時間-歷程關係圖在大型工程專案排程之研究--以台灣高鐵工程為例

國立台灣大學工學院土木工程學系

碩士論文

Department of Civil Engineering College of Engineering

National Taiwan University Master Thesis

時間-歷程關係圖在大型工程專案排程之研究

--以台灣高鐵工程為例

Applying Time-Chainage Diagram to Mega-Project Construction Scheduling: A Lesson Learned from THSRC

陳立翰 Li-Han Chen

指導教授: 高聰忠 博士與 曾惠斌 博士

Advisor：Tsung-Chung Kao, Ph.D and Hui-Ping Tserng, Ph.D

中華民國 99 年 7 月 July, 2010

國立臺灣大學

土木系 碩士論文

時間歷程 關係圖在 大型工 程 專案排程 之研究

: 以 台灣高鐵 工程為 例

陳立翰

撰

99

致謝

能完成這份論文，首先要感謝的是曾惠斌老師及高聰忠老師兩位指導教 授，經由曾老師的指導與引路，以及高老師豐富的閱歷以及相關實務經驗，

和兩位老師對於論文研究的指導以及論文內容的鞭策，在此獻上最由衷的感 謝。在口試時，承蒙本系大地組賴勇成教授、明道大學李孝安教授給予本研 究諸多寶貴的意見與指正，使得學生的論文能更臻完善。

在研究論文這段期間，感謝兩位指導教授、徐景文學長、李孟學學長、

洪五爵學長等，在學生對於論文研究遭遇貧頸與困境時，熱心的提供意見以 及協助。在學期間感謝指導教授曾惠斌教授、張陸滿教授、郭斯傑教授、荷 世平教授、陳柏翰教授、高聰忠教授、謝尚賢教授等，在課業上讓學生獲益 良多；感謝在研究這段路上不吝浪費時間在學生身上的徐景文學長、李孟學 學長、洪五爵學長等，時常與學生一起討論研究邏輯、論文寫作以及應該如 何正確的蒐集與找尋資料，並感謝周壽榮學長提供的工程會管理系統資料讓 學生使用於論文印證，也感謝昇鴻曾一起鑽研於高速鐵路這個領域的陪伴。

感謝在考取研究所路上曾幫助我的人：感謝葉崇熙學長、王中杰學長、

秦浩偉帥哥對於研究所考試相關資料的整理以及不吝解答，也感謝曾經一起 在總圖地下室唸書為了能在這座學府繼續深造的孝謙、裴騰、博元、志豪等，

也感謝商研所好朋友戴余侃的建議與陪伴，重考研究所這條路並不孤獨。

感謝求學於研究所這兩年過程中一起努力的同學：家聖、聖望、昶甫、

雅茹、文珮、易鍾、芸竹、涵芳、翊楷、昇鴻、卓翰、葳竹、柏誠以及育陞，

讓我在這兩年的碩士班求學生涯，不論是在課堂上或是下課後的研究室裡以 及一起出遊的日子，都留下美好的回憶。

最後要感謝我的家人，尤其我的爺爺奶奶，用行動支持讓我能如願進入 台大營管組深造，感謝長輩爸媽能供給我一個唸書的環境，也感謝從高中口

琴社至大學以來，許多的好友在需要時提供的協助以及分憂解勞，並增添了 我在研究路上許多枯燥日子的繽紛色彩。最重要的要感謝苑翎寶貝，謝謝妳 願意走進我的生命裡陪伴我度過一半以上的研究生活。

再次感謝所有曾經給予我各種幫助的人，有你/妳才能使研究論文圓滿完 成。

謹誌 於台灣大學 2010 年 盛夏

摘要

台灣高鐵是一個嶄新而對全台影響甚鉅的重大交通工程，並具有線性排 程的工程特性。而要掌握此類重大工程的興建時程，可以藉由幾個常見的排 程手法，但是文獻結論顯示，這些早期汎用的規劃手法都有一些缺憾，而想 要完好的掌握整體的興建時程，以及能使得規劃的成果在往後的興建過程中 能被一貫的使用，這兩個需求必要而急迫，因此藉由比較之後，本研究引進 一個新的規劃排程手法：時間－歷程關係圖，來達成這些需求。

本研究之目的在於引進一個新的排程輸出結果，並研究其背景理論及詳 細操作步驟，以提供國內外相關大型線性工程專案工程業主，在遭遇相關工 程專案時，對於工程之關鍵流程以及時程有整體性的概念及完善的掌握。

因此本研究以台灣高速鐵路工程為範例，經過相關文獻資料蒐集歸納，

結合平衡線法與要徑法，建構一個合於規劃相關大型工程的期程模型－

LBCPM，並由實際高鐵規劃資料予以實證，以確立能配合規劃結果：時間－

歷程關係圖，而能供於世界上大型工程規劃時之使用參考。

本研究可以具體的讓高速鐵路工程的相關大型工程規劃者，藉由研究成 果規劃出一個更完善的主計劃時程圖，亦可使各工程業主對高速鐵路興建專 案之總體時程特性全盤的瞭解及對規劃時程做有效掌控。

【 關鍵字 】： 台灣高鐵、時間－歷程關係圖、專案排程、彈性

Abstract

Taiwan High Speed Rail Construction (THSRC) is a mega-project of civil engineering which affected whole Taiwan significantly. And the THSCR project has a characteristic of linear scheduling. To control the construction timetable of these major projects, we can approach it by some basic scheduling methods. But from the literature review, these basic methods are not perfect in some aspects.

Though these two requirements are indispensible and urgent: to take good control of timetable and to make the conclusion of planning can be employed through all lifetime of construction, we introduced the Time-Chainage Diagram to accomplish these requirements by comparison in this research.

The purposes of this research are trying to introduce a new scheduling outcome, develop its background theory and set up the operation steps in detail.

In this research, we combined Critical Path Method and Line of Balance to develop a scheduling model – LBCPM in recommendations of literature review.

And we certificated the model by real data in planning phase of THSRC. We believe the scheduling outcome：Time-Chainage Diagram can offer a reference in the planning phase to the owners in the world through our model：LBCPM.

We believe this research can offer both construction information to the mega-project owner in the world: integral concept of critical path and perfect control of timetable. And though our research, it always a perfect master-plan could be programmed.

