永續發展式的災後重建---921災區重發展之研究---子計畫四：地震災區之交通評估與決策分析---以921災區為例(II)

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

地震災區交通之評估與決策分析(二)

The Evaluation and Decision Analysis for the Tr anspor tation of Ear thquake Disaster Area (2) 永續發展式的災區重建：921 災區重發展之研究－子計畫四

計畫類別：整合型計畫

計畫編號： NSC 90-2621-Z -009-001

執行期間： 90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日

計畫主持人：馮正民教授

共同主持人：林楨家助理教授

研究人員：王在莒

溫杰炤

處理方式：可立即對外提供參考

執行單位：國立交通大學交通運輸研究所

中華民國 九十一 年 七 月

摘 要

為協助交通運輸部門在地震災害發生後，能迅速地掌握災情，並有效地作出 各項救災與復原工作之決策或規劃，本研究計畫以二年時間逐步完成地震災區交 通評估指標(第 1 年)以及決策規劃模型構建(第 2 年)。前者已於 89 年度(89 年 8 月 1 日~90 年 7 月 31 日)執行完成，目的在掌握需要的災損資訊，並評量救災與 復原工作之績效；後者則在 90 年度執行，目的在協助決策者進行各項救災與復 原工作之分析與規劃。本年度共完成災區物流系統、道路搶修任務排程以及交通 管制等三部分的規劃分析模式，其中物流系統部分並進行 921 集集大地震災區實 例研究，以確認模式之可行性並累積應用經驗，研究成果可提供相關權責單位作 為救災與復原工作之參考。 關鍵詞：地震災害、振災物流、道路搶修任務排程、交通管制、數學規劃。

Abstr act

There are two parts in this study. The first part, which was executed last year, was to construct the transport evaluation indices for the earthquake disaster area. Part of the constructed indices has been used to understand the disaster conditions as quick as possible, and the other indices can be used to evaluate the performance of rescue and recovery tasks. The second part executed this year was to construct the decision model, which can be used to enhance the efficiency and quality of the analysis and planning for the rescue and recovery tasks. Three models were developed: relief distribution, road repair scheduling, and traffic regulation. In addition, the application (and also experiences) of the relief distribution model was proved feasible by case studies in the 921-earthquake disaster area, and the conclusions of case studies could be recommended to the related administrations.

Key words: earthquake disaster, relief distribution, road repair scheduling, traffic regulation, mathematical programming.

目 錄

中文摘要… … … ..i 英文摘要… … … .ii 目錄… … … .iii 第一章 緒論 1 . 1 研究動機與 目的… … … . 1 1 . 2 研究對象與 範疇… … … . 2 1 . 3 研 究 內 容 … … … . 2 1 . 4 研 究 方 法 … … … . … … … . . 4 第二章 震災物流系統規劃模式 2 . 1 文 獻 回 顧 … … … . . … … … . … … . 5 2 . 2 模 式 構 想 … … … . … . . 8 2 . 3 模 式 構 建 … … … . . … … … . . . … … … . 2 0 2 . 4 實 例 研 究 … … … 3 6 2.5 小結… … … 51 第三章 道路搶修任務排程規劃 3 . 1 文 獻 回 顧 … … … . . … … … . … … 5 3 3 . 2 模 式 構 想 … . . … … … … . … … . … … … . . … … … . . . 5 7 3 . 3 模 式 構 建 … … . … … … . . … . . 5 9 3 . 4 小 結 … … … 6 1 第四章 災區交通管制規劃 4 . 1 地震災區交 通管制課題探討… … … 6 1 4 . 2 模 式 構 建 … … … 6 6 第五章 結論… … … 80 參 考 文 獻 … .. . … … … . 80

第一章 緒論

1.1 研究動機與目的 民國 88 年 921 集集大地震的教訓告訴我們，對於地震災害，災後的應變、 處置以及復原亦是永續發展的重要課題，它的重要性與避免或預防災害發生相 當；因此，永續發展課題應由原來以「平時」或「避災」之情境或目標，進一步 擴展至「有災」情境之處置。 在震災發生之後，交通運輸部門擔負了重要的角色，因為一切救災、維生、 疏散或復原工作，均須藉由交通運輸部門的協助來進行。而交通運輸部門除了儲 運、疏散與管制等作為之外，尚須對受損設施進行搶修與復原，以利各項救災工 作之進行；因此，如何在急迫的時間之內，面對廣大的災區與災損，就眾多工作 進行合理有效的決策，便成為相當重要的課題。 合理有效的決策首賴對災損情況的掌握，然而過去對災損情況的描述方式， 常常無法滿足交通運輸部門的需要；例如：著重於對個別運輸設施災損的統計， 無法說明該設施對救災或復原的重要性與影響力，亦即尚須搭配地區發展特性之 資訊，方能有效進行決策判斷。因此，建立符合交通運輸部門需要的災損指標， 是相當重要的課題。另外，衡量交通運輸部門在救災與復原作為之績效，不僅可 評估國內災後復原工作之效率，同時也說明災區復原繼續發展的速度與能力；因 此，本研究蒙 貴會支持，在 89 年度(89 年 8 月 1 日到 90 年 7 月 31 日)進行建 立救災與復原績效之評估指標的工作，作為對 921 震災救災工作績效檢討之依 據，以及設定未來改進之目標。 掌握災情並設定績效目標之後，接著就得非常有效且合理地作出許多關鍵性 的決策，諸如：如何進行救援物資儲運規劃與管理？如何規劃道路搶修任務排 程？如何規劃災區交通管制措施？等時間緊迫但較為複雜之課題；因此，如能構 建一套有效的分析工具，輔助救災人員在有限的時間內作出最佳決策，對災區緊 急處置以及復原工作將會有相當大的助益。這個決策分析工具必須不僅能在災前 即妥善規劃各項工作，同時在災後尚須能就實際災損情況作即時之分析，更新工 作規劃內容。 基於以上說明，為能降低地震災區之損失，並於災後迅速有效地復原，維持 災區之永續發展，本研究(第二年度)之目的如下： 1. 分別建立地震災區救援物資集散據點與輸運路線規劃、道路搶修任務排程規 劃以及災區交通管制措施規劃等三種分析模式。 2. 對 921 震災災區進行實例研究，以驗證模式之可行性，並供災後復原決策及 未來災時搶救決策之參考。 1.2 研究對象與範疇

就以下三點說明研究對象及其範圍： 1. 在時間範疇上，本研究以災後之緊急決策規劃為主。交通決策系統應包括事 前之模擬規劃與事後之即時規劃，因此本研究除偏重災後之決策規劃外，仍 會探討災前防災計畫中關於災後決策運作機制規劃的部分。 2. 交通決策支援系統應包含各類子系統，本年度將以較複雜且決策時間緊迫之 救援物資配送規劃、道路搶修任務排程規劃、災區交通管制規劃三個子系統 為對象，如圖 1 所示。 3. 為符合搶救之時效性，本研究所建立之模式強調在滿足實務使用需要上，重 點在於災後即時資訊之蒐集，配合電腦與資料庫以簡化模式運算，迅速反應 以進行即時的決策規劃，因此模式與演算法之複雜度將會在實務需求與實用 效率之間求其平衡。 圖 1 救災決策支援系統組成與研究範疇 1.3 研究內容 第二年度研究流程如圖 2 所示，各項工作說明如下： 1. 定義與規範問題 包括研究動機與目的之界定、研究範圍之劃定以及研究內容與方法之擬定。 2. 收集評析相關文獻 防災系統 地震災害 自然災害 人為災害 颱風災害 洪水災害 其他 ITS 應用 GIS 應用 道路搶修任 務排程規劃 救援物資配 送規劃 災區交通管 制規劃 救災交通決策支援 系統 其他 GIS ITS

蒐集國內外相關防災計畫之研究，瞭解防災救災系統所應具備功能，並參考 國外相關系統設計，以作為構建救災交通決策模式之參考。 圖 2 第二年度研究流程 3.規範決策工作機制 由相關防災計畫與實際救災經驗探討救災交通決策規劃之運作機制，並研究 災後資訊蒐集方法，以釐清模式構建之運作情境與假設條件。 4.建立規劃分析模式 以數學規劃方法分別構建救援物資集散據點與輸運路線規劃、道路搶修任務 排程規劃、災區交通管制規劃三項分析模式。 5. 調查收集震災資料 針對 921 震災災區，調查蒐集所構建分析模式所需輸入資料，以瞭解 921 震災之狀況，並作為後續實例分析之基礎。 定義與規範問題 調查收集震災資料 收集評析相關文獻 規範決策工作機制 建立規劃分析模式 進行實例研究 提出實例研究之相關建議 整理結論與建議

