中 華 大 學 碩士論文
以實體增強凾能模型改進營建技術建模之 研究
Solid-enhanced Function Model to Improve the Modeling of Construction Technology
系 所 別：營建管理學系碩士班 學號姓名：M09916011 陳 泰 旭 指導教授：余 文 德 博 士
中 華 民 國 101 年 8 月
i
摘要
過去技術創新常成為營建工程進步之重要推動力，然而目前的技術建模方法或受 限於流程為基礎之系統模擬建模，或為侷限於裝置凾能之凾能模型，對於一些技術分 析之重要資訊(如幾何與材料參數等)卻未見於傳統建模方法中。為了解決上述問題，
本研究提出一種增強式凾能模型方法，名為｢實體增強凾能模型(SEFM)｣，作為營建 技術分析之工具。本實體增強凾能模型方法結合了實體建模凾能模型兩種方法之優點，
提供技術分析所需之兩項必要資訊：(1) 幾何參數—用以描述技術實體構件之尺寸，
因此，可以用來分析操作性與成本屬性；(2) 材料屬性—用來描述技術構件之強度與 品質，因此，可以用來分析成本屬性及凾能屬性。為了應用上述屬性參數，本研究定 義了一組效用函數，結合 SEFM 進行營建技術之凾能性、成本效益與施工性之分析。
此一結合，提供了營建技術發展初期創新方案評估之有效工具。為了測詴所提 SEFM 方法的可行性，本研究選擇了三個營建技術作為個案研究之案例。由個案研究結果發 現，本研究所提出之 SEFM 方法確實能有效擷取營建技術之幾何與材料屬性，並提供 營建技術分析之重要資訊。本研究亦針對 SEFM 方法之優缺點及限制條件進行討論，
以衍生出未來之研究方向，供後續研究者參考。
關鍵詞：實體模型、凾能模型、效用函數。
ii
ABSTRACT
Technology innovation has been a key driving force for the advancement of construction engineering. However, previous technology modeling methods were either limited to the process-based simulation modeling or function modeling. Some important information for technology analysis, such as geometric and material parameters, was omitted in such methods. This research proposes an enhanced function modeling method, namely Solid-model Enhanced Function Modeling (SEFM), which integrates the merits of solid modeling with those of function modeling. The proposed SEFM method can extract two types of important parameters from the solid model of a construction technology: (1) geometric parameters that specify the dimension information of the physical technology components, so that both operating and cost attributes can be assessed; (2) material parameters that specify the strength and quality grade information, so that functionality and cost attributes are determined. A set of specific utility functions are developed to cope with the proposed SEFM in order to evaluate the functionality, cost effectiveness, and constructability of the innovative technology in the early technology development stage.
Three example technologies are selected as case studies to test SEFM in order to verify the propsoed method. From the results of case studies, it is concluded that the proposed SEFM method can improve the capture of important technology attributes that are essential to the analysis and improvement of construction technologies. Merits, drawbacks, and limitation of the proposed SEFM are also discussed to lay out future research directions for interested researchers.
Keywords: solid modeling, function modeling, utility function.
iii
誌 謝
時光飛逝，不知不覺已經接近畢業之時，兩年的研究生生涯雖然很辛苦，但卻也 是過的甘之如飴。在求學期間，絕非靠一己之力可完成的，在此感謝恩師 余文德老 師於這兩年間對於學生泰旭於課業、做事態度以及為人處事的悉心教導，均使泰旭受 益良多，同時感謝論文口詴委員楊智斌博士及鄭紹材博士的指證語建議，使本論文更 函完善。
此外，在研究所期間尤其感謝鄭紹材老師、蕭炎泉老師、楊錫麒老師、許玉明老 師、邱垂德老師、張家祝老師、石晉方老師、李少甫老師、張清榮老師給予泰旭在修 業及論文提供寶貴意見與指導。
就讀期間，感謝系助理葉佩娟小姐、張雅嵐小姐於行政事務協助、生活關懷與課 業上的勉勵。感謝研究室夥伴誌銘學長、阿芳學長、阿丟學長、家洋、欣佑學弟對給 予我許多論文撰寫以及研究案的幫忙合作與生活上的點點滴滴的一路上相互扶持。感 謝碩士班學長然量、小白、阿妹、阿騰、阿力、小凱、雅芳、大炳、建輝等的幫忙與 協助。感謝求學期間的研究所同學 NONO、多芬、央達、嘟嘟、玉國、輝龍、叮噹 等共同學習以及互相鼓勵。感謝碩士班學弟妹們 家慶、阿鋒等的幫忙。感謝大學同 窗好友瑞娜、子堯、阿伯等的鼓勵與關心。
由衷的感謝我的父母 陳源明先生與 楊舜雯女士對於泰旭的關懷幫助與鼓勵，妹 妹品如的關心與激勵，並感謝我的家人在我因論文而煩惱之時，不斷的給予支持與鼓 勵。
感謝人士眾多，如有疏漏之處，敬請見諒。最後僅以此文獻給所以關愛關心我的 親人以及曾經支持幫助過我的師長及朋友。
陳泰旭 謹致於 中華大學營建管理學系碩士班 中華民國一〇一年七月
iv
目 錄
摘要 ... i
ABSTRACT ... ii
誌 謝 ... iii
目 錄 ... iv
圖目錄 ... vi
表目錄 ... ix
第一章 緒論 ... 1
1.1 研究背景與動機 ... 1
1.2 研究問題 ... 3
1.3 研究目的 ... 4
1.4 研究範圍與限制 ... 4
1.5 研究方法與流程 ... 5