Key Words: THSRC 、 Time-Chainage Diagram 、 project scheduling 、 linear

目錄

口試委員審訂書 ... i

致謝 ... ii

摘要 ... iv

Abstract ... v

目錄 ... I 圖目錄 ... III 表目錄 ... V 第一章 緒論 ... 1

1.1 研究背景 ... 1

1.2 研究動機 ... 3

1.3 研究目的 ... 7

1.4 研究範圍 ... 8

1.5 研究方法 ... 9

1.6 研究流程 ... 10

第二章 文獻回顧 ... 11

2.1 文獻回顧流程 ... 11

2.2 排程方法概述 ... 12

2.2.1 排程之目的與演進 ... 12

2.2.2 排程方法之分類 ... 13

2.2.3 排程方法探討緣由 ... 16

2.3 排程方法論探討 ... 18

2.3.1 要徑法 ... 18

2.3.2 平衡線法 ... 21

2.4 排程方法論之比較 ... 28

2.5 小結 ... 30

第三章 研究方法論 ... 31

3.1 時間－歷程關係圖簡介 ... 31

3.2 LBCPM 模型方法論背景 ... 36

3.3 LBCPM 操作步驟 ... 40

3.4 小結 ... 44

第四章 LBCPM 排程方法之建立 ... 45

4.1 案例描述 ... 45

4.2 標準步驟初步實證 ... 48

4.3 小結 ... 65

第五章 案例實證 ... 67

5.1 實證案例描述 ... 68

5.2 實證 ... 72

5.3 實證小結 ... 95

第六章 結論與建議 ... 99

6.1 研究結論 ... 99

6.2 建議與後續研究 ... 102

參考文獻 ... 104

附錄 ... 107

圖目錄

圖 1-1 台灣高鐵專案要徑法圖例 ... 2

圖 1-2 台灣高鐵 TCD 總圖 ... 4

圖 1-3 CIOB 統計排程圖表圓餅圖 ... 5

圖 1-4 研究流程圖 ... 10

圖 2-1 文獻回顧流程圖 ... 11

圖 2-2 專案排程與專案監管階層式分類圖 ... 13

圖 2-3 要徑法 PDM 簡圖 ... 19

圖 2-4 要徑法計算圖－以 ADM 為例... 20

圖 2-5 平衡線法圖例－房屋建造 ... 24

圖 2-6 甘特圖結合平衡線功率 ... 25

圖 3-1 TCD 單直線圖例 ... 33

圖 3-2 TCD 歷程斜率線圖例 ... 34

圖 3-3 TCD 保護區塊圖例 ... 34

圖 3-4 TCD 工項區塊圖例 ... 35

圖 3-5 LBCPM 標準操作步驟流程圖 ... 43

圖 4-1 初步實證基本資料圖例 ... 46

圖 4-2 初步實證案例平衡線圖 ... 48

圖 4-3 初步實證案例要徑法圖 ... 49

圖 4-4 初步實證案例工項圖 a ... 50

圖 4-5 初步實證案例工項圖 c ... 51

圖 4-6 初步實證案例工項圖 d ... 52

圖 4-7 初步實證案例工項圖 g ... 53

圖 4-8 初步實證案例要徑合成之一 ... 54

圖 4-9 初步實證案例要徑合成之二 ... 55

圖 4-10 初步實證案例要徑合成之三 ... 56

圖 4-11 初步實證案例工項圖 b ... 57

圖 4-12 初步實證案例工項圖 e ... 58

圖 4-13 初步實證案例工項圖 f... 59

圖 4-14 初步實證案例合成步驟圖之四 ... 60

圖 4-15 初步實證案例合成步驟圖之五 ... 61

圖 4-16 初步實證案例合成步驟圖之六 ... 62

圖 4-17 初步實證案例合成步驟圖之七 ... 63

圖 4-18 初步實證案例 TCD 總圖 ... 64

圖 5-1 台灣高鐵要徑法 CPM 簡圖 ... 70

圖 5-2 台灣高鐵工程 TCD 構圖之一 ... 73

圖 5-3 台灣高鐵工程 TCD 構圖之二 ... 74

圖 5-4 台灣高鐵工程 TCD 構圖之三 ... 75

圖 5-5 台灣高鐵工程 TCD 構圖之四 ... 76

圖 5-6 台灣高鐵工程 TCD 構圖之五 ... 77

圖 5-7 台灣高鐵工程 TCD 構圖之六 ... 78

圖 5-8 台灣高鐵工程 TCD 構圖之七 ... 80

圖 5-9 台灣高鐵工程 TCD 構圖之八 ... 82

圖 5-10 台灣高鐵工程 TCD 構圖之九 ... 83

圖 5-11 台灣高鐵工程 TCD 構圖之十 ... 84

圖 5-12 台灣高鐵工程 TCD 構圖之十一 ... 86

圖 5-13 土建標 C270TCD 全圖 ... 89

圖 5-14 土建標 C260TCD 全圖 ... 91

圖 5-15 高鐵實證 TCD 總圖 ... 92

圖 5-16 台灣高鐵主計畫 TCD 總圖 ... 94

表目錄

表格 2-1 排程方法演進表 ... 12

表格 2-2 進度管理技術分類與簡述 ... 15

表格 2-3 要徑法與平衡線法特性比較表 ... 28

表格 5-1 高鐵土建要項隧道時程整理表 ... 69

表格 5-2 高鐵測試營運要項時程整理表 ... 69

表格 5-3 高鐵場站時程資料整理 ... 85

表格 5-4 規劃排程方法特點與優缺點比較表 ... 97

1. 第一章 緒論

1.1 研究背景

臺灣經濟自 80 年代蓬勃的發展，使得西部城際旅運需求快速成長，而在 當時陸空交通運能方面皆無法有效提升，因此交通的問題可能造成經濟發展 的瓶頸 (台灣高速鐵路公司, 2008)，此時政府即研擬以高鐵工程此一個嶄新而 對全台灣各方面影響甚鉅的重大交通工程來解決此交通課題，也產生了規劃 相關資訊的需求。“在我們了解整個高鐵的概略計畫分野後，可以發現高速鐵 路在建設的時程上有線性排程的特性” (高聰忠, 2009)。這些類型的大工程，舉 高鐵工程來說，它是由許多大計畫案所組成，而這些大計畫案又可以分成許 多小的計畫案，如此環環相扣形成一個工程主計劃案；”這些有線性排程特性 的工程，因為其環環相扣的特性，所以無法允許某個工程階段上有嚴重的延 遲” (Lin, 2004)。為了避免這些進度上可能的延遲，對於許多工程業者來說，

首要目標就是以此特性對整體興建時程有所掌握。

而當我們在掌握興建時程時，我們有幾個常用的手法，例如：散佈圖、

桿狀圖以及最基本而常用的要徑法網圖(Critical Path Method, CPM)，都是在規 劃階段常見的排程圖示方式。但是在相關排程研究文獻上明確的表示：”這些 先期的規畫手法雖然能很快的上手以及準備製作，但是像是要徑法無法表達 重複性的單元以及資源限制的問題，而桿狀圖則無法表達其中的時程彈性以 及施工細部資料” (蘇文彬, 2006)，似乎 我們在以這些早期的規劃手法操作時都 會遭遇一些缺憾。以要徑法為例：在擁有了要徑法所需的構圖資訊後，我們 可以很快的依照各工項或是細部工程的先後邏輯，勾勒出整個要徑法網圖，

以下是一個台灣高鐵的要徑法網圖圖例（詳第 2 頁圖 1-1 台灣高鐵專案要徑 法圖例），我們可以發現，在專案中上千個項目的工程計畫時程都是可變動而

有彈性的，這一切都因為要徑法網圖是由下而上累加而成的方式來堆砌整體 的排程架構，其中時程彈性都分散在各個小工項裡，所以讓非要徑項目的時 程都是可以變動的，而造成以要徑法規劃時，無法合理的訂定時間上的邏輯 順序而遭遇困難，所以也無法具備為整個工程生命週期上能沿用的特性。

圖 1-1 台灣高鐵專案要徑法圖例

因為這些早期的規劃方法似乎都有一些缺憾，而無法達成我們能完整表 達整體時程，以及讓規劃階段所獲得的計劃藍圖能在整體工程的生命週期上 沿用這兩個要求，然而這兩個要求卻是必要而急迫，所以我們似乎需要尋找 一個規劃排程手法來達成這些要求。

1.2 研究動機

在嘗試過前節所述那些方法之後，台灣高鐵規劃團隊發現國外業界有一 種時間－歷程關係圖(Time-Chainage Diagram, TCD)的圖形表示方式，能非常 完善的達到掌握整體的興建時程，以及能使得規劃的成果在往後的興建過程 中能被一貫的使用這兩個目標。 我們可以先一窺時間－歷程關係圖的圖形表 示方式(如第 4 頁圖 1-2 台灣高鐵 TCD 總圖)，而與上一節中我們所舉出的要 徑法圖相比較，我們馬上可以發現幾個以時間－歷程關係圖來表達規劃排程 最終輸出結果的特點：首先，TCD 是以區塊的圖形方式搭配生產率來表達各 個工程專案或是工項；其次，在圖上可以清楚明確知道各個工項的時間以及 歷程資料，因此，我們在時間－歷程關係圖上可以清楚的看到各種規劃排程 上的詳細資訊融合濃縮其中，而一張高鐵的時間－歷程關係圖就像一個編撰 完好的劇本，每一個工程專案以及每一個參與人就如同這齣精采戲碼裡的演 員，每個工項內容如同每個演員的動作口白，而高鐵整體的興建時程如同每 個演員出場的時間，這一切都在規劃階段也就是劇本的編排時，就如實的呈 現在時間－歷程關係圖上，而這個劇本就能在整個工程的生命週期中讓演員 們依照內容沿用以如期的完工 (高聰忠, 2009)。 總結來說，以時間－歷程關 係圖這條捷徑讓工程業主及規劃人有效而快速的掌握主計畫時程，那麼當然 便能有效的掌控整個台灣高鐵的興建時程了。

圖 1-2 台灣高鐵 TCD 總圖

時間－歷程關係圖這個主計畫排程結果圖，經過前面所述的比較之後，

是清楚明瞭而在規劃排程中非常實用的，但在搜尋過國內的相關文獻後，發 現目前使用的情形並不高，而內容僅止於描述 TCD 的結果輸出圖，鮮少對於

其理論背景以及操作步驟做研究及陳述，或是陳述不清；舉例來說，一間美 國的 Chartered Institute of Building(CIOB)顧問公司曾在 2007 年對澳洲的 75 名 在顧問公司擔任工程專案管理人，其最近接觸的工程專案中所使用的時間管 理手法及圖表做統計，總計數量是 1000 筆，而在這 1000 筆使用頻率上，具 有清楚明瞭而在規劃排程中非常實用等多項優點的時間－歷程關係圖卻只佔 了 1%的使用率 (Chartered Institute of Building(CIOB), 2008)(詳下圖 1-3 CIOB 統計排程圖表圓餅圖)。