6.進行實例研究 針對救援物資集散據點與輸運路線規劃，以 921 災區作為實例分析對象，試 驗模式之可行性、合理性與實用性。 7.提出實例研究之相關建議 整理實例研究的分析結果，提供作為防救災與復建等相關權責單位的參考建 議。 8.整理結論與建議 彙整兩個年度之研究成果，提供防救災與復建相關規劃單位之參考。另外 在研究之不足處提出後續發展建議，期使此系統能在未來更趨完善。 1.4 研究方法 本研究預定採用以下方法進行各項工作： 1. 文獻評析法 對所收集相關研究文獻資料進行評析，作為決策工作機制與規劃分析模 式建立之基礎。 2. 腦力激盪法 透過研究成員之分析討論以及與專家學者之訪談，歸納演繹決策工作機制與 規劃分析模式各項目之建立。 3. 數學規劃法 以數學規劃方法構建各項分析模式，進行規範性的分析。 4. 實例研究法 選定實際案例進行分析，除驗證模式之可行性與實用性外，並就分析結 果提出建議事項供相關單位參考。 5. 實地調查法 為進行規劃分析模式之構建與實例分析，必須進行實地調查工作。調查 內容將包括所建立模式各項輸入資料或參數。

第二章 震災物流系統規劃模式

2.1 文獻回顧

震災物流之特性與組成有別於一般物流系統，國內外相關之研究較少，以 實際地震災害中之物流系統相關調查報告居多，但也留下許多經驗供做參考。 1. 震災物流實際調查

IATSS（International association of traffic and safety sciences）（1998）曾針對 日本 1995 年 1 月 17 日所發生阪神˙淡路大地震後之交通特性做實際調查，其中 針對緊急救援物資之配送進行深入探討，調查災後不同時期的救援物資每日到達 數量與到達時間、分布救援物資配送之運作方式、救援物資之分類（共分主副食 品、飲料、調味料、食器、衛生用品、燃料、衣服、醫藥、電池、事務用品、車 輛等）需求比率、輸送方式、各配送路徑之運輸與路線選擇之主要原因。調查結 果發現災後不同時期之物資配送模式不同，而物資種類的需求程度也有所不同， 醫藥、電池、燃料由初期的高比率漸漸下降，主副食品、飲料、衛生用品與衣服 之需求比率漸漸增加。在配送路線方面，各路段隨著道路搶修而使得平均運輸速 度提升，配送路線亦隨著交通改善而有所不同。針對各項課題與調查結果，該研 究針對六大方面提出相關改善建議：(1)災區之車輛進出管制制度、(2)緊急物資 配送系統與據點選擇計畫、(3)道路情報蒐集與提供體制、(4)替代之運具與配合 輸送方式、(5)災民與物資需求地點與數量之資訊蒐集、以及(6)避難所之物資管 理。 根據各國經驗，震災物流系統常面臨之主要問題可以分為行政與配送單位 兩方面，分述如下： (1) 行政方面的問題 § 因交通阻塞而使得初期物資經常在深夜才到達物資集散據點或避難所，且需 派遣人力配合物資搬運，造成管理的困難。 § 大量物資同時到達使集散中心運作困難。 § 大量物資之庫存造成管理困難。 § 配送據點區位是否適當？是否因建物倒塌、土壤或海岸區液化等而有安全上 的顧慮？所在區位之交通狀況是否良好？ § 災後資訊混亂且通信系統中斷，難以確認需求點位置與需求量。 § 災後交通設施受損且交通狀況混亂，導致物流系統運作效率不佳。 § 各行政區之指揮權責劃分不夠明確。 (2) 配送單位方面 § 車輛緊急徵召與指揮之作業混亂。 § 道路交通狀況之資料蒐集不易。

§ 長時間運作且工作負荷量大造成作業人員與設備之沉重負擔。 這些問題也可以在我國 921 震災之救災工作經驗中得到驗證，根據國家地 震工程研究中心(2000)與內政部建築研究所(1999)於 921 震災災後實地進行之調 查，可以發現主要問題為： (1)因為以往我國沒有大型災害經驗，因此在防災規劃上，未體認大型開放空間及 物質物資儲存場所對於震災防救之重要性。物資集散據點由於並無事先規劃， 因此災後便以靠近救災指揮中心之公共場所為據點，也因此發生管理失序、交 通阻滯現象。地震發生後，各地救援物資蜂擁而入，反而耗損更多人力去管理， 而救災指揮中心也無法有效地分送給災民，更可能因此拖垮整個救災指揮系 統。 (2)大部份車輛皆使用同一熟知道路進入災區造成擁擠，或大量車輛集中至同一個 救災指揮中心，形成卸貨作業延滯，或出現中途放棄目的地的現象。因為交通 阻斷資訊不全且媒體報導缺乏交通阻斷資訊，使物資運送路徑選擇困難。另一 方面媒體報導不均而形成資訊分佈不均，以致資源分佈不均之現象，例如對外 發佈之主要物資轉運中心為南投市之體育場，因此大部份物資均進入此地，造 成管理困難。由地理位置來看，應增加救災物資轉運中心之數量。 (3)經由本次災害發現，災區救援無法自足，必須仰賴外界救援，但因災區緊急聯 外道路及聯外橋樑因經過斷層帶破壞嚴重，造成救援機具及救援人員無法在最 佳的救援時間（災後72小時）內進入災區，延緩後續受困人員搶救時效及物資 運補工作，由於各災區緊急聯外道路多數嚴重破壞，多數仰賴直昇機運補救援 物資。其中以東勢、中寮、集集、竹山情形最為嚴重。當時係暫以修築臨時便 道或以直昇機運補，有必要事先規劃可靠的替代性道路，或規劃大型開放空間 作為直昇機起降之外援據點。 2. 震災物流系統之決策模式 關於物流系統的決策模式在國內外已有相當多相關研究，其中也包括同時 處理物流中心區位與配送路線的研究，例如蔡輝昇(1985)與陳春益(1994)都提出 同時考量配送路線與物流中心區位的決策模式。但在震災物流系統的決策模式設 計方面，相關的文獻則相對較少，例如 Haghani and Oh(1996)與鄭欣蓉(2000)。

鄭欣蓉(2000)利用數學規劃法提出震災物流系統之決策模式，並比較分析賑 災物流與一般物流之特性，將一般物流系統與賑災配送系統之差異區分如表 1 所示。該研究以區位-分派問題與模糊多目標規劃構建最適物資配送模式，並以 921 災區之簡化資料作為個案分析以驗證模式之可行性，提出三點主要建議：(1) 為提高配送模式之實用價值，需結合決策支援系統；(2)政策應主動規劃，於災 前選取適當避難所、物資供給與轉運據點候選地點；(3)可引進基因演算法提昇 大量資料求解之演算效率。

表 1 賑災物流系統與一般物流系統之差異 一般物流系統 賑災物流系統 系統目標 利潤最大 兼顧公平與效率 工廠 物資收集點 物流中心 物資轉運站 角色對應 顧客 物資需求點 常設性 臨時性 設施特性 實質性 可以是虛擬的點 規劃時程 長期-區位 中期-車隊規模 短期-排程 具急迫性，在最短時間內 即要做出不壞的決策 演算效率與最佳化之權衡 較重視最佳化 較重視演算效率 區位-配送模式設計 往返式配送 巡迴式配送 往返式配送 資料來源：鄭欣蓉(2000)。 另外 Fiedrich（2000）提出救災活動之資源規劃決策模式，指出救災工作的 主要目標是使要使損害與傷亡最小化，而救災活動最重要的關鍵點在於資源之最 佳規劃配置，因此架構一個動態最適規劃模式，規劃不同分區與任務下之最適資 源規劃。該研究的構想是可利用資源的有效運用可以改善救災行動的效率，救災 決策者必需尋找一個最適資源規劃，但因為物資的時間、數量、品質是限制因素， 且同時接收與處理大量資訊之困難度高，會使得問題難以處理，所以可以利用電 腦決策支援系統輔助處理，但該文主要是提出可以計算最適資源規劃的數量模 式。研究中也指出根據救災工作任務之不同，可以將救災工作劃分為三類可以減