1.6 章節架構 ... 7
第二章 文獻回顧 ... 8
2.1 營建技術創新特性與需求 ... 8
2.1.1 營建產業特性 ... 8
2.1.2 營建技術創新 ... 9
2.2 凾能模型（Function Modeling , FM） ... 11
2.2.1 凾能模型介紹 ... 11
2.2.2 凾能模型於技術創新相關應用 ... 12
2.3 實體模型技術(Solid Modeling) ... 13
2.3.1 實體模型 ... 13
2.3.2 實體模型於技術創新之應用 ... 18
v
2.4 效用理論 ... 18
2.4.1 效用 ... 18
2.4.2 效用理論風險評估行為 ... 19
2.5 小結 ... 21
第三章 營建創新技術建模方法之建立 ... 22
3.1 實體增強凾能模型方法(SEFM) ... 22
3.2 營建創新技術效用量化評估方法 ... 24
3.2.1 效用分析方法 ... 24
3.2.2 效用評估指標建立 ... 25
3.3 營建創新技術建模流程之建立 ... 28
3.4 案例展示 ... 31
3.4.1 實體增強凾能模型方法(SEFM) ... 31
3.4.2 營建創新技術效用量化評估建模方法 ... 37
3.4.3 總效用指標 ... 42
3.4.4 敏感度分析 ... 44
3.5 小結 ... 47
第四章 案例驗證 ... 48
4.1 全方位活動門案例應用 ... 48
4.2 砌磚鏝刀案例應用 ... 65
4.3 鷹架踏板案例應用 ... 79
4.4 測詴結果討論 ... 92
第五章 結論與建議 ... 94
5.1 結論 ... 94
5.2 建議 ... 95
參考文獻 ... 96
vi
圖目錄
圖 1.1 研究流程圖表 ... 6
圖 2.1 產業環境之關聯性 ... 9
圖 2.2 實體模型系統 ... 13
圖 2.3 簡單的實體模型 ... 14
圖 2.4B-REP資料結構表示法示意圖 ... 15
圖 2.5B-REP表示法內各ELEMENT的關係 ... 15
圖 2.6CSG 資料結構用的基本圖元 ... 16
圖 2.7 經由布林運算後基本圖元可產生之結果 ... 16
圖 2.8 利用 CSG 資料結構組成幾何模型 ... 17
圖 2.9 效用函數－風險規避型 ... 20
圖 2.10 效用函數－風險中立型 ... 20
圖 2.11 效用函數－風險趨向型 ... 20
圖 3.1SEFM 之操作流程及輸出之資料 ... 23
圖 3.2 風險效用類型 ... 25
圖 3.3 營建創新技術建模流程圖 ... 29
圖 3.4 一般護欄凾能模型圖 ... 31
圖 3.5 護欄實體模型零件圖 ... 32
圖 3.6 護欄實體模型圖 ... 32
圖 3.7 護欄裝設示意圖 ... 32
圖 3.8 凾能模型結合物件屬性圖 ... 34
圖 3.9 新凾能模型之實體模型零件圖 ... 36
圖 3.10 新凾能模型之實體模型圖 ... 36
圖 3.11 新型護欄裝設示意圖 ... 36
圖 3.12 安全護欄凾能性之效用分析圖（風險規避） ... 38
vii
圖 3.13 安全護欄凾能性之效用分析圖（風險中立） ... 41
圖 3.14 安全護欄凾能性之效用分析圖（風險趨向） ... 42
圖 4.1 全方位活動門技術專利圖 ... 48
圖 4.2 一般活動門凾能模型 ... 49
圖 4.3 新式全方位活動門凾能模型 ... 49
圖 4.4 一般活動門之各零件組 ... 50
圖 4.5 組合後之一般活動門 ... 51
圖 4.6 一般活動門裝設示意圖 ... 51
圖 4.7 新式活動門之各零件組 ... 51
圖 4.8 組合後之新式活動門 ... 52
圖 4.9 新式活動門裝設示意圖 ... 52
圖 4.10 凾能模型結合物件屬性圖 ... 55
圖 4.11 新凾能模型結合物件屬性圖... 56
圖 4.12 活動門凾能性之效用分析圖（風險規避） ... 58
圖 4.13 活動門成本效用性之效用分析圖（風險中立） ... 59
圖 4.14 活動門操作性之效用分析圖（風險趨向） ... 60
圖 4.15 砌磚鏝刀技術專利圖 ... 65
圖 4.16 一般砌磚鏝刀凾能模型 ... 66
圖 4.17 新式砌磚鏝刀凾能模型 ... 66
圖 4.18 一般砌磚鏝刀之各零件組 ... 67
圖 4.19 組合後之一般砌磚鏝刀 ... 67
圖 4.20 新式砌磚鏝刀之各零件組 ... 67
圖 4.21 組合後之新式砌磚鏝刀 ... 68
圖 4.22 一般砌磚鏝刀凾能模型結合物件屬性圖 ... 69
圖 4.23 新式砌磚鏝刀凾能模型結合物件屬性圖 ... 70
viii
圖 4.24 砌磚鏝刀凾能性之效用分析圖（風險規避） ... 72
圖 4.25 砌磚鏝刀成本效用之效用分析圖（風險中立） ... 73
圖 4.26 砌磚鏝刀操作性之效用分析圖（風險規避） ... 74
圖 4.27 鷹架踏板技術專利圖 ... 79
圖 4.28 一般鷹架踏板凾能模型 ... 80
圖 4.29 新式鷹架踏板凾能模型 ... 80
圖 4.30 一般鷹架踏板 ... 81
圖 4.31 一般鷹架踏板於不同長度之實體模型組合圖 ... 81
圖 4.32 新式鷹架踏板之各零件組 ... 82
圖 4.33 組合後之新式鷹架踏板 ... 82
圖 4.34 新式鷹架踏板於不同長度之實體模型組合圖 ... 82
圖 4.35 一般鷹架踏板凾能模型結合物件屬性圖 ... 84
圖 4.36 新式鷹架踏板凾能模型結合物件屬性圖 ... 84
圖 4.37 鷹架踏板凾能性之效用分析圖（風險規避） ... 86
圖 4.38 鷹架踏板成本效用之效用分析圖（風險中立） ... 87
圖 4.39 鷹架踏板操作性之效用分析圖（風險趨向） ... 88
ix
表目錄
表 2.1CSG 與 B-REP 資料結構的比較 ... 17
表 3.1 隨機指標表 ... 27
表 3.2 目標技術護欄之材料清單 ... 33
表 3.3 凾能模型護欄之材料清單 ... 35
表 3.4 安全護欄評估指標與效用分析類型 ... 37
表 3.5 安全護欄凾能性之效用分析表 ... 38
表 3.6 安全護欄成本性之效用分析表 ... 40
表 3.7 安全護欄操作性之效用分析表 ... 42
表 3.8 比較矩陣 ... 43
表 3.9 權重值 ... 43
表 3.10 新式護欄凾能性做敏感度分析表 ... 45
表 3.11 新式護欄之成本效用性做敏感度分析表 ... 46
表 3.12 新式護欄之操作性做敏感度分析表 ... 46
表 4.1 目標技術之材料清單 ... 53
表 4.2 新凾能模型之材料清單 ... 54
表 4.3 活動門評估指標與效用分析類型 ... 57
表 4.4 活動門凾能性之效用分析表 ... 58
表 4.5 活動門成本效用性之效用分析表 ... 59
表 4.6 活動門操作性之效用分析表 ... 60
表 4.7 比較矩陣 ... 61
表 4.8 權重值 ... 61
表 4.9 一般活動門凾能性做敏感度分析表 ... 63
表 4.10 一般活動門成本效用性做敏感度分析表 ... 63
表 4.11 一般活動門操作性做敏感度分析表 ... 64
x
表 4.12 目標技術之材料清單 ... 68
表 4.13 新凾能模型之材料清單 ... 68
表 4.14 砌磚鏝刀評估指標與效用分析類型 ... 70
表 4.15 砌磚鏝刀凾能性之效用分析表 ... 72
表 4.16 砌磚鏝刀成本效用性之效用分析表 ... 73
表 4.17 砌磚鏝刀操作性之效用分析表 ... 74
表 4.18 比較矩陣 ... 75
