資源配置最適化二階層線性規劃模型之研究－以科技專案計畫預算分配為例

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(1)國立交通大學科技管理研究所碩士論文. 資源配置最適化二階層線性規劃模型之研究－以科技專案計畫預算分配為例. Resource Allocation Using Bi-Level Linear Programming Model － Example on Technology Development Program of MOEA. 研究生：楊有恆指導教授：虞孝成教授. 中華民國九十四年六月二日.

(2) 資源配置最適化二階層線性規劃模型之研究－以科技專案計畫預算分配為例 Resource Allocation Using Bi-Level Linear Programming Model － Example on Technology Development Program of MOEA. 研究生：楊有恆. Student: Yeou-Herng Yang. 指導教授：虞孝成教授. Advisor: Dr. Hsiao-Cheng Yu. 國科. 立技碩. 交管士. 通理論. 大研. 學究. 所. 文. A Thesis Submmited to Institute of Management of Technology National Chiao-Tung University in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Business Administration in Management of Technology June 2005 Hsinchu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十四年六月二日.

(3) 資源配置最適化二階層線性規劃模型之研究－以科技專案計畫預算分配為例研究生：楊有恆. 指導教授：虞孝成教授. 國立交通大學科技管理研究所. 碩士班研究生. 摘要在「資源有限」而「需求無度」的現實環境下，有效的資源分配一直是公民營機構不斷追求的理想。傳統上資源分配的方法多傾向依據專家的主觀經驗來判斷，而衡量指標大部分仍以申請單位過去的績效表現為主，以作為資源分配的依據。這種單向思維的分配模式很難達到資源配置最適化之目標。因此，如何突破過去由上而下的單向資源分配思維，建構一套客觀、公平、及可量化的「資源配置最適化」模型，來克服因資源配置不當所衍生的相關問題，是值得深入研究的議題。本研究的目的係在有限的資源條件下，避免資源過度集中，讓資源分配者與被分配者均覺得公平與滿意，使資源配置能發揮最大效益。基此，本研究運用二階層線性規劃的數學模式，建構資源配置模型，要求下階層資源使用者創造資源的總效益為最大，同時控管每個資源使用者所獲資源分配的差異為最小，藉以達到資源配置最適化的目標。為驗證此模型的實用性與有效性，本研究結合改良式Fishbein模式，再透過預算分配二階層線性規劃模型，採取線性規劃法及「漸近法(successive approximations)」求解，對經濟部2003年「法人科技專案」之87筆研發計畫進行實證研究，結果發現運用二階層線性規劃模式進行預算分配時，可使各產業分別累積的貢獻度達到最大，且可使不同產業的滿意程度落差由40.8%大幅縮減至2.6%。. 關鍵字：資源配置、最適化、二階層線性規劃、科技專案. i.

(4) Resource Allocation Using Bi-Level Linear Programming Model － Example on Technology Development Program of MOEA Student: Yeou-Herng Yang. Advisor: Dr. Hsiao-Cheng Yu. Institute of Management of Technology National Chiao-Tung University. Abstract Due to the fact that precious resource is always limited but the demand for it is unlimited, the optimal allocation of resource is a problem of paramount importance in government or in business. Existing practices of resource allocation are generally based on past performance measures by projects or by organizations. Simple arithmetic average of such performance measures was used to calculate the average unit of resource that an average performer can receive. However, other important criteria should be considered to make resource allocation more objective and more acceptable to resource contenders. Additional resource allocation objectives include: maximizing the overall potential benefits of projects to be funded, minimizing the difference between the highest and the lowest hit rates of resource contending organizations, and selecting projects with strategic importance etc. To formulate a mathematical resource allocation model with the above objectives and constraints is a challenging problem. To solve this type of problems is even a bigger challenge. The mathematical model of bi-level linear programming will be attempted to address this problem. The R&D funding subsidy of Ministry of Economic Affairs’ “Technology Development Program” was used as an example to demonstrate the feasibility of our proposed model formulation and solution algorithms in resource allocation.. Key words: Resource allocation, optimal, bi-level linear programming, MOEA, technology development program (TDP). ii.

(5) 誌. 謝. 學習如何有組織、且系統化的蒐集資料，形成資訊而後再轉化成為知識，並將其以文字的方式表現，實在是一段困苦、艱辛、卻又令人回味無窮的漫漫長路。而這一段旅程中，慶幸有所上老師的指正、軍中長官同僚的鼓勵、以及家人溫馨的相挺，使我這一路走來感到又豐富又美好，收獲不可不謂之豐富，在此時此刻特別要一一致上心中最誠摯的謝意。感謝李建中老師、洪志洋老師、徐作聖老師、曾國雄老師、袁建中老師、劉尚志老師兩年來的悉心教導，您們的學養、風範、與諄諄教誨令學生永銘在心；感謝劉宜欣老師於論文研究與寫作過程中不斷的鼓勵，並時時提供專業的意見，使論文結構更臻周延；感謝論文口試委員包曉天老師、林亭汝老師、張世其老師對論文的熱心指導，您們的意見更豐富了我的論文。感謝兩年求學的過程中有博士班學長文漢、仁帥、宗偉、昕翰、駕仁及學姐雅雯、芃婷、又心在專業領域及求學規劃上的寶貴意見，更感謝李宗耀博士的提攜與照顧，讓我能一窺學術殿堂的奧妙；非常感謝碩士班致頡、褘文、栢生、威寰、廷夫、鏡朴、大蠻、毓箴、逸群、翔元、禮輝、亦芃、怡君、秀華、曉雨、聖芳、怡帆以及全班同學於學業上的相互砥礪與合作，衷心祝福您們鵬程萬里；並感謝所辦張姐、瓊欣、美玲、雅琪、晏妤小姐在行政事務上的協助與支援。此外，感謝後備事務司司長謝雲龍中將對我的無私與鼓勵，並感謝軍動處梁存孝上校、柏傳琦上校、楊柏川上校、史志明上校、黃永卿上校、吳炬宏中校、朱希承中校、黃明達中校等同仁的分憂與照顧，以及小玲姐全方位的行政支援，使我能無後顧之憂地潛心求學。此論文能夠付梓，要再次感謝恩師虞孝成教授這兩年來悉心的指導與呵護，正所謂經師易得、恩師難求，何其有幸能拜在老師的門下，在老師身教重於言教、以身作則的治學精神下，潛移默化了我們的心靈。老師，您的學養與為人處世的風範是我一生努力與學習的榜樣！在這不算短的學習生涯中，最常忽略的是家人未曾間斷的關懷與支持，父母親的殷殷期盼、內人堡櫻賢淑的寬諒、子女咸慶、依靜貼心的關懷，皆隱没在這七百三十多個日子裏，為表達由衷的感謝，謹將我的論文獻給我最摯愛的家人，如果說我有那麼一點小小的成就，那麼這所有的榮耀皆歸功於你們。楊有恆. 謹誌. 中華民國九十四年六月于國立交通大學科技管理研究所. iii.

(6) 目. 錄. 摘要 .............................................................................................................................................i Abstract.......................................................................................................................................ii 誌謝 ...........................................................................................................................................iii 目錄 ...........................................................................................................................................iv 表目錄 .......................................................................................................................................vi 圖目錄 .....................................................................................................................................viii 第一章. 緒論 ............................................................................................................................1. 1.1 研究背景與動機 .........................................................................................................1 1.2 研究目的 .....................................................................................................................2 1.3 研究範圍與限制 .........................................................................................................3 1.4 研究流程 .....................................................................................................................4 1.5 論文架構 .....................................................................................................................5 第二章. 資源分配文獻與基礎理論探討 ................................................................................6. 2.1 資源分配文獻探討 .....................................................................................................6 2.2 基礎理論探討 .............................................................................................................9 2.2.1 補助制度理論 ..................................................................................................9 2.2.2 專案管理理論 ................................................................................................12 2.3 科技專案計畫探討 ...................................................................................................20 2.3.1 科技專案簡介 ................................................................................................20 2.3.2 科技專案考管作業 ........................................................................................21 2.3.3 科技專案研發績效 ........................................................................................25 第三章. 二階層線性規劃理論探討 ......................................................................................30. 3.1 背包問題 ...................................................................................................................30 3.2 二階層線性規劃概念 ...............................................................................................35 3.3 二階層線性規劃主要理論 ........................................................................................39 第四章. 資源配置二階層線性規劃模型建構 ......................................................................42. 4.1 資源配置一般概念 ...................................................................................................42. iv.

