第 五 章 實例測試與結果分析
5.3 案例結果分析
依 據 所 設 計 之 案 例 進 行 模 式 求 解 ， 其 結 果 分 析 如 下 ： 一 、 電 腦 執 行 之 環 境
在 指 派 維 修 車 進 行 維 修 故 障 點 測 試 時 ， 本 研 究 採 用 微 軟
(Microsoft)公司之界面，結合 Java 程式語言以動態介面指派維修 車 輛 維 修 號 誌 路 口 。
(一)系統應用範圍
本 核 心 模 組 適 用 於 各 號 誌 維 修 中 心 指 派 維 修 車 輛 維 修 號 誌 路 口 ， 應 用 範 圍 為 單 一 號 誌 維 修 中 心 ， 並 適 用 已 知 之 車 輛 數 。
(二)系統軟體需求
作 業 平 台 ：Window2000/XP
程 式 語 言 ：JDK(Java Develop Toolkit) 1.4 版以上版本 (三)系統硬體需求
CPU：Intel Pentium 4 RAM：256MB 記憶體 HD Space：20G
二 、 測 試 結 果 分 析
本 研 究 在 求 解 過 程 中 ， 影 響 最 終 解 （ 即 最 終 規 劃 路 線 ） 品 質 的 因 素 有 很 多 ， 包 含 車 輛 行 駛 時 間 推 估 、 路 線 規 劃 前 已 知 的 例 行 維 修 號 誌 數 目 、 故 障 號 誌 數 目 、 規 劃 過 程 中 上 級 緊 急 指 定 修 復 故 障 號 誌 數 目 及 其 出 現 時 間 ， 和 即 時 故 障 號 誌 數 目 及 其 出 現 時 間 等 ； 基 於 本 問 題 之 動 態 特 性 且 礙 於 影 響 因 素 的 組 合 過 多 ， 實 無 法 也 不 能 一 一 檢 視 因 素 之 影 響 ， 此 外 不 同 的 啟 發 式 求 解 方 法 也 存 在 影 響 動 態 維 修 路 線 結 果 之 可 能 性 ， 因 此 本 研 究 分 別 設 計 以 下 幾 種 分 析 項 目 ， 探 討 求 解 結 果 之 變 動 特 性 ， 並 以 第 一 天 之 路 線 規 劃 結 果 呈 現 分 析 結 果 。
(一)測試條件組合
本 研 究 測 試 組 合 如 表 5.8 所示，其中包含基因演算法與 貪 心 法 兩 種 啟 發 式 解 法 ， 和 一 般 動 態 維 修 與 緊 急 動 態 維 修 兩 種 維 修 策 略 。
表5.8 測試條件組合表 維 修 路 線 求 解 方 法 維 修 策 略
基 因 演 算 法(GA) 貪 心 法(GM)
一 般 動 態 維 修(G) GA_G GM_G
緊 急 動 態 維 修(E) GA_E GM_E
(二)測試結果
1. 不同測試模式之求解結果分析
(1) 目的：分析動態路線規劃模式於不同測試模式條件 之 整 體 結 果 表 現 。
(2) 控制因子：維修路線產生模組求解方法、車輛行駛 時 間 推 估 方 法 、 維 修 策 略 與 維 修 車 輛 數 。
(3) 分析內容：以單一維修車輛與兩輛維修車輛之條件 分 別 與 4 種模式組合規劃求解維修路線。
(4) 結果分析：此分析所依據的結果為單一次測試且為 第 一 天 之 維 修 結 果，如 表 5.9 所示。其中，GA_G_2 代 表 以 基 因 演 算 法 與 一 般 動 態 維 修 策 略 模 式 並 應 用 兩 輛 維 修 車 求 解 之，而 GA_G_1 代表以基因演算 法 與 一 般 動 態 維 修 策 略 模 式 並 應 用 單 一 維 修 車 求 解 之 ， 以 此 類 推 。 此 外 即 時 需 求 為 隨 機 產 生 ， 故 於 每 ㄧ 次 求 解 過 程 中 之 出 現 順 序 亦 為 隨 機 。
此 測 試 結 果 顯 示 ， 上 級 緊 急 指 定 修 復 需 求 於 各 種 組 合 條 件 下 皆 完 成 維 修 ， 符 合 本 研 究 需 完 成 所 有 上 級 緊 急 指 定 修 復 需 求 才 可 停 止 當 天 工 作 之 設 定 ； 另 外 故 障 號 誌 路 口 和 例 行 性 維 修 需 求 於 各 種 組 合 條 件 下 完 成 維 修 之 比 例 皆 不 高 ， 且 故 障 號 誌 路 口 的 維 修 百 分 比 均 大 於 例 行 性 維 修 需 求 ， 其 原 因 主 要 是 由 於 模 式 不 僅 考 量 號 誌 本 身 影 響 程 度 之 大 小