圖 1-3 CIOB 統計排程圖表圓餅圖

這透漏了幾項可能的訊息：一則是因為相關使用上的方法理論以及標準 詳細的步驟解說文獻很少，使得很多第一次接觸此寶山的人不得其門而入；

再者，時間－歷程關係圖在使用上具有一個圖可以在工程生命周期中一貫使 用的能力，當完成規劃階段而能建構時間－歷程關係圖之後，後續的細部規 劃及施工階段都能參照此一基準圖，而其它的排程方法圖卻需要拆解成很多 次，並於各個次階層的工項中再構圖才能完整的表達一個專案的規劃時程，

因而在統計累計次數上其他的排程方法圖比較高；在這方面，這個統計結果 也顯示時間－歷程關係圖，在工程專案的規劃排程上有決定性及影響力。

高速鐵路將是全世界未來發展的重要交通建設項目之一，而在建設工程 中，對於施工時程的有效預期與掌控各大工項的里程碑是許多工程業主所必 須達成的目標，業主也因此才能”針對所得的資訊，對內做工期限定以及有效 的時程管理” (林耀煌, 1996)；但是在做過相關文獻搜尋之後，雖然排程的運用 文獻在所多有，但對於高速鐵路排程方面的相關研究，尤其時間－歷程關係 圖的操作步驟方法以及其文獻依據卻相對的缺乏；此外，現今在世界上營運 中的高速鐵路不在少數，興建中的工程亦也不乏，但各國之間的高速鐵路其 期程預估之方式以及資料間的差異等，也沒有相關文獻提出可供同業參考，

因此有必要選定高速鐵路此一重大工程，建構一個最合適於規劃高速鐵路等 相關大型線性工程專案其興建期程的模型，再進一步藉由高鐵工程實際規劃 資料予以實證，以期確立最終能供於世界高鐵工程，甚至在其他有線性排程 特性的工程中，在其規劃階段規劃估算工程完工期程時，可供參考的排程理 論模型。

1.3 研究目的

本研究著眼於高速鐵路工程其規劃階段的排程結果圖：時間－歷程 關係圖(Time-chainage Diagram)，針對其構圖上所缺乏的方法論背景及實 際規劃操作步驟，以要徑法及平衡線法配合相關進度管理技術，研擬建 立一個能合理預估高速鐵路興建的上位規劃期程方法論模型。

本研究目的在於引進一個新的排程輸出結果，以提供國內外高鐵工 程等相關大型工程業主及規劃人，藉由瞭解時間－歷程關係圖，能對於 高速鐵路工程其關鍵流程以及興建所需的時程有整體性的概念及完善的 掌握，而且能讓此規劃排程結果能在工程生命週其中仍然可以被沿用，

進一步的讓各類的大型工程都能推廣運用本研究模型及排程結果圖，而 使日後如高速鐵路工程此類大型工程的工程業主能藉由本研究，能對其 工程專案興建的總體時程做更有效的掌控。

因此本研究目的為:

a. 詳細介紹及引進時間－歷程關係圖(Time-chainage Diagram)，針 對其輸出結果，建立有完整的理論背景及詳細的操作流程的規劃 排程模型。

b. 以本模型對高鐵實際計畫時程資料做實用證明。

c. 最終預期提出一個可供大型專案工程從規劃到興建都可沿用的 規劃排程模型。

1.4 研究範圍

”台灣高速鐵路興建上的要徑是以八卦山為主這四大長隧道、軌道安裝、

軌道機電安裝、機電測試及整合測試營運等這三大項工程區塊六大項工項所 構成” (高聰忠, 2009) (Lin, 2004)。

在線性工程專案裡，除了絕對要徑項目必然會改變專案時程，階層越高 的非要徑項目，其時程以及歷程的規劃也會對著整個工程的興建時程有影響，

因此本研究的研究範圍限定於：

a. 大型線性工程專案排程的方法論。

b. 建構時間－歷程關係圖所需的線性工程專案簡要時程歷程資料。

c. 台灣高速鐵路工程總計劃第一階層的時程與歷程資料。

1.5 研究方法

本研究主要運用時間－歷程關係圖(Time-Chainage Diagram)為最終的輸 出結果圖，以之建構台灣高鐵工程期程模型。

而為達上述研究目的，本研究採取之研究方法流程如下：

i. 針對國內外之高速鐵路規劃期程資料以及第一階層的上位排程內容 進行搜尋瞭解，提出問題與確立研究背景和動機

ii. 確認合適的研究主題、範圍以及方向

iii. 廣泛蒐集閱讀期程相關論文期刊，歸納瞭解排程手法的目的及演進 與傳統規劃階段的排程方式

iv. 藉由文獻回顧，蒐集國內外關於進度管理技術以及一般的要徑法和 平衡線法等方法論與步驟之相關文獻，列舉相關文獻案例資料作分 析比較研究

v. 經由方法論的優缺點比較，整合出時間－歷程曲線圖的方法論背景 以及實做步驟

vi. 以一個簡化的線性排程案例印證研究方法論 LBCPM 的建立，並提 出初步結論：分辨此理論的結果與其他規劃階段的排程理論有何優 劣不同

vii. 實際台灣高鐵資料驗證，提出結論與建議 viii. 論文撰寫

ix. 後續研究工作

1.6 研究流程

依照研究方法，本研究流程如下：

圖 1-4 研究流程圖

現況探討產生問題:

大型專案排程規劃方式

產生研究背景與動機

確認研究目的與範圍

文獻回顧:

相關高鐵工程 時程資料搜尋

學理探討:

•規劃排程理論探討

•時間－歷程關係圖方法 論背景

由文獻回顧差異分析 以建立方法論背景

以方法論背景及簡化 案例資料 建立LBCPM模型

以台灣高鐵的 規劃排程資料做實證

結論與建議

2. 第二章 文獻回顧

2.1 文獻回顧流程

針對本研究目的，在文獻回顧部分我們採用以下流程，流程圖表示如下：

圖 2-1 文獻回顧流程圖

何謂排程?

排程的目的與演進

歸納整理以及簡述 各類排程方法

為何著重 CPM與LOB

CPM以及LOB的步驟以 及內容優缺點列舉以

及實例

差異分析以及優缺 點比較彙整歸納 文獻回顧

分析小結

2.2 排程方法概述

2.2.1 排程之目的與演進

“工程進度時程管理對於整體的專案管理而言，是一種重要的綜合管理 控制的手段” (蘇文彬, 2006)，而在時間期程上有良好的管理控制，才能有效的 對勞動力、機械設備與資金做好控管。所以良好的進度時程管理，不僅能使工 程順利的進行，亦有許多額外的效益，黃价成(2006)在研究中闡述：”對業主而 言，工期的確定以及縮短能減少投資風險以及避免因物價波動所造成的額外成 本；對廠商而言，如期完工能增加商業信譽、避免逾期罰款甚至有完工獎金；

而對設計單位來說，時程的控制除了能減少人力的調度以及需求，也能降低成 本開支，增加專案靈活度”。

而時程管理技術亦不斷更新演進，其由單純的以監工緊迫釘人來達成進 度控制、簡單的圖表，演進到現今的以人工智慧技術為發展方向，根據演進 並依文獻及年代，整理如下(表格 2-1 排程方法演進表,資料來源: (張敬廉, 2001), (蘇文彬, 2006)):

表格 2-1 排程方法演進表

資料來源: (張敬廉, 2001), (蘇文彬, 2006)

作者 年代 演進內容

Harris 1978 無特殊方法之時程管理、甘特圖(Bar Chart)、要徑法(CPM)、

計畫評核術(PERT)等三階段。

蕭定國 1986 無特殊方法之時程管理、甘特圖、網狀圖、以分工結構圖(WBS) 為基礎之整合式成本/進度控制方法、專案管理工程控制系統 等五階段。

陳敬寬 1991 甘特圖、CPM&PERT、箭線式(ADM)及節點式(PDM)、分工

結構圖與階層式作業分解圖、專案工程管理資訊系統(PMIS)

