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以啟發式搜尋法求解資源限制專案排程

摘要 本研究提出演算法來求解單一專案、作業不可中斷性的無限作業執行模式之資源限制專案排程問題，專案中每一個作業之作業強度在執行期間是不可變動且資源可重覆使用，目標在於最小化專案的總完工時間。我們利用片段線性曲線去近似作業執行時間與作業強度所構成的連續型非線性曲線關係，若專案排程問題利用片段線性曲線去近似非線性曲線關係，在本研究中我們稱之為近似問題。 吳【2007】提出的分枝窮舉法，經由窮舉方式我們可以得到近似問題的最佳解，但隨著問題的作業數目增加，利用窮舉法將降低求解效率；對於大型的問題，分枝窮舉法不夠有效率，因此本研究利用啟發式演算法來求解問題，並且分成兩個階段來求解，第一階段包含三種啟發式求解方法，首先是王【2008】提出的複次Boctor演算法，針對大型的問題，它能夠非常有效率的求解近似問題，不過求解品質是三種啟發式求解方法中最差；本研究提出兩種集束搜尋法希望能在合理的計算時間內得到一個不錯的專案排程解，分別是以作業為分枝基礎的集束搜尋法與以事件為分枝基礎的集束搜尋法，它們都是搭配Boctor【1996】演算法與吳【2007】線性規劃來求解近似問題，目的是希望縮短近似問題的求解時間；第二階段利用兩種啟發式搜尋法---塔布搜尋法以及模擬退火法，將第一階段得到較好的求解結果在合理的計算時間內再加以改善。 本研究根據實驗與統計分析，決定出這兩種集束搜尋法的控制參數並比較其績效表現，在第一階段，我們先比較複次Boctor演算法與這兩種集束搜尋法對近似問題的求解結果，挑選出這三個啟發式方法中表現較好的事件順序解，發現以事件為分枝基礎的集束搜尋法得到的平均專案完工時間最小；在第二階段，我們發現在給定相同的電腦計算時間內模擬退火法改善比塔布搜尋法好。 關鍵詞：專案排程、線性規劃、集束搜尋法、塔布搜尋法、模擬退火法。

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利用搜尋法及影價鄰近解評估求解客服中心人員排班問題

近十年來服務業成長很快，競爭激烈。對服務業來說，如何有效利用人力資源是一個重要的課題。客服中心的營運尤其是現今企業的重要服務之ㄧ。本篇論文利用搜尋法和影價鄰近解評估求解客服中心之人員排班問題。為了使不同的技能需求達到最大的滿足，目標值是要找出一最佳排班表使所缺乏的人力資源成本為最少。 在本篇論文研究中，給定各時間區段有變動需求、和配合政府法規、公會限制、公司內部規定的已知客服人員班別類型並由四種搜尋法：傳統的模擬退火法和塔布搜尋法、和利用影價鄰近解評估的模擬退火法和塔布搜尋法來求解客服中心人員排班問題。最後實驗顯示四種搜尋法中，利用影價鄰近解評估的塔布搜尋法表現最好。

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飛機航班之艙等配給決策方法

航空公司可以將飛機上同一艙等的相同座位以不同的價格販賣給顧客。由於每位顧客對於價格的接受程度不同，航空公司會根據需求預測，將顧客區分為數種費率等級；費率等級越高的顧客，表示其消費金額比其他費率等級顧客高。當有顧客來到時，決策者必須立即決定是否要滿足該顧客的訂位需求。為了增加飛機的收益，決策者會傾向拒絕部分低費率等級的顧客訂位需求並且保留座位給較高費率等級的顧客。 本論文考慮一個將顧客區分為多種等級的單一航班問題。顧客來到服從非同質性的卜瓦松過程；決策者的目標是最大化該航班的收益。本論文提出了兩種方法針對每一位來到顧客的訂位需求進行滿足與否其需求之即時判斷，此兩種方法分別是動態座位配給決策步驟(dynamic seat rationing decision procedure)以及期望收益價差決策步驟(expected revenue gap decision procedure)。根據模擬實驗的結果得知，期望收益價差方法相較於先前的研究方法而言，獲取的平均收益為最大，並且在不同的實驗條件下，期望收益價差方法皆有非常穩定的表現；同時，期望收益價差方法能夠在非常短的時間內，答覆顧客的訂位需求。

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工作可分割之平行機台排程

本論文主要在探討當工作可分割時之等效平行機台排程問題。在本問題中，假設一個工作可以被分成許多的子工作，並且可將這些子工作指派到不同的機台上同時加工。每個工作具有已知的加工時間、準備時間以及交期。在機台加工過程中，當欲加工工作與前一加工工作不同時，必須耗費一相依整備時間方能進行加工。為最小化此問題之總延遲時間，本論文提出一個兩階段式方法來求解此問題。第一階段中，本論文提出五種初步排程產生方法。接著在第二階段中，將在第一階段產生的排程中有延遲的工作或子工作做進一步分割，並將分割後的子工作重新指派到機台上以減少總延遲時間。由實驗結果顯示，本論提出之方法表現優於前人所提出之方法。