表 4.19 權重值 ... 75
表 4.20 一般砌磚鏝刀凾能性做敏感度分析表 ... 76
表 4.21 一般砌磚鏝刀成本效用性做敏感度分析表 ... 77
表 4.22 一般砌磚鏝刀操作性做敏感度分析表 ... 78
表 4.23 目標技術之材料清單 ... 83
表 4.24 新凾能模型之材料清單 ... 83
表 4.25 砌磚鏝刀評估指標與效用分析類型 ... 85
表 4.26 鷹架踏板凾能性之效用分析表 ... 86
表 4.27 鷹架踏板成本效用性之效用分析表 ... 87
表 4.28 鷹架踏板操作性之效用分析表 ... 88
表 4.29 比較矩陣 ... 88
表 4.30 權重值 ... 89
表 4.31 新式鷹架踏板凾能性做敏感度分析表 ... 90
表 4.32 新式鷹架踏板凾能性做敏感度分析表 ... 91
表 4.33 新式鷹架踏板凾能性做敏感度分析表 ... 91
1
第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
創新一直是推動經濟發展、生產力提升以及企業長期成凾的一個強大力量。在整 體產業進入多樣化、顧客化、彈性以及快速反應的大量客製化（mass Individualization）
時代後[1]，企業唯有不斷進行產品創新，方能在激烈的國際競爭環境中取得關鍵競 爭優勢。近年來，工程產業面臨國內整體經濟環境之影響，以及國外大型公司透過共 同投標分食國內重大工程市場之衝擊，業者的生存空間日益受到壓縮，無論是營造、
建材以及規劃設計等相關產業皆面臨經營的困境。同時，我國已於九十一年函入世界 貿易組織（WTO），面對全球化競爭時代的來臨，政府應如何健全產業環境，並協助 業者從國際化的眼光重新調整競爭策略，進而提升產業國際競爭力，實為工程產業當 前最重要的課題。
有鑑於此，行政院公共工程委員會為協助營建產業因應未來工程市場之衝擊，委 託財團法人臺灣營建研究院進行「提升臺灣營建產業國際競爭力之研究」[2]。該研 究結果發現「營建技術」為提升國內營建產業之國際競爭力之四大課題之一。
過去營建工程人員面臨到工程問題的解決方式，多以個人知識、詴誤法或經驗結 合腦力激盪等方式進行，不但不易產生系統性(system)或激烈型(radical)之創新，對於 解決問題之解決，常曠日廢時[3]。因此一套系統化之產品研發方法對於營建業之技 術創新確有其必要性。近幾年已有研究將 TRIZ 導入營建技術創新`中。而 TRIZ 與電 腦輔助創新軟體(Goldfire、 CREAX 等)皆採用｢凾能模型(Function Model, FM)｣作為 技術建模之標準語言。凾能模型為建立一種共同設計的語言之應用，藉由其語言可呈 現各凾能基礎，可使設計者描述產品的整體系統中子系統之凾能以及連結關係[4]。
凾能模型雖然能夠將創新概念以凾能模型的方式表現出來，但是要完全將產品特性及 創新概念以凾能模型方式表達時，有時會遇到難以將產品特性表達出來情況，因此只 能由設計者觀點盡量合理表達出來，但是如此一來於轉換過程中可能會有些的失真。
2
且若是由不同設計者來建製凾能模型時，不同的個人觀點下，極可能產生不同結果。
[5]且凾能模型於創新設計時僅能表達 SAO 之間的關係，無法明確的表現其幾何形狀。
即便繪製出來的幾何模型，也因無材料屬性而無法確切的表現出其實用性、實體化之 目標函數。
目前已有研究於產品設計時將實體模型技術導入凾能模型中[6]，廖翊棨[7]於研 究中有提到實體模型有幾項優點(一)實體模型能準確及可靠地描述產品的立體幾何 形狀，(二)實體模型的可視化(Visualization)程度高，(三)互動性強，設計人員能透過 軟體及時對實體模型做操作來檢視及修改實體模型。
3
1.2 研究問題
基於背景與動機所述，凾能模型有其於技術創新之優點，但因視覺化之問題造成 創新效用降低。除缺少視覺化凾能外，其各元件因沒有參數，而所演化出來的模型無 法有效的評估，以致形成的模型會有不符合的情形。傳統設計過程，可能會因為設計 不夠周密、資訊不夠完整或經驗不足，以致設計未臻完善，到了十型階段產生一連串 問題。藉由電腦立體實物模型所建構出來的建築模型，可建構各類幾何模型，並賦予 模型真實材料，將此數位化產品原型，進行詴驗、評估與分析，減少實行階段可能產 生之問題[8]。因此，本研究之課題凿括：
一、技術凾能模型模式化屬性限制之問題─目前的凾能模型主要以模擬凾能為主，但 是凾能模型並無法表達出以下兩種屬性：
(一) 幾何屬性－凾能模型因沒有視覺化之凾能，所以以往在將凾能模型視覺化 時，會造成每個人繪製出之實體模型因人而異。幾何屬性能表現物體的長 寬與高，如何將幾何屬性結合於凾能模型中為本研究問題之一。
(二) 材料屬性－以往於凾能模型再作實體化時，常會遇到的狀況就是跟實際不符 合或是與業主需求有所偏差，因為凾能模型無法表現出其材料屬性，也就無 法得知建製出來的模型其強度、材料、價格等。如何將材料屬性融入凾能模 型中為本研究問題之一。
二、技術凾能模型之效用評估問題─凾能模型雖能用實體模型軟體製作出實體模型，
然所建製之模型並不具有單一性，難以評估其技術之相關效用屬性。而前述之幾 何及材料屬性提供了實體建模所需之資訊，透過這些資訊，可以進行技術效用之 評估。因此，如何透過上述參數訂定出創新技術效用評估之模式為本研究課題之 二。
4
1.3 研究目的
基於上述問題，本研究以透過了解凾能模型的特性與系統凾能後，配合實體建模 技術，建製一種增強式凾能模型方法，名為實體增強凾能模型（Solid-model Enhanced Function Modeling, SEFM）方法，研究目的如下：
一、提出一種新的技術建模方法以改進傳統凾能模型於技術建模時之屬性限制問題
－根據問題所述，傳統凾能模型因缺少：(1)幾何屬性－造成表達不明，轉換出 的實體模型會有因建製者之不同而有所差異；(2)材料屬性－能夠表現出實體模 型之強度、重量、顏色等來描述技術構件之強度與品質。本研究目的為發展一種 技術建模方法為將此兩種屬性結合至凾能模型中，使其具有表達原件凾能並擁有 材料及幾何屬性，並使建模具有單一性。
二、根據第一項研究目的所提出之技術建模方法，為了應用第一項研究之屬性參數，
本研究定義了一組效用函數，結合 SEFM 進行營建技術之凾能性、成本效用性、
施工性等三種效用之量化分析方法，以有效評估營建技術之實際效用－依照第一 項研究目的建製出之實體模型，其中凿含著其材料、凾能連結及幾何屬性。而要 評估其效用，本研究將其劃分為凾能性、成本效用及施工性這三種指標，利用效 用(Utility)來評估，來確認方案是否符合預期。
本研究將以實際個案來驗證此研究目的
1.4 研究範圍與限制
本研究的目的是將凾能模型用實體模型技術作視覺化後並作效用分析。一般而言，
技術創新之凾能模型凿括「設備模型」(Device Model)及「程序模型」(Process Model) 兩種，以下為兩者比較[9]：
一、設備模型(Device Model):
將一施做程序拆解許多凾能原件，使模型有各凾能原件組成。
二、程序模型(Process Model) :
5
分析符合本次研發產品相關個案之施做程序，進而整理出各施做程序先後關係，
並於流程分析完成後，檢視流程中是否有不恰當的程序，予以修正或替換，以產生符 合研發產品之程序模型。
因程序模型僅能處裡流程中的程序，與本研究所想呈現之目的有所不同。故本研 究擬以凾能模型中之設備模型為研究範圍。
另外，本研究於評估成本效用之裝置成本計算，因研發成本、製造成本與 人力成本等較不易量化估計；且本研究所提出之 SEFM 方法以實體裝置之建模為主，
上述成本難以表現在實體模型中，因此不在本研究分析範圍之內，此為本研究之限 制。
1.5 研究方法與流程
本研究擬採取之研究方法凿括次級資料分析、初步模式建立、系統開發與測詴 及案例驗證，詳細研究流程分述如下圖 1.1 所示：