(7) 4.2 單一目標規劃模式(SOP) .........................................................................................44 4.3 多目標規劃模式(MOP)............................................................................................45 4.4 二階層線性規劃模式(Bi-level LP) ..........................................................................48 4.5 二階層線性規劃求解 ...............................................................................................50 第五章. 實證研究－以科技專案計畫預算分配為例 ..........................................................56. 5.1 研究設計 ...................................................................................................................56 5.1.1 科專預算分配模型 ........................................................................................56 5.1.2 研究架構 ........................................................................................................60 5.2 實證資料蒐集與整理 ...............................................................................................60 5.3 科專預算分配實證分析 ...........................................................................................64 5.3.1 資料處理 ........................................................................................................64 5.3.2 準則權重 ........................................................................................................65 5.3.3 研發效益與貢獻度 ........................................................................................66 5.3.4 研發預算分配 ................................................................................................69 5.4 討論 ...........................................................................................................................75 第六章. 結論與建議 ..............................................................................................................80. 6.1 結論 ...........................................................................................................................80 6.2 建議 ...........................................................................................................................81 參考文獻 ..................................................................................................................................83 附錄 1 九十二年度法人科技專案成果統計 .........................................................................88 附錄 2 九十二年度法人科技專案標準化之績效值 .............................................................91 附錄 3 九十二年度法人科技專案正規化之績效值 .............................................................94. v.

(8) 表. 目. 錄. 表 1.1. 非效率 DMU 應減少投入項之百分比分佈表.........................................1. 表 2.1. 資源分配文獻分析綜整對照表 ................................................................8. 表 2.2. 專案評估方法分類及優缺點對照 ..........................................................19. 表 2.3. 各階段產業價值鏈產生之效益類別 ......................................................27. 表 2.4. 效益類別之績效觀測指標 ......................................................................28. 表 2.5. 績效指標名稱、代號及定義彙整表 ......................................................29. 表 3.1. 徒步旅行者可攜帶品項之 w 、 v 、 x 關聯表........................................30. 表 3.2. 攜行物品價值比之排序表 ......................................................................34. 表 3.3. 頂點列舉法運算表解 ..............................................................................41. 表 4.1. 各單位計畫書之 c 、 w 、 x 關聯表........................................................45. 表 4.2. 各單位計畫數與價值調整對照表 ..........................................................46. 表 4.3. 各單位預算申請表. 表 4.4. 各單位每筆計畫之研發經費彙整表 ......................................................52. 表 4.5. 各單位每筆計畫之研發效益彙整表 ......................................................52. 表 4.6. 各單位每筆計畫之貢獻度彙整表 ..........................................................53. 表 4.7. 各單位貢獻度排序彙整表(由大至小) ...................................................53. 表 4.8. 各單位每筆計畫之決策變數彙整表 ......................................................54. 表 4.9. 各單位每筆計畫可獲得預算配表 ..........................................................54. 表 4.10. 各單位每筆計畫之決策變數彙整表 .....................................................55. 表 4.11. 各單位每筆計畫可獲得預算配表 .........................................................55. (單位：萬) ...................................................47. vi.

(9) 表 5.1. 經濟部技術處 92 年度委託研究計畫項目及研究經費表 ....................61. 表 5.2. 九十二年度各產業科技專案計畫經費分配比 ......................................64. 表 5.3. 九十二年度科技專案計畫評估準則得點( d )及權重( w ) .....................66. 表 5.4. 九十二年度各產業科技專案計畫研發效益( e ) ....................................67. 表 5.5. 九十二年度各產業科技專案計畫貢獻度( v ) ........................................68. 表 5.6. 各計畫貢獻度由大至小排序彙整表 ......................................................70. 表 5.7. 各產業每筆計畫之決策變數彙整表 ......................................................71. 表 5.8. 各產業經核准之計畫預算表 ..................................................................71. 表 5.9. 通訊與光電產業研發經費、貢獻度(由大至小)彙整表 .......................72. 表 5.10. 機械與航太產業研發經費、貢獻度(由大至小)彙整表 ......................73. 表 5.11. 材料與化工產業研發經費、貢獻度(由大至小)彙整表.......................73. 表 5.12. 生技與藥品產業研發經費、貢獻度(由大至小)彙整表 ......................73. 表 5.13. 其他產業研發經費、貢獻度(由大至小)彙整表 ..................................74. 表 5.14. 各產業每筆計畫之決策變數彙整表 .....................................................74. 表 5.15. 各產業經核准之計畫預算表 .................................................................74. 表 5.16. 專案計畫貢獻度前、後 10 名分析表 ...................................................75. 表 5.17. 產業研發計畫貢獻度分析表 .................................................................76. vii.

(10) 圖. 目. 錄. 圖 1.1. 研究流程圖 ................................................................................................4. 圖 2.1. 從一般補助到專案補助連續圖 ..............................................................10. 圖 2.2. 補助方法分類架構圖 .............................................................................. 11. 圖 2.3. 專案管理的目標及其限制 ......................................................................13. 圖 2.4. 一般化的專案生命週期 ..........................................................................13. 圖 2.5. 專案規劃流程 ..........................................................................................14. 圖 2.6. 專案管理的控制循環 ..............................................................................15. 圖 2.7. 專案之資源規劃步驟 ..............................................................................17. 圖 2.8. 資源最佳分配原則與成本效益分析之關係 ..........................................17. 圖 2.9. 經濟部科技研究發展專案計畫作業流程 ..............................................23. 圖 2.10. 經濟部科技研究發展專案計畫作業流程(續) ......................................24. 圖 2.11. 科專計畫投入與產業價值鏈 .................................................................26. 圖 3.1. 預算分配示意圖 ......................................................................................32. 圖 3.2. 三階層區劃成二階層規劃模式示意圖 ..................................................35. 圖 3.3. 二階層決策系統運作程序示意圖 ..........................................................36. 圖 3.4. 二階層線性規劃模式示意圖 ..................................................................37. 圖 3.5. 二階層線性規劃問題(BLPP)求解示意圖 ..............................................38. 圖 3.6. 二階層線性規劃之解集合與最佳解 ......................................................41. 圖 4.1. 某機構預算分配二階層規劃示意圖 ......................................................42. viii.

(11) 圖 5.1. 論文研究架構 ..........................................................................................60. 圖 5.2. 傳統排序之預算分配對照 ......................................................................77. 圖 5.3. 二階層線性規劃之預算分配對照 ..........................................................78. 圖 5.4. 各產業科專計畫貢獻度與滿意度對照 ..................................................79. ix.

(12) 第一章. 緒論. 1.1 研究背景與動機在「資源有限」而「需求無度」的現實環境下，資源分配問題的重要性可想而知。也因為資源稀少更凸顯出資源合理分配的重要性，無論是國家資源的分配、公營機構資源的分配，亦或是民營企業資源的分配，都必須盡力做到合理有效的分配，使資源的效益極大化，但是要如何做到資源合理有效的分配？要如何創造資源的效益極大化？此等資源配置的相關問題一直是產、官、學、研各界不斷努力的目標。我們不難觀察到，當面對資源配置時，總有些單位會採取儘量向上階層機關爭取資源的策略，而造成多數資源流向少數單位的現象，倘真如此，可能會因大部份的資源被不當分配，其結果除造成資源的浪費外，更會影響下階層單位的長期發展。以國內的統籌分配款為例[11]，中央決定對直轄市的統籌分配款比例由原來的47%調降到43%，然台北縣的土地面積幾近台北市的八倍，而人口亦多了近90萬人，結果只拿到統籌分配款的1.4%，與台北市的統籌分配款比例足足相差了41.6%，而台中市更只有全部分配款的 0.64%。因為統籌款分配模式的失當，不斷地擴大了城鄉間的差距，而造成地方上發展的失衡。然而應如何制定出更合理公平的分配制度與辦法，也一直是政府部門近年來非常頭疼的問題。另一種現象係肇因於審查機制失靈所形成的資源分配不當，方彥永(2003)[3]以經濟部業界開發產業技術計畫為例，從事研發績效的評估，研究發現各項研發專案之有效單位數偏低，在46項受評估研發專案當中，僅16項研發專案屬效率專案，佔34.78%，有30 項研發專案屬非效率專案，佔65.22%，整體來看業界開發產業技術計畫之研發效率普遍偏低。再進一步分析後顯示，大部份非效率研發專案發生在政府補助款投入過多，甚至有20項研發專案應刪減50%的研發經費(詳如表1.1)，該研究結果顯示政府的審查與預算分配機制應更加嚴謹，以避免不必要的預算浪費。. 表1.1 非效率DMU應減少投入項之百分比分佈表減少項目/比例. 0-25%. 25%-50%. 50-75%. 75%-100%. 政府輔助款. 5. 5. 16. 4. 廠商自籌款. 5. 5. 13. 7. 研發總人力. 10. 5. 12. 3. 資料來源：方彥勇(2003)，「知識經濟體系下政府協助產業創新之研究－以業界開發產業技術計畫為例」，國立中山大學公共事務管理研究所碩士論文，頁 96。. 1.