和 ， 且 在 演 算 的 過 程 中 ， 維 修 車 輛 的 行 駛 時 間 亦 是 呈 現 變 動 的 不 確 定 性 等 因 素 所 造 成 ； 而 故 障 號 誌 路 口 的 維 修 百 分 比 均 大 於 例 行 性 維 修 需 求 ， 是 因 為 ㄧ 般 而 言 ， 故 障 號 誌 路 口 維 修 需 求 較 例 行 性 維 修 需 求 具 備 大 的 動 態 權 重 值 ， 亦 即 優 先 的 維 修 順 序 。 表5.9 不同模式和策略組合之維修結果分析表
上 級 緊 急 指 定 修 復 號 誌
路 口
例 行 性 維 修 號 誌 故 障 號 誌 路 口
即 時 需 求 固 定 已 知 即 時 需 求 固 定 已 知 維 修 需 求 類 型
模 式 及 策 略 組 合 18、 47
1、4、5、7、10、
12、14、16、21、
24、26、27、31、
35、36、40、41、
43、 46
3、9、23、
39、 49
2、 6、 8、 11、 13、
15 、 17 、 19 、 20 、 22 、 25 、 28 、 29 、 30 、 32 、 33 、 34 、 37 、 38 、 42 、 44 、 45、 48
完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18、 47 5、 46 3、 23
13、30、45、2、8、
44、 34、 17、 33、
29、19、15、6、32
百 分 比 100% 10.05% 40.00% 60.86%
第 一 輛 車 維 修 順 序 13、 2、 8、 3、 34、 17、 29、 15、 6、 46、 47 第 二 輛 車 維 修 順 序 5、 30、 18、 45、 23、 44、 33、 19、 32 GA_G_2
即 時 出 現 維 修 需 求
順 序 3、 18、 23、 39、 49、 9、 47 完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18、 47 5 39
13、11、44、17、8、
20、33、2、29、42、
6、 15、 48
百 分 比 100% 5.00% 20.00% 56.52%
第 一 輛 車 維 修 順 序 13、 18、 17、 20、 2、 39、 42、 15、 48 第 二 輛 車 維 修 順 序 11、 44、 8、 33、 5、 29、 6、 47、
GA_E_2
即 時 出 現 維 修 需 求
順 序 18、 47、 39、 3、 9、 23、 49
完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18、 47 5 3、 9
13、30、11、45、2、
8、44、34、17、33、
20、 29、 19、 25、
15、 6、 32
百 分 比 100% 5.00% 40.00% 74.00%
第 一 輛 車 維 修 順 序 13、 11、 2、 8、 17、 18、 33、 29、 25、 6、 32 第 二 輛 車 維 修 順 序 30、 47、 45、 44、 3、 9、 34、 20、 19、 15、 23 GM_G_2
即 時 出 現 維 修 需 求
順 序 49、 47、 18、 3、 9、 23、 39 完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18、 47 5 39
13、 11、 45、 44、
17、8、20、34、33、
2、29、38、30、42
百 分 比 100% 5.00% 20.00% 60.87%
第 一 輛 車 維 修 順 序 13、 45、 47、 17、 20、 33、 2、 42
第 二 輛 車 維 修 順 序 11、 5、 44、 18、 8、 34、 29、 39、 30、 38、
GM_E_2
即 時 出 現 維 修 需 求
順 序 23、 3、 47、 39、 18、 9、 49
表 5.9 不同模式和策略組合之維修結果分析表(續)
上 級 緊 急 指 定
修 復 號 誌 路 口 例 行 性 維 修 號 誌 故 障 號 誌 路 口 即 時 需 求 固 定 已 知 即 時 需 求 固 定 已 知 維 修 需 求 類 型
模 式 及 策 略 組 合 18、 47
1、4、5、7、10、
12、14、16、21、
24、26、27、31、
35、36、40、41、
43、 46
3、 9、 23、
39、 49
2、6、8、11、13、
15、17、19、20、
22、25、28、29、
30、32、33、34、
37、38、42、44、
