重大公共建設完工啟用期程 評估方法及應用作業模式

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1 重大公共建設完工啟用期程 評估方法及應用作業模式
* 07/16/96 工程完工啟用期程仿真評估之利器~ 重大公共建設完工啟用期程 評估方法及應用作業模式 行政院公共工程委員會 工程管理處 103年11月18日 * 1## 1##

2 如果您還沒有肯定的答案，讓工程會開發的完工啟用期程評估方法及應用軟體，幫助您解決這些問題，並做出正確的趕工對策及完工決策參考！
在您開始檢視本資料之前 首先請教各位公共工程主辦同仁以下幾個問題： 您所經辦工程的工期合理嗎？ 管控的里程碑日期是否符合實需？是否位在要徑？ 該工程施工廠商可以如期完工嗎？機率有多少？ 趕工計畫對縮短工期的助益及實現機率有多大？ 該工程要徑變化的可能性有多大？ 如果您還沒有肯定的答案，讓工程會開發的完工啟用期程評估方法及應用軟體，幫助您解決這些問題，並做出正確的趕工對策及完工決策參考！ 2

3 大 綱 一、推動緣起 二、里程碑管控 三、完工啟用期程評估 四、模擬軟體使用說明 五、重大建設實例模擬 六、結論及建議 3

4 一、推動緣起 公共建設之完工啟用期程，常是計畫規劃與政策考量之綜合假設期望值，亦是所有客觀及主觀判斷的混合產物，背後係代表一個機率的概念；但在執行過程中，往往會發生計畫比不上變化之情況 在多重施工路徑及諸多不確定性風險影響下，施工要徑將隨時可能產生變化，如何準確預測完工啟用期程，並作出積極正確之趕工決策，為公共建設時程管控之重要關鍵 機關復常受限於如期完工啟用之管考目標，規劃之工程網圖多不符實際或未考慮風險，當加入了風險的考量後，便產生了出現機率問題，利用計畫評核術之三時估計方法，即可用來評估完工啟用期程 4

5 按照過去承商履約能力(估驗付款或施工能量)及未完工數量，估計正常狀態下可能完工啟用期程
一、推動緣起 當政策指示相關計畫或工程需提前完工啟用時，為協助機關評估該政策期程之成功率（期望值）、檢視廠商是否能如期達成，本案規劃建立完工啟用期程評估模式及管控機制 建立以重要里程碑所構建之工程進度表 按照過去承商履約能力(估驗付款或施工能量)及未完工數量，估計正常狀態下可能完工啟用期程 倘有趕工計畫應檢視其內容對實質完工之績效，重新估計完工日期 完工啟用狀態(主體及週邊工程)亦應同時估計 5

6 二、里程碑管控 規劃作業時程 擬訂工程進度
1.評估計畫範圍及作業項目需求 2.拆解分工結構（Work Breakdown Structure,WBS) 3.列舉所有之工作項目及其間之作業先後順序關係 4.檢討施工可用資源，規劃符合契約工期之各工作項目預定開始及預定完成時間 5.擬訂工程網圖及決定要徑 擬訂工程進度 依據各工作項目之權重、預定開始及預定完成時間，細部規劃工作項目各月之預定完成比率，建構整體之工程進度表 6

7 二、里程碑管控 將「開工階段」、「施工階段」及「完工啟用階段」之重大關鍵工作項目，列入管控里程碑 開工階段 施工階段 完工啟用階段
開工條件 里程碑 完工啟用 1.施工資金 2.依法令應完成之 事項 3.廠商依契約應辦理之事項 4.施工場地 5.施工初期內容 6.外部影響 1.關鍵工項里程碑 （如基礎、結構體、 裝修及機電等） 2.重大數量里程碑 （如施作長度、面積等） 3.重要事件里程碑 （如分段查驗、分段通車 等） 1.使用執照(履勘)申請 2.使用執照取得(履勘通過) 3.完工審查 4.驗收 5.移交接管使用 7

8 管控要領 二、里程碑管控 工程開工階段，將開工條件相關工作項目辦理情形納入里程碑管控，以避免廠商開工後未久即申報停工或解約
里程碑應位於要徑，且分布不宜寬鬆；每2至3個月期間內至少設定一項里程碑，以有效追蹤管控執行情形，並對完工啟用期程倘有延後產生提早預警之作用 當管制里程碑有重大落後或政策指示工程需提前完工啟用時，應啟動完工啟用期程評估，以作為擬訂趕工對策及完工決策之參據 8

