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研究生:黃冠霖
研究生(外文):Kuan-lin Huang
論文名稱:土方開挖清運作業機具調派最佳化之研究
指導教授:顏上堯顏上堯引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程學系在職專班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:最佳化土方開挖清運調派整數規劃LINGO
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土方開挖清運作業為工程中普遍存在的必要工項之一,因其於作業中普遍存在,現場工程人員對該作業皆有一定程度之瞭解,實施當土方開挖清運作業時,多以過往經驗決定其機具調派。而土方開挖清運作業時,若其土方之成分比例被判定為有價土石方,其土方開挖之後可出售,降低其作業總成本。而當土方內含有有價卵礫石,但其土方成分比例不被判定為有價土石方時,若將額外實行篩分作業將卵礫石與土方分離,其有價卵礫石可分別載運並且出售,仍可降低作業總成本。額外篩分作業之施工時程管控、營建機具配置、開挖成本與售出卵礫石之效益,由於各項因子之間互相影響,使用人力規劃難以進行最佳配置,如何以最低成本完成,乃是工程單位主要努力的目標。
爰此,本研究利用整數規劃方式建立機械車輛與工作分配最佳化模式,使用LINGO 17.0套裝數學規劃軟體,配合Microsoft 365 Excel試算表作為分析工具進行求解。本研究以某土方清運工程做為範例測試,與人工指派相比,本研究模式有效率求得更低成本,其敏感度分析顯示本研究具有穩定性和可靠性,可提供決策者作為判斷依據。
Earthwork excavation, collection and disposal are one of the necessary works in the project. Because the work is almost universal in the operation, on-site engineering personnel have a certain degree of understanding. In the operation of earthwork excavation, collection and disposal, most of the machines dispatch is based on the past experience. In the operation of earthwork excavation, collection and disposal, if the proportion of earthwork is determined to be valuable, it can be sold to reduce the total operating cost after excavation. When the earthwork contains valuable gravel-cobble but the proportion of earthwork is not determined as valuable earthwork, the valuable gravel-cobble that is carried out to separate from earthwork in the additional screening operation can be transported and sold separately for the reduction of total operation cost. Due to the mutual influence of various factors on the construction schedule control, construction machines configuration, excavation cost and the benefit of selling gravel-cobble in the additional screening operation, it is difficult to use manpower planning for the optimal configuration, so that, how to complete with the lowest cost is the main goal of the engineering unit to strive for.
Accordingly, this study used integer programming method to establish the optimal model of mechanical vehicles and work allocation. LINGO17.0 mathematical programming software package was used to match Microsoft 365 Excel as an analysis tool for the solution. In this study, an earthwork collection and disposal is used as a sample test. Compared with manpower assignment, this study model is efficient for lower cost, and its sensitivity analysis shows that this study has stability and reliability, which can provide decision makers as a judgment basis.
目錄
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iii
圖目錄 viii
表目錄 ix
一、 緒論 1
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
二、 文獻回顧 5
2-1 土方開挖清運最佳化相關文獻 5
2-1-1 土方管理相關文獻 5
2-1-2 營建機具調派相關文獻 5
2-2 文獻評述 8
三、 模式建構及求解方法 9
3-1 問題描述與現況作法 9
3-1-1 問題描述 9
3-1-2 現況作法 10
3-2 模式建立 11
3-2-1 基本假設、參數及決策變數定義 11
3-2-2 數學模式及模式說明 14
3-2-3 模式應用 16
3-3 問題求解與步驟 16
3-4 小結 17
四、 範例測試 18
4-1 資料分析 18
4-1-1 資料來源及說明 18
4-1-2 決策變數擬定 19
4-1-3 基本參數擬定 20
4-2 測試與結果分析 23
4-2-1 電腦演練環境 23
4-2-2 範例測試輸出結果 23
4-2-3 運算結果及機具配置情形 24
4-3 人工經驗調派模式 27
4-4 本研究與人工經驗調派模式比較分析 29
4-5 敏感度分析 29
4-5-1 變更工期上限之敏感度分析 30
4-5-2 變更挖掘機上限之敏感度分析 32
4-5-3 變更卵礫石含量比例之敏感度分析 33
4-6 小結 35
五、 結論與建議 36
5-1 結論 36
5-2 建議 37
參考文獻 38
附錄一 測試範例 LINGO 17.0程式碼 40
附錄二 機具配置總表 44
1. 李郁慶,「以有限資源專案排程角度建構土石方搬運動態排程模式」,雲林科技大學,碩士論文,2013年。
2. 林柏勳、胡光復、沈哲緯、辜炳寰、鄭錦桐,「最佳化方法於工程上之適用」,中興工程季刊,第103期,第13-24頁,2009年。
3. 陳俊成,「營建工地土石方調派最佳化模式之研究」,中央大學,碩士論文,2007年。
4. 楊順兆,「土石方搬運最佳化-以重劃區整地工程為例」,中興大學,碩士論文,2018年。
5. 鄭明淵、李咸亨、陳惠民,「GIS/GPS在「棄土管制中心」之應用」,地工技術期刊,第56期,第27-37頁,1996年。
6. 鄭明淵、李咸亨、陳惠民,「工程土方資源管理系統之研究」,中華民國建築學會「建築學報」,第35期,第87-105頁,2001年。
7. 賴文玲,「大臺中市土石方資源堆置處理場現況之探討」,逢甲大學,碩士論文,2011年。
8. 賴怡君,「土方運輸卡車車隊安排模式之研究」,朝陽科技大學,碩士論文,2006年。
9. 顏上堯、朱致遠、陳冠霖,「土石方調派暨傾卸卡車派遣規劃模式之研究」,運輸學刊,第24卷,第三期,第353-378頁,2012年。
10. 顏上堯、李貞儀、施佑林,「專案監造人立指派最佳化模式之研究」,中國土木水利工程學刊,第二十卷,第四期,第585-595頁,2008年。
11. 顏上堯、施佑林、呂理卿,「營建人機指派最佳化模式之研究」,技術學刊,第二十三卷,第二期,第297-318頁,2008年。
12. 顏上堯、黃紀涵、陳怡君,「營建廢棄物清運車輛排程暨處理場選址最佳化之研究」,運輸計劃季刊,第四十七卷,第四期,2018年。
13. Manuel Parente, Antonio Gomes Correia and Paulo Cortez, “A Novel Integrated Optimization System for Earthwork Tasks”, Transportation Research Procedia, Vol.14, pp.3061-3610, 2016.
14. Naifu Deng, Xuyang Li and Yanmin Su, “Optimization of Earthwork Allocation Path as Vehicle Route Problem Based on Genetic Algorithm”, E3S Web of Conferences, Vol.165, p.04057, 2020.
15. Yingcheng Xu, Li Wang and Guoping Xia, “Research on the Optimization Algorithm for Machinery Allocation of Materials Transportation Based on Evolutionary Strategy”, Procedia Engineering, Vol.15, pp.4205-4210, 2011.
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