少傷亡的主要工作：(1)搜尋與救援（search and rescue work），例如：搶救倒塌建

築物內的災民；(2)穩定（stabilizing work），防止二次災害擴大傷亡，例如搶修 壞損的水壩、撲滅火災；(3)緊急搶修（immediate rehabilitation），搶修修復運輸 系統生命線，提升災區內外聯繫之可及性，例如：使災區傷者能迅速送往醫院。 根據救災工作性質不同，可以劃分為三種作業區域，再根據物資特性與時間因 素，架構出最適資源配置模式。 3.其他震災物流相關研究 其他關於震災物流系統之研究尚有：劉怡萱(1999)利用地理資訊系統之網路 分析功能，具體地模擬出高架道路、引道等三維的立體路段，以及時變性路段、 轉向限制與道路封閉等情形，使都會區之路網模擬更符合實際道路狀況。並利用 地理資訊系統求解物資配送問題，以空間級數之分析方法將目標區域做適當分 區，同時求解分區之最佳配送路線，且以圖面顯示及統計表格的輸出，方便救災 物資配送人員更能掌握救災之相關資訊，以提升救災工作之效率。

黃淑媛(2000)建置「全球資訊網（World Wide Web，WWW）」救災物資管理 系統，系統的架構建立整合國內相關防救災計畫研究所得之資訊，以協助救災物 資的管理，更進一步希望將此系統納入災害管理決策支援系統中，使整個災害管 理系統更臻完備。 4. 評析 地震所帶來的災害除了一次災害外，還有二次災害、三次災害，為防止災 害所造成損失與傷亡擴大，應即時採取救災行動，依搶救對象與目的之不同，可 以區分為：搜尋與救援、穩定與搶修。災害依時間推演，從地震發生、混亂、緊 急避難、緊急搶修，一直到社會復甦，於此同時有許多救災活動持續進行，如何 協調各救災單位齊心合作是救災體系的重點。救災工作是防災體系與計畫的重要 一環，如何能在第一時間發揮救災系統的應變能力，可以有效減少傷亡。震災物 流系統亦應於事前妥善規劃，並於災後緊急應變，有效滿足災民之需求。 由國內外防救災體系之相關文章可以發現救災工作最重要的是指揮系統的 有效運作，在災區電信通訊設施受損的情況下，如何蒐集資訊與傳達命令，便是 一重要課題，這也是我國目前在防災體制上待改進之處。有效的物流系統有賴於 完整充分的資訊，例如物資供需資料、轉運據點位置、道路即時路況等，除了要 在通訊系統上加強外，亦可輔以 ITS 與 GIS，使物流系統之運作更順暢。災後物 資、轉運點與路況等之資料量龐大，難以由人工作出迅速正確的規劃與決策，必 須仰賴電腦輔助處理資料與運算，並配合 GIS 系統圖形輸出，並以此為後續建 立震災物流決策支援系統之主要部分。 回顧國內外震災相關文章後，可以發現多半著重於地質、土木與結構工程 方面，日本阪神˙在淡路大地震與我國 921 震災陸續發生後，震災交通方面相關 研究增加許多，但關於震災物流系統的研究仍然很少。震災物流系統之決策模式 是救災物流工作的核心，有合理且易於使用的決策模式，配合資料之收集，便能 在災後迅速進行救援物資之配送。 目前我國三級體系中各級單位雖規定定期舉行防災會報，但在執行與成效上 卻不甚理想，災害防救中心與緊急應變小組也是根據三級制體系設立，但經費分 配與權責劃分上仍待改進，未來有必要重新檢討防救災體系之設計，簡化防災組 織之層級，並設立直屬中央之專責機構，負責統籌防災規劃與災後緊急救援之調 度。指揮權限與決策統一後，由各單位配合執行，震災物流系統更能發揮效率， 節省運輸時間的損耗與成本浪費。 2.2 模式構想 2.2.1 震災物流系統之組成 物流系統之組成應包含物資供給與需求點、物流據點、配送方式等部分，而 震災物流與一般物流系統有所不同，根據震災物流之需要，在組成上應包含：

1.決策單位 防救災工作所牽涉部門廣泛，會造成彼此間協調困難且帶來管理上的問題， 尤其台灣目前並無直屬中央的防救災專責機構，救災工作多由各級地方政府主 導，由中央與軍方負責配合與協調，因此未來可能需要於中央成立專責機構統籌 防災規劃與災後緊急搶救事宜，以統一指揮體系，發揮救災效率，並事前規劃完 善的防災計畫。 2.災情資訊 為發揮救災工作的效率，應充分掌握災情資訊，例如：道路損壞狀況、建 築物損壞狀況，災區旅運需求，醫療用品、緊急物資與民生物資之需求狀況與分 布、物流據點可用區位等，掌握這些資訊可讓物流系統之運作更有效率且適當滿 足災民之需求。為了充分掌握資訊，災前應設計緊急調查計畫與調查手冊，讓各 單位可在災後依照權責緊急調查，以掌握資訊並回報救災工作決策單位，進行有 效的救災工作規劃。 3.物流據點 震災物流系統的組成在物流據點上可以分為幾個主要部分，包括物資供應 點、區域性大型轉運中心、地區性配送中心、物資需求點等節點，另外還包含各 節點間之運輸路線與物資流量，如圖 3 所示。 (1)物資供應點 物資之供應點是指非災區之其他都市的物資集中點與配送據點，應由各縣市 政府在其轄區內設置據點集中各方捐助的救災物資，以避免各人自行送入災區而 造成交通上之負擔。民眾捐助之物資集中收取後進行分類，由各縣市向內政部匯 報可供應物資之種類與數量，再由軍方或中央緊急徵召車輛，並根據需求運至災 區各個區域性轉運中心。 區域性轉運中心 _{地區性配送中心} 物資需求點 物資供應點 物資需求點 物資需求點 圖 3 震災物流系統示意圖

若是來自海外國家之外援，因為透過海空運運抵台灣，則以港口或機場所在 位置作為物資供應點，納入物流系統之考量中，與國內救援物資合併規劃出最佳 的物資輸送方式。 (2)區域性轉運中心 災區各縣市政府於災後緊急選定大型開放空間或廣場作為區域性轉運中心 可行區位，並依據可用人力與物資轉運流量，設置一處或多處大型轉運中心，統 整由各地所送來之物資，再進一步轉送至各個鄉鎮市公所所選定的地區性配送中 心，再由配送中心配送至災民集中處（即物資需求點），適時、適地、適量地滿 足災民之需求。 為了顧及轉運中心附近之需求點可直接由轉運中心配送，減少再透過配送 中心配送所耗損之時間，轉運中心亦應具有配送功能以服務鄰近之需求點。 (3)地區性配送中心 救援物資由區域性大型轉運中心轉送至各地區之配送中心後，再由這些配 送中心統整各需求點之物資需求種類與數量，將物資送到各個物資需求點。 (4)物資需求點 災後物資之需求點主要為災民聚集之場所，以各鄉鎮公所成立之避難所與 災民集中於小型開放空間而私設之避難場所為主要物資需求點，但是這些需求點 的聯外交通狀況不盡相同，先將聯外交通未受影響或有替代道路可達之需求點輸 入決策模式，規劃最佳物資輸送方式。較偏遠或災後交通中斷而造成車輛難以進 入之地區的需求點，則應直接由直昇機輸送，避免救災工作之延誤，以提昇物流 系統的效率與公平性。較緊急需要的物品，如醫藥用品、手電筒、電池或燃料等， 亦應由直昇機緊急送至各需求點。因此整體震災物流配送體系應如圖 4 所示，依 照交通狀況與物資種類分為直昇機運送或車輛運送，配送系統可能為兩層或三層 之輸送架構。