9 三、完工啟用期程評估 (一)基於重要里程碑及風險管控觀念，分解工程網圖之工作項目，依「計畫評核術」(PERT) 對每個工作項目之最低、正常及最高估時，依實際狀況（廠商過去施工產能、目前落後原因及可能發生風險等）進行估計 (二)考量工程有多重施工路徑，在諸多不確定性作業風險之影響情況下，施工過程之要徑均有可能產生變化，如何推估其完工日期及機率，特別適合採用蒙地卡羅法（Monte Carlo method）作模擬 (三)工程會已成功發展單機版之模擬軟體，可兼容應用於箭線圖示法 (ADM)及先行順序圖示法 (PDM)之網圖作業模式 9

10 三、完工啟用期程評估 現行方式 蒙地卡羅方式 各工作項目以單時估計，未考慮風險
加入風險管控概念，考量廠商過去施工產能及未完工數量，評估各工作項目三時(最低、正常、最高估時) 單一要徑 演算多重施工路徑及其發生機率，據以研擬趕工策略 單一完工日期 可依據不同機率對應之完工日期，提供機關首長決策參考 10

11 依據施工網圖之工作項目，考量廠商過去施工產能、未完工數量、落後原因及可能風險，建立三時資料input檔案
將公共建設執行切分成可管制的工作項目單元，製作施工網圖，並擇定其中之重大關鍵項目作為管控里程碑，以管控工程執行進度 當管制里程碑有重大落後或政策指示工程需提前完工啟用時，即啟動完工啟用期程評估，以作為擬訂趕工對策及完工決策之參據 檢視蒙地卡羅法之output結果，是否合理可信 確認工程里程碑管制、趕工計畫及完工啟用期程，據以嚴格追蹤及控管施工進度 回饋檢討及調整可行之工程網圖流程、趕工計畫及作業時程，並修正三時資料input檔案，以符真實現況 是 否 11

12 三、完工啟用期程評估 評估要領 按照過去承商履約能力（估驗付款或施工能量）及未完工數量，估計正常狀態下可能完工啟用期程，參採營建管理學之「淨值分析法」 1.最低估時=未完成比例/以往各月最高5%之單月平均完成比例 2.正常估時=未完成比例/以往各月之單月平均完成比例 3.最高估時=未完成比例/以往各月最低5%之單月平均完成比例 4.復依目前落後原因及可能發生風險，調整上開三時設定，並進行蒙地卡羅法模擬 12

13 評估要領 三、完工啟用期程評估 倘有趕工計畫應檢視其內容對實質完工之績效，重新估計完工日期 完工啟用狀態（主體及週邊工程）亦應同時估計
1.最低估時=正常狀態之最低估時-趕工項目預定縮短天數 正常估時=正常狀態之正常估時-趕工項目預定縮短天數 最高估時=正常狀態之最高估時-趕工項目預定縮短天數 2.比較正常狀態與趕工狀態之完工日期及機率分布趨勢圖，即可判斷趕工計畫對實質完工之預期績效 完工啟用狀態（主體及週邊工程）亦應同時估計 可將週邊工程網圖加入，作為另一單獨之施工系統路徑，與主體工程施工系統併行蒙地卡羅法模擬作業，即可預測週邊工程對完工啟用之可能影響 13

14 評估要領 三、完工啟用期程評估 工程團隊如何掌握成功評估之關鍵因素 模擬結果之回饋
(一)符合真實現況之三時估計資料，避免garbage in garbage out (二)每次評估後，應對模擬結果檢視是否合理可信 模擬結果之回饋 (一)據以檢討工程網圖流程、趕工計畫及作業時程之可行性，並進行必要之修正 (二)依上開修正，重行調整三時估計資料，再次進行評估作業 14

15 四、模擬軟體使用說明 Excel VBA模擬軟體操作畫面
PS.打開Excel檔案，選擇「啟用巨集」，按下「啟動」工作表之「START」鍵，即可出現本畫面 15

16 四、模擬軟體使用說明 模擬軟體運作步驟 建立施工網圖各項工作項目之其最低、正常及最高估時資料檔案
設定首項工作開始日期及蒙地卡羅法之迭代次數(如10,000次) 每次迭代，對各項工作項目隨機取0至1範圍之亂數值，依三角分布函數獲得各工作項目之作業天數（如僅有最低及最高估時，則取線性分布） 依各項工作項目之作業天數，決定施工要徑及其總工期（每次迭代結果可能產生不同之要徑） 完成所有迭代後，統計各次迭代產生之工期出現次數，即可累算各工期之完工機率及要徑之出現機率 16