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考慮顏面軟組織厚度的呼吸防護具設計

本研究的目的在於提出一個考慮顏面軟組織厚度的呼吸面罩設計的方法。呼吸面罩的罩緣必須與顏面的3D曲面吻合，才不會洩露。這項目標在3D人體掃描儀的問市以後，經過楊宜學和廖秀珍等人的研究，已經合理的提出以臉部的3D曲面來設計呼吸面罩的方法，這一套方法是以顏面的表面作為設計的標的曲面。我們知道顏面覆蓋著不同厚度的皮膚、肌肉等軟組織，有變形能力，軟組織的變形能力是吻合的一大助力。 本研究方法是利用電腦斷層掃描圖像，來量測顏面－罩緣介面曲線上的軟組織厚度。受測者要同時進行頭部的電腦斷層掃瞄和3D人體掃描。受測者為身體健康狀況良好的男性及女性各一位。量測之後，採用廖秀珍方法擷取顏面－罩緣介面曲線，抽出所有在介面曲線範圍內的電腦斷層圖像，在每一個電腦斷層圖像擷取軟組織的厚度。軟組織的厚度是以斷層圖像中心輻射線上顏面骨與表皮間之線段為度。 　　研究結果顯示，若將顏面－罩緣介面曲線由上到下分為鼻中點、鼻中點到鼻下翼、鼻下翼到下頦凹點、下頦凹點到下頦點、下頦點等五段，女性，各段的厚度分別為2.8mm、6.7mm、17.7mm、7.5mm、5.8mm；男性分別為4.2mm、8.2mm、19.5mm、9.2mm、6.9mm。本研究初步認為這些軟組織的變形能力以各段皮膚與肌肉脂肪比率之不同約在30%m與50%之間，以這樣的數據來看，先前研究所提出的變形能力，10mm~15mm似乎無法完全由軟組織的變形能力來達成。

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基於萃智的電腦輔助問題模式化與衝突分析

在TRIZ理論中，介紹到許多相關可使用的工具及手法，但對於使用者來說，如何真正有效的將問題明確進行清楚定義，以及使用者對於TRIZ工具之間的相關性可能並無充分認識。且使用者在解決問題時往往只注重在問題點上，而較對 系統進行全盤思考。因此在本研究將建立一套有效的系統描述機制，首先在問題描述上加5W1H1G和技術上和企業上的限制，幫助使用者明確的把問題模式化。接續結合TRIZ理論中四種解題工具，分別為：(1)功能屬性分析-辨識出系統或元件的相關功能及屬性，在輔以線上資料庫進行相關專利搜尋參考；(2)功能關係分析-繪製功能關係圖後找到系統衝突點-提出解題問句；(3)因果鏈分析-辨識工程系統中的負面因素，其連結關係為負面目標一層一層的往回推，找到最初始的問題起源，即關鍵負面因素(做為根源衝突分析的痛點)。(4)根源衝突分析-問5個why幫助使用者找到衝突。此四項工具所找出之衝突，分別依據衝突特性使用矛盾矩陣(技術衝突)或分離原則(物理衝突)來得到觸發解，且導入個案，以幫助使用者理解此系統之運作流程，利用得到之觸發解來思考更詳細且周全之解題答案。

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以物件特徵為基礎的動作產生機制

隨著電腦硬體設備與計算機圖學的蓬勃發展，運用電腦輔助產生具有真實人體外觀的數位人體模型與擬真的人體動作，已大幅應用在各種產業中。越逼真的數位人體動作越能讓使用者感受其真實性，因此，如何產生具有真實感的人體動作模擬與工作現場流程模擬成為一項重要的研究內容。本研究的目的在於開發出一套數位人體模型動作產生機制，並輔以動作資料庫以及智慧型抓握策略，開發實用的動作產生系統。 本研究根據國內某汽車大廠的人工工作站作業內容，現場調查、歸納實際工作人員的物件抓握方式，產生物件抓握策略以及物件抓握策略資料庫。利用智慧型物件抓握策略產生數位人體模型與物件之間的接觸點，並以不同高度的範圍建立抓握動作人體動作資料庫，輔以正向關節運動學 (Forward Kinematics, FK) 將資料庫動作套用至數位人體模型。最後結合正向關節運動學與逆向關節運動學 (Inverse Kinematics, IK) 原理，改變人體姿勢，並藉以產生關鍵影格。 本研究以汽車廠人工工作站為模擬範例，進行物件的拿取與放置模擬，以DELMIA軟體為動畫模擬平台、Visual Basic .NET為程式撰寫平台，開發一程式系統。主要的功能為建立客觀數據的物件抓握策略資料庫、快速便利的智慧型抓握點產生機制、結合正向關節運動學與逆向關節運動學的動作產生機制，以產生數位工廠人工作業動畫模擬過程，與之前的動作產生機制比較，主要特點為降低動畫模擬產生過程的時間、提高數位人體模型的動作真實性。

