傳統採購制度系統動力學模式之模擬與測試

一、 模式之模擬

採購法尚未實施前，雖然過去有少數的公共工程曾經採用統包採購 制度，但其比例仍相當懸殊，絕大多數的工程採購是採用傳統採購制 度，因此，本研究假設過去所有的工程採購皆採用傳統採購制度。本節 根據5.1.1節所完成之傳統採購制度系統動力學模式進行模擬，其模擬的 結果如圖5-3所示。X軸是模擬的單位時間，設定為年，從1952年模擬至

響。模擬的時間長度（Length of Simulation）之所以選定為50年，主要 是因為過去國內實施傳統採購制度的時間，大略將近50年左右。Y軸則 是各個變數的量化值，由於模式中大部份的變數其量化間距皆非常小

（大多數為0~1的範圍內），為使模擬的結果其變化幅度更為明顯，本 研究將依照不同的變數，分別適當的調整其在Y軸原點的起始值，故在 後續每個模擬的圖形結果中，須特別留意Y軸的原點將不再固定為0，而 可能隨著不同的變數而改變。目前因為模式尚未通過測試，故若直接開 始針對模式分析討論，模式將失去足夠的說服力。因此，模式的測試將 於下一階段進行，待模式通過測試後，再於5.2節一起與統包採購制度系 統動力學模式相互比較分析。

圖 5-3 過去實施傳統採購制度對營造專案效率影響之模擬結果

二、 模式之測試

模式的測試將根據3.2.5節所介紹之模式測試方法，測試傳統採購制 度系統動力學模式。測試的方法共十二種，包含邊界適當性、結構確認、

單位一致性、參數與變數確認、極端情況、積分錯誤、行為重現、行為 異常、通用範圍、特殊行為、敏感度分析以及系統改善等測試，除此之 外，本研究將另額外增加參數精確度測試。相關的測試過程，茲分別說 明如下：

1. 邊界適當性、結構確認與單位一致性測試

Sterman［2000］認為成功的運用系統動力學，第一個原則即是必 須發展一個模式來解決特定的問題，而並非漫無目標的模擬整個系 統，模式必須有明確的目的且必須與所關心的問題相互對應。亦即 是，若有完美的模擬結果卻沒有完備的建模基礎，完成的模式終將失 去其意義與價值，即代表模式的邊界與結構皆相當重要。邊界適當性 與結構確認測試，在建模的過程已透過非正式個別訪談與文獻回顧不 斷的進行測試，不合乎常理的結果，即已隨時修正模式的參數或變數 結構，同時，圖5-1傳統採購制度系統動力學模式中，所有影響營造 專案效率的變數，皆存在於公告招標至完工結案階段，並包含工程的 主要參與人員業主、設計師與營造廠商，也就是說，模式所考慮的變 數皆在圖3-8模式之邊界當中，並未有任何的變數超出本研究模式所 界定的邊界。此外，單位一致性測試，則已透過ithink軟體所提供的 單位測試功能完成測試。

2. 參數與變數確認測試

（Judgmental Estimation）的方式予以測試［Sterman 2000］。由於本 研究的參數設定皆以合理猜測為主，且透過非正式個別訪談並依據訪 談者的經驗，不斷地修正模式的參數，因此，在建模的過程中，亦已 不斷地進行參數與變數確認測試。

3. 極端情況、行為異常與特殊行為測試 (1) 極端情況測試

系統經過外界的干擾和騷動還是否能夠保持原來的行為，稱之 為系統的穩定態［陶在樸 1999］。本研究以 ithink 軟體所提供之 脈動（Pulse）函數為例，在流進存量營造專案效率的流量內，增 加一函數值為 PULSE（0.05,10,10），即代表系統的行為每單位時 間將脈動 0.05，第一次震動的單為時間為 10，以後每間隔 10 個單 位時間將持續脈動 0.05 到模擬的最後時間，測試的結果如圖 5-4 所示。系統的整體行為確實隨輸入的脈動函數而產生變化，營造專 案效率雖然受到 0.05 值的干擾，但在每次干擾後，依然會朝向原 來的目標值 0.25 邁進（請參考曲線 1）。由於營造專案效率瞬間受 到外力而改變，連帶將使得系統的相關變數受到影響，當品質突然 上升時，低價搶標的機率突然下降（請參考曲線 2），優質營造廠 商得標之機率突然上升（請參考曲線 3），劣質營造廠商得標之機 率也跟著突然下降（請參考曲線 4），如此週而復始的脈動，最後 相關的變數仍然將依循其所應該表現之行為，呈現穩定狀態。

圖 5-4 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-極端情況測試

(2) 行為異常測試

本研究將模擬的時間，針對本模式延伸至ithink軟體所能運算之 最大上限模擬長度，模擬至10140年，測試的結果如圖5-5所示，在未 有其它的外力干擾下，系統的行為將恆久朝向其應有的行為發展，未 有終止或突然向上或向下發展的行為出現。

圖 5-5 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-行為異常測試

(3) 特殊行為測試

存在於模式當中的每個存量，其改變時必定有時間的延滯，而 時間的延滯大小將影響系統的行為發展，但並不是所有的時間延滯 都必須被加以考慮，若某些存量改變所產生的延滯對系統並不會產 生太大的影響，則可以被忽略。本研究將原來營造專案效率存量改 變之3年延滯時間，在此改為10年，測試的結果如圖5-6所示，乃因 為環境對系統的行為改變較不敏感所致，身處於此種延滯時間較長 的系統當中，將降低對營造專案效率改變的感受。