45、 48 即 時 出 現 號 誌 路 口 18 - 49、 3、 23 - 完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18 5 23 13、 17、 25、 30、
33
百 分 比 100% 5.00% 50% 26.31%
車 維 修 順 序 5、 13、 17、 25、 18、 30、 33、 23 GA_G_1
即 時 出 現 維 修 需
求 順 序 49、 18、 3、 23
即 時 出 現 號 誌 路 口 18 - 23、 39、 3 - 完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18 5 - 13、 17、 25、 30、
33
百 分 比 100% 5.00% 0% 26.31%
車 維 修 順 序 5、 13、 18、 17、 25、 30、 33 GA_E_1
即 時 出 現 維 修 需
求 順 序 18、 23、 39、 3
即 時 出 現 號 誌 路 口 18、 47 - 23、 39、 49 - 完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18、 47 - - 13、 45、 44、 17、
20、 19、 15
百 分 比 100% 0% 0% 36.84%
車 維 修 順 序 13、 45、 44、 47、 17、 20、 19、 15、 18 GM_G_1
即 時 出 現 維 修 需
求 順 序 23、 39、 47、 49、 18
即 時 出 現 號 誌 路 口 18 - 23、 39、 49 - 完 成 維 修 之 號 誌 路
口 編 號 18 - 39 11、44、20、2、38、
30
百 分 比 100% 0% 33.33% 31.57%
車 維 修 順 序 11、 44、 20、 2、 18、 38、 39、 30 GM_E_1
即 時 出 現 維 修 需
求 順 序 18、 23、 39、 49、
2. 不同目標函數比重組合之分析
(1) 目的：分析動態路線規劃模式於不同目標函數比重 組 合 之 求 解 結 果 。
(2) 控制因子：目標函數比重組合。
(3) 分析內容：設定 11 種目標函數比重組合，以ㄧ般 動 態 維 修 策 略 分 別 求 解 30 次以計算最終維修路線 總 績 效 之 平 均 值。有 關 比 重 組 合 以 英 文 字 母 W 代表 號 誌 路 口 影 響 程 度 ， 以 T 代 表 車 輛 行 駛 時 間 ， 如 W1T9 代表兩目標式之比重組合為 1 比 9。另外此 項 分 析 之 測 試 例 題 不 包 含 上 級 緊 急 指 定 修 復 號 誌 路 口 與 即 時 產 生 之 故 障 號 誌 維 修 需 求 。 再 者 ， 為 避 免 號 誌 路 口 維 修 時 間 對 求 解 結 果 產 生 影 響 ，在 求 解 時 忽 略 各 號 誌 路 口 維 修 時 間 ，即 各 維 修 需 求 之 維 修 時 間 假 設 為 極 小 以 進 行 分 析 。另 外 亦 應 用 基 因 演 算 法 和 貪 心 法 分 別 求 解 動 態 路 線 以 探 討 其 差 異 。 (4) 結果分析：圖 5.2、5.3、5.4、5.5 與 5.6 為不同測試
條 件 組 合 測 試 30 次的平均值結果。
圖 5.2 為貪心法和基因演算法第ㄧ天的平均總
維 修 號 誌 個 數 結 果 ， 貪 心 法 之 結 果 於 不 同 目 標 比 重 組 合 下 皆 優 於 基 因 演 算 法 ， 且 貪 心 法 於 號 誌 路 口 影 響 程 度 比 重 增 加 時 減 少 維 修 之 個 數 ， 但 基 因 演 算 法 之 維 修 個 數 之 減 少 則 止 於 W4T6，之後則成穩定狀 態 。 分 析 其 原 因 為 當 較 注 重 影 響 程 度 的 考 量 時 ， 所 需 車 輛 行 駛 時 間 可 能 較 長 ， 因 而 導 致 總 維 修 路 口 數 之 減 少 ； 但 此 影 響 對 貪 心 法 較 明 顯 ， 因 此 顯 示 在 雙 目 標 之 考 量 下 ， 貪 心 法 雖 可 維 修 較 多 之 路 口 ， 但 變 異 性 確 比 基 因 演 算 法 大 。
圖 5.3 及 5.4 之結果由圖 5.2 之結果解析而得。