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建構半導體整廠績效指標層級架構與指標管制

半導體製程技術是半導體公司競爭力的來源，而製程技術必須與製程管理相輔相成，才能發揮企業優勢以提昇企業競爭力，此外半導體製造系統複雜，管理在生產過程中更是不可或缺，隨著製程的改進與電腦輔助系統的進步，管理者可以藉由績效指標來協助決策，以客觀、有效的衡量目前的生產情況，並優化現況、規劃願景，利用建構指標層級架構有組織的了解指標之間的關係，提供資訊給決策者作為評估績效、製程管制與監控時的參考根據，隨著全球產業競爭越來越激烈，製程管理考量的層面必須越來越廣以解決更大的問題，然而少有文獻同時探討財務指標與現場指標之關係，並同時以這兩種指標作為管理與評估的標準，因此本研究以財務指標為目標，探討其與現場指標之關係以建構指標層級架構，串連財務與現場指標架構其影響關係，使財務指標能由上而下解構成現場指標，而現場指標能由下而上整合而影響財務指標，讓決策者可以了解其因果關係以綜觀全局，針對企業可能會遇到的狀況，例如景氣、價格波動等等，利用龍捲風圖進行多個單因子的敏感度分析，探討在不同的情況下需重視的指標及提出指標管制建議，最後所得的各階段結果建議，亦可以預先知道改善該指標對於目標的影響，使管理者在瞬息萬變的產業情況下仍然能持續追求企業目標、提昇競爭力。

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以手的自然姿勢概念做為手套設計的參考

本研究是以手部自然姿勢的概念做為設計手套的參考。過去，手套設計通常只是參考手的平面形狀，做平面式裁縫。然而，在手呈現自然姿勢時，手掌與手指會呈現彎曲的弧度，當這個彎曲弧度的手穿上平面式的手套中，彎曲弧度會迫使手套彎曲變形，相對的，平面的手套會抵抗變形，也就是抗繞柔性(anti-pliability)。抗繞柔性是不舒適的根源。自然姿勢是手部肌肉、骨骼、韌帶等相關組織處於放鬆平衡的姿勢，是我們日常生活作息最經常維持的姿勢，因此將之作為手套設計的目標姿勢。如果我們以自然姿勢的手來設計手套，應該可以降低平面型手套的抗繞柔性，減低穿戴手套的不舒適性。 本研究的目的是以3D手部掃描儀(3D scanner)來量測手部的自然姿勢，做為設計手套的參考。本研究是就現有的3D手部資料庫，依楊宜學的尺碼分群方法，在大、中、小三個尺碼分群中各找出一個代表人。再將代表人的手以自然姿勢進行3D掃描。掃描的結果用以當作設計手套的參考型態。 本研究量測自然姿勢下五根手指的三個角度，分別是下臂與掌骨、掌骨與近端指骨、近端指骨與近端指間關節-與-指尖連線的夾角。量測結果如下：第一指51.05度、17.45度、13.20度；第二指36.86度、27.20度、33.54度；第三指29.83度、30.90度、36.00度；第四指18.82度、21.13度、40.09度；第五指9.47度、18.29度、40.90度。角度越大表示如果配戴傳統平面手套時，所造成的抗橈柔性越大，不舒適感越高。

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半導體研發設計階段以WAT參數建構系統化黃金晶方抽樣分析模型

自從台灣發展高科技產業以來，經過數十年的發展，已經成為台灣高產值的產業之一，特別是在半導體產業上的成就已成為各國學習與競爭的目標。由於半導體生產的高度複雜以及對於時間上的急切性，迫使晶圓廠必須透過各種分析以及製程監控等方法來加速晶圓的生產以維持市場優勢並提升顧客以及公司的競爭力，特別是在新產品或製程研發階段，在此階段由於研發人員利用WAT測試晶圓來測試顧客所提供的電路設計，在無歷史資料可參考的情況下，僅能透過全測的方式收集大量的資料並透過研發人員的經驗以及工程背景知識來判斷，找出較為符合目標的晶方，而龐大的數據資料往往耗費研發人員大量的時間並造成不同人員對於黃金晶方判斷上的差異，因此本研究建構半導體研發階段WAT參數之黃金晶方抽樣分析，經由資料轉換萃取、模糊自我適應共振理論網路(Fuzzy ART)、向量內積計算相似性這幾個流程，經由晶方的群聚分析、相似性分析後決定出具代表性的抽樣晶方，提供給研發人員找出黃金晶方以及群聚，利用黃金晶方群聚的WAT資料回饋，以提升製程分析的效率。經由半導體廠所提供之實證資料的分析，本研究能有效的將參數資料分成適當的群聚，接著透過相似性分析，決定各個群聚代表的晶方，做為資料分析的抽樣目標，以找出接近黃金晶方的目標晶方和其所在的群聚，提供該階段產線研發人員未來晶圓製程分析的參考依據。