圖 5-6 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-特殊行為測試

4. 積分錯誤測試

倘若選擇錯誤的函數運算時間間隔與積分計算方式，將使模式模 擬的結果產生假象，亦即是錯誤的結果［Sterman 2000］。因此，有 必要針對上述兩種測試項目進行測試。

(1) 函數運算之時間間隔測試

ithink電腦模擬的軟體當中，DT是函數執行的週期，即電腦模 擬運算一次的單位時間，DT介於0.00625~1。DT值設定的越小，電 腦模擬的單位時間之間距就越短，反之則越長。DT設定的大小並 沒有固定值，須視所研究問題的型態而定。本研究以DT之極小值 0.00625與極大值1加以測試，測試的結果如圖5-7與圖5-8所示，其 行為並未有太大差異，變化的量都在小數點以後第二位，整體的行

以ithink的預設值0.25為主。

圖 5-7 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-積分錯誤測試（DT = 0.00625）

圖 5-8 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-積分錯誤測試（DT = 1）

(2) 積分方法測試

ithink電腦模擬軟體的運算數學方法共包含Euler’s Method、

Runge-Kutta 2及Runge-Kutta 4等三種，此處仍然以此三種不同的運 算數學方法加以測試，如圖5-9、圖5-10與圖5-11所示，綜合比較其 測試的結果，並未有太大的差異，整體的的行為依然具有一致性。

Euler’s Method主要是應用於一階系統動力學模式，Runge-Kutta 2 主要是應用於二階系統動力學模式，最後的Runge-Kutta 4則適合應 用於二階以上的高階系統動力學模式。模式含有一個存量的系統稱 為一階動態系統，如果有兩個存量，而其中一個存量的流量乃由另 一個存量所決定，便為二階動態系統［陶在樸 1999］。由於本研 究的模式當中，品質此一存量乃由營造廠商的存量所決定，故屬於 二階系統動力學模式，因此選擇Runge-Kutta 2較為適合，故後續每 個模式模擬的運算數學方法將以Runge-Kutta 2為主。

圖 5-9 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-積分錯誤測試（Euler’s

圖 5-10 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-積分錯誤測試

（Runge-Kutta 2）

圖 5-11 傳統採購制度系統動力學模式測試結果-積分錯誤測試

（Runge-Kutta 4）

5. 行為重現測試

RBP與模式所模擬的行為若相符合，並不代表模式就是正確的

（Valid）［Sterman 2000］。即建模的過程當中，若對問題本身未加 以深刻體認，將可能使問題的因果環路圖與真實的問題不符合，故在 因果環路圖不正確的情況下，模擬的結果卻能與RBP完全相符，則該 模式將失去意義，亦即是，完全專注於最後的模擬結果是否與RBP 一致，而忽略問題的本質，最後所完成的模式將失去可信度。因此，

根據RBP雖然可以幫助思考怎樣的結構可以反映出RBP的行為，但模 擬的結果可能會與RBP有所出入，而找到模式本身的真實行為［陶在 樸 1999］。

有關過去營造專案效率的歷史參考行為，也就是所謂的RBP，本 研究分別以2.1.2節所整理營造專案效率質化與量化的文獻，一起與本 研究模擬過去的工程效率行為加以互相核對。圖5-3的模擬結果與 2.1.2節質化與量化的RBP核對結果，行為並非完全一致，主要的原因 在於，質化層面因為沒有具體的衡量指標，因此較難客觀的呈現品質 歷史行為，其結果亦可能因人而異。在量化層面，由於評鑑的內容以 主體營造專案效率為主，包含品質管理、環境保護與施工安全衛生等 管理績效，即以施工效率為主，未包含設計效率之評估項目，加上評 鑑的制度本身亦受質疑等，導致評鑑的結果也將可能無法合理的呈現 營造專案效率歷年行為。本研究的營造專案效率乃包含設計與施工效 率，且營造專案效率有具體明確的定義與衡量指標等（請參考3.4 節），因此，本研究模式針對過去營造專案效率行為的模擬結果，勢 必將與質化與量化的RBP會有所出入，另外，立足在片段的時間與局

部的事件看待整體營造專案效率，與立足在整體時間與整體工程，兩 者間的推論結果同樣可能會有所出入。總而言之，由於營造專案效率 尚未存在完全客觀的RBP，致使相關的研究成果可能無法與RBP完全 的吻合。

6. 通用範圍測試

二階系統動力學模式並不難見，由陶在樸［1999］所著的系統動 態學一書當中所介紹的供需均衡、石油資源耗竭、鹿群消失、瑪雅人 口消失與水土流失等模式，皆與本研究模式之組成結構相似，屬於二 階系統動力學模式。本研究之初模式偏向複雜化的主因，乃由於尚未 找到營造專案效率問題的槓桿解，故待找到槓桿解之後，5.4節所呈 現簡化後的模式將更接近上述例舉的二階系統動力學模式。

7. 敏感度分析與系統改善測試

敏感度分析實質上是建模過程的一個主要組成部分，敏感度分析 遍及整個建模過程，模式的測試都帶有敏感度分析的意味［蘇懋康 1988］。初步的敏感度分析，在建模的過程中已持續的測試，不合理 的參數或結構皆已加以修正或剔除，其它有關進一步的敏感度分析與 系統改善的測試，此部份乃必須針對可以改善問題的模式，設計一控 制面板（Control Panel）加以持續不斷的模擬，求取問題之最佳解。

目前由於尚未能證明傳統與統包何種採購制度對營造專案效率較 佳，故待證明之後，此部份的測試將於5.3節作更深入的探討。

8. 參數精確度測試

除了以上的測試外，本研究另額外增加一個測試，測試模式參數