隨機作業工期下專案排程之研究-以PAC及LUMP-SUM付款方式為例

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姓名

葉政翰(Cheng-han Yeh) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

隨機作業工期下專案排程之研究-以PAC及LUMP-SUM付款方式為例

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摘要(中)

隨著全球經濟的發展，各國的企業為了獲得更高的利潤必須更有效地利用有限的資源，隨著這些專案的規模逐漸成長，專安排程問題逐漸複雜化，在過去主要是利用要徑法與計劃評核術進行專案作業排程，但近年來資源限制的增加，單憑考量時程的控管而未考量有限的資源，將導致決策缺乏整體最佳化分析。因此本研究將應用網路流動技巧，並考量作業流程與資源限制及現金流量時間價值及相關作業流程，有效的以淨現值最大求解出最佳化專案排程，同時也把過去文獻求解僅求出近似解的缺點改善。
在過去的文獻中僅以確定性的觀念針對客戶端 (1)於作業完成付款(Payments at Activities′ Completion Times, PAC)及(2) 全額付款(Lump-Sum Payment, LSP)從事最佳化排程，忽略隨機工期對排程的影響或雖有考量隨機工期但非預期淨現金流量計算有誤，本研究納入考量作業工期的隨機性，並以最大化淨現值為排程目標，利用數學規劃方法建構PAC及LSP兩者的數學模型。此兩種模式均為一含有額外限制的網路流動問題，可利用(CPLEX)數學規劃軟體求解。本研究以國際測試題庫(PSPLIB)所提供之專案資料，進行範例測試，兩者的測試結果均良好，顯示在PAC及LSP兩種不同付款方式下，本研究所建構的隨機模式可成為學術界及實務業者之參考。

摘要(英)

As companies started to run business globally, scale of projects grew larger. These projects became much complex because limitation of resources increased. In the past, researchers used to conducted project scheduling by critical path method and program evaluation and review technique. However, these researches may fail to be applied to huge-scale projects due to negligence of the limitation of resources raise. As a result, In this research, integer network flow technique are applied. Cash flow, sequence of works and limitation of resources were considered as factors influencing the results of optimization.

The purpose of this research is to optimize cash flow of projects. By building two models of project payment: first, Payments at Activities′ Completion Times, PAC, and second, Lump-Sum Payment, LSP. Researchers before hypothesized that the stochastic activity time does no influence to projecting scheduling, or considering the stochastic activity time ad a factor but failed to calculate the correct figures. Thus, this research utilizes network flow technique on two project payments. Two models are tested by the data referred to the Project Scheduling Problem Library(PSPLIB).

關鍵字(中)

★ 淨現值
★ 於作業完成付款
★ 全額付款
★ 含額外限制整數網路流動問題
★ 淨現值最大化
★ 時序網路

關鍵字(英)

★ net present value
★ Progress Payments
★ Lump-Sum Payment
★ time-precedence network
★ Payments at Event Occurrences
★ multi-mode resource constrained project scheduling problem with discounted cash flows (MRCPSPDCF)

論文目次

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 VIII
第一章緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的與範圍 3
1.3研究方法與流程 4
第二章文獻回顧 6
2.1考慮淨現值與資源限制之多重作業方式下專案排程設計相關文獻 6
2.2時空網路設計相關文獻 9
2.3隨機擾動之相關理論與文獻 11
2.3.1隨機性問題相關理論 11
2.3.2 隨機擾動相關文獻 13
2.3.2.1隨機作業排程相關文獻 13
2.3.2.2隨機車隊排程相關文獻 14
2.4文獻評析 16
第三章模式建立 17
3.1基本假設與已知資訊 17
3.2 虛擬作業節線設計 19
3.3隨機性模式作業時序網路設計 24
3.4 最早及最晚開始/完成時間設計 31
3.4.1 最早開始時間求解方式 32
3.4.2 最晚開始時間求解方式 34
3.5 流量調整係數 36
3.6符號說明 37
3.7模擬評估 41
3.8範例測試 42
3.9求解結果與實證分析: 43
3.10模式應用: 48
3.11小結: 48
第四章範例測試 50
4.1資料分析 50
4.2 模式發展 52
4.2.1 研究問題規模大小 53
4.2.2 輸入之模式相關資訊 55
4.3電腦環境與相關演算設定 56
4.3.1 電腦演算環境 56
4.3.2 相關參數設定 56
4.3.3 模式輸出資料 57
4.4 測試結果與分析 58
4.5 敏感度分析 66
4.5.1 折現率對目標式之影響 66
4.5.1.1在PAC確定性工期，折現率變動對目標式的影響 66
4.5.1.2在PAC隨機性工期，折現率變動對目標式的影響 68
4.5.1.3在LSP確定性工期，折現率變動對目標式的影響 69
4.5.1.4在LSP隨機性工期，折現率變動對目標式的影響 70
4.5.1.5 PAC與LSP調整折現率在目標值上之結果比較 72
4.5.2 獎勵、懲罰比率對目標式之影響 73
4.5.2.1在PAC確定性工期，懲罰比率變動對目標式的影響 73
4.5.2.2在PAC隨機性工期，懲罰比率變動對目標式的影響 74
4.5.2.3在LSP確定性工期，懲罰比率變動對目標式的影響 75
4.5.2.4在LSP隨機性工期，懲罰比率變動對目標式的影響 76
4.5.2.5 PAC與LSP調整懲罰比率的結果比較 78
4.6 小結 79
第五章結論與建議 80
5.1 結論 80
5.3 貢獻 81
5.4 建議 81
參考文獻 82