4.運輸路線 物流據點與運輸路線之選擇有相互影響的關係，在規劃物流據點時應充分 考量交通路線與災後道路損壞狀況，區位之選擇以節省運輸時間為主，次要考量 物資裝卸與庫存管理之方便性。 災後交通狀況異於平時，如何蒐集道路損壞資訊以決定最佳運輸路線是震 災物流另一重要決策，路線選擇也以節省運輸時間為主，另外要考量輸送的安全 與可靠度，避免因二次災害或餘震發生而影響物資輸送，或是危害運輸人員生命 安全。 5.通訊系統 災後另一項難題是強烈地震可能嚴重損壞電信通訊系統，造成訊息傳遞困難 的問題，而通訊系統是災情資訊傳遞與救災指揮工作的重要部分，所以必須於災 前規劃緊急通訊方式，例如由軍方深入災區各處以無線電回報災情。 6.緊急運輸車輛 圖 4 物資配送方式示意圖 區域性轉運中心 地區性配送中心 物資需求點 物資供應點 物資需求點 物資需求點 交通中斷需求點 直昇機輸送 緊急物資需求點 醫院 鄰近物資需求點 機場 港口

災後物資之大量需求可能是公家單位與軍方可調度車輛所無法負擔的，故 民間車輛之緊急徵召是必要的，救災決策單位應於災前向監理處掌握民間車輛資 料，於災後緊急徵用卡車與大型車輛配合物資之運輸。也可以參考國外做法，與 民間物流公司或便利商店簽訂合約，由這些民間單位災後配合物資之輸送與發 放，救災工作結束後再由政府負擔相關費用。 7.災前計畫 正因為物資配送方式之不同且牽涉部門眾多，而救災工作首重時效性，故 必須事前妥善規劃震災物流系統與災後緊急配送計畫，以期災後迅速應變，各單 位之工作權責也能明確劃分，減低災後混亂時期所造成之救災工作延誤。 本研究將針對物流據點區位選擇為主，構建決策模式，並配合決策單位、災 情調查與災前規劃等部分，提出震災物流系統之雛形與決策模式，以求解最佳之 區位設置與各據點間之物資流量。於區位決策模式外，再設計路線選擇之決策模 式，規劃最佳之配送路線與運輸車次需求，以提供決策者車輛調度之參考。 2.2.2 震災物流系統之運作 防災物流在各時期有不同之重點工作，各時期之物資需求比例也不盡相 同，為配合災後交通狀況，物流系統之運作也應配合各時期交通管理措施，並以 交通管理之決策與實際交通狀況作為物流系統的重要參考，以期物資運輸車輛能 配合交通管制，並根據實際道路受損狀況與各路段災後行駛速率規劃最佳輸送方 式。若某些地區因交通受損嚴重，則應考慮以直昇機緊急運送物資進行補給，但 直昇機運載容量有限，仍然需靠緊急搶通重要道路以進行車輛輸送為主要物資運 輸方式。 災後各時期之物資需求種類與比例各不相同，如圖 5 所示，災後初期以醫 療用品（如藥品、繃帶、紗布等）與緊急物資（如手電筒、電池、燃料等）為主， 隨著救災工作的進行，民生物資（如食物、飲水、衣物、衛生用品等）的需求比 例會漸漸升高，因此震災物流系統應依照各期物資需求種類與數量進行調度，並 分期規劃物資輸送方式。 震災物流系統之運作與各時期防救災工作之配合如圖 6 所示，災前應配合 防災計畫規劃最可靠物流據點區位，評估各程度地震對物流系統之影響，並規劃 物資據點區位，進行設施硬體改善與交通設施強化，在選定物流據點儲備適量醫 藥用品、緊急物資與民生用品。另外還要妥善規劃震災物流系統之運作體系，明 訂指揮權限與相關各單位工作權責，並不斷進行演習，找出震災物流體系之缺點 進行改善。

災前規劃 災後救援物資 配送 災後緊急交通 管制計畫 調整配送計畫 災後緊急災情 調查 1.計算路網可靠度與 可能旅行時間 2.災前震災物流系統規劃 緊急調查災情,物資需求狀況,交 通設施損壞情形,旅次分佈 1.根據道路狀況與旅次需求,對不 同車種給予優先使用順序 2.根據增量交通量指派預估可能 旅行時間 1.決策模式之運算 2.震災物流系統之運作 1.收集交通搶修進度資訊 2.調整交通管制計畫 3.重新輸入決策模式 4.比較調整區位與配送路線後可 能節省運輸時間或成本 根據比較結果決定是否 調整配送計畫 根據模式結果規劃震災 物流系統,並事先規劃硬 體建設與交通設施,或改 善硬體設施 根據增量指派結果進行 交通管制 根據模式結果進行災後 賑災民生物資配送 根據調查結果進行傷亡 搶救,交通搶修,緊急物 資之緊急配送,賑災民生 物資之徵集與調度

地震

災 前 搶 救 維 生 復 舊 圖 6 震災各時期物流系統與其他系統之工作配合 資料來源：本研究整理 圖 5 震災各時期物流工作示意 圖 資料來源：本研究整理 醫療用品之運送 賑災民生物資運送 緊急用品之運送 災前 搶救 維生 復舊 時 間 震災物流系統 之規劃 調查物資供需分 佈 交通設施 損壞狀況 調查 主 要 工 作 交通設施搶修 交通管制

當震災發生後應緊急進行災情調查計畫，其中包括人員傷亡、交通設施受 損狀況、災後旅運需求、物資供給與需求分布、物流據點可用區位、避難所位置 與收容災民人數，各單位可用人力等相關資訊之收集，如圖 7 所示，將這些資訊 經過救災指揮中心之統整，各救災系統分別利用這些資訊進行救災工作之決策與 調度。 當各項資訊逐漸掌握後，應由交通管理系統根據各路段災後可用容量，分 別給予各種車輛之進出權限，進行交通量之增量指派，以符合各路段車輛行駛速 度之要求，並已指派結果作為交通管制計畫之參考進行管制。在交通管制、交通 量指派與各路段速率等相關工作決定後，利用各路段車流速率，預估各節點間之 可能運輸時間，作為物流系統決策模式所需之時間參數。 在災後搶救時期，為講求時效性，在進行物資需求調查前，應先緊急以直昇 機運送足量之醫藥用品與緊急物資至各鄉鎮。在搶救時期同時進行各項物資需求 之調查，並調查災前規劃之物流據點受損程度，根據交通狀況選出物流據點可行 區位。在災區外之其他縣市則進行儲備物資之調度與民眾捐贈物資之收集，並徵 召民間車輛作為緊急運輸車輛。 在相關資訊掌握後，便開始物流系統之運作與動員，首先先確定需求點是否 因交通中斷或聯外道路受損而影響可能運輸時間，如圖 8 所示，將需要直昇機運 輸之需求點由直昇機載運各項物資進行補給，其餘需求點則利用道路運輸，輸入 震災物流系統決策模式，規劃物資配送計畫，進行各項物資之配送。 交通設施在維生與復舊時期不斷搶修完成，交通狀況漸漸恢復，震災物流系 1.調查計畫與手冊 2.職權劃分 3.配送計畫 緊急調查 道路狀況調查 (公路局與鄉鎮公 所) 物資需求調查 (鄉鎮公所) 旅運需求調查 需求點分布與需 求量

地震

預估各路段旅行 時間 圖 7 各單位緊急調查示意圖

統之配送計畫亦應配合調整，若有較佳之區位與配送方式時，根據調整配送計畫 可能之成本與所需時間，決定是否進行調整。若區位與配送方式之調整對物流系 統運作效率沒有太大影響，則暫不調整配送計畫，避免對人員與車輛調度造成影 響。 2.2.3 區位選擇模式構想 震災物流系統之決策模式第一部份為物流據點區位選擇決策，包括區域性大 型轉運中心與地區性配送中心之區位選擇，並在模式中同時求解各據點間物資流 量，根據國內目前區位選擇之決策機制與參考國外運作經驗，以下分別說明國內 目前決策機制與未來理想的運作機制。 1.目前決策機制 在區位選擇方面，地區性決策者是鄉鎮首長，而區域性決策則由縣市首長負 責，因此應該是兩階段的規劃問題。這兩階段的規劃決策會互相影響，上階問題 應是縣市政府對區域性大型物資集散中心區位之決策，下階問題應是鄉鎮公所對 地區性物資配送中心區位之決策，上階問題對區域性大型物資集散中心區位選擇 會影響下階問題的決策，而下階問題中對物資配送中心區位選擇也會影響上階問 題的決策，如圖 9。在模式中當區位決定後，亦應一併算出各據點間之物資流量， 且流量均衡後要滿足各需求點災民之需求。 需求點分布 道路交通是否 中斷 是 否 直昇機空運 直昇機空運 是否因道路受 損而使可能運 輸時間過長 是 否 輸入配送模式 最佳配送方式 圖 8 各需求點運輸方式選擇示意圖