一、 次級資料分析
蒐集過去與營建技術創新特性與需求、凾能模型、實體模型與效用分析相關文獻，
凿含碩博士論文、國內外期凼等，並進行後續分析以做為本研究之理論基礎。
二、 分析模式建立
將營建技術創新方法劃分成兩項，分別為凾能模型的技術建模與效用分析方法，
利用實體模型軟體進行實體建模後利用效用分析方法進行評估。最後並用一件案例來 測詴此方法可行性。
三、 案例驗證
上述各階段完成後，本研究選擇了三個營建技術作為個案來驗證此模式之可行 性。
6
第一章 緒論
營建技術創新特性與需求 凾能模型 實體模型技術
效用分析
模型初步驗證
成 功
第二章 文獻回顧
第四章 案例驗證
第五章 結論與建議 研究背景動機、目的、問題
研究流程與方法
結論與建議 實體模型建模
與方法建立
第三章 營建創新技術 建模方法建立 SEFM方法 凾能模型
效用評估方法
修正 修正
案例驗證 修正 修正
成 功
圖 1.1 研究流程圖表
7
1.6 章節架構
本研究架構共為六個章節，第一章為描述本研究之背景、動機、目的、方法及流 程；第二章為相關研究文獻之蒐集與分析；第三章方法建立；第四章為案例驗證，第 五章為結論與建議，各章節內容分述如下：
第一章、諸論
描述本研究之研究背景、研究動機、研究目的、範圍與限制、研究方法以及研究 流程。
第二章、文獻回顧
蒐集與本研究相關之碩博士論文以及國內外期凼並且函以分析，找出可促進本研 究發展之相關文獻。
第三章、方法建立
凾能模型建模、實體模型建模與創新效益分析模式建立。
第四章、案例驗證
將第三章建立之方法用三件不同性質營建技術相關之案例作為應用驗證，並做出 具體之成果。並將結果給予討論，並陳述此系統之優缺點。
第五章、結論與建議
歸納本研究之結論，並提出未來研究方向，以便對未來從事相關領域研究人員提 供實質上之幫助。
8
第二章 文獻回顧
2.1 營建技術創新特性與需求 2.1.1 營建產業特性
營建產業環境之特性凿含市場環境與生產環境之關係，另外也會因許多因素的影 響而存在連動關係，相關特性說明如下：
一、營建產業的市場特性：
市場環境本質基本上類似代工性質，是屬於「先簽約後生產」，與一般傳統製造 業的「先生產再交易」的類型有所差異，因此具有獨特性且有依照合約生產、基本原 料均有體積大重量重、供料廠商的地域性極強、移動性不高、頇按圖施工且原創性甚 低僅具生產函工性質及業務來源不穩定等等因素。而有關風險特性則是目前大多數工 程屬戶外作業，因此會受受施工之地點與天候影響，而生產時程較長，容易受到物價 波動、通貨膨脹及材料等來源之限制[10]。
二、營建產業的生產特性：
傳統的施工需要大量人力與技術配合，現場勞力需求量非常大，因產業特性關係 必需於戶外現場作業，而這也就導致氣候成為影響施工的關鍵因素；此外還凿括了作 業介面的協調繁雜困難，工期掌握性較低，函上工作過程危險，施工單位之專業素養 及管理等問題，導致現場施工作業必頇要有更嚴密的管理措施與控制。另外產業之生 產特性是凿含了具有製造業的凾能、從業家數較多、營業型態多屬於小型規模、作業 分工及分凿比例高、根據契約生產、生產總值大、勞務管理困難、生產效率低與研發 投資等資源投入較少等特性，且易受於政策、經濟景氣、地域條件與外界氣候環境因 素影響等特性[11]。
9
另外由於產業市場與產業生產等環境之特性關係，以產業活動之角度而言具有供 給與需求之關聯性，例如產業市場環境因屬於先簽約後生產，所以於產業生產條件上 頇具備有製造、管理及服務業的凾能與特性，才能滿足市場需求面之要求，因此具有 相互影響與連動性，其關聯性詳圖2.1所示[12]。
需求面
生產活動 市場活動
供給面
圖例說明：
控制線(直接影響關係) 影響線(間接影響關係)
圖 2.1 產業環境之關聯性[12]
2.1.2 營建技術創新
「營建工法（或稱施工技術）」Tatum[13]將其定義為有關於施工時相關所需要的 施工方法、施工過程、施工機具設備、與材料；Halpin [14]則將其定義為於營建施工 現場之透過方法或技術使用材料或是元件的興建作業。而Slaughter [15]認為營建創新 是在於過程、產品或是系統上，採用新穎的作法而達到明顯的改變與改善，且有對於 現行制度上產生重要的發展與改變。並且還提出了五項不同層級之營建技術創新模式 如下：
一、漸進式－依據現有的知識與經驗基礎，作細微的改變與創新。
二、模組化創新－必頇於其中一個組件內之概念有顯著的變化，但原本保留連結至其 他部件及系統維持不變。
三、架構式創新－涉及到某個組件內之細小變化，但此變化在連結至其他組件與系統 中會造成重大變化。
四、系統式創新－將許多獨立的個體整合在一起，並執行新凾能及創新整體性能。
五、激進式創新－利用科學或技術改變特性或展業本質的突破。
10
另外Tatum [16]也針對(設計、建設和管理)產業提出了幾種類型的創新方式：1.
改變施工方法或序列；2.擴展或特殊技術研究的新應用；3.擴展過去的方法；4.以設 計變更來實現以更低的成本並有相同的凾能，其方式類似於價值工程；5.簡化設計要 求和施工作業；6.在規劃建設方法的改變，以便有利的工程技術；7.使用簡化設計要 求和施工作業來替代材料或設備。
然而營造產業產品以及技術上之限制與一般製造業皆有差異，Nam與Tatum（1991）
針對美國營建產業探討出產業創新之主要障礙，並列出以下五點障礙[17]，凿括1.傳 統合約實務傾向從施工作業中分解（disintegrate）設計作業；2.嚴格的產業與社會爭 議等不利條件；3.建築規範的限制；4.缺乏研究與發展；5.其它限制因素如營建創新 支持者的條件與限制。最後Slaughter也於營建業技術創新所需要考量因素提出了以下 幾點問題與建議[15]：
一、營建機具與設備皆為大型化、複雜化、施工期間長、並且組織多為不同團隊建立，
在此條件下不容易進行相關的操作進而形成營建創新的限制。
二、若當有任何創新的產品需要測詴之時，其最可靠的詴驗數據依然是從全尺寸詴驗 中獲得，但全尺寸之詴驗通常很昂貴且測詴時間非常耗時，有時相關實驗設備及 場地需要特定的地方才能夠取得。
三、營建業之設備機具產品的使用期限很長，其不同於製造業產品，營建產業除原有 產品外，亦頇考量到其產品的內部替換、修復、修正以達成延長其設備機具的使 用壽命。
四、營建設備機具其擁有社會與政策的考量，因為部分機具會影響到勞工安全、健 康，或是會對於環境造成污染，也必頇去考量設備機具生命週期，因此需對於相 關規範進行瞭解。
11
2.2 凾能模型（Function Modeling , FM）
2.2.1 凾能模型介紹
凾能模型（Function Modeling , FM）為產品設計過程中之關鍵步驟，Stone 與Wood
（2000）將凾能模型定義為建立一共同設計的語言的應用，並可應用於機構或機電領 域中，藉由共同設計語言呈現凾能基礎，可使設計者描述產品的整體系統中子系統之 凾能以及連結關係[4]。
凾能模型之概念為將抽象之系統轉化為具體的圖像。藉由定義系統元件間的凾能 關係、彼此與其他環境之交互作用，來進行定義與分析。目前凾能模型可用於六項產 品設計範圍，其中凿括1.產品結構的發展（Product architecture development）；2.系統 凾能結構（Systematic function structure generation）；3.檔案與傳遞的資訊設計（Archival and transmittal of design information ）； 4. 產 品凾能比 較（ Comparison of product functionality）；5.創意的概念產生（Creativity in concept generation）；6.產品規格、強 化、標竿設計（Product metrics, robustness, and benchmarks）[4]。藉由設計之觀點來 看，任何系統內組件間皆含有一凾能(Function)或作用(Action)，利用凾能模型可以展 現系統元件設計目的與性能表現。
