系統思維應用於高鐵列車誤點模型建構｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	林玠佑 Jie-you Lin
論文名稱：	系統思維應用於高鐵列車誤點模型建構 Systems Thinking Applied to Knowledge Modeling of THSR Delay Cases
指導教授：	詹朝基 Chao-Chi Chan
口試委員:	蔡明忠 Ming-Jong Tsai 歐陽超 Chao Ou-Yang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 自動化及控制研究所 Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	135
中文關鍵詞：	系統思維、主題地圖、誤點矩陣表、模糊理想解、XTM
外文關鍵詞：	Systems Thinking, Delayed Train Matrix, Topic Map, FAHP fuzzy algorithm, XTM
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摘要

高鐵營運是高科技系統的整合，700T列車時速最高可為300公里，密集出班的列車運行完全得靠穩定的機電、通訊、行控中心的有效支援和整合。任一系統要件出現異常，即影響當次和往後列車的準點運行。在行控中心內，當班團隊有不同專業的工程人員，面對各種系統異常事件，在立即進行ＳＯＰ程序外，如何有效地正確找出失誤原因與最適的因應措施，是本研究動機。

本研究以「系統思維」分析方法論作為高鐵「列車誤點模型」建構的起始點。在模型分析階段，以「誤點矩陣表」來描述與定義在高鐵列車營運大環境下各種資源、權責和障礙排除方案的相關知識。在實作階段，著重於以「主題地圖」作為700T列車誤點模型視覺化呈現的手段。本文提出一種「矩陣表基底的知識模型」的建置程序(Matrix-based knowledge modeling)，以中國傳統的五行模型為基礎，試圖利用「知識工程」技術，採用合乎國際標準ISO-13250的主題地圖(XML-based Topic Maps; XTM)表示方法，產出對應「列車誤點模型」的XTM文件。

在可量化障礙排除方案的主要措施要求下，以「誤點矩陣表」為基底，本研究融入策略管理學技術，利用「FAHP-TOPSIS」(模糊理想解)演算法」分析誤點之障礙排除的優先處置措施，導出量化的排序過處置方案，再以網頁方式整合到誤點模型的視覺化地圖，供決策者來選擇合適的方案。其成效是，以網頁方式輸出視覺化的知識網絡，清晰易懂，可供相關技術人員瀏覽案例、討論和檢討「列車誤點」的原因，有利於建立和修正ＳＯＰ程序，達成當次和往後列車的準點運行目標。

關鍵字：系統思維、主題地圖、誤點矩陣表、模糊理想解、XTM

Abstract

Undoubtedly, Taiwan High-Speed Rail business is amazing high-tech systems integration to make the 700T-train operate at 300 km/hr high speed. Intensive trains that run on THSR completely rely on the stabilities and effective supports of different subsystems, such as electrical and mechanical systems, communication, and Operation Control Center (OCC). Any critical abnormalities come from any elements of systems will affect immediately on-time arrival of current train and correct schedule of next trains. When facing to abnormal events, on-duty team members are always expected to take proper SOP actions. However, it is really big challenges to explore system faults and to take cost-effectively actions with the customers safety first requirements and short-time recovery constraints.

In this study, "systems thinking" methodology is used as the starting point to build up Delayed HSR Train Model. In modeling analysis phase, we use "delayed matrix" to describe and define components and resources used in several activity-based domains. When entering the implementation stage, we focus on developing a visualization procedure to present a 700T-Train Topic Map conformed with ISO-13250 XTM (XML-based Topic-Maps) standard. Our proposed procedure is based on the Chinese traditional Five-Element model and knowledge engineering disciples to generate the desired XTM (topic map) file.

The Delayed HSR matrix is considered as the reference base in later decision-making phase that some possible solutions with proper do-it-now actions are expected to present quickly in OCC center. By response to quantify the proposed solutions to ongoing faulted train, we have adapted FAHP-TOPSIS (a kind of fuzzy algorithm to find near-ideal solutions) procedure to sort them out. Our final results demonstrated the mixed HTML pages with solutions output and XTM topics related to HSR operation knowledge. Our study may be helpful for HSR professionals to enhance existing SOPs and create new effective SOPs to approach successfully on-time arrival goal of high-tech trains.