因為救災首重時效性，規劃目標應是使總配送時間最小化，各路段災後交通 狀況不同，旅行時間也不盡相同，若以旅行距離估算時間會有所誤差，為求結果 正確且符合實際應以災後緊急調查所得之旅次需求配合交通管制進行交通量指 派，預估可能旅行時間，作為模式在災後迅速反應所需時間參數。 上階問題之目標函數為物資由各供應點送出，經轉運中心轉運後，送往各配 送中心之總運輸時間最小化，決策變數為區域性大型轉運中心之區位選擇；下階 問題之目標函數為物資由各轉運中心送出，經過配送中心進行配送，送往各需求 點之總運輸時間最小化，決策變數為地區性配送中心之區位選擇，如圖 10。 2.理想決策機制 在區位選擇之決策方面，理想的決策機制應設計為單一決策者之一階規 劃，可以減少二階模式求解的困難，且結果也較目前運作方式之二階規劃為佳。 這也反應未來台灣應效法歐美與日本，成立負責防救災工作之專責機構，直屬於 中央，於重大災害發生時統籌規劃救災工作，統一指揮權限，各級地方政府則負 責配合與管理。若震災物流系統之指揮權限統一，重大決策之決定可以統一，則 模式將變為一階，是較目前更為理想的決策模式，如圖 11 所示。 一階規劃將所有區位選擇同時考量並進行決策，在於尋找全域最佳解，求 解結果應為最佳之決策。而二階規劃因為決策者不同，不同決策者考量的條件亦 不相同，所以為了雙方之妥協，求解結果可能是次佳解或更次之的解。本研究將 在第五章之實例分析中比較兩種決策模式之結果，驗證一階規劃的結果是否較 佳。

上階問題

決策者:縣市政府 目標:min運輸至各配送中心時間總和

下階問題

決策者:鄉鎮公所 目標:min配送至各需求點時間總和 區域性大型物資集散中 心區位選擇 地區性物資配送中心區 位選擇 圖 9 二階規劃示意圖

1 2 s 區域性轉運中 心候選區位i 地區性配送中 心候選區位j 物資需求點 物資供應點 i 1 M 物資需求點 S 物資需求點 上階問題 決策變數 下階問題 決策變數 上階問題目標函數考慮範圍

Min Total travel time

下階問題目標函數考慮範圍

Min Total travel time 圖 10 二階規劃物流系統示意圖

2.2.4 配送路線選擇決策模式構想 在配送路線選擇之決策模式方面，因為各地區可能設置一個或多個配送中 心，若不限制每一需求點僅能為一配送中心服務，則問題與決策模式可能為單一 場站多車輛類型或多場站多車輛類型。但因物流據點區位與物資流量已於第一階 段決策中決定，若有某一需求點同時為兩配送中心服務，進行不同物資之配送 時，可以將該需求點視為不同之兩點，分別在兩配送中心之 VRP 模式中求解， 如此一來模式仍維持為單一場站問題，求解效率可大為提高。 如圖 12-I 所示，若有一需求點 A，分別受兩配送中心服務，自配送中心 1 得到食物 100 單位之補給，並自配送中心 2 得到飲水之 50 單位之補給，可以將 需求點 A 視為兩個不同節點 A'與 A''（如圖 12-II），分別輸入兩個配送中心之路 線選擇模式，分別求解 A'在配送中心 1 之路線選擇結果與 A''在配送中心 2 之路 線選擇結果，如圖 12-III 所示，但 A'與 A''所代表的仍是需求點 A，結果如圖 13 所示。這樣的操作方式可以將模式簡化為針對每一配送中心之單一場站多車輛 VRP 問題，求解過程較為簡單。 1 2 s 區域性轉運中 心候選區位i 地區性配送中 心候選區位j 物資需求點 物資供應點 i 1 M 物資需求點 S 物資需求點 單一決策者考慮總運輸時間最小化 圖 11 一階規劃物流系統示意圖

地區性物資配 送中心1 地區性物資配 送中心2 I. 食物100 飲水50 物資需求點A 需求:食物100 飲水50 地區性物資配 送中心1 地區性物資配 送中心2 II. 食物100 飲水50 A' 需求:食物100 A'' 需求:飲水50 地區性物資配 送中心1 地區性物資配 送中心2 III. 食物100 飲水50 A' 需求:食物100 A'' 需求:飲水50 物資需求點 物資需求點 物資需求點 物資需求點 圖 12 單一場站問題示意圖

因為震災物資配送多為大量式運送，單一需求點所需要物資數量可能需要 多部車輛之運輸才能滿足，或是車輛有限下需要往返數個車次才能運輸完畢，因 此若將需求量直接帶入路線選擇模式中，可能出現包含單趟往返車次之結果。為 節省運算時間應先將各需求點之需求量除以每部車輛之裝載容量，所得商數為需 要單趟往返次數，運輸路線則為配送中心與該需求點間運輸時間最短之路徑；餘 數則為修正後需求量，表示單一車輛裝載物資後仍有空間可供服務另一需求點， 需考慮與其他需求點於同一車次中一起配送之情形。將修正後需求量代入第二階 段決策模式進行各配送中心之路線選擇決策，如此可以避免浪費時間於運算單趟 往返車次，且可降低模式之複雜度。 例如某一需求點需要某種物資 2000 單位，而車輛之裝載容量為 300 單位， 則需至少 7 個車次（2000/300=6.66）才能服務完成，但第 7 個車次運送該需求點 所需 200 單位物資時，有多餘空間 100 單位（300-200=100）可以服務其餘需求 點，則應考慮同時服務多個需求點時之路線選擇，需將該需求點最後所餘之需求 量 200 代入路線選擇模式，與其他需求點共同決策，尋找是否具有一車次同時服 務多個需求點之機會，以節省往返於配送中心之運輸時間，進一步提昇運輸效率。 2.3 模式構建 2.3.1 區位分析模式 圖 13 單一場站問題求解結果示意圖 地區性物資配 送中心1 地區性物資配 送中心2 食物100(來自配 送中心1) 飲水50(來自配 送中心2) 物資需求點 物資需求點 物資需求點 物資需求點 物資需求點A 需求:食物100 飲水50

因為災後難以預估交通復建進度與各時期實際需求，若採用動態模式則需 事先確定各時期各路段之旅行時間與各需求點需求量等參數，這些參數很難在災 後第一時間蒐集完成，若事先預估亦難以確保正確性，甚至可能因參數預估錯誤 而導致決策錯誤。 本研究擬採用靜態模式進行分期規劃，在規劃第一時期之運輸方式前，需 蒐集交通阻斷狀況、災區旅運需求與交通管制狀況預估短時期內每一路段之可能 旅行時間；並根據鄉鎮公所回報之各避難所收容人數預估緊急或民生物資需求， 緊急進行物資之調度與運送；在醫療用品方面則根據各大醫療據點之回報，以直 昇機緊急補給藥品等醫療物資。在第一時期規劃完成並進行運輸時，同時蒐集第 二時期之相關資訊，例如更新各路段旅行時間、路段搶通資訊、各需求點之實際 物資需求種類與數量或新增需求點等資訊，以更新的數據作為新一期決策模式之 參數，進行第二時期之規劃。在每一時期物流系統運作同時，為下一期規劃所需 參數，進行各項資料之調查與更新，可以使模式結果貼近實際狀況，也比較符合 實務做法。 但是靜態模式難以處理物流據點之庫存問題，因為必須在動態環境下才能 考慮庫存，因此本研究暫不考慮庫存問題與動態環境，假設物流據點不具備或可 暫不考量庫存功能，期許於後續研究中逐步改進。 以下將介紹在某一特定時期物流據點區位選擇決策模式之構建，並於模式中 同時求解各據點間物資流量。 1. 符號定義 在構建模式前先針對所使用符號做一說明，分別針對決策變數與所需參數進 行符號之解釋，而決策變數正是決策模式所要求解的結果，參數則是模式求解所 需之已知資訊。 (1) 決策變數 模式決策變數定義如下：