(13) 資源分配無論對於企業乃至於國家均極為重要，其影響層面即深且廣。但如何才能制定出更合理公平的分配制度呢？雖然許多組織在面對資源分配的相關問題(諸如物資分配、預算分配、能源分配、運輸、農業補貼分配等)時，在「魚與熊掌」如何兼得的考量下，常常造成決策者許多決策上的猶疑與困擾。一般而言，資源分配的方法多傾向依據專家的主觀經驗來判斷，而審查標準通常係依據申請單位過去的績效表現為衡量指標，以作為資源分配的依據。然傳統上經常運用資料包絡分析法(Data Envelopment Analysis, DEA)或層級分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)從事績效的評估，惟上述方法最後多半將求得的績效值以簡單加權法(Simple Weight Additive; SWA)、或算術平均法(Arithmetic Average Method)來執行資源分配。在檢視傳統資源分配作業的過程中，不難發現二個癥結問題：第一是由上而下的單向決策行為模式，忽略了下階層的決策行為與個別目標；第二是簡單加權、或算術平均等方法雖然簡單，但卻很難達到資源配置最適化之目標。 Wayne F Bialas(2002)[48]說明多層級最適化技巧可應用於層級結構中的決策分析，並提出多個層級在目標與限制的交互影響下，若不適時尋求妥協與合作，將會發生資源配置效率不佳的問題；Liu Yi-Hsin & Hart Stephen M (1994)[43]運用二階層數學規劃模式來處理資源配置最適化的問題，他倆同時指出在二階層規劃問題中，各階層有不同的目標，每階層的決策者控制部分的決策變數，並追求各自目標的最適化。倘每個階層決策者在控制其決策變數時，當上階層作出決策之後，下階層決策者則依據上階層的決策，在自己目標最適化的前提下選擇最佳方案；Shuh-Tzy Hsu, An-Der Huang & Ue-Pyng Wen (1993)[47]則指出多階規劃是用來解決分權決策的數學規劃尋優問題，在一個階層式的管理結構內，它讓各階層決策者各自控制一部份決策變數，且擁有本身獨立的目標函數，彼此之間甚至可能有相當大的衝突，故在決策程序上是由階層較高的決策者先作決策，然後低一階層的決策者再依此做成對其本身最有利的決策。因此，本研究將運用二階層線性規劃模式來處理資源的配置，將可有效解決上述二個癥結的問題。. 1.2 研究目的過去資源分配的決策者多傾向採用由上而下的單向決策行為模式來主導所有的資源配置，這種單方面(Single-side)由上而下(Top-down)的處理過程中，常會因決策者的偏執與好惡而左右了資源的配置，其結果通常均非資源分配的最適解，進而因資源配置的不當，造成綜合效益的急遽下降。因此，如何建構一套客觀、公平、且可量化的「資源配置最適化模型」來克服資源配置的相關問題，是值得深入研究的議題。本研究將運用數學推導及演譯等理論來驗證方法之有效性，並結合改良式Fishbein 模式，將單位績效值導入二階層規劃模式，來建構一個客觀的「資源分配」模型，採取線性規劃法及自創的「漸近法(successive approximations)」求解方式，企圖解決各層級結構中因期望所衍生的取捨(Trade off)問題，以取代傳統的分配模式，讓資源分配者與 2.

(14) 被分配者均覺得公平與滿意，使有限的資源能達到最有「效率」的運用。然而二階層線性規劃模型建構，首應考量如何在有限的資源條件下，將資源作最適切合理的配置，使資源分配者與被分配者均覺得公平且滿意，並使資源發揮最大效率。換言之，係上階層資源分配者應在總資源的限制下，確實要求下階層資源需求單位發揮資源的總效益為最大，同時亦應控制下階層單位間所分配的資源差異為最小，藉以求取資源分配的最適解。因為過去經濟部「科技專案計畫」決定產業技術領域別之經費分配比率及實際執行預算分配作業時，由於成本效益分析所需資料不易取得，且難度頗高，故在執行上往往透過專家評估或專家問卷調查等方式進行，所以分配結果較易受到個人因素或利益團體的影響。為克服此錯綜複雜的問題，本研究將運用資源配置二階層線性規劃模型用來對經濟部「法人科技專案計畫」進行實證研究，藉模型的功能來加強「由上而下」的上階層目標、與「由下而上」的下階層期望之間的決策互動關係，使有限的資源都能分配至最具效率的計畫上。故本研究主要目的概分如下： 1.. 加強二階層線性規劃方法的理論探討與數學模式的推演，使推導過程及結果更能合乎實務上資源分配的運作情形。. 2.. 建構資源配置最適化二階層線性規劃模型，以解決各層級結構中因期望所衍生的取捨(Trade off)問題，使層級規劃模型能達到優化各階層目標之要求。. 3.. 以經濟部「科技專案計畫」研發經費分配為例，運用線性規劃法及自創的「漸近法」求解方式，驗證本模型之實用性與有效性，並改善過去透過專家評估或專家問卷方式進行預算分配之缺點。. 4.. 對資源配置方法及科技專案計畫分配模式提出具體結論與建議，以供後續研究方向之參考。. 1.3 研究範圍與限制 1.. 經濟部「科技專案計畫」包括了法人科技專案、業界科技專案、及學界科技專案三種類型，而每種科技專案的運作與管理模式均不相同，且績效評估的基準亦不盡相同，為保持研究架構的嚴謹性，故將研究的範圍限縮在「法人科技專案」上，並以經濟部 2003 年「法人科技專案」之 87 筆研發計畫進行實證研究。. 2.. 囿於科技專案計畫預期研發成果之原始數據不易獲得，故本研究乃採用過去科技專案計畫的實際研發成果，假設為未來各計畫之預期研發成果，以為預算分配二階層線性規劃之計算基礎。因此，資料來源係以經濟部技術處 2004 年出版「九十二年度科技專案執行年報」之研究成果為依據，作為研發效益與貢獻度計算之參數，以利研發經費之分配。未來若能獲得科技專案計畫預期研發成果之原始數據，將有助於本研究的實用性。. 3.

(15) 3.. 經濟部目前乃採用「專家為主，指標為輔」的作業模式，針對科技專案計畫實施績效考評，屬於質化與量化兼具的評估方法。惟專家審核態度將可能影響科專研發經費分配的公平性。因此，本研究將採用「指標為主」的量化評估方法實施績效考評，共計篩選出「論文篇數」、「研究報告篇數」、「研討會人數」、「專利獲得、應用件數」、「技術引進件數」、「技術移轉金額」、「分包研究金額」、「委託案及工業服務金額」、「促成投資生產產值」等九種評估準則來進行實證研究。. 1.4 研究流程本研究係依研究動機與目的、資源分配文獻與基礎理論探討、二階層線性規劃理論探討、資源配置二階層線性規劃模型建構、科專研發經費分配實證研究、及結論與建議等流程進行，研究流程詳如圖 1.1。. 研究動機及目的. 界定研究範圍及限制. 資源分配文獻與基礎理論探討. 二階層線性規劃理論探討. 資源配置二階層線性規劃模型建構. 科專研發經費分配實證研究. 結論與建議. 圖1.1 研究流程圖 4.

(16) 1.5 論文架構本論文依研究主題，共區分成六章，其內容概述如后：第一章. 緒論：說明本論文之研究背景與動機、研究目的、研究範圍與限制、研究流程、及論文架構等課題。. 第二章. 資源分配文獻與基礎理論探討：首先探討及比較近年來各種資源分配方法的異同與限制；其次探討預算分配理論及專案管理理論；最後，探討科技專案執行現況及績效指標的相關文獻，以利實證研究。. 第三章. 二階層線性規劃理論之探討：藉由背包理論的說明，導入二階層線性規劃的概念，並建立、定義與證明二維線性規劃模式，以瞭解二階層數規劃模型目標式與限制式之互動與因果關係。. 第四章. 資源配置二階層線性規劃模型建構：探討二階層線性規劃模型之解決程序，包括運用各種作業研究的解決方案(algorithm)，以求取最佳解或近似最佳解。. 第五章. 實證研究－以科技專案計畫預算分配為例：依據「科技專案計畫」研發經費核配之研究設計，進行科專研發經費分配之二階層線性規劃模型之實證研究，以線性規劃法及自創的「漸近法」求解方式來求出科專研究經費之最適分配的有效解。. 第六章. 結論與建議：依模型建構及實證研究結果，說明本研究所獲得之結論，並對資源分配決策單位或後續研究者提出具體建議，以利後續相關之研究。. 5.