、專家系統等七階段。

黃正忻 1997 新增里程碑圖、平衡線圖、目標達成圖等三種手法

2.2.2 排程方法之分類

在上一分節當中，我們認識了排程方法的目的以及發展歷程，但是在眾 多排程方法之中，沒經過分類分層而想要找到符合我們研究目的的排程方法 猶如大海撈針，因而本分節將從文獻回顧的角度探查過往的文獻是如何將眾 多排程方法分門別類。

Ahuja (2004) 在研究中，針對專案排程與專案監管兩大領域之文獻進行歸 納，整理出專案排程與專案監管階層式主題分類如下(圖 2-2 專案排程與專案 監管階層式分類圖):

圖 2-2 專案排程與專案監管階層式分類圖(Ahuja, 2004)

蘇文彬 (2006) 在研究中 ，參考 Ahuja (2004) 針對時程進度管理技術研究 之分類方式，將進度管理技術分為六大類：包含要徑法以及計畫評核術之傳 統時程進度管理技術、包含平衡線法及其他線性排程技術之重複性工程排程 法、時間成本交換類、資源整平類、有限資源排程法以及電腦模擬分析技術 等六大類，本研究整理後如 15 頁表格 2-2 進度管理技術分類與簡述。(資料 來源: (蘇文彬, 2006)， (Brucker, 1999)， (Harris, 1998)， (Artigues, 2000))

表格 2-2 進度管理技術分類與簡述

資料來源: (蘇文彬, 2006)， (Brucker, 1999)， (Harris, 1998)， (Artigues, 2000)及研究整理

分類 內容 概述

傳統時程 管理技術

要徑法:ADM 與 PDM 現存限定問題，因而 發展後續應對方法 計畫評核術(PERT)

重複性工 程排程法

平衡線法(LOB) 偏向最佳化分析模

式，以及結合網圖技 術

線性排程法(LSM) 重複排程法(RSM) 時間成本

交換法

基因演算法 (Genetic Algorithms)

啟發式解法與數學規 劃模式 禁忌搜尋法(Tabu Search Algorithm)

資源整平 法

改良式最小動差法 (Minimun Moment Method)

改良最小動差法之不 足，引用啟發式解法 以及 Packing Method 基因演算法

路徑堆積法 (Path Loading Method) 有限資源

規劃排程

基因演算法 利用數理模式之最佳

解求法、啟發式解法 禁忌搜尋法

模擬退火法 (Simulated Annealing) 電腦模擬

技術

現有電腦模擬技術有:

CYCLONE、STROBOSCOPE、ABC、

SimCON、SmartLink

應用於替代方案測 試、分析與預測影響

因子

此外， Brucker (1999)在研究中提到，排程方法當然也有對於各個工程階 段有不同的適用性，我們可以分為多半只能使用在規劃階段的計畫排程，在 興建階段使用的施工排程，以及適合工程專案全生命周期的主計畫排程三種，

而一種排程方法論可以兼具不同的排程特性。

針對我們的研究目的，著眼在規劃階段的計畫排程以及在規劃階段訂定 後可以適用於全生命周期的主計畫排程此兩種排程方法論，應該是比較合適 的。

2.2.3 排程方法探討緣由

在上一小節當中，我們獲得了所需要的排程方法論基礎分類。在這些分 類中和一些文獻當中所提及，有些資訊是值得我們注意的：

1. 根據文獻 TiLoS (2010)，Time-Chainage Diagram (TCD) 在各國間也有相 應的不同稱呼，也因此造成在方法交流上可能的困難；而 TCD 在其他國 家中有其他的稱呼，例如：Linear-Scheduling Method、Time Distance Diagram、Time Location Diagram、French Diagram、March Chart 等；其 中我們可以注意到，比對根據蘇文彬 (2006) 在前一小節的文獻整理之後 我們可以發現，Linear-Scheduling Method 是屬於線性排程法的一種，平 衡線法(Line Of Balance, LOB)也同屬此類，甚至 Cooke & Williams (2004) 也在書中直接表示平衡線法的原理與 TCD 幾乎是如同表親，所以當我們 需要建構 TCD 的方法論時，平衡線法是我們需要先了解的方法論。

2. 而前面提到，根據我們的研究目的，選定規劃階段的計畫排程是比較合 適的，而”平衡線法是在規劃階段中，最合適的線性排程手法之一”

(PCF( http://www.pcfltd.co.uk), 2009)。

3. 在 TCD 的排程結果輸出圖中，我們可以很顯然的看到 TCD 的排程結果 中對於各個工項其功率有資訊要求，而”以功率以及圖形化來表達工項的 排程手法正是平衡線法(LOB)的特色” ((Hons), 2009)。

4. 相對於其他的排程方法，”要徑法 CPM 是以工程的網圖分析做為基礎，

而 有 很 強烈 的 工 項 前 後 邏 輯 ，以 及 時間 軸上 的 時 程邏 輯 概念 關係 ” (Brucker, 1999)，所以在對於工項時間邏輯上的表達非常清楚。

5. Kallantzis, Soldatos, & Lambropoulos (2007) 研究中指出，線性排程法對於 重複性專案的排程規劃，相較於泛用的要徑法網圖，提供了一個額外而 優異的選擇，然而，＂要徑法網圖的理論背景卻也是這些方法的基本要 素＂，因此，我們在建構時間－歷程關係曲線圖之前，必然也要先對於 要徑法網圖的內容及作用有所了解。

綜合以上五點，我們在下一節的文獻回顧方面將針對要徑法(CPM)以及平 衡線法(LOB)此兩大排程手法，做詳細的描述，步驟介紹以及優缺點的陳列與 比較分析。

2.3 排程方法論探討

在上一節中，我們從文獻回顧將排程手法分為六大類，並經由文獻的指 引，將本研究的背景方法論研究範圍縮小到要徑法(Critical Path Method, CPM) 以及平衡線法(Line of Balance, LOB)，本節將詳述要徑法及平衡線法的步驟以 及優缺點，從中了解及比較，以歸納時間－歷程關係圖其排程輸出結果的方 法論背景資訊。

2.3.1 要徑法

在 1957 年美國杜邦(DuPont)公司為管理一間化學工廠，對其維修而停工 並且在維修完成時立即復工，而針對此複雜過程的專案管理，發展出要徑法 來管理此一專案。

要徑法有以下優點：

1. 將整個專案圖樣化

2. 推估整個專案的預定完成時間

3. 能分辨各個工項的關鍵性，表示出需要持續關注的工項

＂要徑法利用網圖分析的原理，是以施工網圖顯示施工內容及流程，並 以此為工期計算與進度分析之方法＂ (蘇文彬, 2006)。＂以總浮時為零或最小 浮時的工項所連結之最長工項路徑成為網圖上之要徑(Critical Path)，並將工程 專案之進度管控焦點集中於要徑上之進度管理技術＂ (Sherikant, 2006)。

＂所謂施工網圖，就是將專案的工作事項表現為網圖的模組，工項以網 圖上的節點來表示，而工項的起訖時間以其先後順序即以節點間的弧線或直 線做表示＂，19 頁圖 2-3 要徑法 PDM 簡圖 即是一要徑法簡明的圖示例子 (Project Management Institute, 2004)：

圖 2-3 要徑法 PDM 簡圖 (Project Management Institute, 2004)

要徑法的步驟 (Sherikant, 2006)：

1. 明確分辨出各個工項:

從工作分層結構表我們可以得到專案所有工項的工作表，而這個 工項表可以用在下一個步驟中，增加工作序列和估算工項時間所 需要的資訊來源。

2. 決定各工項的順序：

工項之間會有可能的先後關聯，所以先建立一張列出各個工項先 後順序的關係表在建構要徑網圖是很有用的。

3. 繪出網圖：

當各個工項的先後順序關聯已經決定，就可以依照這個關係劃出 要徑圖，而最早期的要徑圖是以節點來表示工項(AON)，而後來許 多專案計畫管理人比較偏向使用箭線來表示工項。

