[[alternative]]A construction site layout model considering safety requirement

碩士[[abstract]]在科技發展日趨進步的今日，各項土木工程也越趨複雜以及龐大，而在良好的設施配置模式下，不但可以減少施工中機具操作衝突與材料運輸停滯的發生，更可縮短每一個設施之間的人員與機具的移動成本與增加整體工地的生產力與安全性。 以往設施配置問題的相關研究，大都以降低設施之間的資源運送成本為主要的考量，也確實能有效的提高工地整體的生產力以達到縮減成本的目的；但是對於近年來勞工安全衛生觀念提升的現狀，僅僅以減少成本為目標的模式已不敷使用。 雖然實務上仍有許多規劃技術上的困難，導致工地設施配置往往無法考量工地安全的問題。但是建構一個模式用來確定設施配置，以確保每項作業能夠在不使勞工與機具發生危險的安全性的前提下，以達到迅速有效的完成作業，減少工程中人員以及物料的運送成本，實為重要之課題。 研究中將工址以安全性為指標劃分為數個區域，考量之安全性指標包含起重設備墜落範圍與危險物料存放位置。利用質群演算法發展以縮小設施之間的運送成本為主要目的並考量安全性之工程設施配置模式。模式目標為求取特定安全性要求下設施之間的最佳運送成本。[[abstract]]As technologies improve with time, construction becomes more complicated and enormous. The equipment operation confliction, material traveling lag and cost of movement cost of labor and equipment can be reduced with a good facility layout plan. The overall job site productivity and safety are also improved. The major concern of facility layout researches in the past was reduction of material traveling cost, which was definitely effective for cost reduction by enhancing total site productivity. Since labor safety attracts much attention in recent years, it should be incorporated into the site layout model. Although facility layout usually ignore safety issues due to computational difficulties, it is important to develop a facility layout model that can minimize cost of labor and material traveling and accomplish operation fast and efficiently while also ensure labor and equipment safety. The site was divided into several areas based on safety concerns, which include considerations of crane drop range and dangerous material storage locations. A Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm was used to develop a facility layout planning model which can minimize traveling cost between equipments under specific safety considerations. The objective of the model is to obtain optimal traveling cost between facilities under specific safety index.[[tableofcontents]]目錄......................................................I 圖目錄....................................................V 表目錄..................................................VII 第一章 緒論...............................................1 1.1 研究動機...........................................1 1.2 研究目的...........................................2 1.3 研究方法與流程.....................................3 1.4 研究範圍...........................................6 1.5 論文架構...........................................6 第二章 文獻回顧..........................................8 2.1 設施配制規劃之基本介紹.............................8 2.1.1 工址介紹.......................................8 2.1.2 設施之分類.....................................9 2.1.3 設施之形狀....................................10 2.1.4 設施之基準點..................................11 2.1.5 設施間之相關性................................12 2.2 設施配置相關研究..................................14 2.2.1 設施配置之發展歷史............................14 2.2.2 設施配置的求解方法............................16 2.2.3 設施配置的分類................................27 2.3 安全性之設施配置相關文獻..........................30 2.4 結論..............................................33 第三章 基本理論介紹......................................35 3.1 質群演算法之發展背景..............................35 3.2 質群演算法之理論介紹..............................36 3.3 質群演算法之演算步驟..............................40 3.4 質群演算法和基因演算法之比較......................42 3.5 結論..............................................47 第四章 模式構建..........................................49 4.1 問題陳述與考量目..................................49 4.2 基本假設與區域規劃................................50 4.3 設施安全性........................................53 4.3.1 起重設施安全準則............................. 54 4.3.2 危險物料準則..................................59 4.3.3 綜合安全性指標................................63 4.4 工作流量與設施間運送成本..........................63 4.5 質群演算法在設施配置問題之應用.......................68 4.5.1 質群演算法.........................................69 4.5.2 質群演算法運算流程.................................69 4.6 結論.................................................76 第五章 範例驗證..........................................77 5.1 範例實證..........................................77 5.1.1 案例說明...........................................77 5.1.2 求解效率及結果.....................................80 5.2 情境分析..........................................82 5.2.1 粒子數.......................................83 5.2.2 慣性權重...........................................84 5.2.3 學習因子.....................................85 5.2.4 最大速度.....................................87 5.3與基因演算法之比較....................................88 5.4 人為改善處理......................................89 5.4.1 設施合併.....................................89 5.4.2 預先擺設.....................................90 5.5 小結..............................................91 第六章 結論與未來研究方向................................92 6.1 結論..............................................92 6.2 未來研究方向......................................93 參考文獻.................................................95 圖1-1 研究流程圖..........................................5 圖2-1 工址網格化示意圖....................................9 圖2-2 設施形狀表示圖.....................................11 圖2-3 設施基準點示意圖...................................11 圖2-4 ㄧ般求解工址設施配置之方法.........................17 圖3-1 粒子移動示意圖.....................................37 圖3-2 質群演算法運算流程圖...............................41 圖3-3 基因演算法流程圖...................................43 圖3-4 染色體選擇示意圖...................................44 圖3-5 單點交配...........................................45 圖3-6 雙點交配...........................................45 圖3-7 均勻交配...........................................45 圖3-8 染色體突變示意圖...................................46 圖4-1 模式考量目標示意圖.................................50 圖4-2 安全區域側面示意圖.................................52 圖4-3 安全區域俯視示意圖.................................53 圖4-4 ABC三設施與安全區域...............................58 圖4-5 作業與設施關係圖...................................65 圖4-6 設施重心位置對照粒子圖.............................70 圖4-7 PSO運作流程圖.....................................75 圖5-1 各設施與作業之間的關係圖...........................79 圖5-2 設施配置圖.........................................82 圖 5-3 A、B、C粒子數收斂圖...............................84 圖 5-4 A、B、C慣性權重收斂圖.............................85 圖 5-5 A、B、C學習因子收斂圖.............................86 圖 5-6 A、B、C最大速度收斂圖.............................88 圖 5-7 設施合併圖........................................90 表 2-1 設施相關性權重分級法分級表........................12 表 2-2 解題方法之優缺點..................................27 表 3-1 基因演算法與質群演算法比較表......................47 表 4-1 各設施對於起重設備之安全性........................55 表 4-2 ABC三設施與起重設備之間距離......................59 表 4-3 危險物控制權重表..................................60 表 4-4 HCW表示形式(1) ..................................61 表 4-5 HCW表示形式(2) ................................. 61 表 4-6 距離表示形式......................................62 表 4-7 HCC矩陣表示形式..................................63 表 4-8 設施關係計算(1)...................................65 表 4-9 設施關係計算(2) ..................................66 表 4-10 設施關係計算(3) .................................66 表 4-11 設施間相關程度表.................................66 表 4-12 設施間關係係數矩陣...............................67 表 4-13 單位工作流量成本矩陣.............................67 表 4-14 設施之間距離.....................................68 表 5-1 各設施之基本假設設定..............................78 表 5-2 各設施對起重設備之敏感度..........................79 表 5-3 危險物料權重矩陣..................................80 表 5-4 模式運算結果......................................81 表 5-5 粒子數測試結果比較...............................83 表 5-6 慣性權重測試結果比較.............................84 表 5-7 學習因子測試結果比較.............................86 表 5-8 最大速度測試結果比較.............................87[[note]]學號: 694311316, 學年度: 9