營建工地土石方調派最佳化模式之研究

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陳俊成(Chun-Chen Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系在職專班

論文名稱

營建工地土石方調派最佳化模式之研究
(An Optimization Model for Earthwork Allocation in a Construction Site)

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摘要(中)

營建工程中如何以快速、有效並節省成本的方法調派資源，並於工程期限內完成工作，實為工程承包商獲利之關鍵。而以往在工程土石方資源調派作業上多憑經驗與直覺進行，如此在小型工程或可勝任，但在大型工程如道路土石方工程中，則往往缺乏整體考量而因土石方材料堆置影響施工動線及工作效率，致需額外耗費再次搬運與堆置之成本。本研究參照工程施工網圖排程並評估工程土石方之個別需求條件，利用數學規劃方法嘗試求出各階段各區域間土石方之最佳調派，以利承包廠商有效減省施工成本。
本研究藉由建構一混合整數線性規劃數學模式，並以各工程不同施工階段與其施工需求條件訂定之限制條件參數建立EXCEL表格，輸入LINGO套裝軟體求解後，即可直接將最佳土石方調派之排程輸出。再利用某一已完成之西濱快速公路工程資料測試本模式之實用性，測試結果與人工經驗調派方式比較效率提高且效果良好，實可作為工程承包廠商資源調派排程者之參考。

摘要(英)

Using fast, effective and cost saving ways to allocate resources and complete work on time is the key to the profit of a construction project contractor. In the past, the allocation of earthwork resources relied mainly on experiences and intuition which might have worked well for small projects. However, for large scale projects such as road construction earthwork, the interference of earthwork material placement with the construction flow line and the work efficiency due to lack of the overall consideration leads to additional cost in relocation and piling of these materials. The current study considers construction network scheduling, estimates individual needs in earthwork materials, and uses mathematical programming methods to find the optimal strategy of allocating earthwork materials for each stage and between each work area in order to effectively reduce the construction cost
for the contractors.
The current study, using a mixed integer linear programming mathematical model, can directly produce the optimal earthwork allocation and scheduling after the input of the conditional parameters derived from the construction needs for different stages of the project in an EXCEL table to the LINGO software package for a solution. Using the construction data from a completed project on West Coast Expressway, we test the practicality of our model. The results show improved efficiency as well as effectiveness over manual allocation methods based on experiences and provide a really valuable reference to the resource allocators and schedulers of construction contractor companies.

關鍵字(中)

★ 土方調派
★ 資源配置
★ 最佳化
★ 混合整數規劃

關鍵字(英)

★ earthwork allocation
★ resource distribution
★ optimization
★ mixed integer 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....................................................................................................................... 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........................................................................................... 2
1.3 研究方法與流程........................................................................................... 3
第二章文獻回顧........................................................................................................ 5
2.1 土石方工程作業相關文獻........................................................................... 5
2.2 資源調派相關文獻....................................................................................... 8
2.3 文獻評述..................................................................................................... 10
第三章模式構建及求解方法................................................................................. 12
3.1 問題描述與現況做法................................................................................. 12
3.2 模式構建..................................................................................................... 13
3.2.1 假設條件及已知資訊............................................................................ 13
3.2.2 數學模式................................................................................................ 16
3.2.3 模式說明................................................................................................ 20
3.2.4 模式應用................................................................................................ 22
3.3 求解方法..................................................................................................... 23
3.4 小結............................................................................................................. 24
第四章範例測試...................................................................................................... 25
4.1 資料輸入..................................................................................................... 26
4.1.1 各區域間各階段之土石方搬運成本.................................................... 27
4.1.2 各區域之堆置成本及可堆置容量........................................................ 28
4.1.3 各區域各階段是否允許堆置之參數.................................................... 30
4.1.4 各區域各階段可利用、待廢棄土石方及土石方需求數量................ 31
4.1.5 外購土石方與外運廢棄土石方之成本................................................ 33
4.1.6 其他參數之設定.................................................................................... 33
4.2 資料輸出..................................................................................................... 33
4.3 模式效益..................................................................................................... 35
4.4 敏感度分析................................................................................................. 36
4.4.1 各區域可堆置容量變化........................................................................ 36
4.4.2 各區域各階段可利用土石方產生量變化............................................ 38
4.4.3 各區域各階段待廢棄土石方產生量變化............................................ 39
4.4.4 各項成本變化........................................................................................ 40
4.4.5 開工初期不准許外運廢棄土之工期階段dz 設定值變化.................. 46
4.5 問題規模測試............................................................................................. 48
4.6 小結............................................................................................................. 49
第五章結論與建議.................................................................................................. 50
5.1 結論............................................................................................................. 50
5.2 建議............................................................................................................. 51
參考文獻..................................................................................................................... 53
附錄 ............................................................................................................................. 56
附錄1 程式碼.................................................................................................... 56
附錄2 輸出結果................................................................................................ 58

參考文獻

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指導教授

顏上堯(Shang-Yao Yan)

審核日期

2008-7-21

推文