(17) 第二章. 資源分配文獻與基礎理論探討. 2.1 資源分配文獻探討在蒐集相關文獻的過程中，發現國內、外專家學者對「資源分配」的相關研究成果尚稱豐富，除定(質)性的研究外，使用數量方法的研究概述如后：在教育資源分配方面，林全、王震武等人(1996)[10]依補助制度理論，從補助款的運用效率、促進水平公平與垂直公平的效果、及對縣市財政自主程度的影響，來檢討國內現行中央政府對地方國民教育經費的補助制度，並就「教育基本補助」及「獎勵性補助」兩個面向，運用函數模型訂出新的補助款分配公式，以修正原來固定補助總額的公式。顧志遠(1999)[31]以生產力觀點，引用資料包絡法(Data Envelopment Analysis; DEA) 發展其量化模式，並修正 DEA 模式使其具有提供多種改善方案的能力，輔以 DHP(Delphi Hierarchy Process)[41]方法完成評估指標，最後建立高等教育整合性生產力評估與資源分配模式。在國防資源分配方面，鄭定洲(1985)[28]利用 Frank-Wolfe Algorithm 之觀念，發展二階層群策型多目標規劃法，可有效解決國防資源之分配問題，惟引用此法的先決條件是國防部決策者和各總部決策者，均能夠妥善設定對兩總部間之加權比，及一對目標間的加權比。葉金成、李蕭傳(1995)[26]依據系統與環境互動的觀點，考量國防系統和國防環境相關因素，利用系統動態學建構國防預算系統之因果關係結構，以瞭解在軍力優勢與劣勢時，我宜採行之預算分配政策。吳坤輝(2002)[7]運用層級分析法(AHP)、情境分析法(Scenario Analysis)、及二階多目標規劃法(Bi-Level Multi-Objective Programming)，探討在有限的國防資源條件下，建立一套完整的資源規劃與分配評估模式，以滿足三軍建軍作戰需求。楊有恆、劉宜欣、虞孝成(2004)[22]運用二階層線性規劃模式建構國防工業訓儲制度員額核配模型，來探討「中央主管機關」如何對政府單位與民營機關等「用人單位」實施公平、合理的員額核配，使人力作最佳的配置，以發揮人才效益最大化之目標。在公共資源分配的問題方面，馮正民、林佳宜(1998)[20]採用路線別方式對服務路線與一般路線進行虧損補貼及績效補貼，結合公式型補貼及申請型補貼，並考慮中央與地方階層性的政府決策行為建立二階層補貼分配模式，進行補貼計畫的選取與補貼款的分配。Cassidy, Kirgy & Raike(1971)[33]則運用二階層線性規劃建構了聯邦政府財政資源 6.

(18) 之分配模式。在科專預算分配方面，王健全(2000)[4]針對國科會科技評審專家進行調查，將科技專案經費分配之優先順序視專家評估準則及其賦予準則上之權重而定，並運用Fishbein 的非補償(Non-complementary)模式處理評估之資料，進而推算科技資源的分配。孫克難 (1998)[14]主要乃結合產業經濟學及公共經濟學的分析基礎，並引入Porter(1980)之「競爭策略」及Porter(1990)「國家競爭優勢」的觀念，提出「企業目標、競爭環境與國家策略的雙輪多層面互動模式」，以供科技專案經費在產業別分配時之參考。其他方面則包括：高強、高重光 (1994)[15] 採拍拉圖最佳組織 (Pareto Optimal Organization)之觀念，針對多決策單位之組織，以DEA評估其相對效率值，再引用一般化線性規劃問題解法，冀望總資源不變的條件下，求解出各決策單位認為最理想之資源分配方式，將資源重新分配與各決策單位，以期能獲得整體更高的效率。陳智勇(1999)[19] 採用Victoria Crittenden在供給不足的情況下，採取等級分配法及訂單比例分配法找出最佳的訂單分配方法，以避免過去因分配方法的不周全而造成供應鏈的波動。資源分配文獻分析綜整對照詳如表2.1。然經文獻分析後從二個面向來觀察，第一個面向是資源分配的相關研究雖然廣泛，但過去資源分配除了以專家的主觀經驗來判斷外，傳統上仍常運用 DEA、AHP、或 DHP 等法來評估申請單位的績效表現，並據以實施資源分配，這種單方面(Single-side)由上而下(Top-down)的處理過程中，常會過度簡化資源分配的實際問題，其結果通常非最適解。第二個面向是過去二階層線性規劃法的應用範圍雖然廣泛，但大部份文獻仍以理論研究的發展與探討為主，如 Wen 與 Hsu(1991)[49]在整理過去應用二階層規劃的各種模式發現，在政府政策方面，常用於分配政府的資源；在經濟方面則應用於 Stackelberg 的雙頭寡占模式，在交通運輸方面，則常用於高速公路網路系統的設計，但二階層線性規劃的求解過程通常因較為繁瑣及困難，故對有關求解方法的相關文獻迄今仍付之闕如，因此，本研究試圖建構一個二階層規劃模式，並以自創的「漸近法」求解方式運用於資源分配上，以求出資源最適分配之有效解。. 7.

(19) 表2.1 資源分配文獻分析綜整對照表作者林全等 (1996) 顧志遠 (1999). 研究範疇. 研究方法. 中央政府對國民教育經費補助制數學模型度高等教育生產力運用DEA、修正評估與資源分配的DEA模式. 鄭定洲 (1985). 利用Frank-Wolfe 國防資源分配問 Algorithm觀念發題展二階層群策型多目標規劃法. 葉金成等 (1995). 國防預算分配政系統動態學策. 吳坤輝 (2002). 層級分析法、情國防資源最適分境分析法、二階配多目標規劃法. 楊有恆等 (2004). 國防工業訓儲制二階層線性規劃度員額核配模式. 馮正民等 (1998). 大眾運輸補貼分二階層規劃法配制度與模式. Cassidy et al. (1971). 聯邦政府財政資二階層線性規劃源分配. 王健全 (2000). 科專預算分配. 孫克難 (1998). 高強等 (1994) 陳智勇 (1999). Fishbein 的非補償模式. 研究貢獻從教育基本補助及獎勵性補助兩個面向訂出新的補助款分配公式。建構高等教育生產力管理系統，並發展支持該系統運作的數學分析模式。可有效解決國防資源之分配問題，惟引用此法的先決條件是國防部決策者和各總部決策者能夠妥善設定對兩總部間之加權比及一對目標間的加權比。考量國防系統和國防環境相關因素，建構國防預算系統之因果關係結構，以瞭解在軍力優勢與劣勢時，宜採行之預算分配政策。在有限的國防資源條件下，建立一套完整的資源規劃與分配評估模式，以滿足三軍建軍作戰需求。建構國防工業訓儲制度員額核配模型，使人力作最佳的配置，發揮人才效益最大化之目標。考慮中央與地方階層性的政府決策行為建立二階層補貼分配模式，進行補貼計畫的選取與補貼款的分配。建構了聯邦政府財政資源之分配模式。視專家評估準則及其賦予準則之權重，決定科技專案經費分配之優先順序，進而建立評估模式及相關準則。. 產業經濟學、公提出「企業目標、競爭環境與國家策科技專案經費分共經濟學、Porter 略的雙輪多層面互動模式」，供科技配競爭策略、國家專案經費在產業別分配時之參考。競爭優勢冀望總資源不變的條件下，求解出各資源重分配對提 DEA評估模式、決策單位認為最理想之資源分配方升單位組織整體線性規劃法式，將資源重新分配與各決策單位，效率以期能獲得整體更高的效率。找出最佳的訂單分配方法，以避免過供給不足下的訂等級分配法、訂去因分配方法的不周全而造成供應單分配單比例分配法鏈的波動。. 8.