17 四、模擬軟體使用說明 模擬軟體輸入檔案 施工網圖各項工作項目之其最低、正常及最高估時資料檔案 模擬軟體產出成果
預測工程完工啟用之各項可能日期及其實現機率 預測施工過程各項可能之要徑及其出現機率 依最低、正常及最高估時天數，分別推算要徑各工作項目之應完成日期 17

18 四、模擬軟體使用說明 輸入檔案格式，提供2項格式選擇 箭線圖示法（Arrow Diagramming Method,ADM）
適用包含虛時作業之工作項目 先行順序圖示法(Precedence Diagramming Method,PDM) 適用工作項目間之完成- 開始[FS]、開始- 開始[SS]、完成- 完成[FF]，以及開始- 完成[SF]等4種邏輯順序關係 市面MS Project及P3等主要專案排程商業軟體，均採用先行順序圖示法 18

19 四、模擬軟體使用說明 已完成之工作項目，輸入單時之實際作業天數
資料輸入檔案建立原則 已完成之工作項目，輸入單時之實際作業天數 執行中之工作項目，依廠商施工能力、遭遇到之問題、落後原因及風險，具體擬訂其最低估時、正常估時及最高估時 尚未執行之中程工作項目，儘量推估其最低估時、正常估時及最高估時；如遠程工作項目無法推估三時作業，可輸入施工網圖之原作業期程 19

20 四、模擬軟體使用說明 模擬案例演示 L 20

21 四、模擬軟體使用說明 ADM模式input檔案（正常狀態） PS.第1個開始節點編號須設定為0 21

22 四、模擬軟體使用說明 ADM模式input檔案（趕工狀態－I、M、N項目之三時均較正常狀態縮短60天） 22
PS.第1個開始節點編號須設定為0 22

23 正常狀態完工 期程模擬結果 趕工狀態完工 期程模擬結果 (提早2個月完工可能性機率高) 23

24 四、模擬軟體使用說明 正常狀態下各要徑之發生比例－機率最大為主體工程之[A][D][G][M]項目
趕工狀態下各要徑之發生比例－機率最大為週邊工程之[W][X][Y][Z]項目 24

25 四、模擬軟體使用說明 PDM模式作業網圖（同第20頁之ADM模式作業網圖，但加入更多之邏輯順序條件） 25
PS. 1.開始及結束之工作項目編號須分別設定為0及99999 2.網圖中各作業之 FS、SS、FF、SF關係，S表示開始，F表示結束，其後之數字為先行作業天數；例如項目A為項目C之先行工作，FS15代表項目A結束後15天才開始項目C 25

26 四、模擬軟體使用說明 PDM模式input檔案資料格式 26

27 四、模擬軟體使用說明 PDM模式output結果 27

28 五、重大建設實例模擬 案例1 國家會展中心(南港展覽館擴建)建築工程 歸屬計畫：興建國家會展中心(擴建南港展覽館) 主辦機關：經濟部國貿局
代辦機關：台灣電力股份有限公司 契約金額：4,150,800千元 決標日期：101年5月22日 契約工期：開工日起1,200日曆天完成全部工程 工程概要：新建地上9層、地下3層鋼筋混凝土構造及屋頂鋼構之展覽場乙棟，總樓地板面積為160,400.14㎡ 完工效益：結合現有南港展覽館合計擁有5,000個標準攤位，規劃增建2,400個標準攤位及可容納2,400人大會議廳、中小型會議室之展覽會議設施，作為我國展覽暨會議活動的主要平台 28

29 五、重大建設實例模擬 INPUT SOURCE OUTPUT RESULT 29

30 五、重大建設實例模擬 「國家會展中心(南港展覽館擴建)建築工程」模擬結果 2.模擬發生機率最大之地上層施工要徑：
1.契約原完工日期為104年11月4日，因施工廠商已向主辦機關提請86天工期之履約爭議調解，擬展延之完工日期為105年2月8日，與預測一個標準偏差機率（68.269%）下可完工日期為105年2月13日，相差僅5天，此與廠商預期之可完工日期相當接近 2.模擬發生機率最大之地上層施工要徑： [A1][B1][D1][F1][G1][H1][M1]為72.54% ，與PCM單位亞新工程顧問公司所評估要徑相同 3.近程管控要徑里程碑： 建議依正常估時追蹤後續完成執行情形，分別為邊區B1F結構之103年12月18日及邊區1F結構之104年1月22日；倘上開管控里程碑發生明顯落後，應重行檢討各工作項目三時作業天數，並再次評估完工啟用期程 30

