項敏感度分析 57
4-5 小結 58
五、 結論與建議 59
5-1 結論 60
5-2 建議 60
參考文獻 61
附錄1 測試範例LINGO 17.0程式碼 63
附錄2 敏感度分析求解結果 69
圖目錄
圖 1 研究流程圖 5
圖 2 本工程浚挖區域 14
圖 3 自航自載耙吸式挖泥船(TSHD) 15
圖 4 絞刀式挖泥船(CSD) 15
圖 5 反鏟式挖泥船(BHD) 16
圖 6 自航自載耙吸式船作業流程 17
圖 7 本指派模式之收斂誤差設定 42
圖 8 最佳化程式求解結果畫面 43
圖 9 增加耙吸式1部求解結果畫面 48
圖 10 增加絞刀式1部求解結果畫面 49
圖 11 增加反鏟式1部求解結果畫面 49
圖 12 減少反鏟式1部求解結果畫面 50
圖 13 減少絞刀式1部求解結果畫面 50
圖 14 減少耙吸式1部求解結果畫面 50
圖 15 機具變更各方案統計分析表 51
圖 16 工期減少1天(48天) 51
圖 17 工期減少2天(47天) 52
圖 18 工期減少3天(46天) 52
圖 19 工期減少4天(45天) 無解 53
圖 20 工期增加1天(50天) 53
圖 21 工期增加2天(51天) 54
圖 22 工期增加3天(52天) 54
圖 23 工期增加4天(53天) 55
圖 24 工期的增減變化方案統計分析表 55
圖 25 加班成本方案統計分析表 56
表目錄
表 1 各土層分布及數量 13
表 2 浚挖總數量 14
表 3 自有施工船機選用、數量及功能說明 16
表 4 各浚挖船施工成本 22
表 5 抗波折後效率 22
表 6 各浚挖船每小時功率表 23
表 7 浚挖船各時段浚挖數量 23
表 8 決策變數 Xsidk A工區代碼表 32
表 9 決策變數 Xsidk B工區代碼表 35
表 10 決策變數 Xsidk C工區代碼表 38
表 11 指派模式相關參數 41
表 12 指派輸出結果 44
表 13 船機主要功能說明 45
表 14 一般傳統人工經驗指派機具排班表 46
表 15 本研究模式與人工指派經驗效益比較 47
表 16 耙吸式挖泥船外租成本 48
表 17 絞刀式挖泥船外租成本 49
表 18 反鏟式挖泥船外租成本 49
表 19 各項敏感度分析求得最少成本 57
表 20 敏感度分析結果比較表 57
附表 1 機具變更-增加耙吸式1部所得之結果 69
附表 2 機具變更-增加絞刀式1部所得之結果 70
附表 3 機具變更-增加反鏟式1部所得之結果 71
附表 4 變更工期-原方案49天減少1天(48天)所得之結果 72
附表 5 變更工期-原方案49天減少2天(47天)所得之結果 73
附表 6 變更工期-原方案49天減少3天(46天)所得之結果 74
附表 7 變更工期-原方案49天增加1天(50天)所得之結果 75
附表 8 變更工期-原方案49天增加2天(51天)所得之結果 76
附表 9 變更工期-原方案49天增加3天(52天)所得之結果 77
附表 10 變更工期-原方案49天增加4天(53天)所得之結果 78
附表 11 加班成本-耙吸式不加班所得之結果 79
附表 12 加班成本-絞刀式不加班所得之結果 80
附表 13 加班成本-反鏟式不加班所得之結果 81
附表 14 加班成本-絞刀式加班所得之結果 82
附表 15 加班成本-耙吸式加班所得之結果 83
附表 16 加班成本-都不加班所得之結果 84
附表 17 加班成本-都加班所得之結果 85 |
| 參考文獻 |
［1］ 王美子，「全套管基樁鑽掘工程機具指派最佳化模式之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2017年。
［2］ 李正偉，「隧道出渣料清運排程暨養灘作業成本最佳化之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2013年。
［3］ 李昆裕、葉錦璋、陳懿佐、簡德深等人，「大規模挑戰-洲際貨櫃中心新生地填築工程實務探討」，中華技術雜誌期刊，第121期，第3章，第156-172頁，2019年。
［4］ 林松吉，「海事工程挖泥船浚挖作業工期影響因素及因應對策」，國立將通大學工程技術與管理學程系，碩士論文，2008年。
［5］ 林聰明，「營建土方開挖作業成本最佳化之探討」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2011年。
［6］ 許文德，「填海造陸土方工程人機調派最佳化指派決策之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2015年。
［7］ 黃子騰，「港灣疏濬工程人機指派最佳化模式之研究」，國立中央 大學土木工程學系，碩士論文，2017年。
［8］ 劉宏議，「營建工地土方工程人機調派最佳化模式之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2014年。
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［14］ 蘇鴻，「道路工程機具人力指派最佳決策之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2010年。
［15］ Kolisch, R.,「Efficient Priority Rules for the Resource-constrained Project Scheduling Problem」, Manuskripte aus den Instituten für Betriebswirtschaftslehre der Universität Kiel, No. 350, , August ,1994。
［16］ Robert H. Mayer, Ph.D.「Optimal Plans and Costs for Maintenance Dredging Operations」，Third Specialty Conference on Dredging and Dredged Material Disposal May 5-8, 2002 | Orlando, Florida, United States，2003 American Society of Civil Engineers。
［17］ Stephen H. Scott,「Uncertainty Analysis of Dredge‐Production Measurement and Calculation」，Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering Vol. 119, Issue 2 (1993)。 |
| 指導教授 |
顏上堯(Shang-Yao Yan)
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審核日期 |
2021-7-21 |
| 推文 |
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