(20) 2.2 基礎理論探討高敬文、劉慶中 (1996)[16] 以行政學的觀點，將資源區分為物質資源 (Material Resource)、及人力資源(Human Resource)兩大類，而物質資源的類別與內涵則更具多樣性，致使資源分配(Resource Allocation)為因應其多樣性而有所不同，所以其複雜程度實不易用同一種方法處理與解決。本研究主在探討有關科技專案之預算分配制度，而其基礎理論主要有二，包括「補助制度理論」、及「專案管理理論」。以下就這二方面理論概述其要旨，以利後續討論。. 2.2.1 補助制度理論丁志權(1999)[2]指出美國補助制度依不同的標準有不同的種類，而各類補助款的效果亦各有不同，政府政策目標是否能達成，有時與補助制度的選擇有密切關係。補助制度的類別包括「是否指定用途」、「是否需配合款」、「計算方式」、及「是否具競爭性」，其實質內涵分述如后。而補助方式的功能與優缺點可參考馬信行(1993)、丁志權(1987)、及林全、王震武、林文瑛(1996)等相關文獻。. 1.. 依是否指定用途分：依補助款是否指定用途為標準，可分為一般補助(General Grants)、與特定補助. (Specific Grants)。所謂一般補助是指政府補助經費，不限定用途，受補助的單位可自由運用。一般補助又分為兩種，一種是不指定職能別(function)的補助；另一種是指定職能但不指定項目的補助。在美國通常把特定補助稱為專項補助(Categorical Grants)，聯邦政府對州政府的補助絕大部分為專案補助。由上述可知，依指定用途範圍的大小，將補助制度再分為「不指定職能的補助」、「指定職能但不指定項目的補助」、「整批補助」及「專項補助」四種，如圖 2.1 所示，最左端為不指定職能的補助，受補助單位的自主性最大；最右端為專項補助，受補助單位的自主性最小。. 9.

(21) 不指定職能的補助. 指定職能但不指定項目的補助. 整批補助. 專項補助. 圖2.1 從一般補助到專案補助連續圖資料來源：丁志權(1999)，「中美英三國教育經費財源與分配制度之比較研究」，師大書苑，頁 38。. 2.. 依是否需配合款分：上級政府對下級政府的補助，往往或多或少需視下級政府的努力程度而定，而要求. 下級政府自籌部分配合款。配合款的規定方式不一，有開放式配合款(Open Ended Grants)、超額配合款(Increments in Matching)、變動配合款(Variable Matching)、及封閉式配合款(Closed Ended Matching)。開放式配合款由受款者決定補助款的大小，上級政府以一定的比例補助，下級政府籌款越多，所獲補助也越多；超額配合款為由上級政府規定受補助項目，至少由受補助政府支出一定經費，超額部分由上級配合補助一定比例；變動配合款則依受補助政府經費能力不同，而異其補助配合的比例或數額；封閉式配合款由上級政府決定補助款的上限，在限制之下，受補助政府可獲配合款。. 3.. 依計算方式分：補助金依計算方式的不同，可分為單位補助(Unit Grants)、及公式補助(Formula. Grants)。單位補助係按單位數量多寡分配補助款；公式補助則是根據二項以上的相關要素，以計算補助款的多寡。. 10.

(22) 4.. 依是否具競爭性：補助款的分配依是否具競爭性為標準，可分為競爭補助(Competitive Grants)、及資. 格補助(Entitlement Grants)。競爭補助的獲得必須是受補機關提出比其他機關更好的條件，才能獲得補助；而資格補助則只要該機關符合某一資格者，便可取得補助，不必與其他機關競爭。而林全、王震武、林文瑛(1996)將補助方式區分為「一般補助」與「指定用途補助」兩大類，而指定用途補助又分為計畫補助與公式補助，其分類架構詳如圖 2.2 所示。. 補. 助. 指定用途補助. 公式補助. 總額補助. 一般補助. 計畫補助. 總額補助. 歲入共補助. 要求配合款補助. 有上限補助. 無上限補助. 圖2.2 補助方法分類架構圖資料來源：林全、王震武、林文瑛(1996)，「中央對國民中小學教育經費補助制度之研究」，行政院教育改革審議委員會，頁 9。. 依上述補助制度的分類與內涵可以確知，經濟部科技專案計畫屬專案管理的範疇，其研發經費的補助依是否指定用途分係屬於「專案補助」；依是否需配合款分則屬於封閉式配合款；依計算方式分屬於公式補助；依是否具競爭性分則為資格補助。總括而言，科技專案計畫研發經費之分配係屬於「專案總額補助」。. 11.

(23) 2.2.2 專案管理理論王慶富(1996)[5]指出研究發展工作為非重複性之活動，而且具有技術複雜性、不確定性、及週期性等特性，所以公私立大學院校、學術研究、及工業研究等機構通常都會運用專案或計畫來推動研究或發展工作。他認為應用專案可執行下列功能，確立研究方向，訂定發展目標，規劃研究或發展工作範圍、項目及步驟、確定工作進度、估算投入人力、物力及財力等資源、編列預算，並嚴加控制，以期於一定期限內獲得具體成果，達成組織機構之發展目標，所以專案為推動研究發展之最有效工具。以下就專案管理理論略述如后。. 1.. 專案管理的意義：專案(project)係指在一段時間內，為了完成特定目標的組織活動。通常一個企業組. 織中的活動可區分為持續重複性與暫時唯一性兩種，而專案即屬於後者，因專案具有暫時性(temporary)與唯一性(unique)兩項特性1。「專案管理」是將管理知識、技術、工具、和方法綜合運用到一個專案活動上，以期符合專案的需求，專案管理是經由專案起始、計畫、執行、控制、及結案等五大過程的運作。. 2.. 專案管理的目標：許光華、何文榮(1998)[17]說明一個成功的專案，係指在成本(Budjeded Cost)、時間. (Time Limit)的限制情況下，達到預期成果(Performance)。因為在執行專案時，成本、時間、成果都是事先設定的，所以專案管理(Project Management)必須在同時達成此三個互相獨立的目標，僅達成一個或兩個皆不算是成功的專案。在衡量專案的績效時，通常以規格作為成果的指標，以預算作為成本的指標，以時程作為時間的指標；圖 2.3 即是代表此種關係。但因為內在、外在環境的演變，上述三個目標，有時候會產生變化，這時候專案團隊(Project Team)應盡最大努力思考應變的方法，修正目標的內容，當然最終的目的，仍然以達成專案所訂定之目標為主。. 1. 暫時性：每一個專案都有明確的終結點，這個終結點就是在專案達成其目標，或者目標已確定無法達成而被終止之時；唯一性：專案是從事一種前所未有的事務，所完成的目標，均與往昔已存在者有所區別，如太空計畫、天弓計畫等。 12.

(24) 圖2.3 專案管理的目標及其限制資料來源：許光華、何文榮(1998)，「專案管理－理論與實務」，華泰書局，頁 4。. 3.. 專案生命週期：因為專案的獨特性，而且又須面臨複雜的不確定性，管理上可將其區分若干階段. (Project Phases)，以利於管理和控制，將這些專案階段集合在一起，即稱為專案的生命週期(Project Life Cycle)。Cleland、King(1983)[34]提出一般化的模式，它包含了概念設計(Conceptual Design)、初步發展(Advanced Development)、細部設計(Detail Design)、生產(Production)、及系統使用(Operation)等五個階段，詳如圖2.4。. 圖2.4 一般化的專案生命週期資料來源：Cleland, David I., & King, William R. (1983), “Systems Analysis and Project Management”, McGraw-Hill, New York.. 13.

(25) 4.. 專案規劃：王慶富(1996)[5]提出具體的專案規劃流程包括需求評估、確認資源、系統化目標、. 計畫書、資源需求、資源分配、作業程序、執行、及評估等九個程序，詳如圖2.5。專案規劃程序簡要說明如后。. 準需求評估. 計畫分析. 備需求評估. 系統化目標. 計. 畫. 書. 資源需求. 資源分配. 作業程序. 執. 行. 評. 估. 管理資訊系統. 報告. 圖2.5 專案規劃流程資料來源：王慶富(1996)，「專案管理」，聯經出版社，頁 45。. (1) 需求評估：先評估專案計畫是否需要，再考慮資源。 (2) 確認資源：相關單位是否編列專案計畫之預算，相關大學及研究機構是否具有足夠人才及設備可以執行專案計畫。 (3) 系統化目標：若專案計畫確有需要，而且亦有足夠經費、人力、及設備等資源， 14.