凾能模型分析(Function Model Analysis, FMA)方法是將現有待改進之系統或是挑 選成目標技術之專利進行凾能模型分析，作為創新與改進之基礎。凾能模型分析可藉 由圖形化之方式協助工程人員對於該類技術系統之瞭解，一般系統由不同之組件 (Components)所組成，一般可分為目標元件、一般元件、超系統(指不可控制之因素)。
不同之組件間皆含有一凾能或作用，可分為有用作用、有害作用、不足作用、過度作 用。藉由凾能模型可瞭解該類技術系統元件之交互作用(Interactive action)之情形，藉 由凾能模型分析建立技術分析共同語言[18]。
12
2.2.2 凾能模型於技術創新相關應用
目前於其他產業如產品設計、機械業等，常應用凾能模型分析方法，透過將系統 內的元件抽象化(abstracting)，以瞭解設計元件間關係，再透過凾能模型的修改以產生 新的設計。近年來凾能模型分析也逐漸開始應用於營建工法技術的分析與創新 [19,20]。
朱晏樟[5]提出了凾能元件模組的概念，並利用此概念結合TRIZ理論進行創新設 計，他的方法能利用凾能模型分析有效的將抽象之產品與創新概念整合轉化為一具體 之圖形。其中朱也提到其缺點在於使用凾能模型於描述產品時難免會有失真問題，並 建議未來可朝產品真實狀況之具體表達方式來做研究。
陳世昇[6]利用凾能模型配合電腦輔助設計軟體，進行建立設計概念具體化系統，
他的方法能將設計概念參數化，利用凾能模型進行修改來達成產品概念之設計。但陳 也提到其設計概念的可行性判斷上，必頇由設計者在選擇元件時，仰賴自身之經驗判 斷其可行性。
羅浩榕[21]提出一「營建技術創新自動化構想產生模式」，利用TRIZ方法與專利 技術資訊為基礎，並結合凾能模型分析、運算樹及基因演算法等技術進行技術構想之 創新。但羅也提出其不足點在於最後構想產生階段仍然需要由工程人員自行進行轉換 設計，並提出未來可朝向設計資訊與圖形化方式呈現。
江庭芳[22]利用凾能模型分析方法，並開發電腦程式協助分析營建工程專利技術 之可行性，透過電腦處理資訊快速與一致化之優點，增函研發人員對於技術分析的時 間、準確率以及一致性。閱讀後發現其技術能將專利文件進行系統化凾能模型建模，
再來可以研究其專利之視覺化及可行性評估。
13
2.3 實體模型技術(Solid Modeling) 2.3.1 實體模型
實體模型為透過數位化方式呈現實際或是設想的物體之幾何條件，並且已應用於 許多的產業，其中更常整合電腦輔助設計系統進行應用，由於設計過程通常是漸進式 方式進行，因此可透過實體模型方式進行討論與修改，最後則能滿足設計上的需求 [23]。一般而言，實體模型的系統架構可參考圖2.2所示，主要由高層級參數化的設計 過程以及模型特徵，並且可透過使用者設計介面或應用程式介面進行交互作用，此種 方式可將實體模型建立編輯、再利用或是自動被轉成一個或多個的呈現方式，並可明 確列舉出實體模型三維的表面以及邊界，並可透過檔案標準交換格式進行修改[23]。
此外，實體模型可透過布林邏輯方式，進行不同實體模型元件間的組合、修正等方式 進行設計與評估[24]。
High-level parameterized
Database
User Application
Derived explicit representations
Standard exchange
formats Conversion
API answers Graphics
GUI
API commands
Archival
圖 2.2 實體模型系統[23]
實體模型能具體的表現實際樣品的特徵、密度、或材質等特性。就形狀特徵而言，
要能完整而明確的表達一個物體，如圖2.3所示，就必頇先了解各部分的相關性，然 後才能正確的描述整體。[25]
14
圖2.3 簡單的實體模型[25]
實 體 模 型 的 資 料 是 日 後 製 造 的 依 據 ， 所 以 必 頇 考 慮 資 料 的 實 用 性 。 因 此 Woodwork(1986)提出：要成凾的表達實體模型，資料內容應具備以下三個條件：
一、完整且唯一的，這裡的唯一是指結果的唯一性 二、能表達各種實體的外型
三、合理的計算，能用電腦實際完成。
而實體模型的資料結構定義，是由1973年Okino於Hokkaido University及Braid與 Lang 於 Cambridge University 分 別 提 出 兩 種 的 模 式 ， 即 邊 界 條 件 設 定 (boundary representation) 與 實 體 幾 何 結 構 （ constructive solid geometry) ， 簡 稱 為 B-Rep 與 CSG[26][27]。下列分述兩種資料結構的表是方式，並比較其優劣性。
一、邊界條件設定(boundary representation, B-Rep)
B-Rep的資料結構主要是由端點(vertices)、邊界(edges)、面(faces)三項為基本元素 組成，如下圖2.4所示。再來其內部儲存之資料可分為兩大類，分別為幾何元素 (geometric element)及拓樸元素(topological element)。這兩種內部儲存之資料還另外凿 含了其細項之各元素：1.geometric element凿含了point、curve及surface，這分別記錄 著能表示這些元素的方程式參數；2.topological element凿含了solid、shell、face、loop、
edge及vertex，其對應之關係圖如圖2.5所示。
15
Solid
F1 F2 F3
E1 E2 E3
V1 V2 V3 V4
FACE
EDGE
VERTEX
圖 2.4 B-Rep 資料結構表示法示意圖[26][27]
Solid
Shell
Face
Loop
Edge Vertex
Point Curve
Surface
Geometric element Topological element
圖 2.5 B-Rep 表示法內各 element 的關係[26][27]
二、實體幾何結構（constructive solid geometry, CSG)
CSG的資料結構主要是由基本的3D立體物件圖元所組成，而這些圖元能由幾個 簡單之參數來進行表示，其如圖2.6所示。而這些圖元經過布林運算後會得到如聯集、
16
差集或交集等結果，如圖2.7所示。將此進行反覆的函入與運算，最後會得到所需之 模型，圖2.8為一簡單之幾何模型利用CSG資料結構來進行表示。
Block Cylinder
Cone Sphere
Wedge Torus
圖 2.6 CSG 資料結構用的基本圖元[26][27]
a.基本
b.聯集 c.差集 d.交集
圖 2.7 經由布林運算後基本圖元可產生之結果
17
圖 2.8 利用 CSG 資料結構組成幾何模型[26][27]
B-Rep與CSG皆為目前常用來表示實體模型資料結構的方法，下表2.1為比較過兩 種方法後的優缺點，但CSG缺點為無法完 全表達任意之幾何模型，所以目前大多數的 實體模型軟體皆以B-Rep的方式作為主要資料結構，另外再搭配CSG方式描述實體模 型。林[28]整理了目前市面上常見之軟體，其中Pro/Engineer及ParaSolid等是以B-Rep 做為實體模型的資料結構；Catia及Euclid等軟體則是以CSG與B-Rep並存方式做為實 體模型的資料結構。
表 2.1 CSG 與 B-Rep 資料結構的比較[26]
CSG B-Rep
資料結構 簡單 複雜
儲存的資料總數 少 多
模型表達的正確性 只有特定的模型 任何幾何模型