31 五、重大建設實例模擬 案例2 臺灣桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫機電系統 統包工程 歸屬計畫：臺灣桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫
主辦機關：交通部高速鐵路工程局 契約金額：27,042,527千元 決標日期：94年12月9日 完工期程：預定104年3月底全線實質完工 工程概要：包含電聯車、供電系統、號誌與行車控制系統、通訊系統、中央監控系統、月台門設備、軌道工程、兩座機廠(含主變電站)土建及其他機電設備工程與維修設備、以及捷運系統營運、維修、管理所需之軟、硬體設備等 完工效益：配合整體計畫之完成，改善機場聯外交通，連結台北車站、臺灣桃園機場、高鐵桃園車站等交通運輸樞紐，期使國際航線與國內交通網路得以緊密連結 31

32 五、重大建設實例模擬 32

33 五、重大建設實例模擬 臺灣桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫機電系統統包工程(ME01) 33

34 五、重大建設實例模擬 模擬結果 1.依據高鐵局103年10月27日發布之新聞稿，機場捷運預定於104年3月底全線實質完工， ME01標為其中最關鍵性之工程，經依高鐵局提供資料模擬ME01標屆時完工之發生機率為94.78% 2.模擬發生機率最大之施工要徑 [T][U][V][W][X]為67.5%，係進行各個區段號誌系統之動態測試，與總顧問中興工程顧問公司所評估要徑相同 34

35 五、重大建設實例模擬 案例3 衛武營藝術文化中心興建計畫第2及5標 歸屬計畫：衛武營藝術文化中心興建計畫
主辦機關：文化部衛武營藝術文化中心籌備處 契約金額：3,350,000千元(第2標) 199,080千元(第5標) 決標日期：99年12月29日 (第2標) 102年1月23日 (第5標) 契約工期：開工日起785日(第2標)及570日(第5標)完成 工程概要：地上5層(含R1F層)、地下2層，總樓地板面 平方公尺之SRC工程(第2標) ；基地內之排水系統、舖面、座椅等設施工程、戶外座位區薄層綠化、雜項、植栽種植、電氣、灌溉系統工程(第5標) 完工效益：配合整體計畫之完成，提升南部地區文化服務和環境品質，進而與台北市兩廳院及國際知名表演場所接軌，整合南北兩大都會的藝文產業活力，形成台灣藝文走廊 35

36 五、重大建設實例模擬 1.為符合辦理使用執照期程，目前最關鍵性之工程為第2標建築裝修水電空調工程及第5標景觀工程，第2及5標分別預定於104年5月10日及5月6日完工 2.依籌備處資料進行模擬： (1)第2標104年5月10日如期完工機率24.47%，5月22日完工機率100% (2)第5標104年5月6日如期完工機率0%，6月22日完工機率100% 第2標 第5標 36

37 五、重大建設實例模擬 第2標趕工狀態作業網圖及其工作項目三時估計天數 37

38 五、重大建設實例模擬 3.模擬結果可信度檢討 (1)第2及5標施工界面間互有影響問題，截至103年9月底進度分別落後14.56%及5.51%；另第2標廠商頃於103年10月9日提出424天之工期爭議（履約期限擴張至105年2月8日） (2)第2標係模擬趕工狀態之完工機率，從104年5月10日（預定完工日期）之24.47%，至5月22日即躍升為100%，相差僅12天，究其原因係各工作項目估計之三時作業天數均相當接近，建議就其中之最高估時設定，將可能遭遇之風險納入考量 (3)復依第2標之正常估時出現雙重要徑，分別為 [1000][1000_1] [1250]及[456][500][515][1250]，但除[456] C區屋面底層工程之最遲應完成日期為103年12月22日，其餘要徑工項之最遲應完成日期均在104年4月1日之後，不足以產生預警管制之用途，顯示網圖所列工作項目仍屬大略之上層工項，建議再予以細部分解至下層之工項，以緊密追蹤及提早預警 (4)綜上分析，第2標之工作項目及其三時估計作業天數，尚無法充分支撐該標可於104年5月完成趕工，建請籌備處卓參 38

39 六、結論及建議 (一)本案係工程會於公共建設執行管考外，以「工程管理知識平台」之服務概念為試點，發展一套工地實務可自主評估工程完工啟用期程實現機率之方法論及應用軟體 (二)經上開重大案例模擬結果，應具相當之應用可行性，將提供各機關進行評估重大公共建設完工啟用期程並據以為機關首長決策之參考 39

40 附錄、相關資源下載網址 簡報文件 Excel VBA蒙地卡羅法模擬應用程式檔 Excel 蒙地卡羅法input資料檔 40

41 簡報完畢 敬請指教 41