圖 5.3 為 維 修 路 線 之 平 均 總 影 響 程 度 值 之 結 果 分 析 ， 當 需 求 點 影 響 程 度 所 佔 比 重 越 大 時 ， 貪 心 法 與 基 因 演 算 法 之 結 果 互 有 優 劣 ， 且 趨 勢 ㄧ 致 為 越 趨 偏 高 ， 但 基 因 演 算 法 較 早 趨 於 穩 定 狀 態 。 圖 5.4 為維 修 路 線 之 平 均 總 車 輛 行 駛 時 間 之 測 試 結 果 ， 當 車 輛 行 駛 時 間 條 件 比 重 越 低 時 則 平 均 總 路 段 行 駛 時 間 越 長 ， 但 基 因 演 算 法 之 結 果 均 優 於 貪 心 法 。
圖 5.5 與 5.6 亦由圖 5.2 之結果產生，為貪心法
和 基 因 演 算 法 對 於 不 同 類 型 號 誌 路 口 之 維 修 百 分 比 結 果 ， 其 中 故 障 號 誌 被 維 修 到 的 比 例 均 高 於 例 行 性 維 修 號 誌 需 求 ， 符 合 當 初 故 障 號 誌 具 較 高 維 修 優 先 權 重 之 設 定 。
0 5 10 15 20
W0 T 10 W1 T 9 W2 T 8 W3 T 7 W4 T 6 W5 T 5 W6 T 4 W7 T 3 W8 T 2 W9 T 1 W 10T 0
各目標比重組合 維
修 路 線 之 平 均 總 維 修 個 數
GA_G GM_G
圖5.2 GA_G 和 GM_G 於各目標比重組合下之維修路線之平均總維修 個 數 分 析 圖
0 2 4 6 8 10
W0 T 10 W1 T 9 W2 T 8 W3 T 7 W4 T 6 W5 T 5 W6 T 4 W7 T 3 W8 T 2 W9 T 1 W 10T 0
各目標比重組合 維
修 路 線 之 平 均 總 影 響 程 度 值
GA_G GM_G
圖5.3 GA_G 和 GM_G 於各目標比重組合下之維修路線之平均總影響 程 度 值 分 析 圖
0 2 4 6 8 10
W0T10 W1T9 W2T8 W3T7 W4T6 W5T5 W6T4 W7T3 W8T2 W9T1 W10T0
各目標比重組合 維
修 路 線 之 平 均 總 車 輛 行 駛 時 間
GA_G GM_G
圖5.4 GA_G 和 GM_G 於各目標比重組合下之維修路線之平均總車輛 行 駛 時 間 分 析 圖
0.00%
20.00%
40.00%
60.00%
80.00%
W0T10 W1T9 W2T8 W3T7 W4T6 W5T5 W6T4 W7T3 W8T2 W9T1 W10T0
各目標比重組合 故
障 號 誌 路 口 被 維 修 之 百 分 比
GA_G GM_G
圖5.5 故障號誌路口於 GA_G 和 GM_G 及各目標比重組合條件下被維 修 之 百 分 比 分 析 圖
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
W0T10 W1T9 W2T8 W3T7 W4T6 W5T5 W6T4 W7T3 W8T2 W9T1 W10T0
各目標比重組合 例
行 性 維 修 號 誌 路 口 被 維 修 之 百 分 比
GA_G GM_G
圖5.6 例行性維修號誌路口於 GA_G 和 GM_G 及各目標比重組合條件 下 被 維 修 之 百 分 比 分 析 圖
3. 單一個即時故障號誌路口產生於不同時間點之分析 (1) 目的：分析動態路線規劃模式對即時故障號誌路口
於 不 同 時 間 點 出 現 之 處 理 能 力 。
(2) 控制因子：包含即時故障號誌路口之出現時點及其 權 重 ， 其 中 權 重 分 低 、 中 、 高 三 種 等 級 ， 而 即 時 故 障 號 誌 個 數 設 定 1 個，維修策略設定為一般動態維 修 策 略。 此 外， 為 避 免 不 同 號 誌 路 口 維 修 時 間 對 測 試 結 果 產 生 影 響 ， 在 此 忽 略 各 號 誌 路 口 之 維 修 時 間 。
(3) 分析內容：以ㄧ般動態維修策略，於即時維修需求 之 各 出 現 時 點 ， 分 別 求 解 30 次，並計算該即時故 障 號 誌 有 被 維 修 之 平 均 次 數 分 析 不 同 求 解 模 式 之 績 效 。
(4) 結果分析：圖 5.7 與 5.8 為不同模式之單一即時故 障 號 誌 進 入 時 點 結 果 分 析 圖 ，其 中 即 時 故 障 號 誌 進 入 時 點 0-1th，表 示 其 於 維 修 車 維 修 完 第 一 個 號 誌 之 前 產 生 而 加 入 需 維 修 號 誌 集 合 中；而 1th -2th表 示 即 時 故 障 號 誌 於 車 輛 離 開 第 一 個 維 修 號 誌 點 至 第 二 個 號 誌 點 維 修 完 畢 前 之 間 出 現 。
