考量日常工作負荷與休息需求下消防分隊人力排班規劃之研究

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黃柏豪(Bo-Hao Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系在職專班

論文名稱

考量日常工作負荷與休息需求下消防分隊人力排班規劃之研究
(Scheduling of Fire Brigades with Consideration of Daily Work Load and Rest Requirements)

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摘要(中)

消防分隊勤務種類繁多且全年無休，然而，長時間駐地待命的輪班模式也導致消防人員工時過長的問題，隨著「釋字第785號解釋」的發布，各消防機關紛紛對既有勤休制度進行修訂，以減輕消防人員工作負荷並重視休息需求。另外，過往各消防分隊多使用人工方式編排每日班表，但此作業模式不僅耗費大量時間，且難以顧及公平性，致使部分人員長期累積過多且不平等的工作負荷，也影響到勤務執行成果。
為考量日常工作負荷與適當休息需求，尋求現行制度下最佳化人力排班規劃模式，本研究以消防分隊勤務規劃為研究範圍，以勤務規範、設定勤務加權值、休息時間作為條件設定，使用整數規劃方法建構模型，採用LINGO 20.0軟體進行電腦運算出最佳化人力排班規劃成果，與人工排班結果進行比較，其成果不僅提升消防分隊勤務執行公平性，更是大幅縮減排班所需的時間成本；此外，配合實務運作需求進行方案分析及敏感度分析，成果可供消防機關未來在人員配置及排班規劃上參考。

摘要(英)

Firefighting units handle a wide variety of tasks and operate year-round without breaks. However, the shift system, which requires personnel to remain on standby for extended periods, has led to excessively long working hours for firefighters. Following the release of "Interpretation No. 785," firefighting agencies have been revising their existing duty and rest systems to reduce firefighters′ workload and emphasize the importance of rest. Additionally, many firefighting units previously relied on manual scheduling for daily shifts, a process that was not only time-consuming but also lacked fairness. This resulted in some personnel accumulating an excessive and unequal workload over time, ultimately affecting operational efficiency.
To address daily workload concerns and ensure adequate rest while optimizing manpower scheduling within the current system, this study focuses on duty planning for firefighting units. It establishes constraints based on duty regulations, weighted shift assignments, and rest periods. Using integer programming, a model is developed and computed with LINGO 20.0 software to generate optimized workforce scheduling results, which are then compared to manual scheduling outcomes. The results demonstrate not only improved fairness in duty execution but also a significant reduction in time costs associated with shift scheduling. Furthermore, scenario analysis and sensitivity analysis are conducted to align with practical operational needs, providing valuable insights for firefighting agencies in future personnel allocation and scheduling strategies.

關鍵字(中)

★ 消防分隊
★ 工作負荷
★ 排班
★ 最佳化
★ LINGO

關鍵字(英)

★ Fire brigade
★ Workload
★ Optimization
★ Scheduling
★ LINGO

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VII
一、緒論 1
1-1研究背景與動機 1
1-1-1研究背景 1
1-1-2研究動機 2
1-2研究目的與範圍 3
1-2-1研究目的 3
1-2-2研究範圍 3
1-3研究方法與流程 4
二、文獻回顧與評析 6
2-1消防領域人力排班規劃最佳化相關文獻 6
2-2其他領域人力排班規劃最佳化相關文獻 9
2-3文獻評析 11
三、模式建構及求解方法 12
3-1問題描述與現行做法 12
3-1-1問題描述 12
3-1-2現行做法 14
3-2模式建立 18
3-2-1假設條件、參數及決策變數 19
3-2-2數學模式 22
3-2-3模式運用 29
3-3求解與各步驟操作 30
3-4小結 31
四、範例測試 32
4-1資料分析 32
4-1-1資料來源 32
4-1-2參數設定 33
4-1-3決策變數 34
4-2測試環境與結果分析 36
4-2-1測試環境 36
4-2-2範例測試與結果分析 38
4-3人工排班結果分析 42
4-4研究模式與人工編排之比較 44
4-5方案分析 45
4-6敏感度分析 49
4-6-1總人數不變，增減新進隊員人數 49
4-6-2 總人數不變，增減女性隊員人數 51
4-6-3 其他參數不變，增減值班時段數量 53
4-7管理意涵 55
五、結論與建議 57
5-1結論 58
5-2建議 59
參考文獻 60
附錄一測試範例LINGO 20.0程式碼 63
附錄二範例測試輸出結果 80
附錄三人工排班結果 97

參考文獻

1.司法院，釋字第785號「公務人員訴訟權保障及外勤消防人員勤休方式與超勤補償案」，2019年。
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3.內政部消防署，「消防勤務實施要點」，2023年。
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5.王致凱，「護理人員輪班最佳化模式之研究-以某醫學中心病房為例」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2014年。
6.江亭緯，「陸軍營區警衛排人力排班最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2023年。
7.李吳曼博，「混合編組消防分隊勤務編排最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2021年。
8.周鼎閎，「義勇消防人員勤務排班最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2020年。
9.姜驎容，「消防安全檢查人力排班最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2018年。
10.馬振瑋，「消防分隊執勤排班最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2019年。
11.莊友維，「警察巡邏勤務排班最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2017年。
12.陳柏志，「消防勤務指揮中心人員排班最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2019年。
13.許翠珊，「消防局車輛保養中心勤務編排最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2024年。
14.黃允成、康家榮，「應用整合式電腦排班模型改善護理排班品質之研究」，品質學報，第18卷，第3期，頁187-209，2011年。
15.黃允成、蕭靜如、黃子龍，「最佳化混合式人員排班品質之研究－以國軍某通信中心為例」，技術學刊，第31卷，第4期，頁259-273，2016年。
16.韓復華、李俊德，「兩階段限制規劃模式求解護理人員輪值問題」，管理與系統，第14卷，第1期，頁121-146，2007年。
17.顏上堯、林政志、王俊懿，「石門水庫服務台及票站人員排班最佳化之研究」，台灣管理學刊，第20卷，第1期，頁99-127，2020年。
18.顏上堯、陳思穎、孫晉聖，「消防勤務督導小組排班最佳化之研究」，品質學報，2024年。(已接受)
19.顏上堯、楊雅玲、王俊懿，「勤業務專責分工下消防人員每日勤務排班最佳模式之研究」，中國土木水利工程學刊，第31卷，第1期，頁91-102，2019年。
20.顏上堯、蔡宇恆、孫晉聖，「消防員排休最佳化之研究」，中國土木水利工程學刊，第36卷，第2期，頁179-188，2024年。
21.魏宏樺，「災害事故派遣勤務人力指派最佳化之研究」，中央大學土木工程學系，碩士論文，2019年。
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24.Chu, S. C. “Generating, scheduling and rostering of shift crew-duties: Applications at the Hong Kong International Airport,” European Journal of Operational Research, 177(3), 1764-1778,2007.

指導教授

顏上堯(Shang-Yao Yan)

審核日期

2025-2-25

推文