| 姓名 |
顧梓承(Zi-Cheng Gu)
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畢業系所 |
土木工程學系在職專班 |
| 論文名稱 |
土石方工程調派最佳決策模式之研究
(The Optimal Model for Earthwork Construction)
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| 相關論文 | |
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| 摘要(中) |
對土石方工程而言，如何規劃、運用現有資源，以快速、有效最節省成本的方法調派並於工程期限內完成工作，實為工程調度者之重要課題。在以往多憑經驗以傳統方法調派，如此排程方法在小型工程或可勝任，但在工作量大、複雜性高之土方工程則往往顧此失彼浪費資源。本研究針對土石方工程之個別需求及條件，利用線性規劃最佳化模式求出每日各料源區之供料排程，提供土石方工程調派者作為調度之參考。
在現實工作環境中，各工作面之資源及限制條件並非一成不變，經由本研究之敏感度分析機制，工程管理者可依據各參數之敏感度變化趨勢，主動調整各工作面之施工條件或增減資源配置，以配合其他項目的限制條件；甚至可重新檢討局部時段的作業時間，進而修改整體施工進度網圖，以達到充分利用資源、節省成本的目的。
在求解方法上，本研究建構之實數線性規劃數學模式，依各工程不同的施工時段當時之施工需求及條件訂定各限制條件之參數，輸入LINGO 套裝軟體即可直接輸出最經濟之排程。各運輸路線不同種類之土石方成本單價估算方法，本研究則依據不同材料之取得成本、處理成本、運輸路線路況、運距、作業區之施工環境等因素利用EXCEL軟體算得各材料運至需求區之成本，作為排程者輸入單價之參考。
本研究之模式較適合短期之土石方調派，在實際之執行過程中當施工條件改變時，可隨時依最新條件調整參數，重新規劃排程。本研究係以北部某濱海特定工業區開發工程為例測試，並比較本研究模式與傳統方法之績效差異，結果顯示成效良好。 |
| 摘要(英) |
For earthwork construction, how to plan and use the current resources to have a fast, efficient and economical allocation and finish the project within the deadline is an important topic for the project manager.In the past, people usually use the traditional method to allocate depending on their experiences. However, this may be a competent way for small projects, but it usually wastes resources for the high workload earthwork construction . In order to provide the manager the assignment reference , this research uses the linear programming and optimal model to determine the most economical distribution of earthwork from cut sections or borrow pits to fill sections.
In the real working environment, the resources and limitations in all respects are not unchangeable. Through the sensitivity analysis model, the manager can automatically adjust the construction condition or resource distribution to match up other item’s limitations according to the changing tendency of every parameter’s sensitivity. Moreover, partial operation time can be reviewed again to modify the schedule diagram so that the resource can be fully utilized and cost can be saved.
As for the solution, this research model is established by linear programming method and the parameters of every constraint can be set according to the construction requirements and conditions in a certain time then the required schedule can be directly output by inputting LINGO package software. As regards the cost’s unit price estimation, this research uses EXCEL to get the referable unit price according to the cost of different materials, condition of routes, transportation distance, condition in the operation area… etc. For the manager, it can be a reference for the unit price.