(26) 應選定計畫經理，負責訂定系統化目標(整體性目標)。 (4) 計畫書：計畫經理邀請相關專家共同草擬計畫書，並進行計畫分析。 (5) 資源需求：經由計畫分析決定專案計畫之資源需求，包括經費、人力、及設備等資源供給。 (6) 資源分配：對專案計畫進行資源分配，並分析資源分配的適當性。 (7) 作業程序：設定工作程序及步驟，建立管理資訊系統(Management Information System, MIS)。 (8) 執行：依作業程序執行計畫，所得結果輸入MIS，並定期將處理過的資料印出。 (9) 評估：計畫評估成果，以便掌控計畫正常運作，若發生偏差，應檢討改進，發現計畫偏離目標，則必須重新規劃。. 另針對研發專案的資源分配問題，Harrison(1985)提出專案管理的控制循環(Control cycle)系統，此系統包含：「專案執行」、「投入產出評量」、「控制分析」、及「資源分配」四個程序。首先在專案執行後，須對投入及產出進行評量，以此評估結果作為控制分析的參數，然後提供資訊作為下次資源分配之依據。因此，欲評估研發專案之執行效率，投入產出資料之建立為首要工作。專案管理的控制循環詳如圖2.6。. 資源分配. 提供資訊. 控制分析. 指令. 結果. 專案執行. 投入產出評量評估圖2.6 專案管理的控制循環. 資料來源：林治廷(2000)[13]，科技研究發展專案的連續多期效率評估，國立交通大學工業工程與管理所碩士論文。. 15.

(27) 5.. 資源規劃：王慶富(1996)[5]指出人力、物力、財力、機器、及設備等資源為推動專案之原動力，. 規劃專案之前首先應考慮如何可以獲得人才、設備、及經費等支援，如果無法獲得支援，則一切有關專案活動的討論將變為空談。既然資源對專案如此重要，倘推動專案時，不但要想辦法獲得所需資源，並且還要妥善規劃、有效運用，以發揮資源應有的效能。而專案規劃應考慮因素為： (1) 所需資源種類：為執行專案各項工作達成目標，需要什麼種類資源？人力、技術、儀器設備、原材料、及經費等。 (2) 資源來源：專案所需各類資源將於何處可以獲得？機構內部、外部採購、學校或研究機購支援、顧問公司或承包廠商合作、及政府補助等。 (3) 資源測量單位：將測量單位定為資源－時間(人－時、機器－時)，其目的在於便於規劃、運用、及管理資源，有效控制專案成本及預算。 (4) 資源效率及影響因素：資源效率是用以評估每項資源於單位時間內所完成之工的量與質。專案所需各類資源之效率及其影響因素，特應密切注意、妥善規劃，以免影響專案執行成效。 (5) 分析專案工作內容：分析專案的工作群等各階層所需資源種類，並估計各類資源使用時間，作為估算專案總資源需求之依據。其資源規劃之步驟分述如后： (1) 根據專案所需資源種類，調查組織機構內、外部可利用之資源。 (2) 評估專案所需資源之特性，如工作效率、單位資源價格、可利用程度等，並分析每項資源運用於專案之可行性。 (3) 設定資源分配原則，合理分配資源，對於人員、設備、及時程等皆作適當的安排，妥善運用資源。 (4) 由專案工作內容可以估算總資源需求，凡由組織機構外，以支援、合作、補助、或其他方式投入專案之資源，皆應訂定合約，以確保資源供應，使專案照預定進度如期完成。 16.

(28) 取得投入資源. 估算總資源需求. 設定資源分配原則. 資源運用可行性分析. 資源特性評估. 可用資源調查. 圖2.7 專案之資源規劃步驟資料來源：依王慶富(1996)，「專案管理」，聯經出版社，頁48-49，自行研究彙整。. 有關設定資源分配原則方面，許榮榕於 1995 年[18]從系統分析的觀點，研擬資源的最佳分配與運用效果，並藉由成本效益分析選定最佳系統以符合任務的要求。資源最佳分配原則與成本效益分析關係詳如圖 2.8 所示。而成本效益分析之關鍵乃在於建立明確之評估準則，以評估計畫或系統的性能是否符合目標與任務之要求。. 選擇最佳分配以符合成本效益之需求. 決策範圍成本. 資源. 效益. 分配. 分析. 圖2.8 資源最佳分配原則與成本效益分析之關係資料來源：許榮榕(1995)，「系統方法專案管理」，天一圖書公司，頁145。. 17.

(29) 6.. 專案評估：因專案之內容及複雜程度不同，若欲達成評估目的，則應對不同類型的專案，建立. 不同的評估模式，而不同的評估模式，應有其適應的評估方法。由於每種評估方法，皆有其優點及缺點，故在選擇評估方法之前，應對各種評估方法的適用性和有效性加以評估。王慶富於 1996 年[5]將評估方法區分為基準評估法、經濟性評估法及群體評估法三大類。三大類評估方法的細分項及優缺點對照詳如表 2.2。. 18.

(30) 表2.2 專案評估方法分類及優缺點對照評估方法加算法. 定量評估. 加權計分法. 基準評估法態勢圖法定性評估檢核表法伯西飛可法利益成本比率法經濟性評估法. 俄米拉法. 評估委員會. 德菲法群體評估法. 層級分析法. 優點－. 缺點－ 1. 評估項目多時，會使分配之權重不易客觀 1. 對評估項目給予不同權 2. 經評分後，兩者相乘會使分重配差距更大 2. 計算方法簡單，可以具體 3. 評估準則不易訂定數值表示評估結果 4. 當評估專家共識不高時，評估結果難以處理 1. 可一目了然專案之特 1. 專案價值高低順位難以判定性，用於比較不同專案 2. 評估基準不容易訂定之特性 3. 缺乏定量性之評估基礎 2. 易看出專案之問題點 1. 評估著重主觀，缺定量性 1. 評估方法快而簡單 2. 基準不容易訂定 2. 可很快找到問題關鍵 3. 無法明確判定專案價值之高低順位 1. 完全以經濟效益來評選專案，易忽略資源分配及對社會環境的影響 1. 具有理論基礎，能分析成 2. 無法考慮不能以貨幣衡量的本與效益因素 3. 可能因法規專利、行政制度、科學技術的限制而無法實施 1. 可決定評估項目及其權 1. 評估專家難以認定重 2. 專家認知差異性大時，難以 2. 能整合團隊意見作客觀發揮評估實質效果公正評估 3. 採用記名方式，評估委員可 3. 增加評估者之責任感能會受權威專家意見的影響 1. 專家可獨立思考不受干 1. 評估專家未經集體商討，可能會忽略重要考慮因素擾 2. 可修正個別專家之偏見 2. 專家不容易聘請 3. 提醒專家注意易忽略的 3. 專家代表性不足會影響評估效果考量因素及可能不正確 4. 評估時間長，成本較高的見解 1. 將複雜非結構化問題轉成系統結構化問題 2. 可將非計量化因素，以計 1. 投入人力較多、費時、成本量化具體數字顯示高 3. 能以確定數值顯示專家 2. 專家定義很難確定之優先順序 3. 專家不易聘請 4. 適合複雜專案之評估及定性的評估. 資料來源：依王慶富(1996)，「專案管理」，聯經出版社，頁93-101，自行研究彙整。 19.

(31) 2.3 科技專案計畫探討 2.3.1 科技專案簡介 1.. 緣起：回顧1979年起經濟部開始編列預算，委託所屬財團法人研究機構從事「科技研究發. 展專案計畫」。研發體系與研發機制初始萌芽，經過二十餘年來政府不斷投入人力、經費於研發活動的努力，產業競爭策略逐漸由擴大生產轉換到全球佈局、創新研發，發展主軸也由漸進式改善的「快速追隨」，轉型為「突破式創新」。近年來，政府更為積極推動科技研究之整體發展，於1997年起，經濟部透過「促進產業升級條例」、「主導性新產品開發輔助辦法」、及「鼓勵民間事業開發工業新產品辦法」等措施來提高民間企業投入研發意願，同時通過「科技化國家推動方案」，整合各方面資源，以具體的措施、分工及時程，期逐步推動邁向科技化國家之途程。1999年通過立法正式公告實施之「科學技術基本法」，可謂奠定我國以研發為本的產業科技政策基礎。綜合上述法規及方案及第六次全國科技技術會議產、官、學、研代表研議所得之共識結論，民國2001年通過之「國家科學技術發展計畫」，確立了經濟部負責推動產業科技發展及相關支援業務的最重要工作－即推動產業科技研究發展專案計畫[23,24,1]。. 2.. 科技專案目標、定位與策略： (1) 科技專案之目標：鑑於產業技術研發，是促進產業結構升級的重要因素，歷年來政府均戮力提升產業技術的研究發展水準。由於政府主導進行之技術研究開發工作，是定位在技術層次較高者，包括應用研究開發、關鍵性技術與零組件之開發等。因此，多年來，科技專案為達成以促成知識密集型產業的發展、提升研究機構研發能力、加強創新前瞻研發、促成產業科技之創造、流通與加值為總體目標，期強化國內產業技術競爭優勢之同時，持續帶動產業界投入研發，有效提升產業研發能力及開創新興科技產業。. 20.