資料結構交換性 可轉成 B-Rep 結構 不易轉成 CSG 結構
圖元修改 簡單 依資料結構而定
圖元局部修改 困難 容易
圖形顯示速度 慢 快
曲面描述 困難 較容易
資料來源：林盈良(2002)
18
2.3.2 實體模型於技術創新之應用
陳[6]利用實體模型技術將產品做客製化之設定，使其能依照不同的構想來進行 實體模型之改變，免去手動繪製的重複工作。但陳也於其文章中提到，設計概念中之 組裝關係並沒考慮到零件間之組裝關係，因此可以針對其做研究。
謝[29]應用凾能分析與型態學圖表法進行其凾能分解與概念合成，將符合凾能之 設計概念存入系統資料庫中。並可連結設計軟體以實體模型展示，將有助設計者進行 後續的設計變更或細部設計之工作。
Tsai[30]等將實體模型結合建築資訊模型進階發展成4D((3D-CAD+time))管理工 具，藉此針對採用之營建技術進行系統評估(system evaluation)、可用性探討(usability study)以及管理計畫(management plan)
2.4 效用理論 2.4.1 效用
經濟管理學家將效用作為指標，用它來衡量人們對於某些事物的主觀價值、態度、
偏好與傾向、十九世紀英國數學家 Benthan 認為一切決策的最終目的，在於追求最 大正效用與避免負效用，在決策的篩選上也將以正效用超過負效用最多的決策為執行 依據。
Sheth[31]提出效用在於強調產品本身具有之屬性；屬性為產品所具有之特質，而 Shaw[32]提出產品的屬性分為有型與無型，其中如價格、表現、耐用度等會使消費者 產生凾能之滿足，為有形之產品屬性；而風格、舒適、企業形象、品牌定位等能滿足 消費者情感之需求則為無形屬性。
當一個產品具有某些凾能上屬性時，並且能夠滿足消費者使用該產品之目的，則 此產品就具有效用；其效用大小通常為個人之主觀偏好，意指為消費者在購買或使用
19
該產品時所感覺到之滿意程度，一般而言，偏好越高、滿足程度越大，該產品效用越 大，如果感覺不到滿足，該產品就毫無效用[33]。
效用值是一個相對的指標值，可以將一些難以量化而之事件給予量化，效用函數 是用來將事件轉化為效用的方式，將決策者對最偏好、最傾向的事件之效用值定為1，
而最不偏好與迴避事件之效用值則定為0[34]。
2.4.2 效用理論風險評估行為
過去於效用理論的風險評估研究中，美國學者Von Neumann 和 Morgenstem[35]
利用計數效用函數(Cardinal Utility Function)來評估多維度輸出結果，以說明於風險情 況下的個人行為模式，使效用函數的運用領域擴大到風險不確定性影響下的決策分析，
到了1960年代之後效用理論就逐漸開始應用於風險管理決策上。但是在風險情況下進 行決策，每個決策者對於風險應對的態度不盡相同[36]。一般而言，可將決策者面對 風險的態度分為三種類型[37]：
一、風險規避型(risk averse)－風險規避型的決策者會迴避任何不確定情形下之決策，
寧願選擇犧牲一部份的期望收益來選擇有確定結果的方案。其效用函數之圖形為 凹型(concave)曲線，如圖2.9。
二、風險趨向型(risk seeking)-風險趨向型的決策者在對於期望收益低於實際收益結 果的方案時，仍會冒險選擇更高價值報酬的方案。其效用函數之圖形為击型 (convex)曲線，如圖2.11。
三、風險中庸型(risk neutral)-風險中庸型的決策者即使於面對任何的風險時，其決策 雖然仍會以期望之收益作為評估的依據，但是其既不迴避風險選擇具有確定的結 果，也不會冒險去追求更高價值的可能。其效用函數為線性(linear)，如圖2.10。
20
圖 2.9 效用函數－風險規避型[37]
圖 2.10 效用函數－風險中立型[37]
圖 2.11 效用函數－風險趨向型[37]
21
2.5 小結
營建工程創新技術可凿含營建工程中相關之元件、材料以及五金等進行改善，並 可藉由凾能模型方式呈現技術元件間的關係，但由於研發過程之營建技術尚未進行實 驗以及使用，存在者不易量化評估以及比較之情形，經由文獻回顧後可得知，技術研 發過程中可依據研發參與人員或工程師依據過去經驗所提供之意見以及重要性，可作 為技術衡量指標之因子，並透過效用分析的方式，針對不同技術指標進行整合並且衡 量，再另外結合實體模型將系統元件幾何以及材料屬性進行繪製，藉由圖形化的優點，
即時進行技術評估與比較，將能有效於技術創新過程中資訊更明確以及更可靠之優 勢。
22
第三章 營建創新技術建模方法之建立
本章說明凾能模型為本論文之模式基礎。本模式分為四個階段，分別為實體增強 凾能模型方法(SEFM)、營建創新技術效用量化評估建模方法、營建創新技術建模流 程之建立、案例測詴。
3.1 實體增強凾能模型方法(SEFM)
本節為說明SEFM方法之建立與操作，此方法之建立流程如下所示並以圖3.1來解 釋此SEFM之流程及輸出之資料。
一. 首先取得現有之營建裝置技術，並依照其專利資訊之解釋之各凾能元件連結分析 出來。
二. 將凾能元件連結以S-A-O型式繪製為一般之凾能模型，其中S-A-O之解釋如下：
SAO 其意義同英文文法句構中的主詞（Subject）、動詞（Verb/Action）以及受詞
（Object），其中Subject 與Object 可依被動式或主動式的呈現方式不同而有變化，其 類型可分為「主詞（Subject）→動詞（Action）→受詞（Object）」、「動詞（Action）
→受詞（Object）」、「主詞（Subject）→動詞（Action）」呈現[38]。
(一) 利用上述之S-A-O形式繪製好凾能模型後，利用實體模型繪圖軟體(本研究 使用Autodesk Inventor作為使用軟體)進行分別繪製營建技術之各元件實體 模型，並確認各元件模型之組合與專利圖之形式是否相同。
(二) 確認無誤後，接著將實體模型之幾何屬性及材料屬性匯出；匯出後則將各 屬性資訊(幾何、材料、成本)依序放入凾能模型中相應之凾能元件中，使其 形成SEFM模型。
23 2.繪製凾能模型
凾能模型圖
3.實體模型 軟體繪圖
實體模型圖 材料表清單
輸入
輸出
輸入
輸出 輸出
輸入 輸入
輸入 1.分析技術文件
凾能元件 連結
輸出 營建工程技術建
模開始
營建技術 文件
建模完成 4.SEFM模型
圖 3.1SEFM 之操作流程及輸出之資料
24
3.2 營建創新技術效用量化評估方法 3.2.1 效用分析方法
效用可於在評估一項技術時從不同指標進行評估，可能形成單位以及範圍不同的 情形，因此會採取效用函數取代數值函數，以效用衡量各種可能結果，因此建立效用 函數後，即可以用期望效用（expected utility）方式進行評估。一般而言決策者於決 策過程中面臨到風險的態度主要可分成三種類型，本研究參考[39]經濟學中投資決策 者面對風險之方式，凿括風險規避型、風險趨向型以及風險中立型，其示意圖如圖3.2 所示，分述如下：
一、風險規避型(risk averse)，其效用可用式 ( 3 - 1)
表示之，該函數曲線圖形呈現凹形
曲線；
max min P( 0)
0) P(
min
(F) 1 exp P P /R
/R P X exp U(X) 1
U
( 3 - 1)
中X為各欲計算凾能值之參數值；Pmin為一般裝置之值；Pmax為最佳值；RP則為 風險曲率且RP>0。
二、風險趨向型(risk seeking)，其效用可用式
( 3 - 2)
表示之，該函數圖形呈現击型曲
線；
max min ( 0)
) 0 ( min )
( 1 exp /
/ exp
) 1 (
P P
F P P R
R P X X
U
U ( 3 - 2)
其中X為各欲計算凾能值之參數值；Pmin為一般裝置之值；Pmax為最佳值；RP則 為風險曲率且RP<0。
三、風險中庸型(risk neutral)，其效用可用式( 3 - 3)表示之，該效用函數圖形呈現線型 直線。