This research’s model is suitable for the short-term allocation. In the real process, when the construction conditions change, the parameter can be adjusted and schedule can be rearranged. This research uses an industrial park developing project as an example. Comparing the traditional method, this research indicates a good performance. |
| 關鍵字(中) |
★ 土方調派
★ 資源配置
★ 最佳化
★ 線性規劃 |
關鍵字(英) |
★ optimal model
★ resource distribution
★ earthwork allocation
★ linear programming |
| 論文目次 |
目錄
中文摘要………………………………………………….…………….……..Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………..……..Ⅱ
誌謝……………………………………………………….……………….…..Ⅲ
目錄………………………………………………….…….…………………..Ⅳ
圖目錄…………………………………………………….……………….…..Ⅵ
表目錄…………………………………………………………………..……..Ⅶ
第一章 緒論
1.1 研究背景與動機………………………....…………………...………1
1.2 研究的目的與範圍………………...……....…………………………1
1.2.1 研究目的………………………..…...………………………...1
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…………………………..…………………..………2
第二章 文獻回顧
2.1 施工機具選用及成本相關之文獻……………………………………5
2.2 工作指派、調度及最佳化排程等文獻………………………………5
2.3 土方挖運機具作業量分析文獻………………………………………7
2.3.1 挖土機作業量分析………………….……………………….7
2.3.2 傾卸卡車作業量分析……………...……………………….10
2.4 文獻評述…………………………………………..…………………12
第三章 模式構建及求解方法
3.1 問題描述與實務做法……………………..…………………14
3.1.1 問題描述……………………………..………………….14
3.1.2 現況做法……………………………………………….14
3.1.3 實例說明……………………………………….……….15
3.2 模式建立…………………………………………….…………18
3.2.1 假設條件及變數參數定義…………………………….18
3.2.2 數學模式……………………………………………….20
3.2.3 模式發展與檢討…………………………………………….21
3.3 求解方法與步驟………………………………..………………22
3.4 小結………………………………………………………...…...……22
第四章 實例測試及敏感度分析
4.1 資料分析…………………………………………………….…….23
4.1.1 工程案例描述……………………………………………..23
4.1.2 問題規模…………………………………………………..23
4.1.3 單價成本分析……………………………………………….24
4.1.4 供料區土石方蘊藏量及單日生產能量調查……………….27
4.1.5 需求區單日消化能量及各材料需求量調查……………..28
4.2 測試與結果分析…………………………………………….…….28
4.2.1 電腦演練環境……………………………………………..28
4.2.2 模式輸入資料……………………………………………..28
4.2.3 模式輸出結果……………………………………………..30
4.2.4 結果分析…………………………………………………..31
4.2.5 現況做法結果與分析……………………………………..33
4.2.6 模式效益…………………………………………………..36
4.3 敏感度分析………………………………………………….…….37
4.3.1 料源區蘊藏量敏感度分析………………………………..37
4.3.2 料源區每日生產能量敏感度分析………………………..40
4.3.3 需求區每日消化能量敏感度分析………………………..44
4.3.4 需求區需求量敏感度分析………………………………..46
4.3.5 需求區工期敏感度分析…………………………………..47
4.3.6 料源區生產量係數敏感度分析…………………………..48
4.3.7 問題規模測試……………………………………………..50
4.3.8 各參數敏感度分析比較…………………………………..53
4.4 小結………………………………….…………………………….57
第五章 結論與建議
5.1 結論………………………………….……………………….58
5.2 建議…………………………………………………………………..59
參考文獻…………………………….……………………..……...60
附錄一………………………………………………………….....62
附錄二………………………………………………….……..……...67
圖目錄
圖1-1 研究流程…………………………………….…………….……………4
圖4-1 料源區蘊藏量敏感度分析………………………...........…….………39
圖4-2料源區生產能量敏感度分析………………………………………….42
圖4-3 需求區消化能量敏感度分析…………………………………………45
圖4-4 需求區需求量敏感度分析……………………………………………47
圖4-5 需求區工期敏感度分析………………………………………………49
圖4-6生產量係數敏感度分析……………………………………………….49
圖4-7料源區運至需求區各材料單價敏感度分析………………………….52
表目錄
表2-1 土石方體積膨脹係數(f值)……………..…….…………….…….8
表2-2 挖土機作業效率(K值)…………………….………………….…….8
表2-3 挖土機開挖深度與吊桿旋轉角之校正因素(R值)……….….…….9