RLC_i(regional logistics center 區域性轉運中心)： =1，區域性轉運中心設立在位置 i 上；

=0，區域性轉運中心不設立在位置i 上；

LLC_j(local logistics center 地區性配送中心)： =1，配送中心設立在位置 j 上；

=0，配送中心不設立在位置j 上；

RLC_i

IF_sil(inbound flow)：由外部物資供應點 s 送至轉運中心i 之物資 l 流量；

OF_ijl(outbound flow)：由轉運中心i 送至物資配送中心 j 之物資 l 流量；

DF_jkl(distributional flow)：由物資配送中心j 送至需求點 k 之物資 l 流量。 以上決策變數間的關係示意如圖 14。 (2) 參數 應輸入模式之參數定義如下： Ssl：外部物資供應點 s 可提供物資 l 數量； Dkl：物資需求點 k 需要物資 l 數量；

ITTsi(inbound travel time)：由物資供應點 s 送至轉運中心 i 之旅行時間； OTTij(outbound travel time)：由轉運中心 i 送至配送中心 j 之旅行時間； DTTik(distribution travel time)：由配送中心 j 至需求點 k 之旅行時間。 上述參數之間的關係示意如圖 15。 其它應輸入模式之參數定義如下： 區域性轉運中 心候選區位 地區性配送中心 候選區位 _{物資需求點} 物資供應點 IF_sil OF_ijl DF_jkl RLC_i LLC_j 圖 14 變數說明示意圖 區域性轉運中 心候選區位 地區性配送中心 候選區位 _{物資需求點} 物資供應點 ITT_si OTT_ij DTT_jk l 圖 15 參數說明示意圖

B1：區域性轉運中心營運之人力限制； B2：地區性配送中心營運之人力限制； RFCi：轉運中心 i 之設施營運所需人力； LFCj：配送中心 j 之設施營運所需人力； RUBi：轉運中心 i 運量規模之上限； RLBi：轉運中心 i 運量規模之下限； LUBj：配送中心 j 運量規模之上限； LLBj：配送中心 j 運量規模之下限； Ajk：需求點 k 是否在配送中心可能設置位置 j 之服務範圍內； Ajk=1，j 可以服務到 k （需求點 k 在配送中心可能設置位置 j 之服務範圍內）； Ajk=0，j 不能服務到 k （需求點 k 不在配送中心可能設置位置 j 之服務範圍內）。 2. 一階規劃決策模式 當指揮體系統一時，轉運中心與配送中心區位之決策者相同，震災物流系統 之模式為一階規劃。在做區位選擇的同時，各節點間物資流量需符合各需求點之 需求，在決定最佳區位時會同步算出各據點間之最佳流量。 (1) 目標函數 震災發生後，各項救援物資之輸送具有急迫性，必須適時、適量、適當地點 以滿足災民需求，運輸成本相對上較不重要，運送時間越縮短越能提昇震災物流 系統之效率，故本模式設計為總運輸時間最小之單目標規劃，目標函數如下： (2) 限制式 Ø 限制式 1 使轉運中心 i 物資 l 流入數量總和等於流出數量總和： Ø 限制式 2 使配送中心 j 物資 l 流入數量總和等於流出數量總和：

∑∑

∑

∑

∑∑

∑∑

∑

+ + = j k l jkl jk l ijl i j ij s i l sil si IF OTT OF DTT DF ITT F Min l i OF IF j ijl s sil =

∑

,∀ ,

∑

l j DF OF_ijl = _jkl,∀ ,

∑

∑

Ø 限制式 3 所有配送中心送至需求點 k 之物資 l 數量總和等於其總需求： 由限制式 1~3 可以使物資由供應點運輸至需求點間各段流量在每一據點流 進與流出都達成均衡，且最後由配送中心送至各個需求點之流量恰好滿足需求。 因為不限制單一需求點僅能受一個配送中心服務，在限制式 3 中可能發生單一需 求點同時受一個以上的配送中心服務的情形，為顧及物資配送效率而暫不設相關 限制，允許同一地區同時有一個以上配送中心可服務相同需求點。 Ø 限制式 4 物資供應點 s 所提供物資 l 總數必須小於 s 之最大供應量，以免產生某物資 供給點之供給量超過實際物資擁有數量的偏誤： Ø 限制式 5 為避免設置過多轉運中心，造成人力不足而發生管理困難，限制每一轉運 中心為維持設施運作有最小人力需求，使維持所有轉運中心運作所需人力 總數不能超過縣市政府可用人力 B1： Ø 限制式 6 為避免同一地區設置過多配送中心，造成人力不足以維持運作，而造成管 理困難，限制每一配送中心為維持設施運作有最小人力需求，使維持所有 配送中心運作所需人力總數不能超過鄉鎮公所可用人力 B2： 限制式 5 與限制式 6 避免物流據點之設施數目過多，因人手不足而造成管 理與運作之困難，避免模式為運輸效率而廣設物流據點，且使設施數目之限制符 合各級單位可用人力。一般物流系統以設施成本與預算限制做為考量設施設置數 目之主要因素，或以直接限制設施數目方式處理，都不符合震災救災工作效率第 一而成本為次要考量之特性，故本研究修改為以可用人力作為考量因素，後續更 可以通過每一物流據點之物資流量衡量所需人力，使人力需求之預估更切合實 際。 Ø 限制式 7 因為各轉運中心之設施面積有限，無法容納過多物資與車輛，為避免過多 流量集中於某一轉運中心，根據每個可能區位之設施面積衡量最大負荷

∑

= ∀ j kl jkl D k l DF , , l s S IF _sl i sil ≤ ,∀ ,

∑

1 B RFC RLC i i i × ≤

∑

2 B LFC LLC j j j × ≤

∑

量，限制各轉運中心流量必須在最大負荷量 RUBi 以下，若 RLCi 等於 1 代 表轉運中心設置於位置 i，則表示流量必須在 RUBi 以下，若 RLCi 等於 0 代表轉運中心不設置於位置 i，則表示流量為 0： Ø 限制式 8 因為各配送中心之設施面積有限，無法容納過多物資與車輛，為避免過多 流量集中於某一配送中心，根據每個可能區位之設施面積衡量最大負荷 量，限制各轉運中心流量必須在最大負荷量 LUBj 以下，若 LLCj 等於 1 代 表配送中心設置於位置 j，則表示流量必須在 LUBj 以下，若 LLCj 等於 0 代 表配送中心不設置於位置 j，則表示流量為 0： Ø 限制式 9 為避免人力資源之浪費，限制各轉運中心流量在最小規模 RLBi 以上才可以 設置，若 RLCi 等於 1，則表示流量必須在 RLBi 以上，若 RLCi 等於 0，則 表示流量為 0： Ø 限制式 10 限制各配送中心流量在最小規模 LLBi 以上才可以設置，若 LLCj 等於 1，則 表示流量必須在 LLBj 以上，若 LLCj 等於 0，則表示流量為 0： 限制式 7~10 使經過每一物流據點之流量具有上下限，因為每處設施所能容 納物資容量都因設施規模而存在上限，為避免人力浪費也給予最小規模，物資流 量在最小規模下則不在該處設置物流據點。 Ø 限制式 11 為避免在沒有流量的地點設置轉運中心，設計限制式如下：其中 M 表示任 意之極大實數，如：1010。當 RLCi 為 0 時，則流量必為 0，若 RLCi 為 1， 流量需小於 M，等於無流量限制。 i RLB RLC IF i i s l sil ≥ × ∀