4. 估計各工項的完成時間長度：

各工項完成時間長度的估算主要是以有相關經驗的專家配合過去 類似工項的完成時間來推估。而要徑法(CPM)並不考慮工項完成時

間上的變異，所以只會估算出一個精確的工項完成時間。

5. 計算出要徑：

所謂要徑也可說是在網圖中所有路徑裡有最長時間的路徑，所以 在要徑上的各工項都不能在時間上有所延誤，否則整個專案必定 會延遲。由於要徑上的工項對整個專案的影響性，要徑分析在專 案計畫上是一個很重要的工作之ㄧ。要徑法的計算分為前進計算 以及後退計算，以決定各個工項之最早開始(ES)、最早完成(EF) 時間以及最晚開始(LS)、最晚完成(LF)時間。計算說明如下 (蘇文 彬, 2006):

a. 前進計算: 於初始工項節點開始計算至最後之節點，藉以 求得各個工項的最早開始以及最早完成時間，計算式如 下：

b. 後退計算：由最後的工項節點往初始節點計算，藉以求得 各個工項的最晚開始以及最晚完成的時間，計算式如下：

利用以上資訊可以得到一個工項的時間資訊，可表示如下 圖 2-4 要徑法計算圖－以 ADM 為例 (蘇文彬, 2006))：

圖 2-4 要徑法計算圖－以 ADM 為例 (蘇文彬, 2006)

6. 可依照實際工程進行對要徑網圖做更新：

當專案開始進行後，可獲知各工項的實際完成時間，而 可以加入這些新的資訊以更新要徑圖，可能會浮現新的要徑，

甚至當專案需要改變時加入新的工項。

要徑法(CPM)的限制:

“要徑法在使用上主要對於較常態且時程上不確定性較小的專案”

(蘇文彬, 2006)，因而”要徑法的使用受到不確定性的限制，所以在某些不 確定性較高的專案，就需要結合其他排程方法來補足這個限制” (張敬廉, 2001)，例如：結合平衡線法(LOB)等。

2.3.2 平衡線法

＂營建工程中常有包含多單元之重複性工程的專案，所謂重複性工程專 案意指專案各單元內有大量相同類型的作業，且各類型作業施工所需要之資 源必須在各單元中被重複使用到，主要的類型像：高樓建築、公路建設以及 管線鋪設等工程＂。而”這類型的工程在其排程規劃當中並不適用於一般工程 常用的要徑法或是桿狀圖來規劃” (蘇文彬, 2006)，其整理原因如下：

1. 以要徑法為例，其假設各工項為獨立單位，分析時依據作業間先後 關係之限制，以最早或最晚開始時間進行施工規劃，因此”其分析結 果僅能確保工項間之先行後續關係，而並未考慮相關資源於先行作 業單元之完成後，後續相同之作業單元所需耗費之等候時間。由於 無法規劃同一類型作業於不同的作業單元間作連續施工，因而可能 規劃出資源使用率極低的排程規劃” (蘇文彬, 2006)。

2. “要徑法僅針對要徑作業增加資源之投入量以分析工程專案最佳工 期，可能分析獲得同類型作業在不同單元中之資源投入量不相等”

(蘇文彬, 2006)，而導致工程專案施工期間內必須時常對某些工項施

工所需之資源做增減。

3. “要徑法於分析計算時，將各個工項作業視為彼此獨立，也因而造成 在 計 算 時 所 需的 資 料 儲 存 容 量 與 作業 量 呈倍 數 增 加 ” ( 蘇 文 彬, 2006)。

4. “桿狀圖在圖上無法明確表示各作業間彼此的先後邏輯關係，故無法 表現各工項的先後邏輯正確性” ((Hons), 2009)，也無法分析表達相同 類型作業於不同作業單元間能連續施工。

5. 由於桿狀圖無法明確表達作業間之邏輯關係，不易瞭解若增加某工 項的可使用資源對縮短其施工時間對總工期的影響度，故”以桿狀圖 來說，比較不適合用作大型專案的整體規劃排程的分析手法” ((Hons), 2009)。

Henry Laurence Gantt 是一個機械工程師及管理顧問，他於 1910 年時研 究出第一個甘特圖的簡單範例，之後加入了功率的因子以及對重複性工程 排程的考量，發展出平衡線法，是甘特圖的一種延伸 ((Hons), 2009)。而甘 特圖是一個視覺工具，主要是用來突顯最後項目以及總結項目的起訖時間，

即使現在在營建業已被廣泛使用為一個很普遍的表達手法，在當時仍屬於 一種世界性的創新原理；而甘特圖也經常被使用在大型的建築計畫，像是 1931 年起造的胡佛(Hoover)大壩以及 1956 年起造的美國洲際高速公路網。

由於傳統營建工程的排程規劃手法不適用於重複性作業工程的排程規 劃，因此針對重複性工程的特性，自 1970 年以來許多新的排程規劃手法陸 續發展出來，而多半以線性排程技術（Linear Scheduling Techniques） 為基 礎，其中平衡線法（Line of balance method）是特別針對相同作業重複性高 的工程排程手法 (Sherikant, 2006)。

平衡線法起源於 1940 年代，由美國 Goodyear 公司所開發，起先是用 於工業製造的生產鍊控制，主要目的是在規劃計算製造成品的生產線流量

率。而後於 1950 年代早期為美國海軍發展規劃，使用於非重複性以及重複 性的專案排程。其後由於網圖技術的出現大大限制其發展的空間，因而逐 漸沒落，直到 1980 年代後期英國國家建設局(National Building Agency)在將 其改良發展使用於重複性工程的專案排程，才激使學界對其應用於工程方 面排程的相關研究 (Sherikant, 2006)。近年來營建產業的計畫或排程常常用 到平衡線法的基本概念，而許多對於平衡線法的技術或是發展的嘗試也在 進行，因而有各式各樣的其他分門別類的新名稱。

如同我們前面文獻所提及，TiLoS(2010)在研究中所指出：TCD 的別名 Linear-Scheduling Method，在蘇文彬 (2006) 研究中也有介紹，不過很明顯 的兩者是同源於線性排程法，也就是由平衡線法所後續發展出來的新的排 程方法，但是在蘇文彬 (2006) 研究中所介紹的排程方法，與我們研究方法 所設定的 TCD 是有先後不同的，在蘇文彬 (2006) 研究裡所介紹的僅止於 對平衡線法做基本的衍生，其在構圖上以及構圖步驟都與我們在前面所介 紹的，以區塊圖形化以及歷程表達是有差異的，而根據 Cooke & Williams (2004) 書中所描述，TCD 最早被使用是在 1990 年代英法海底隧道施工規劃 中被大量重用而被其管理公司所開發出來的圖形表達方式，所以在這裡我 們可以合理的推論以及重申，在蘇文彬 (2006) 的研究之前，TCD 在國內的 使用上的不普及而搜尋之後的相關文獻亦無所獲，因而值得我們詳加研究 後加以引進此方法論以及結果圖。

平衡線法的步驟原理：

＂平衡線法為一種基於生產線平衡考慮之圖形化製造生產排程手法，

主要在發展各個組合元件之排程，以配合最終之組合工作＂ ((Hons), 2009)。

＂構成平衡線法之技術通常可以區分為決定生產目標、決定生產計畫及繪 製進度圖三部份＂ (蘇文彬, 2006)。

平衡線法最原始的表示方式如 24 頁圖 2-5 平衡線法圖例－房屋建造

(資料來源：本研究自行繪製) 所示，橫軸代表時間，縱軸代表累積的生產 單位，而直線的斜率則代表專案工項的生產率，甚至可以擴大直線成為區 塊來表示工作區域的大小，而圖中各工項預定完成的單元數量折線即為平 衡線。值得注意的是：單就平衡線法來說，它並不會表現出各個獨立工項 之間的關係，而是展現各個獨立工項的工時以及生產量或生產速度必須以 一個特定規劃的預定生產功率來行進，以作為作業趕工或是重點管理的依 據。

圖 2-5 平衡線法圖例－房屋建造

以 24 頁圖 2-5 平衡線法圖例－房屋建造為例，平衡線法所需之排程 資訊如下：首先，依合約內容需求訂立生產目標，並以累計的完成數量 表示之，接著決定個別單元的生產計畫與分析單元內各作業所需的工期 長度以及前置時間，以進一步決定單元內各作業邏輯與完成時間點之關 係，先將其個別繪製成單元生產計劃圖，最後整合繪出進度圖，如上圖 所示。

uni ts

weeks

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weeks

House Construction

而利用甘特圖呈現專案進度也在現今的營建產業被廣泛使用，25 頁 圖 2-6 甘特圖結合平衡線功率就是利用平衡線法的原理，參考上面文獻 中房屋建造的例子並結合甘特圖的一個簡單範例(本研究參考相關時程範 例以 Project 2007 重繪)：