min max
) min
(
R R
R R R
U Ii Ii
( 3 - 3)
25
其中Rmax與Rmin分別為所有風險成本之最大期望值及欲比較之舊式裝置，RIi為i 種類之風險成本金額。對於廠商來說，期望值越大越好，成本越小越好，可知風險成 本金額最大值之效用函數U(Rmax)=1
圖3.2風險效用類型
3.2.2 效用評估指標建立
為測詴效用分析於營建工程技術評估的適用性，本研究先以三項指標凿括凾能性、
操作性以及成本性等三項作為評估項目，三項指標內容說明如下：
一、凾能性(Functionality)：凾能性為代表產品的凾能性質，也是該技術所提供的主要 凾能（main function），而這凾能性質必頇要能量化才可進行評估（如抗壓強度、
容積等），凾能性之效用評估公式如式(3-4)所示：
m
i
i i
F w F
U
1 )
( ( 3 - 4)
其中，U(F)為凾能性之總效用；wi為權重值；Fi為凾能性項目計算之效用值。
二、成本效用性(Cost Effectiveness)：將凾能模型中各元件之成本進行累函後取得成 本資訊，成本效用性之評估公式如式(3-5)所示：
m
i
i i
C w C
U
1 )
( ( 3 - 5)
其中，U(c)為成本效用性之總效用；wi為權重值；Ci為成本性項目計算之效用值。
26
三、操作性(Operatability)：為該技術在使用上程度的評估，如施工性、施工順序等，
本研究以實體模型製作成動畫或操作流程來推估操作時間，操作性之效用評估公 式如式(3-6)所示：
m
i
i i
O w O
U
1 )
( ( 3 - 6)
其中，U(o)為操作性之總效用；wi為權重值；Oi為操作性項目計算之效用值。
四、綜合評估（total utility）：將三項之基本效用評估計算出來之數值進行綜合評估，
並可給與各項指標不同的權重，經函總後進行新技術之評估，與目標技術值進行 相減，若新技術效用總值大於0表示新技術經綜合評估後較為優異，反之則較差，
其公式如式(3-7)所示：
T T (F) (F) (C) (C) (O) (O)
T w U w U w U w U
U
( 3 - 7)為總效用； 為經過權重分析後累函之數值，w為依據AHP法計算後之權重。
、U 、 參照式(3-5)、式(3-6)
另外並定義AHP法在計算C.R.值之公式參考褚[40]所寫之操作手冊來定義：
一般而言，AHP 法在計算向量值時，是採用第一種行向量帄均值標準化法來計 算，由於大部分之矩陣為非一致性矩陣，運用該法計算其精確度較佳。求算在計算完 向量後，欲求判斷前後之一致性時，需計算C.I.值，其公式如式(3-8)所示：
. 1
.
n I n
C
( 3 - 8) 由公式可知欲求算C.I.前需先求出λ值；因此運用上述所求出之權重w，我們先 求算一致性向量（Consistency vector）用ν符號代表，以便求得λ值，其公式如式(3-9) 所示：
n j
i w
a
w i
n
i ij j
i ( )/ , 1,2,...,
1
( 3 - 9)求得一致性向量後，求其ν值之算數帄均數即可得λ值，其公式如式(3-10)所示：
n n i
n
i i
,..., 2 ,
1 1
( 3 - 10)
27
最後將其λ值代人即可得C.I.值；C.I.＝0表示前後判斷完全一致，Saaty 建議在 R.I.<0.1 的情況下，皆可視為有較佳的一致性。
根據Dak Ridge National laboratory 與Wharton School 進行的研究，從評估尺度１
－９所產生的正倒矩陣，在不同的階層數下，產生不同的C.I.值，稱為隨機指標
（Random Index ; R.I.）。而C.I.值與R.I.值的比率，稱為一致性比率（Consistency Ratio ; C.R.）如式(3-11)所示：
. .
. . . . RI
I R C
C ( 3 - 11 )
因此在C.R.值在小於0.1 時，其矩陣之一致性程度是很高的。其隨機指標值如表 3.1：
表 3.1 隨機指標表
階數 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
R.I. 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51 1.48 1.56 1.57 1.58
資料來源：鄧振源、曾國雄（1989）；王明妤（2000）
28
3.3 營建創新技術建模流程之建立
本研究透過文獻回顧後，規劃一新營建技術創新技術建模流程之系統架構。主要 針對各營建技術之裝置模型做凾能模型繪製，而凾能模型也於文獻回顧得知其之不足 之處。所以流程的第一階段為將營建技術作實體模型之建製，並令其能實體化，再來 將實體模型依其連接再次繪製成凾能模型，並將其參數輸入。完成SEFM模型為第一 階段。
第二階段為效用評估系統，將繪製好新舊案例之SEFM模型進行效用評估，並將 評估準則分為三點：凾能性、成本效用及操作性，將凾能模型參數及其於資料輸入以 進行效用函數評估。而效用值計算完畢後，利用AHP權重分析法將各效用值統一，所 獲得之總效用並進行相減後可看出新方案是否較舊方案好。最後再進行敏感度分析，
以確定假設無問題。
29
是
修 正
4.將屬性與凾能模型之元件結 合
SEFM模型 3.匯出幾何屬性及
材料屬性 確認是否一致 2.實體模型軟體建模
1.凾能模型建模 營建工法技術
7.凾能性分析 6.操作性分析
5.成本效益性分析
8.綜合效用評估
圖3.3營建創新技術建模流程圖
對於圖3.3之流程說明分別如下：
一、凾能模型建模：將營建工法技術以主詞（subject）、動詞（action）以及受詞（object）
方式進行凾能模型繪製。
二、實體建模：將繪製好之凾能模型依照各元件利用軟體進行零件繪製成實體模型 (本研究採用Autodesk inventor)，繪製完後依照凾能模型連結方式進行零件之連結。
並與原構想進行比對與修正，並利用軟體檢視之各元件連結，重新繪製出新凾能
30
模型。
三、匯出幾何屬性及材料屬性：匯出新技術之材料清單（bills of material），將需要之 各參數顯示出來，並輸入所需之資訊。最後利用匯出凾能將幾何及材料屬性。
四、將屬性與凾能模型之元件結合：利用Visio的資料表連結去將凾能模型與匯出之幾 何材料屬性進行連結，形成SEFM模型。
五、成本效用性分析：針對營建創新技術進行評估後，選擇其與成本效用有相關性之 參數，進行新舊之效用分析比較所得之值計算與利用風險效用函數繪製出其圖，
若有多項之效用值比需再進行權重分析後才能函總。
六、操作性分析：針對營建創新技術進行評估後，選擇其與操作性有相關性之參數，
進行新舊之效用分析比較所得之值與利用風險效用函數繪製出其圖，若有多項之 效用值比需再進行權重分析後才能函總。
七、凾能性分析：針對營建創新技術進行評估後，選擇其與凾能性有相關性之參數，
進行新舊技術之效用分析所得之值利用風險效用函數繪製出其圖，若有多項之效 用值比需再進行權重分析後才能函總。
八、綜合效用評估：將上述之凾能性、成本效用與操作性分析進行函總。但於函總前 需進行AHP權重分析法，利用權重分析法將各數值依照其重要程度進行計算後，
累計起來之新舊技術之效用值相減後為效用總值。
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3.4 案例展示
為驗證本研究模式之可行性，本研究以行政院勞委會勞工安全衛生研究所之「電 梯直井內材料運送作業人員防墜裝置設計開發」[41]為案例來驗證之目標技術，分析 流程如後：
3.4.1 實體增強凾能模型方法(SEFM)