(32) (2) 科技專案之定位： i. 開發創新前瞻技術，以協助建立新興產業及領導型產業。. ii. 開發關鍵性技術與關鍵性零組件，以加速傳統產業升級。. iii. 建構產業發展所需之檢測驗證基礎設施。. 而科技專案計畫的最終目的，在於強化我國產業的競爭力，成為我國新興高科技產業的驅動者，以及傳統產業升級所需技術之供應者[23,24,1]。. (3) 科技專案之策略： i. 配合產業發展程度，慎選投入之技術、經費與措施。. ii. 持續運用科技專案計畫，帶動產業技術研發。. iii. 加強創新前瞻技術之取得與運用。. iv. 強化產業技術之研發國際化。. v. 加強技術研發至產業形成機制之建立。. vi. 強化技術研發基本環境之建立。. 2.3.2 科技專案考管作業為確保科技專案順利執行及研究成果有效推廣運用，經濟部技術處將 1995 年版「經濟部科技研究發展專案計畫作業手冊」部份規定予以更新外，亦配合行政院國家科學委員會科技計畫作業手冊加以增刪，以為研發執行機構計畫運用之依據。茲就其管理與系統規劃概況分述如后。. 21.

(33) 1.. 考管作業目的： (1) 擬定下年度中程綱要計畫書作業準則，據以編製經濟部技術處下年度科技發展中程綱要計畫書，陳報國科會核轉行政院審議及立法院審查。 (2) 依據立法院審查通過之預算，確定經濟部技術處下年度之各項科技專案計畫及經費，並合理調整計畫預算，以有效運用經濟部技術處科技專案預算資源。 (3) 建立標準計畫委辦或補助作業程序，確保各項計畫之順利推動。 (4) 訂定標準會計作業規定，設計統一報表及會計科目，簡化作業程序與流程，藉以提高執行績效。 (5) 建立計畫執行管理機制及計畫績效評鑑辦法，確保科技專案計畫之執行品質與成效。. 2.. 作業流程：科技專案之法人科專自 1979 年執行以來，其作業及考管均已標準化，科技專案作. 業流程包括：計畫先期作業、計畫規劃作業、招標簽約、計畫管考、計畫查證驗收、及執行評估等階段。其審查作業要點略述如后： (1) 法人科技專案計畫由業界與學界組成顧問審議委員會執行細部審查作業。 (2) 計畫審查應考量計畫執行的可行性、合理性與前瞻性。 (3) 計畫內容應詳列預期成果，以利相關審查作業。科技專案計畫先期作業、計畫規劃作業流程詳如圖 2.9 所示；而招標簽約、計畫管考、計畫查證驗收、及執行評估作業流程詳如圖 2.10 所示。. 22.

(34) 計畫先期作業計畫規劃作業. 經濟部. 規劃技術領域發展策略. 前一年 11 月 15 日. 經濟部. 提下年度中程綱要計畫. 1 月 31 日. 技術處. 審查下年度中程綱要計畫申請書(初審). 2 月 1 日~2 月 5 日. 技審會. 審查下年度中程綱要申請書. 2 月 1 日~2 月 28 日. 國科會. 審查下年度經濟部中程綱要計畫申請書. 3 月 15 日~5 月 30 日. 行政院. 核定概算. 6 月 30 日前. 經濟部. 依核定金額修定經費一級科目. 5 月~6 月. 執行機構. 提下年度細部計畫. 6 月 30 日. 經濟部. 審查下年度細部計畫書. 7 月 1 日~9 月 30 日. 立法院. 審查預算. 10 月 1 日~11 月 15 日. 圖2.9 經濟部科技研究發展專案計畫作業流程資料來源：羅華美(2004)[30]，「經濟部科技專案計畫管理面面觀－以法人科專為例」，台灣經濟研究月刋，第27卷1期，頁23。. 23.

(35) 補助計畫. 委辦計畫. 經濟部. 訂定招標文件及簽核. 7 月 1 日~8 月 30 日. 經濟部. 公告及取件. 10 月 30 日前. 招標簽約. 執行機構. 提簽約用計畫書. 經濟部. 評選. 經濟部. 議價決標. 經濟部計畫管考. 經濟部. 12 月 30 日前. 議價決標. 12 月 30 日前. 簽約. 12 月 30 日前次年 1 月 30 日前. 簽約. 期中查證. 11 月 10 日~11 月 30 日. 7月 ~10 月. 執行機構. 提執行概況季報表. 每季次日 15 日前. 計畫查證驗收執行評估. 執行機構. 提上年度執行報告. 1 月 20 日前. 經濟部. 年度執行成果驗收. 1 月 31 日起. 執行機構. 提全程計畫執行總報告. 2 月 20 日前. 經濟部. 全程計畫成果查證. 3 月 31 日前. 經濟部. 全程計畫追蹤驗證評估. 全程計畫完成二年後. 圖2.10 經濟部科技研究發展專案計畫作業流程(續) 資料來源：羅華美(2004)[30]，「經濟部科技專案計畫管理面面觀－以法人科專為例」，台灣經濟研究月刋，第27卷1期，頁24。. 24.

(36) 目前科技專案計畫運作的方法，係根據產業政策之需要，以委託工研究、資策會等研究機構執行，再將技術成果移轉擴散至民間業界為主軸。科技專案之運作與管理流程主要可分為四個階段： (1) 規劃階段：透過產、官、學、研專家提出產業技術領域發展策略規劃，明確指出各領域之技術研發方向、重點及策略。 (2) 審查階段：從提出先期計畫到計畫申請、審查、執行等過程。 (3) 執行階段：包括期中、期末及全程查證。 (4) 推廣階段：如技術移轉、技術服務、成立衍生公司及各種成果展示與發表等活動。. 2.3.3 科技專案研發績效為了針對國內的科技專案建立績效指標，台灣經濟研究院副所長林欣吾(2002)[12] 採用美國經學者 Jaffe(1996)[39]從專案運行影響流程切入的觀點，來檢視國內科專計畫投入與產出的影響流程，並發現科技專案的運作最後將會有兩種可能的結果：一是成為新研究計畫的投入，另一是利用技術產出擴散達到在最終產品市場發揮經濟效益。由於第一個結果是科專計畫執行單位所能直接影響的，因此必須由執行單位直接承擔，其績效的管理可採用目標管理的概念執行；而第二個結果則是接受技轉廠商間的互動以及市場運作等其他非科專計畫能直接影響的因素所產生的外溢效果 (positive spillover effects)。根據科專運作之影響流程所歸納的特性，可以將績效指標區分成三個層次，包括：績效觀測指標、技轉廠商效益指標、及產業效益指標。其中，績效觀測指標是為了呈現執行單位實際執行研發與技術推廣所直接展現出來的成果，而這些成果基本上比較能為執行單位在計畫前、執行過程、與執行成果等步驟中直接掌握，所以此類指標非常適於採「目標管理」觀念進行指標的設計。此一績效觀測指標，在設計上將採用 OECD(1999)[46]所作指標分類中的「有效性指標」觀念，在計畫執行前，要求計畫執行單位設定相關的預定目標，以利科技專案運作與管理。由上述說明得知，此種績效觀測指標，其實可以視為科專產生各種經濟效益的先期指標，發揮任何經濟效益的必要條件。. 25.

(37) 林欣吾(2002)[12]從科專計畫投入與產業價值鏈間的關係切入來探討「績效觀測指標」，他認為就科技專案計畫的目標來看，科專計畫是一種政府支援國內產業技術研發的工具，所以其最終的效益必然能在特定的產業價值鏈中發揮出來。科專計畫投入與產業價值鏈間的關係詳如圖 2.11。. 產. 業. 價. 值. 鏈. 研發. 生產. 品質檢測. 行銷. 人才、技術. 人才、技術. 人才、設備、技術. 人才、資訊. 科. 專. 計. 畫. 支. 援. 產. 業. 技. 術. 體. 系. 圖2.11 科專計畫投入與產業價值鏈資料來源：林欣吾(2002)，一般科專計畫績效評估指標，台灣經濟研究月刋，第 25 卷 11 期：頁 67。. 既然科專計畫目標在於對產業技術的支援，所以從產業價值鏈的角度來看，科專計畫所構成的技術支援體系，所產生的效益就必須在產業價值鏈各個環節發揮出來。準此，對應於產業價值鏈的每一環節，當可找出科專計畫投入後所產生的效益類別。各階段產業價值鏈產生之效益類別詳如表 2.3。. 26.