圖 2-6 甘特圖結合平衡線功率

有了上圖的結合例子，我們可以發現，雖然它能表達各工程細項的

在這裡，我們也可以明顯的分辨出時間－歷程關係圖相對於甘特圖 或是其他一些傳統的排程方法(如:要徑法網圖)之間的差異：”傳統的排程 手法將他們的排程結果以桿狀圖或是網圖來展現，相對於此，時間－歷

程關係圖卻展現了一個獨特的挑戰－當專案需要重複使用的資源時，時 間－歷程關係圖能以圖形化的方式表達，而這是單以桿狀圖或是要徑網 圖所不能夠的。＂ (TiLoS, 2010)時間－歷程關係圖除了能有效的表達重 複性的工程，資源的撫平以及資源的使用情形，還能給予這些資源的使 用時間以及使用地點這些多元的資訊，並且清楚的將整個專案的細節以 及規劃整合於一張一目了然的結果圖上，簡化了整個專案範疇上的溝通，

也同時能讓整個結果圖能在專案生命週期中被有效沿用。

平衡線法的優點：

網圖分析法在大型專案工程非常受到重用，但在表示複雜而大量的 重複性專案工程時卻會遭遇困難，也因此要徑法在面對重複性專案時常 為人所詬病，其主要原因有兩個 ((Hons), 2009)：

1. 首先，要徑法在表達重複性工程時，他將各個相似卻在不同 工作單元的工項視為獨立，因此產生大量卻又相同性質的重 複工項，而造成網圖的高複雜度以及管理上的困難，也同時 造成了營建管理團隊在使用此一工具時溝通上的困難，並且 由於網圖上的複雜度，很容易隱藏住可能的進度延遲。

2. 其次就是要徑法是假設單一的專案時程，而在遭遇重複性專 案排程裡特別的資源限制時，正確性會打折扣。實際上，網 圖要徑法技術也無法有效的針對資源衝突以及閒置做規劃，

而會造成勞力和資源採購上的困難等擾人問題。

相較於要徑法的網圖分析以及甘特圖，平衡線法似乎本來就是為重 複性專案排程而生，其主要的優點 (Sherikant, 2006)：

1. 生產率和時程上的資訊在圖上就可以表達，因而可以撫平資源的 使用且確保資源使用上的效率，而如何撫平資源的使用，我們會 在下面一段以相關文獻回顧的方式提及。

2. 平衡線法可以很簡明的表達專案工項的功率，因此在進度延遲或 中斷時，利用平衡線法的比較可以很快就發現。

3. 最後，平衡線法相對於其他進度管理技術，在準備時間以及效率 上最優異，並且配合電腦軟體的計算，例如：excel 即可產生平衡 線法圖。

在第一點中，我們提到了資源整平是平衡線法的優點之一，而圖形 化表達簡單的平衡線法做資源整平所需的工作是不多的，本研究在文獻 蒐 集 時 ， 對 於 蘇 文 彬 (2006) 在 其 線 性 排 程 法 中 所 提 及 的 Linear-Scheduling Methods 做更多的文獻搜尋，發現 Mattila & Abraham (1998) 文獻研究中，對於此 Linear-scheduling Methods 的資源整平有更多 的描述，而此 Linear-scheduling Methods 如同前面所提及的，與 (蘇文彬, 2006)研究中所使用的同屬於平衡線法的初步發展衍生，在研究中只適用 於單純以平衡線作圖形表達的方法論，而不能證明能對於本研究中的區 塊圖形有同理的適用性，因而對於時間－歷程關係圖這個屬於平衡線法 的近代發展，其區塊圖形如何正確的做資源整平，仍需本研究以及後續 研究做進一步的探討。

＂現實上存在的工程專案中，很少有不能夠套用平衡線法來規劃專 案排程並從中獲得良好收益的情況＂ ((Hons), 2009)，回到平衡線法，如 前面所述，就複雜的專案來說，或許平衡線法所表達的只是總計畫的階 層，但普遍來說這已足夠為整個專案的管理做良善的使用。

但當平衡線法在處理已由分工結構圖整理出眾多細項的專案，就會 變得非常複雜，當許多眾多細項的相互關係以及其他限制都表現在平衡 線法圖上，會讓平衡線法圖將各工項資訊雜亂的散佈在輸出結果圖上而 難 以閱 讀， 唯有 此時以甘 特圖來 表 示才 會是 比較好的選 擇 ((Hons), 2009)。

2.4 排程方法論之比較

在前一節裡，我們完整的從文獻上了解要徑法以及平衡線法的理論背景、

所需要的排程資訊、結果輸出步驟以及其排程方法的特性以及優缺點，而在 本節中，本研究藉由上一小結通篇的文獻的整理以及探討，整理出下表(表 格 2-3 要徑法與平衡線法特性比較表)比較其中的優缺點以及差異：

表格 2-3 要徑法與平衡線法特性比較表

特性比較 要徑法 平衡線法

圖表特性

能表現出先後邏輯 計算出要徑工項 管理者可以聚焦於 要徑工項之進度管理 無法顯示資源的特性及

彈性

工項圖形化表達生產率 以及資源使用率等資訊

有資源限制時 只要調整斜率即可 但時程上沒有彈性

對於 重複性工程

專案

重複工項造成網圖的 高複雜度 完全無法使用於 重複性工程專案

以平衡線來表達各工項 對重複性的單元能 很簡單的以生產率表達

時程特性

假設單一專案時程 在時程上僅能顯示

非要徑項目的 時程彈性

以平衡線斜率表達生產率 先後邏輯表達 僅限於時間軸上 時程上無彈性表達

資源特性

幾乎無法在要徑法網圖 上表達資源 可能造成採購上困難

生產率在圖上就可以表達 可以撫平資源的使用且確保資源

使用上的效率

工程 適用性

除了重複性工程專案 幾乎各基本工程類型 都可以用要徑法表達

能廣泛的使用在各個工程 惟工程項目過多時會有 計算上及圖形複雜的問題 階段

適用性

適用於施工排程 適合於低階規劃排程

適用於規劃排程階段

從以上的比較我們可以整理出以下三點特性:

1. 圖形化是在規劃排程階段，不論對規劃管理者或是後期施工管理而言，都 是很好的排程結果輸出方式。

2. 除了圖形化，將生產率或是資源使用率表達在圖上，除了可以增加對於有 重複性工程特性的專案之規劃能力，也能讓更多有用的資訊在規劃排程階 段就訂立，而增加該結果輸出圖在建築生命週期中的使用長度。

3. 單以要徑法或是平衡線法來規劃工程專案，存在著一個對於表達時程特色 或是透漏資源特色的平衡交換－如果以要徑法來規劃，能表達要徑項目以 及時程彈性，但資源的使用以及生產率等資源彈性似乎就無法顯現甚至受 限制；反之，以平衡線法來規劃，能展現生產率等資源彈性特色，但是對 於工項的前後邏輯以及要徑非要徑等時程彈性的特色也相對缺乏。

2.5 小結

透過上一節的整理以及歸納，我們可以獲得幾點文獻探討上的小結論：

1. 在平衡線法當中，我們雖然能獲得各個工項的生產率以及時間軸上生產 的先後邏輯，但對於工項間的前後生產邏輯卻無法掌握，此外，我們也 無法在結果輸出上獲得時程彈性的特色供施工管理者做為依據。

2. 而在要徑法當中，要徑工項的時間單一，而非要徑工項的時間以最早開 始(ES)作為開始的時間點並以最晚開始(LS)與最早開始(ES)中間的時間 差做為浮時來表達其中的時程彈性，但在前一小節有提到，如此方法的 表達方式對於資源上的特色卻缺乏展現的能力。

3. 因而本研究在發展時間－歷程關係圖的方法論背景時，主要在於融合彈 性表達的優點，以彌補這些方法論上的不足。

在下一個章節，我們可以預期在方法論背景的建立上，不能單獨偏向使用 某個特定的方法論；在平衡線法的發展中，有人嘗試結合甘特圖來達成規劃上 的需求，雖然這個結合不盡完善，但似乎告訴我們可以嘗試將一些平衡線法的 特性結合其他的方法論，如此或許會有一個全面的排程方法結果可供使用。

3. 第三章 研究方法論

在上一個章節中，我們探討了幾個規劃排程的方法論，為了能建立時間

－歷程關係圖(Time-Chainage Diagram)的背景方法論以及操作步驟，我們詳細 了解要徑法以及平衡線法的特性以及優缺點；在本章中，我們先回到時間－

歷程關係圖在發展上的歷史，並介紹其在結果輸出圖上的類型及圖形表達方 式。在第二小節我們將結合要徑法以及平衡線法產生本研究的方法論背景以 及歸納 TCD 在排程資訊上的要素。而有了排程資訊的要素，在第三小節將建 立標準化的 TCD 操作步驟，並在小結中闡述本方法論與操作步驟的整合建立 期望達到的核心價值。