∑∑

, j LLB LLC DF _{j j} k l jkl ≥ × ∀

∑∑

, i RUB RLC IF i i s l sil ≤ × ∀

∑∑

, j LUB LLC DF j j k l jkl ≤ × ∀

∑∑

, i M RLC IF i s l sil− × ≤ ∀     

_∑∑

, 0

Ø 限制式 12 為避免設置轉運中心的地點沒有流量，設計限制式如下，其中 m 為任意之 極小實數，如：10-10。當 RLCi 為 0 時，對流量並無限制，若 RLCi 為 1， 流量需大於 m，相當於流量需大於 0，也就是必有流量存在。 限制式 11 與限制式 12 之組合限制轉運中心之設置必伴隨物資流量經過該地 點，若該地點物資流量為 0 則不能設置轉運中心。 Ø 限制式 13 為避免在沒有流量的地點設置配送中心，設計限制式如下：其中 M 表示任 意之大實數，如：1010。當 LLCj 為 0 時，則流量必為 0，若 LLCj 為 1，流 量需小於 M，等於無流量限制。 Ø 限制式 14 為避免設置配送中心的地點沒有流量，設計限制式如下，其中 m 為任意之 小實數，如：10-10。當 LLCj 為 0 時，對流量並無限制，若 LLCj 為 1，流 量需大於 m，相當於流量需大於 0，也就是必有流量存在。 限制式 13 與限制式 14 之組合限制配送中心之設置必伴隨物資流量經過該地 點，若該地點物資流量為 0 則不能設置配送中心。 Ø 限制式 15 為避免較偏遠需求點附近沒有配送中心，或配送中心集中在需求量高的地區 而忽略需求量小的區域，以參數 Ajk 限制配送中心之服務範圍，當需求點 k 在配 送中心 j 之行政區域或最大服務距離內，設 Ajk 為 1，當需求點 k 在配送中心 j 之行政區域或最大服務距離外，設 Ajk 為 0。限制式之意義為限制配送中心 j 可 以服務需求點 k 時，j 至 k 間才能有流量 DFjkl： (3) 模式 配合以上變數與參數符號說明、模式目標函數與限制式之設定，完整模式如 下： i m RLC IF _i s l sil− × ≥ ∀     

_∑∑

, 0 j M LLC DF j k l jkl− × ≤ ∀     

_∑∑

, 0 j m LLC DF j k l jkl− × ≥ ∀     

_∑∑

, 0 k j M A DF jk l jkl− × ≤ 0,∀ ,     

_∑

3. 二階規劃決策模式 依照目前台灣震災物流系統之運作現況，轉運中心與配送中心之區位選擇 決策者不同，各區位分別由縣市政府與鄉鎮公所決定，此時模式成為二階規劃問 題。上階問題之決策者為縣市首長，負責決定轉運中心之區位選擇；下階問題之

{ }

LLC

{ }

s i j k l RLC DF OF IF k j M A DF j m LLC DF j M LLC DF i m RLC IF i M RLC IF j LUB LLC DF i RUB RLC IF j LLB LLC DF i RLB RLC IF B LFC LLC B RFC RLC l s S IF l k D DF l j DF OF l i OF IF t s DF DTT OF OTT IF ITT F Min j i jkl ijl sil jk l jkl j k l jkl j k l jkl i s l sil i s l sil j j k l jkl i i s l sil j j k l jkl i i s l sil j j j i i i sl i sil j kl jkl i k jkl ijl j ijl s sil j k l jkl jk l ijl i j ij s i l sil si , , , , , 1 , 0 , 1 , 0 , 0 , 0 , 0 , , 0 ) 15 ( , 0 ) 14 ( , 0 ) 13 ( , 0 ) 12 ( , 0 ) 11 ( , ) 10 ( , ) 9 ( , ) 8 ( , ) 7 ( ) 6 ( ) 5 ( , , ) 4 ( , , ) 3 ( , , ) 2 ( , , ) 1 ( . . 2 1 ∀ ∈ ∈ ≥ ≥ ≥ ∀ ≤ × −       ∀ ≥ × −       ∀ ≤ × −       ∀ ≥ × −       ∀ ≤ × −       ∀ × ≤ ∀ × ≤ ∀ × ≥ ∀ × ≥ ≤ × ≤ × ∀ ≤ ∀ = ∀ = ∀ = + + =

∑

∑∑

∑∑

∑∑

∑∑

∑∑

∑∑

∑∑

∑∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑∑

∑

∑

∑∑

∑∑

∑

決策者為鄉鎮首長，負責決定各地區配送中心之區位選擇。各自之目標函數也分 別不同。上階問題之目標函數為物資由各供應點送出，經轉運中心轉運後，送往 各配送中心之總運輸時間最小化；下階問題之目標函數為物資由各轉運中心送 出，經過配送中心進行配送，送往各需求點之總運輸時間最小化。 上階問題與下階問題之關係如圖 16，上階問題之轉運中心區位選擇結果會 輸入下階問題作為已知參數，下階問題之配送中心區位選擇結果會輸入上階問題 作為已知參數，在雙方對區位選擇收斂至一致解時，流量也會趨近一致，即為二 階規劃之結果。 (1) 上階問題： 為兼顧流量均衡，流量之限制式仍是限制由物資供應點經過轉運中心，再 經過配送中心配送至需求點，各據點間之流量均衡後要滿足各需求點之需要。決 策變數為轉運中心區位選擇。目標函數為物資由各供應點送出，經轉運中心轉運 後，送往各配送中心之總運輸時間最小化。但模式中 LLCj 為下階問題之結果， 為已知參數，故取消對配送中心人力需求之限制式與配送中心流量上下限之限制 式。上階問題之決策模式構建如下：

上階問題

下階問題

Input Output Output Input Input Output Input Output 各據點間之可能旅行時間 物資之供給與需求 各轉運中心之人力需求與限制 各轉運中心流量上下限 各配送中心之可服務範圍 各據點間物資 流量 各據點間物資 流量 各據點間之可能旅行時間 物資之供給與需求 各配送中心之人力需求與限制 各配送中心流量上下限 各配送中心之可服務範圍 轉運中心區位 配送中心區位 圖 16 二階規劃關係圖

(2) 下階問題： 為兼顧流量均衡，流量之限制式仍是限制由物資供應點經過轉運中心，再 經過配送中心配送至需求點，各據點間之流量均衡後要滿足各需求點之需要。決 策變數為轉運中心區位選擇。目標函數為物資由各轉運中心送出，經配送中心配 送後，送往各需求點之總運輸時間最小化。但模式中 RLCi 為上階問題之結果， 為已知參數，故取消對轉運中心人力需求之限制式與轉運中心流量上下限之限制 式。下階問題之決策模式構建如下：

{ }

s i j k l RLC DF OF IF k j M A DF j m LLC DF j M LLC DF i m RLC IF i M RLC IF i RUB RLC IF i RLB RLC IF B RFC RLC l s S IF l k D DF l j DF OF l i OF IF t s OF OTT IF ITT F Min i jkl ijl sil jk l jkl j k l jkl j k l jkl i s l sil i s l sil i i s l sil i i s l sil i i i sl i sil j kl jkl i k jkl ijl j ijl s sil l ijl i j ij s i l sil si , , , , , 1 , 0 , 0 , 0 , 0 , , 0 ) 12 ( , 0 ) 11 ( , 0 ) 10 ( , 0 ) 9 ( , 0 ) 8 ( , ) 7 ( , ) 6 ( ) 5 ( , , ) 4 ( , , ) 3 ( , , ) 2 ( , , ) 1 ( . . 1 1 ∀ ∈ ≥ ≥ ≥ ∀ ≤ × −       ∀ ≥ × −       ∀ ≤ × −       ∀ ≥ × −       ∀ ≤ × −       ∀ × ≤ ∀ × ≥ ≤ ∀ ≤ ∀ = ∀ = ∀ = + =

∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑ ∑

∑ ∑

∑

經過以上模式之設定，上階問題與下階問題之關係如圖 17，可以由圖中看 出上下階問題中各變數、參數輸入與輸出之關係。上階問題所需參數為各節點間 運輸時間（ITT,OTT）、物資供給與需求（D,S）、設置各轉運中心所需考慮之人力 限制（RFC）、可運用人力總數（B1）、流量之上下限（RUB,RLB）、各配送中心 之服務範圍限制（A），另外需輸入下階問題所求得之配送中心區位，將所有數 據輸入上階模式後所得結果為轉運中心區位選擇（RLC）與各節點間物資流量 （IF,OF,DF）。 下階問題所需參數為各節點間運輸時間（OTT,DTT）、物資供給與需求 （D,S）、設置各配送中心所需考慮之人力限制（LFC）_{、可運用人力總數（B2）、}