表2-4 挖土機裝滿卡車之作業循環時間…………….……………...…..….9
表2-5 挖土機每小時工作量…………………….…………………………10
表2-6 履帶式裝載機作業循環時間…….……………………….….….11
表2-7 卡車循環時間…………………………….…………………..……..12
表2-8 卡車每小時作業量……………………….…………………………12
表 3-1 各料源區材料取得成本………………….……….………………17
表 3-2 各料源區材料處理成本…………………..………………………17
表 3-3 各材料運輸成本比重………………………………………………18
表 3-4 各區間之運輸成本………………………..………………………18
表3-5 各材料運至需求區之單價………………..………………………18
表4-1 決策變數代碼之意義……………………..………………………28
表4-2 各材料之單價………………………………..……………………..29
表4-3 各材料之蘊藏量…………………………..………………………29
表4-4 每日最大供給能量…………………………..……………………29
表4-5 每日最大消化能量…………………………..……………………30
表4-6 各材料需求量………….……………………..…………………...30
表4-7 各需求區工期………………………………..……………………30
表4-8 經最佳化模式運算後每日之排程數量……………..……………31
表4-9 原實例傳統式人工排程方法每日出料數量…………..…………34
表4-10 原實例傳統改良式排程方法每日出料數量…………..……….35
表4-11 本研究模式與傳統方法效益比較………………….....……….36
表4-12 本研究模式與改良式傳統方法效益比較…..………..…...……..36
表4-13 甲料源區蘊藏量敏感度分析………………………...……………37
表4-14 乙料源區蘊藏量敏感度分析……………………...…………….37
表4-15 丙料源區蘊藏量敏感度分析…………………………...……….38
表4-16 甲料源區每日生產能量敏感度分析……..………...…………40
表4-17 乙料源區每日生產能量敏感度分析………………...…..……….40
表4-18 丙料源區每日生產能量敏感度分析………………...…..……….41
表4-19 第一需求區每日消化能量敏感度分析………………...…….…44
表4-20 第二需求區每日消化能量敏感度分析……………..…………….44
表4-21 第一需求區需求量敏感度分析………………………….………..46
表4-22 第二需求區需求量敏感度分析……………………………….…..46
表4-23 第一需求區工期敏感度分析………….…………………………..48
表4-24 第二需求區工期敏感度分析……………….……………………..48
表4-25 生產量下限係數敏感度分析…………………….………………..48
表4-26 生產量上限係數敏感度分析………………………….…………..49
表4-27 甲料源區各材料單價敏感度分析…………………….…………..50
表4-28 乙料源區各材料單價敏感度分析………………….…………..50
表4-29 丙料源區各材料單價敏感度分析………………….…………..51
表4-30 原實例與各假設例問題規模及輸出結果比較表………..……..56 |
| 參考文獻 |
參 考 文 獻
1.中國土木水利工程學會出版委員會，「土方工程」，科技圖書公司，1996年。
2.台北市政府工務局，「工料分析手冊」，1996年。
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4.林景琪，「營建作業系統模擬分析之研究」，國立台灣工業技術學院營建工程技術研究所碩士論文，1990年。
5.林憶田，「土方作業規劃同類資源數量之模擬研究」，國立中央大學土木研究所碩士論文，1999年。
6.國立編譯館，汪燮之，「土木工程施工學」，大中國圖書公司，1991年。
7.張建祥，「營建剩餘土石方運輸路線規劃之研究－以基隆市為例－」，國立海洋大學河海工程研究所碩士論文，1999年。
8.陳惠民，「工程土方資源管理與指派載運監控系統GIS/GPS之應用」，國立台灣科技大學營建工程技術研究所碩士論文，1995年。
9.馮景如，「作業研究」，滄海書局，1998年。
10.黃培修，「專案排程與資源調派整合模式」，國立成功大學土木工程研究所碩士論文，2000年。
11.楊秉蒼，呂淑鈴，「以類神經網路作資源受限營建土方調配最適化之研究」，「正修學報」第13期，第69-78頁，2000年。
12.榮民工程公司，「成本作業情報次級系統」，1984年。
13.榮民工程公司員工訓練中心，「土石方工程施工與品管講義」，1991年。
14.鄭光哲，「營建廢棄土供需管理及運輸指派系統規劃-模糊理論應用」，國立成功大學資源工程研究所碩士論文，1998年。
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20.Hicks, J. C., “Haul-Unit Performance”, Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 119, No. 3, September 1993, pp. 646-653
21.Easa, S. M., “Earthwork Allocations with Nonconstant Unit Costs ”, Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 113, No. 1, March 1987, pp. 34-50
22.Easa, S. M., “Earthwork Allocations with Linear Unit Costs ”, Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 114, No. 4, December 1988, pp. 641-655
23.Reddy, S. L., “Optimal Land Grading Based on Genetic Algorithms ”, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 122, No. 4, July/August 1996, pp. 183-188 |
| 指導教授 |
顏上堯(Shangyao Yan)
|
審核日期 |
2003-1-10 |
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