(38) 表2.3 各階段產業價值鏈產生之效益類別產業價值鏈研發階段. 生產階段. 品質檢測階段. 行銷階段. 產生效益. 類別. 1. 2. 3. 1. 2. 3.. 支援產業累積研發能力累積相關智財資本累積技術人才支援開創出關鍵技術或產品建立新產業協助既有產業或企業進行升級或轉型. 1. 2.. 研發或引進技術提供廠商共通技術服務或檢測服務. 1. 2.. 廣泛蒐集相關產品與市場資訊 ¾ 提供產業與廠商分析後的市場與法律諮 ¾ 詢. ¾ ¾. 創新/前瞻技術. ¾ ¾. 關鍵產品/技術創新/前瞻. ¾ ¾ ¾. 創新/前瞻技術共通/檢測性服務資訊法律/其他服務. 根據表 2.3 的分析，科技專案支援產業技術發展所產生的效益，可區分成「創新/ 前瞻」、「關鍵產品/技術」、「共通/檢測性服務」、及「資訊、法律/其他服務」等四類。上述之指標架構已符合專家之多角度考量原則，現將進一步以該架構為基礎，在其他的指標設立原則下發展完整的指標內容，以表示所顯現之效益[8]。 (1) 創新/前瞻：包括開發出國內、外尚未商業化之產品或技術、有潛力之領導性技術或可導致新產品、新應用或新產業之技術等效益。 (2) 關鍵產品/技術：包括開發未來產業發展所需之核心技術，或可促成產業界投資並建立相關產業之關鍵零組件或產品效益。 (3) 共通/檢測性服務：包括建置或維持檢測與認證設施、實驗室及量產工廠等計畫之效益。 (4) 資訊、法律/其他服務：蒐集、研析及推廣產業技術研究發展之相關科技、經濟、法律等資訊，或其他與建構產業技術研究發展環境等計畫之相關效益。以上四類效益類別之績效觀測指標詳如表 2.4。. 27.

(39) 表2.4 效益類別之績效觀測指標效益類別. 創新/前瞻. 關鍵產品/技術. 共通/檢測性服務. 資訊、法律/其他服務. 績效觀測指標 1.. 技術合作件數、技術引進件數、技術移轉金額. 2.. 專利(申請)件數、專利授權金. 3.. 參與制定國際標準件數. 4.. 學界合作研究件數. 1.. 技術合作件數、技術引進件數、技術移轉金額. 2.. 專利(申請)件數、專利授權金. 3.. 產品或技術獲得國際認證數. 1.. 技術合作件數、技術引進件數. 2.. 專利(申請)件數、專利授權金. 3.. 學界合作研究件數. 1.. 技術合作件數、技術引進件數. 2.. 專利(申請)件數、專利授權金. 3.. 研究報告與論文數. 4.. 研討會場次、人數. 資料來源：林欣吾(2002)，一般科專計畫績效評估指標，台灣經濟研究月刋，第 25 卷 11 期：頁 70-71。. 從表 2.4 效益類別之績效觀測指標可以彙整為「技術合作件數」、「技術引進件數」、「技術移轉金額」、「專利(申請)件數」、「專利授權金」、「參與制定國際標準件數」、「學界合作研究件數」、「產品或技術獲得國際認證數」、「研究報告與論文數」、「研討會場次、人數」等十項指標。從經濟部技術處「科技研究發展專案簡介」[1,25]、及「九十二年度科技專案執行年報」[9]中所統計之指標包括「論文篇數」、「研究報告篇數」、「研討會人數」、「專利獲得、應用件數」、「技術引進件數」、「技術移轉金額」、「分包研究金額」、「委託案及工業服務金額」、「促成投資生產產值」等九項指標。初步選取之績效指標、代號及定義彙整詳如表 2.5。. 28.

(40) 表2.5 績效指標名稱、代號及定義彙整表代號. 指標名稱. k1. 論文篇數. k2. 研究報告篇數. k3. 研討會人數. k4. 數技術引進金額. k6. 技術移轉金額. k7. 分包研究金額. k9. 在國內及國外專業性雜誌、期刋上發表的篇數，及參加專門性會議所發表的論文篇數。可獲致之國內外技術性報告、產業研究調查報告、及訓練心得報告。與研究計畫現行技術有關的會議，為反應其重要性，以總人次為指標，而不以場次數為指標。. 專利獲得、應用件執行單位可獲證之國內外專利件數，及專利可授權給業. k5. k8. 指標定義. 委託案及工業服務金額. 促成投資生產產值. 界、學界使用之次數。藉與國外技術合作、技術授權、技術指導等方式，取得國外先進技術並引進國內之金額。可移轉技術移轉給業界時，所收取的技術授權金與權利金之總額，本數據以與廠商簽約金額為主。將部分工作計畫交由業界或學界負責之轉委託金額。藉科技專案建立之技術，接受民間、政府委託從事特定產品之研究開發計畫，或對業界提供檢校、鑑定、維修、技術輔導等服務。藉由技術移轉、業界合作等方式，促使廠商投資相關技術而衍生之產品生產，或使其能擴大原有之生產規模，包括投資金額及相關產品之年產值。. 資料來源：經濟部技術處「九十二年度科技專案執行年報」，頁 163-172。. 29.

(41) 第三章. 二階層線性規劃理論探討. 3.1 背包問題倘若有一個徒步旅行者必須攜帶一個背包至各處旅行，而每件物品對他而言都具有一個重量和價值，但他所能攜帶的背包重量是有限的，那他應該如何選擇適當的物品裝入背包，而使背包內的物品總價值為最大呢？此即所謂的「背包問題 (Knapsack Problems)」[29]。. 【例 3.1】假設有一個徒步旅行者準備攜帶一個背包去旅行，因背包可承受的最大重量為 W 公斤，所以在出發前他必須從食物、飲水、衣服、收音機、藥品等眾多可攜帶的品項( I ) 中，選擇適當的物品裝入背包，使背包內的物品總價值為最大，以利徒步旅行者能順利完成旅行。已知徒步旅行者可攜帶的品項為 I 1 , I 2 ,..., I k ，每個品項的重量為 w1 , w2 ,..., wk ，每個品項對徒步旅行者可產生的價值為 v1 ,v2 ,...,vk 。因考量背包能承受最大重量的限制下，為解決徒步旅行者在面對眾多物品中的取捨問題，本研究導入「決策變數」的概念，首先令 xi 代表 I i 之決策變數，且 xi ∈ { 1,0 } ，當 xi = 1 時，表示該品項對徒步旅行者非常重要，故被挑選出來放入背包；當 xi = 0 表示該品項對徒步旅行者相對較不重要，故將予以捨棄，惟被挑選出來放入背包的物品總重量( w )不能超出該背包所能承受的最大重量( W )。基於上述邏輯推導，將徒步旅行者可攜帶的品項 I 、重量 w 、價值 v 及給定的決策變數 x 之關聯性綜整如表 3.1。. 表3.1 徒步旅行者可攜帶品項之 w 、 v 、 x 關聯表 w. v. x. I1. w1. v1. x1. #. #. #. #. Ii. wi. vi. xi. #. #. #. #. Ik. wk. vk. xk. 30.

(42) 從表 3.1 徒步旅行者可攜帶品項之 w 、 v 、 x 關聯表來建構背包問題之數學模式如后。. Max v1 x1 + v2 x2 + ... + vk xk w1 x1 + w2 x2 + ... + wk xk ≤ W. 且滿足. xi = 0 , 1 ( i = 1, 2,..., k ). v,w,W ; 0. 經數學模式得出背包問題之目標式與限制式詳如式(3.1)、(3.2)。令. det( X ) = det( x1 ,x2 ,...,xk ) ，求得 k. Max ∑ vi ⋅xi ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(3.1) i =1. k. s.t.. ∑w ⋅x i =1. i. i. ≤ W ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(3.2). v,w,W ; 0 xi ∈ {0,1}. wi ：第 i 個物品之重量 vi ：第 i 個物品對徒步旅行者之價值 xi ：第 i 個物品之決策變數 W ：背包所能承受之最大重量. 上式為僅有一個條件限制的整數規劃，由此可知，背包問題是最單純的整數規劃問題(Integer Programming Problems)，屬於一種「單一階層的規劃模式」，通常可應用於資金的預算問題 (the capital budgeting problem) 、物料的裁減問題 (the cutting stock problem)、貨櫃的裝置問題(the cargo-loading problem)、及雜誌的選購問題(the problem of selecting journals)等，現僅就資金的預算問題簡述如后。 Lorie ＆ Savage [45]於 1955 年提出了有關資金的預算分配問題，假設有 k 個投資 31.