3.1 時間－歷程關係圖簡介

在 文 獻 回 顧 裡 ， Cooke & Williams (2004) 在 書 中 表 示 ， 一 般 來 說 Time-Chainage Diagram(或是有人稱為 Location-Time chart) 從圖形上就可以 很明確的知道他是一個將桿狀圖以及平衡線法的圖形表示形式做結合，並以 此為基礎作發展。而其他兩個文獻也分別支持這種說法：TiLoS (2010) 在研 究中指出時間－歷程關係圖與現在規劃系統中常被使用的甘特圖非常相似(可 參考 33 頁圖 3-1 TCD 單直線圖例)，而我們觀察之後也可以發現，以圖形表 達的觀點而言，TCD 的確擷取了以圖形區塊來表達工項某些特性－這個本來 在早期規劃方法中，特別屬於甘特圖的優點；除此之外，Kallantzis, Soldatos, &

Lambropoulos (2007) 也在研究中表示，以理論背景的角度出發，TCD 也能在 圖上以斜率表達施工的產率(參考 34 頁圖 3-2 TCD 歷程斜率線圖例)就像是 他的表親平衡線法一般，但是在單位軸上的單位有所轉換，這部分我們在下 一節以及後續的特點探討中會再討論。

而近年在營建市場上，也有少數的商用軟體，可以提供專門對於 TCD 的

規劃製圖，例如英國的 PCF 公司開發的 QEI Eexc；而我們實地探訪該公司的 網 站 ， 可 以 更 進 一 步 的 了 解 一 些 時 間 － 歷 程 關 係 圖 的 起 源 (Northwest Controlling Corporation, 2008)：QEI Exec 軟體原本為 PCF 公司所進一步開發 的，在當時主要是為了在英法海峽隧道的施工規劃中能夠使用，而在該重大 工程專案規劃時，率先有一個法國專案管理規劃團隊提倡使用此一結果圖形 來表現規劃結果，因而時間－歷程關係圖如同在前面文獻回顧所述，也有 French Diagram 之稱；此外，時間－歷程關係圖的結果圖在國外的專案管理中，

主要是使用在線性工程的專案中，像是道路、管線、大型高速公路土建工程、

鐵路軌道工程和隧道這種大型的線性工程專案，這些專案都有一個共通的特 性，就是這些專案都可視為在長距離工區上的線性施工，換句話說，就是從 一端的工作起始點開始，而有系統的甚至重複同樣的工序到達工程或區段的 另一個端點；而時間－歷程關係圖明顯而主要的優點我們也可以很快的發現，

並在本研究中一再被提倡，就是其在工程管理上被使用時，它可以同步的確 認工項時間以及工作位置（歷程），而這是其他傳統手法無法體現的。

而許多人第一次接觸到 TCD 時，就會注意到它以圖形表達工項的特性，

但是每種不同的圖形，各自有不同的表達涵意，但其實我們大概可以將在 TCD 上的圖形分為以下幾種 (PCF( http://www.pcfltd.co.uk), 2009):

1. 單直線(single location):

(參考 33 頁圖 3-1 TCD 單直線圖例)這是最基本而簡單的工項圖 形表達方式，即是將一個工項表示在歷程軸(即是一個線性工程其整體 所想表現的里程空間長度)上的一個位置點，再根據工項所需的工時繪 出時間長度；像是一個節塊的完成或是設立一個幫浦。

圖 3-1 TCD 單直線圖例

2. 歷程斜率線(Activity between chainage point):

這是常見的工項表示方式之一(如 34 頁圖 3-2 TCD 歷程斜率線 圖例)，也是將平衡線法原理運用在 TCD 圖中的最佳例證；先規劃或 蒐集各個工項的先後順序、工項歷程、施工工率或是規劃完工日期等 資訊，再將各個工項表現於圖上，而不同的斜率代表不同工項其各自 的歷程工率。常見的類似圖形表示的工項如：隧道鑽掘前進或是道路 鋪設進度。值得再次注意的是：TCD 與平衡線法雖然都是以工率來表 達其工項為特色，但是有別於平衡線法的完工數量，TCD 是以歷程軸 為其單位。

圖 3-2 TCD 歷程斜率線圖例

3. 保護區塊 (Protected Activity):

相同於上一個歷程斜率線圖形，本圖形 (見圖 3-3 TCD 保護區 塊圖例) 是用於有需要對整個工項給予一個保護區的斜率工項所建立 的表示方式，像是臨時的電線埋設。

圖 3-3 TCD 保護區塊圖例

4. 工項區塊(Permanently Activity):

對於在歷程線性的長距離上有同時施工，或是將這細部的空間彈 性保留給後續施工者的工項，我們在圖形上會以區塊來表達這種工項 (如下圖 3-4 TCD 工項區塊圖例)，像是一個橋垮的完成或是一個土 建包的時程－歷程區塊。除此之外，若圖上有許多工項區塊時，我們 就需要以不同顏色區塊來表達不同的工項關係。而當我們需要對某個 有風險的工項設置永久性的防護區，也可以以此圖形來表達，像是歷 程直線上的電纜設置工程。

圖 3-4 TCD 工項區塊圖例

在我們認識了 TCD 的基本歷史背景以及用來表示各種工項的圖形，

下一節我們開始在 LOB 這個理論基礎上，融合要徑法以及其他細部的元 素，來建構我們的 TCD 背景方法論－LBCPM。

3.2 LBCPM 模型方法論背景

在建構出整個時間－歷程關係圖之前，我們需要將各個工項的內部資訊 如時間、工項前後的作業關係、工率、歷程等正確的歸納蒐集後，轉換成合 適的表達圖形，然後正確的連結排列在圖上。而如我們在文獻回顧結尾所歸 納，單從平衡線法，雖然有個工項的功率展現，但是遺憾的是，工項之間的 時間關係以及工項的歷程空間關係和各自的彈性，卻被犧牲而無法表達。

Cooke & Williams (2004) 也在書中提到： ＂從傳統的排程手法中，沒有一個方 式能同時表現時間以及工作位置（歷程）的關係。舉例來說，從平衡線圖以 及甘特圖上我們無法獲得工項位置的資訊，同時在要徑法網圖上也無法反映 時間跟工項位置的關係。＂這與我們在上一章文獻回顧中最後的推論不謀而 合。因此，延續本研究在文獻回顧的小結，在接下來我們要建構的，是在平 衡線法的基礎上，保留其工率以及圖形化的表達優勢，擷取其他資訊，來彌 補平衡線法(Line of Balance, LOB)的不足，而其中我們由最簡明的 CPM 方法 論以及工項表達方式中，獲得補足的資訊，使此兩個方法論的結合，而能讓 我們獲得時間－歷程關係圖的輸出結果，LBCPM 的命名精神正源於此，此後 文中我們都以 LBCPM 為本研究方法論名稱。

要建構一個時間－歷程關係圖並不像它表面上所表達的看起來這麼的淺 顯容易，所以首先我們可以先歸納出，要建構一個這樣的輸出結果圖，其所 需的要素資訊大致可以分為以下四個區項：

1.

要規劃一個工程，首先我們要明確的分辨出各個工項，並訂立 生產施工的目標以及其規劃上或經驗上應有的施工工率，以及在歷 程長度軸上的哪個點或哪個長度區段上施工執行此工項，並大致的 規劃整理出要徑項目。

所以我們可以從規劃所構成的分工項目表，獲得本類型中各個

工項的基本資訊。並就這些基本資訊依照方法論做進一步的分析以 及準備作業，例如將經驗上或是規劃上的功率結合歷程的資訊，構 成細部各基本工項的時間－歷程關係圖，而這個方法論特性就替我 們解決了重複性工程工項的表達問題。此外，在下一項的內容我們 可以進一步知道，這些基本工項大部分都是彈性上有限制的工項或 是要徑工項，而其圖形多是以歷程斜率線來表示。規劃各個工項內 容的要徑，理所當然，我們要向要徑法求援以獲得工項的要徑關 係。

2.