由 圖 5.7 與 5.8 結果發現，不論是何種求解模 式 ， 即 時 故 障 號 誌 需 求 進 入 時 點 越 接 近 一 天 工 作 時 間 的 尾 聲 時 ， 其 所 被 維 修 到 的 機 率 就 會 有 明 顯 降 低 的 趨 勢 ， 且 若 賦 予 故 障 號 誌 路 口 之 影 響 程 度 為 低 等 級 時 均 較 不 易 被 維 修 到 。 ㄧ 般 而 言 ， 基 因 演 算 法 於 高 權 重 之 即 時 故 障 號 誌 條 件 下 之 表 現 優 於 貪 心 法 ； 貪 心 法 於 低 權 重 之 即 時 故 障 號 誌 條 件 下 之 表 現 優 於 基 因 演 算 法 ； 兩 種 方 法 於 中 權 重 之 即 時 故 障 號 誌 條 件 下 之 表 現 互 有 優 劣 。
0 20 40 60 80 100 120
0- 1t h 1t h-2th 2t h-3th 3t h-4th 4t h-5th 5t h-6th 6t h-7th 7t h-8th 8t h-9th 9th-10th 10th-11th 11th-12th 12th-13th 13th-14th 14th-15th
進入時點區間 百
分 比
(
%
)
低 中 高
圖5.7 GA_G 模式之單一即時故障號誌進入時點結果分析圖
0 20 40 60 80 100 120
0-1th 1th-2th 2th-3th 3th-4th 4th-5th 5th-6th 6th-7th 7th-8th 8th-9th 9th-10th 10t h-11th 11t h-12th 12t h-13th 13t h-14th 14t h-15th
進入時點區間 百
分 比
(
%
)
低 中 高
圖5.8 GM_G 模式之單一即時故障號誌進入時點結果分析圖
4. 單一上級緊急指定修復號誌路口於不同維修策略之分 析
(1) 目的：檢視以基因演算法為核心之動態路線規劃模 式 於 不 同 服 務 策 略 下，對 於 上 級 緊 急 指 定 修 復 號 誌 路 口 之 處 理 能 力 及 合 理 性 。
(2) 控制因子：緊急動態維修策略、一般動態維修策略 及 上 級 緊 急 指 派 修 復 號 誌 路 口 數 。
(3) 分析內容：以隨機出現之單ㄧ上級緊急指派修復號 誌 路 口 為 條 件 ，應 用 兩 種 維 修 服 務 策 略 模 式 進 行 單 一 輛 維 修 車 路 線 規 劃 ， 並 以 30 次求解結果之平均 值 表 達 。
(4) 結果分析：表 5.10 之結果顯示單一上級緊急指定修 復 之 號 誌 路 口 ， 不 論 於 何 種 維 修 策 略 ， 均 可 百 分 之 百 被 維 修 到，且 緊 急 動 態 維 修 策 略 符 合 當 初 設 定 之
「 上 級 緊 急 指 派 修 復 號 誌 路 口 即 到 即 修 」 之 目 標 ， 初 步 顯 示 本 規 劃 模 式 之 合 理 性。但 於 一 般 動 態 維 修 策 略 下 ， 上 級 緊 急 指 定 修 復 需 求 於 產 生 後 等 待 被 維 修 時 間， 以 貪 心 法 為 核 心 之 模 式， 需 時 較 以 基 因 演 算 法 者 為 長；探 究 其 原 因 亦 可 能 是 受 限 於 貪 心 法 本 身 具 「 短 視(Myopic)」 的 求 解 特 性 ， 故 而 產 生 較 基 因 演 算 法 大 之 變 異 。
表5.10 上級緊急指定修復號誌路口於不同維修策略之結果
上 級 緊 急 指 定 修 復 需 求 被 維 修 到 的 比 例
上 級 緊 急 指 定 修 復 需 求 產 生 後 等 待 被 維 修 之 時 間
GA_E 100% 無 須 等 待
GA_G 100% 平 均 等 待 維 修 4 個 故 障 號 誌 GM_E 100% 無 須 等 待
GM_G 100% 平 均 等 待 維 修 4.5 個 故 障 號 誌
5. 基因演算法求解時效之改善分析
本 研 究 進 行 案 例 測 試 時 發 現 ， 貪 心 法 之 求 解 效 率 優 於 基 因 演 算 法 ， 且 基 因 演 算 法 求 解 維 修 路 線 之 運 算 時 間 ， 以 計 算 適 應 度 函 數 值 所 耗 費 之 時 間 最 多 ， 佔 整 體 求 解 時 間 的 78%，故應用平行計算之技巧改善適應度函數 值 之 計 算 ， 以 縮 短 求 解 時 效 。 本 研 究 進 行 平 行 計 算 之 軟 硬 體 設 備 說 明 如 下 ：