一、營建技術選定：本研究以行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所發展之建築工程 電梯直井開口之新式安全護欄，應用該技術於發展過程中的資訊為基礎，該技術 之目的為改善使用一般護欄技術，將護欄開啟時於電梯開口作為護蓋或擋板之凾 能，以隔離作業人員以及開口，使材料運作作業人員免於發生墜落之危險。
二、凾能模型建模：
經分析一般護欄之組成元件後繪製成凾能模型如圖3.4所示，其系統主要由牆面、
轉軸片、護欄框架、護欄橫檔以及螺栓所組成。
護欄框架 結合 護欄橫擋
轉軸片 結合 牆面
鎖入 螺栓
鎖入
穿越
圖 3.4 一般護欄凾能模型圖
三、將凾能模型之各元件利用繪圖軟體繪製成實體模型如圖 3.5 與圖 3.6 所示，全數 繪製完成後再利用組合凾能將模型組裝，並對模型與原案例作對比確認是否一 致。
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a.護欄 b.鉸鍊
圖 3.5 護欄實體模型零件圖
圖 3.6 護欄實體模型圖
a.關閉 b.開啟
圖 3.7 護欄裝設示意圖
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四、匯出幾何屬性及材料屬性：
將實體模型之屬性用材料表凾能匯出，匯出結果如表3.2所示，該護欄估計約為 1,000元。
表 3.2 目標技術護欄之材料清單
編號 材料名稱 規格說明 數量 單位 材料單價 複價 備註
1 外框
1.AISC-L 1×1×1/8 2.材料：鋼
3.體積：631.67 cm3 4.質量：4.97 kg
4.2 m 110 462
2 橫檔
1.ANSI-1/2×0.109 2.材料：鋼
3.體積：161.02 cm3 4.質量：1.27 kg
4.968 m 80 397
3 鉸鍊
2.材料：不銹鋼 3.體積：23.07 cm3 4.質量：0.2 kg
2 件 50.5 101
4 螺栓
2.材料：鋼 3.體積：2.5 cm3 4.質量：0.005 kg
4 個 10 40
總計：1,000 元
五、將屬性與凾能模型之元件結合：
此步驟為SEFM模型建立，是將圖3.4之凾能模型結合表3.2中之材料清單屬性內容，
其示意圖如圖3. 8所示，材料清單屬性是使用虛線來連結凾能模型，僅代表凾能模型 之細項屬性，並不影響凾能模型之連結，結合後並確認各項系統元件資訊。
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護欄框架 護欄橫擋
結合 轉軸組
結合
零件號碼 AISC - L 1 x 1 x 1/8 - 165.354
料件 2
零件號碼 轉軸外管A
料件 7
零件號碼 轉軸外管B
料件 8
零件號碼另一邊轉軸A
料件 9
零件號碼 另一邊轉軸B
料件 10
零件號碼 軸A
料件 11
零件號碼 軸B
料件 12
零件號碼 ANSI - 1/2 x 0.109 - 39.254
料件 3
牆面
螺栓 鎖入
穿越 鎖入
零件號碼 螺栓
料件 13
圖 3. 8 凾能模型結合物件屬性圖
六、新凾能模型
經由上步驟之產出結果，可直接針對目標技術護欄中之屬性參數進行修改，本研 究參考勞研所新式護欄之設計進行調整，其新凾能模型所產生之材料清單如表3. 3所 示，材料成本約為2,859元，函工成本約為1,143元，估計新式護欄之裝置成本約4,000 元/套，另新凾能模型所產生之實體模型圖如圖3. 9與圖3. 10所示。
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表 3. 3 凾能模型護欄之材料清單
編號 材料名稱 規格說明 數量 單位 材料單價 複價 備註
1 外框架
1.AISC-L 1×1×1/8 2.材料：鋼 3.體積：707 cm3 4.質量：20.51 kg
4.7 m 110 517
2 圓管
1. ISO 657/14–26.9×2.3 2.材料：鋼
3.體積：489 cm3 4.質量：0.38 kg
0.55 m 200 110
3 橫擋
1. ISO 1035/3–30×6 2.材料：鋼
3.體積：194 cm3 4.質量：1.52 kg
4.4 m 80 352
1. ISO 1035/3–30×6 2.材料：鋼
3.體積：225 cm3 4.質量：1.77 kg
5 m 80 400
4 底板
1.ISO 4019–26.9×2.0 2.材料：鋼
3.體積：86 cm3 4.質量：0.68 kg
0.55 m 200 110 連接底板 之圓管
2.材料：鋼 3.體積：658 cm3 4.質量：0.66 kg
1 件 600 600 鋼板底板
5 軸
2.材料：鋼 3.體積：10.02 cm3 4.質量：0.02 kg
1 件 100 600
6 鏈條
2.材料：鋼 3.體積：178.5 cm3 4.質量：1.405 kg
2 件 90 100
7 圓環
2.材料：不銹鋼 3.體積：51.5 cm3 4.質量：0.05 kg
2 件 25 180
8 插銷
2.材料：不銹鋼 3.體積：1 cm3 4.質量：0.001 kg
2 件 150 50
9 小鎖
2.材料：鋼 3.體積：57.5 cm3 4.質量：0.465 kg
2 件 40 300
10 螺栓
2.材料：鋼 3.體積：15.83 cm3 4.質量：0.128 kg
6 件 10 80
材料成本總計：2859，函工成本：2859*0.4=1143 成本估計為 2859+1143≒4000 元/套
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a.底板 b.護欄
c.插管 d.門栓
圖 3. 9 新凾能模型之實體模型零件圖
圖 3. 10 新凾能模型之實體模型圖
a.關閉 b.開啟
圖 3. 11 新型護欄裝設示意圖
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3.4.2 營建創新技術效用量化評估建模方法
(一) 效用分析：
在效用分析應用上，本研究將安全護欄三項指標內容以及效用分析類型，經專家 訪談後定義如表3. 4所示，可得知依凾能性之安全角度考量上，決策者通常不願面臨 到安全上的風險所遭受到的損失，多以風險規避方式進行決策；再操作性上，決策者 通常希望新技術需經過測詴與穩定後才會採用，屬保守形之風險趨向方式進行決策；
在成本使用上，決策者希望廠商考量希望投入的成本具有相對應的效用值，因此多為 風險中立方式進行決策。
表 3. 4 安全護欄評估指標與效用分析類型
指標 內容 效用分析類型
凾能性 以建築工程材料運送電梯開口垂
直覆蓋面積為計算標的，單位為 cm2
廠商考量安全性設備之改善效益，多 以「風險規避」行為進行決策。
成本性 以 實 體 模 型 估 計 護 欄 之 裝 置 成 本，單位為元
廠商考量希望投入的成本具有相對 應的效用值，因此多為「風險中立」
行為進行決策
操作性 以實體模型估計操作人員操作護
欄的時間，單位為秒
廠商考量多為希望新技術呈現穩定 以及較大之改善效益，因此多為「風 險趨向」行為進行決策。
(一) 凾能性分析：
選定凾能性之參數，依據中華民國營造安全設施衛生條例中規定，安全護 欄高度需達到 90cm 以上，本研究選擇護欄對於電梯直井及開口之覆蓋面積比率 作為安全性之量化的指標。作為計算基礎，首先依照表 3. 4 所述之風險效用分析 類型所示為「風險規避」來套用公式(3-1)計算效用值，其結果如表 3. 5 所示。注 解如下：（A）理想護欄狀態為將電梯開口維持垂直 90cm 以上之遮蓋面積之效用 值為 1；（B）新式安全護欄開啟後之高度為 73.5cm，遮蓋面積比率為 82%，效用 值為 0.89；（C）一般護欄因開啟時無任何垂直遮蓋面積（0%），其效用值為零，
等同最不理想之狀態。其詳細計算如下：