圖1:研究流程圖 5
圖2.作業網路圖 19
圖3. AoA作業連結網路圖 22
圖4. 虛擬作業連接關係示意圖 23
圖5. 隨機性模式之虛擬作業設計概念 24
圖6. 隨機性模式之虛擬作業設計概念 26
圖7. 隨機性模式之虛擬作業設計概念 28
圖8.工期隨機的情況下最早開始時間網路示意圖 34
圖9. 工期隨機的情況下最晚開始時間網路示意圖 36
圖10.流量調整係數設計示意圖 37
圖11.付款方式為PAC下作業工期為隨機之時空路網-小範例測試 44
圖12.小範例測試付款方式為PAC作業工期為確定之時空路網 45
圖13.小範例測試付款方式為PAC作業工期為隨機之時空路網 46
圖14.小範例測試付款方式為PAC作業工期為確定之時空路網 47
圖15.工期確定PAC折現率之敏感度分析圖 67
圖16.工期隨機PAC折現率之敏感度分析圖 69
圖17.工期確定LSP折現率之敏感度分析圖 70
圖18.工期隨機LSP折現率之敏感度分析圖 71
圖19. 工期確定PAC獎懲率之敏感度分析圖 74
圖20. 工期隨機PAC獎懲率之敏感度分析圖 75
圖21. 工期確定LSP獎懲率之敏感度分析圖 76
圖22. 工期隨機LSP獎懲率之敏感度分析圖 77

表1. 國際測試題庫提供之範例 20
表2. 前置作業及結合點編號資訊 21
表3. 各作業結合點編號連結資訊 22
表4.LSP付款方式之時序網路中各節線設計 31
表5.PAC付款方式之時序網路中各節線設計 31
表6.在隨機的情況下最早開始及最晚開始計算所需資訊 32
表7. 工期隨機的情況下之前置作業與最短工期 33
表8. 工期隨機的情況下後續承接作業及最長工期 35
表9.PAC付款方式下作業工期為隨機性模式之求解結果-小範例測試 44
表10. PAC付款方式作業工期為確定性模式之求解結果-小範例測試 45
表11. LSP付款方式作業工期為隨機性模式之求解結果-小範例測 46
表12.LSP付款方式作業工期為確定性模式之求解結果-小範例測 47
表13.小範例測試之細部輸入資料 49
表14.研發總經費預算表 51
表15. 20項作業之專案作業排程之問題規模 54
表16. 10項作業之專案作業排程之問題規模 55
表17. 規模20項作業之淨現值最大化專案作業排程模式之求解結果 59
表18. 規模20項作業之PAC作業工期為確定之細部解結果 60
表19. 規模20項作業之PAC作業工期為隨機之細部解結果 61
表20. 規模10項作業之淨現值最大化專案作業排程模式之求解結果 62
表21. 規模10項專案作業排程模式之PAC作業工期為確定之細部解結果 63
表22. 規模10項專案作業排程模式之PAC作業工期為隨機之細部解結果 64
表23. 規模10項付款方式為LSP作業工期為確定之細部解結果 65
表24. 規模10項付款方式為LSP作業工期為隨機之細部解結果 65
表25. PAC付款方式工期為確定性之折現率敏感度分析結果 67
表26. PAC付款方式工期為隨機性之折現率敏感度分析結果 68
表27. LSP付款方式工期為確定性之折現率敏感度分析結果 69
表28. LSP付款方式工期為隨機性之折現率敏感度分析結果 70
表29. 工期為確定折現率之資源使用細部解 72
表30. 工期為隨機折現率之資源使用細部解 72
表31. PAC付款方式工期為確定性之懲罰敏感度分析結果 73
表32. PAC付款方式工期為隨機性之懲罰比率敏感度分析結果 74
表33. LSP付款方式工期為確定性之懲罰比率敏感度分析結果 75
表34. LSP付款方式工期為隨機性之懲罰比率敏感度分析結果 76
表.35工期為確定懲罰比率之資源使用細部解 77
表.36工期為隨機懲罰比率之資源使用細部解 78

參考文獻

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指導教授

顏上堯、陳妙珍(Shang-yao Yan Miaw-jane Chen)

審核日期

2015-7-24

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