同樣的，有了施工工率以及工項在歷程長度上的施工點之後，

我們可以估算或分析各個工項或工程包所需的時程長度，在有里程 碑的要求時，也應該將里程碑的時間考慮進去。

在工項所需的時間這部分，如果工項是沒有時程彈性的，例如 絕對要徑上的工項，我們可以從工項個別的時間－歷程關係圖或是 平衡線法圖上就能估算工項所需的時程長度；但是在有時程彈性的 工項上，由於平衡線法(LOB)無法表達浮時等時間彈性的特性，所 以我們在這裡就需要有要徑法(CPM)的幫助－我們需要先將各個有 時程彈性的工項獨立出來，計算分析這些工項的最早開始時間(ES) 以及最晚完工的時間(LF)，並將之記錄起來，以之構成這些非要徑 工項的時間－歷程曲線圖，值得注意的是，因為這些非要徑項目都 包含著浮時的時程彈性，這些工項多以區塊來表達，而在這時他們 時程上是有彈性而未訂死的，所以倘若這些工項在分工項目表中的 階層較高，我們可以直接進入該工項的下一層，對此工項專案的下 一階層各個工項作一時間－歷程關係圖，即可獲得此專案工項準確 的前後時間點，我們會在實證案例中更進一步的說明這個過程。

3.

有了個別工項的時間－歷程關係圖，我們還需要決定各個工項 的先後順序，我們需要從各個工項基本的內容邏輯順序以及計畫上 的工項先後順序來決定個別工項的先後邏輯關係。

在這個部分，平衡線法(LOB)建構的整體專案總圖是能表達計 劃上的施工順序，但是我們很輕易的可以發現到，它並不能表示各 個工項之間絕對的先後邏輯關係，所以這方面我們又需要要徑法 (CPM)的協助－從要徑法的排程方法以及構圖上，我們可以很明確 的知道各個要徑工項的先後關係；對於要徑法構圖上有困難的重複 性工程，我們則從分工項目表來知道這些特別的工項它們的工項先 後邏輯關係。

4.

在建構出各個工項的時間－歷程關係圖，以及歸納整理出各個 工項的先後邏輯關係，就可以將各個工項依其時間上的先後邏輯一 個一個依照歷程點，規劃排出各個工項在時間－歷程專案總圖上的 位置。但是，我們會發現這樣只能合理的規劃出要徑工項總圖，而 在非要徑項目上會有時程或是歷程上可能的衝突，所以這個資訊要 素，就是要我們合宜的規劃及修正這些非要徑項目的時程以及歷程 彈性。

在這個要素資訊中，我們要將平衡線法(LOB)的生產率，配合 要徑法(CPM)所獲得的最終完工時間(LF)，規劃並整合式的依照相 關的時程點限制，或是更進一步的，由各個非要徑工項下一階層的 時間－歷程關係圖建構該工項的時間歷程資訊，回饋調整要徑項目 以及非要徑項目之間的時間點關係－從各工項的完成時間點依邏 輯連結各個要徑項目的開始時間點。

另一方面，在歷程上我們也需要依照相同的邏輯，以各工項完 工的歷程點規劃調整至各要徑工項開始的歷程點，不過由於在分工

項目中階層較高，以及大型專案多半會在歷程上做分包，歷程上的 規劃調整多半被分包策略的邏輯取代。

至此，我們從建構 TCD 所需的資訊，詳細的建立了其資訊來源所需的方 法論背景，在下一節當中，我們會先由過去國外的文獻的整合建議，再結合 本節中所獲得的資訊，依照方法論邏輯條列建立時間－歷程關係圖的構圖操 作步驟。

3.3 LBCPM 操作步驟

在上一小節，我們從 TCD 的構成要素資訊中，整理建構 LBCPM 方法論 背景，在這一小節裡，本研究會先以國外的文獻的整合建議，再結合要素資 訊，以此進一步推演出時間－歷程關係圖製圖的標準操作步驟。

Cooke & Williams (2004) 在書中簡述 Time-chainage Diagram 時，將其步 驟分為以下六項：

1. 首先，要獲知各個工項的工作資訊，紀錄各工項的歷程位置並確認 其圖形表達方式。

2. 選用合適於該專案的歷程尺規大小，草擬這份時間－歷程關係圖的 基本軸向。

3. 條列工項及邏輯順序，並估算各個工項的時間。

4. 將絕對要徑工項的時間及歷程以區塊或是斜率做圖形表示繪於圖 上。

5. 規劃協調各個工項的起訖時間以及歷程上的前後銜接。

6. 完成清單上全部的工項繪製，並確認及更正各個工項完成的時間及 歷程點的關係。

我們將根據以上文獻的步驟做為基底，配合要素資訊的支持，我們能進 一步推演擴充，建構 以下更完整而全面的 LBCPM 時間－歷程關係圖製圖的標 準操作步驟:

1. 先從分工項目表獲得我們在後續製圖所需要的各項基本資訊。

在現代，各個工程專案管理都要求分工階層化的管理，分工項目 表可以很清楚而快速的讓人理解整個工程專案的組織架構，以及各個 工項的基本資訊－包括各個工項的工作資訊、歷程位置等，並幫助我 們正確的判斷各工項合適的圖形表示方式。

2. 歸納各個工項的功率，畫出個別工項的平衡線圖。

在之前的文獻及研究推論，我們證明要構成時間－歷程關係圖，

需要以平衡線法做圖為基底，而這也是當我們以時間－歷程的直線斜 率來表示工項時最快速的參考。

3. 由要徑法估算整個專案工程的要徑，獲得絕對要徑上的工項及其時 間。

TiLoS (2010) 在研究中提到，後期的 Linear Scheduling Method 的 基本工項資訊仍是由要徑法網圖來獲得，而文獻回顧裡(Kallantzis, Soldatos, & Lambropoulos (2007) 也在研究中聲明網圖以及線性排程 手法皆是以要徑法網圖為基礎作發展；上一小節中本研究從歸納要素 中也同樣獲得此一結果：以要徑法網圖來獲得絕對要徑工項的時間和 邏輯關係。

4. 將要徑工項的平衡線圖轉換為以歷程為橫軸單位的個別單位時間－

歷程關係圖。

接著，我們將平衡線圖選定合適的單位尺規，轉換為個別的時間

－歷程關係圖。

5. 先將要徑步驟依照工項先後邏輯順序一個一個規劃在總體專案的時 間－歷程關係圖上。

6. 對非要徑項目的起迄時間做歸納，計算分析非要徑工項的最早開始時 間(ES)以及最晚完工的時間(LF)，構成非要徑工項個別的時間－歷程 關係圖。

接著我們對非要徑項目的起迄時間做歸納，在這裡我們將文獻回 顧中的步驟六拆成以下步驟進行，先將有時程彈性的工項獨立出來，

計算分析這些工項的最早開始時間(ES)以及最晚完工的時間(LF)，並 將之記錄起來，注意需依照工項前後邏輯，以構成這些非要徑工項個 別的時間－歷程關係圖。

7. 將非要徑工項的時間－歷程曲線，依照工項先後邏輯，依序繪入總專

案要徑項目時間－歷程關係圖上。

8. 考量前後工項限制，依照工項前後邏輯關係以及施工規範，調整非要 徑工項至其合理的起迄時間。

最後，針對這些非要徑項目，由於在一開始製作其時間－歷程關 係圖時，我們沒有去考量前後工項間相關的合理限制。因此，在套入 總專案時間－歷程關係圖之後，我們需要對這些給予過多彈性而有衝 突的非要徑工項，依照工項前後邏輯關係以及施工規範，調整非要徑 工項至其合理的起迄時間。

在這裡我們已將 LBCPM 的標準操作步驟建立完成，並在下一章中以一個 簡略的線性工程例證本步驟的可用性，並詳細解釋與驗證在本章所述的方法 論背景及操作步驟，以及 再一次呈現將 LBCPM 模型以及時間－歷程關係圖使 用在規劃工程專案的優點；最後附上本研究方法論模型－LBCPM 之操作流程 圖如 43 頁 圖 3-5 LBCPM 標準操作步驟流程圖。

圖 3-5 LBCPM 標準操作步驟流程圖

分工項目表獲取各項基本資訊

歸納各個工項的功率，繪出個別平衡線

估算絕對要徑上的工項及其時間

由平衡線圖轉換為個別的時間－歷程關係圖

將要徑工項依順序規劃在總體專案的時間－歷程關係圖上

對非要徑項目的起迄時間做歸納，構成個別的時間－歷程關係圖

將非要徑工項的曲線，依序繪入總專案時間－歷程關係圖

考量前後工項限制，調整非要徑工項的起迄時間