{ }

s i j k l LLC DF OF IF k j M A DF j m LLC DF j M LLC DF i m RLC IF i M RLC IF j LUB LLC DF j LLB LLC DF B LFC LLC l s S IF l k D DF l j DF OF l i OF IF t s DF DTT OF OTT F Min j jkl ijl sil jk l jkl j k l jkl j k l jkl i s l sil i s l sil j j k l jkl j j k l jkl j j j sl i sil j kl jkl i k jkl ijl j ijl s sil j k l jkl jk l ijl i j ij , , , , , 1 , 0 , 0 , 0 , 0 , , 0 ) 12 ( , 0 ) 11 ( , 0 ) 10 ( , 0 ) 9 ( , 0 ) 8 ( , ) 7 ( , ) 6 ( ) 5 ( , , ) 4 ( , , ) 3 ( , , ) 2 ( , , ) 1 ( . . 2 2 ∀ ∈ ≥ ≥ ≥ ∀ ≤ × −       ∀ ≥ × −       ∀ ≤ × −       ∀ ≥ × −       ∀ ≤ × −       ∀ × ≤ ∀ × ≥ ≤ ∀ ≤ ∀ = ∀ = ∀ = + =

∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑ ∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑ ∑

∑

∑

∑ ∑

流量之上下限（LUB,LLB）、各配送中心之服務範圍限制（A），另外需輸入上階 問題所求得之轉運中心區位，將所有數據輸入下階模式後所得結果為配送中心區 位選擇（LLC）與各節點間物資流量（IF,OF,DF）。 上下階問題間之反覆運算後，當轉運中心區位選擇(RLC)與配送中心區位選 擇 (LLC) 在 上 下 階 都 得 相 同 結 果 時 收 斂 至 一 致 解， 並 求 出 各 節點 間 之 流 量 (IF,OF,DF)。決定後之區位即為震災物流系統之決策結果，模式中也一併算出各 節點間之最佳流量，作為決策者調度物資之參考。 2.3.2 配送路線決策模式 在各配送中心路線選擇方面，採用一般單一場站多車輛之 VRP 模式，並針 對震災物流系統之特性進行修正，使模式符合震災物流系統之需求。先前曾提到 將每需求點之需求量除以車輛裝載量，計算每需求點至少需多少車次服務，並計 算單趟往返之車次，再將餘數做為修正後需求量，代入路線選擇決策模式，一方 面簡化模式之設計，另一方面也減少演算時間之無謂浪費。因此以下模式所需需 求量參數皆為修正後需求量，亦即扣除單點往返車次之運輸量後之餘數，將剩餘

上階問題

下階問題

jk i i i sl kl jk ij si OTT DTT D S RFC B RUB RLB A ITT , , , , , , 1, , , i RLC jkl ijl sil OF DF IF , , Input Output Output Input j LLC Input Output Input jk j j j sl kl jk ij si OTT DTT D S LFC B LUB LLB A ITT , , , , , , ₂, , , jkl ijl sil OF DF IF , , Output 圖 17 二階規劃變數關係圖

需求量大於零且不超過一部車輛裝載容量的需求點代入路線選擇模式。 1. 符號說明 在構建模式前先針對所使用符號做一說明，分別針對決策變數與所需參數 進行符號之解釋，而決策變數正是決策模式所要求解的結果，亦即運輸路線之選 擇，參數則是模式求解所需之已知資訊。 (1) 決策變數 模式之決策變數說明如下： xijv 表示路線選擇與否，將包括配送中心與需求點之所有據點一併編號，作 為網路節點之編號，配送中心為 1 號，需求點分別為 2 至 N 號，以 i 與 j 表示， 車輛則以 v 表示第 v 部車輛，該配送中心共有 V 部車可供調度，xijv 為二元變數， 其數值代表意義如下： =1，車輛v 將服務節點 i,j 間路段 =0，車輛v 不服務節點 i,j 間路段 (2) 參數 Tijv 為第 v 部車行駛於節點 i 至 j 間路段所需旅行時間； di 為修正過後之需求點 i 所需物資數量（即扣除單點往返車次運送量後之餘 數）； Kv 為第 v 部車之裝載容量； tiv 為第 v 部車在節點 i 所需之裝卸時間； WTv 為第 v 部車之單一車次工作時間上限。 2. 決策模式 根據震災物流系統之單一配送中心運輸路線選擇特性，將模式設計如下： (1) 目標函數 為符合救災工作之時效性，如同區位選擇模式之目標函數，路線選擇模式 之目標函數亦是使總配送時間最小化，因此所有路段之 xijv 值與該路段車輛 v 所 需旅行時間 Tijv 乘積之加總即為總配送時間，若 xijv 為 0 則不會計算在內，若 xijv 為 1 則需計算在總配送時間中，故目標函數如下：

x

_ijv

(2) 限制式 Ø 限制式 1 為使每一需求點恰有一部車進入服務，當 j= 2 至 N 時， xijv 對 i 與 v 之加 總應為 1，使每一需求點都有被服務到： Ø 限制式 2 為使每一需求點恰有一部車服務完畢準備離開，當 i= 2 至 N 時， xijv 對 j 與 v 之加總應為 1，使每一需求點恰有一部車服務完畢由此節點離開： Ø 限制式 3 為使每一節點有車輛進入必伴隨該車輛之離開，且次數應一致，限制車輛 進入次數等於車輛離開次數，避免有進無出或無進有出之情形： 限制式 1~3 組合之用意在於使每一需求點必有一部車服務，亦即每一需求 點必有一進一出之情形。包括配送中心與需求點之所有節點車輛進入次數必等於 離開次數，亦即需求點若有車輛進入必伴隨車輛之離開，而有幾部車自配送中心 出發必有相同數量之車輛回到配送中心。 Ø 限制式 4 為使第 v 部車輛所服務需求點之需求量總和不超過該車輛裝載容量 Kv，必 須限制每一車次之最大服務量，若超過服務上限則表示至少另需一部以上車輛服 務其餘需求點： Ø 限制式 5 為避免單一車次之工作時間過長，應限制每一車次之工作時間上限，避免 有某一車次繞行過多需求點而超過工作時間之上限，也可避免有總距離過長的車 次產生。加總每一服務需求點所需裝卸時間與總旅行時間，必須小於每一車次之 工作時間上限： v ij N i N j V v v ij

x

T

Min F

∑∑∑

= = =

=

1 1 1

(

)

∑∑

=

=

i v v ij

j

,...,Í

x

1

2

(

)

∑∑

=

=

j v v ij

i

,...,N

x

1

2

(

1

)

,

0

1 1

,...,N

p

v

x

x

j v pj i v ip

−

∑

=

∀

=

∑

= =

v

K

x

d

_v j v ij i i

≤

∀









∑

∑

,

Ø 限制式 6 為避免決策結果產生同一車輛自配送中心離開後同時服務多個需求點，需 限制第 v 部車輛由配送中心（節點編號為 1）出發後之首次路段選擇僅能擇一使 用，亦即僅能服務一處需求點，再由該需求點離開轉往其他需求點服務，不能同 時服務兩處需求點。或是該部車輛可以選擇不出動，則該值總和為 0，故限制式 如下： Ø 限制式 7 限制第v 部車輛服務完畢後回到配送中心（節點編號為 1）時之路段選擇僅 能擇一使用，亦即僅能由單一路段回到配送中心。若是該部車輛選擇不出動，則 該值總和為 0，故限制式如下： 限制式 1、2、3、6 與 7 之組合用意在於使各車輛之路段選擇能形成一封閉 迴圈，自配送中心離開，服務所有分配之需求點後再回到配送中心，使選擇使用 的路線成為一個封閉的迴圈，以符合車輛配送路線之特性。 Ø 限制式 8 為避免車輛運輸路線之迴圈產生內圍路線（subtour），需增加避免內圍路線 產生之限制式，故限制車輛 v 由節點 i 至 j 與 j 至 i 之次數總和小於 1，就不會產 生車輛 v 由節點 i 至節點 j 後，又由 j 至 i 之情形： (3) 模式 配合以上決策變數與參數符號說明、模式目標函數與限制式之設定後，完 整的路線選擇模式如下：

v

WT

x

T

x

t

_ijv _v i j v ij j v ij i v i

∑

+

∑∑

≤

∀

∑

,

v

x

n j v j

≤

∀

∑

=

,

1

2 1

v

x

n i v i

≤

∀

∑

=

,

1

2 1

(

x

x

)

v

v v ji v ij

≤

∀

∑

+

1

,