Keywords: Systems Thinking, Delayed Train Matrix, Topic Map, FAHP fuzzy algorithm, XTM

目    錄
摘要……………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………II
誌謝…………………………………………………………………………III
表目錄……………………………………………………………………VII
圖目錄………………………………………………………………………IX
第一章 緒論…………………………………………………………………1
1.1 研究背景與動機…………………………………………………………1
1.2 研究主題與目的…………………………………………………………1
1.3 研究範圍………………………………………………………………2
1.4 論文架構…………………………………………………………………3
第二章 相關文獻與技術探討………………………………………………5
2.1高鐵異常運轉處置概述…………………………………………………5
2.1.1營運管理維修規劃策略……………………………………………6
2.2系統思維簡介………………………………………………………7
2.2.1 系統思維…………………………………………………………7
2.3心智圖簡介………………………………………………………………9
2.3.1心智圖 ……………………………………………………………9
2.4 策略管理FAHP-TOPSIS案例……………………………………………10
2.4.1案例1-應用TOPSIS於上市航運公司營運績效之研究…………11
2.4.2案例2-發展經營網路商店之決策支援系統………………………12
2.5 主題地圖架構…………………………………………………………13
2.5.1主題地圖的基本模型………………………………………………14
2.5.2主題地圖的應用………………………………………15
2.5.3 PSI(Published Subject Indicator)……………………………19
第三章 高鐵列車誤點模型及塑模方法…………………………………20
3.1誤點與準點及系統思維…………………………………………………21
3.1.1問題定義……………………………………………………………23
3.1.2 研究目的及效益…………………………………………………24
3.1.3研究背景知識………………………………………………………25
3.2研究方法…………………………………………………………………26
3.2.1研究構想…………………………………………………………26
3.2.2 FAHP-TOPSIS演算法………………………………………………27
3.3系統思維、主題地圖與知識模型………………………………………28
3.3.1參考案例1-陰陽五行表……………………………………………31
3.3.2誤點模型:案例2-列車五行矩陣表………………………………33
3.4列車矩陣表……………………………………………………………34
3.4.1列車類別與領域……………………………………………………35
3.4.2誤點案例…………………………………………………………36
3.5塑模程序…………………………………………………………………37
3.5.1 TAO模型建置……………………………………………………38
3.5.2案例檢討……………………………………………………………40
3.6 THSR準(誤)點運行案例…………………………………………………41
3.7系統應用架構及視覺化呈現……………………………………………46
第四章 FAHP-TOPSIS分析與應用…………………………………………48
4.1系統分析…………………………………………………………………50
4.1.1矩陣表格分析－延誤因子…………………………………………52
4.1.2策略FAHP-TOPSIS演算分析架構………………………………52
4.1.3 S.T.C.W分析字義 界紹…………………………………………57
4.1.4矩陣分析介紹………………………………………………58
4.1.5運用………………………………………………………………59
4.2矩陣FAHP-TOPSIS分析……………………………………………60
4.2.1模糊層級程序分析（FAHP）求權重值描述…………………61
4.2.2貼近度Ci* 交集與聯集………………………………………69
第五章 實作與展示…………………………………………………70
5.1系統建置流程…………………………………………………………70
5.1.1 Mindjet MindManager操作……………………………………71
5.2主題地圖的建流程……………………………………………72
5.3 主題地圖PSI之建置…………………………………………………74
5.4 矩陣FAHP-TOPSIS分析………………………………………………77
5.4.1貼近度Ci* 交集與聯集…………………………………………77
5.4.2檢討及合理性…………………………………………………78
5.5運用心智圖軟體建置之主題資源指引…………………………79
5.6 案例展示討論…………………………………………………………81
第六章 結論與未來展望…………………………………………………88
6.1結論……………………………………………………………………88
6.2未來展望………………………………………………………………89
參考文獻……………………………………………………………………90
附錄 A  維修規劃概述……………………………………………………92
附錄 B  THSR專有名詞解釋………………………………………………99
附錄 C  TOPIC TYPE編碼…………………………………………………101
附錄 D  心智圖之匯出……………………………………………………103
附錄 E  FAHP-TOPSIS演算分析…………………………………………108



表目錄
表 ‎2-1網路商店成功因素之評估指標……………………………………13
表 ‎3-1五行表…………………………………………………………32
表 3-2列車矩陣表…………………………………………………………36
表 3-3 Topic 編碼原則(-)…………………………………………………39
表 3-4 Topic 編碼原則(二) ………………………………………………39
表4-1矩陣分析表……………………………………………58
表 4-2 FAHP-TOPSIS演算步驟與方法說明…………………………………61
表 4-3模糊層級……………………………………………………………63
表‎ 4-4語意轉換表…………………………………………………………65
表4-5屬性評估指標(一) …………………………………………………66
表4-6屬性模糊數(一)……………………………………………………67
表4-7屬性評估指標(二) …………………………………………………67
表4-8屬性模糊數(二) ……………………………………………………68
表4-9FAHP權重質 ……………………………………………………68
‎表4-10 加權決策矩陣………………………………………………………68



圖目錄
圖1-1研究範圍示意圖………………………………………………………3
圖2-1系統思維的案例………………………………………………8
圖 2-2 心智圖模型觀念圖…………………………………………………10
圖 2-3 SWOT市場分析………………………………………………………11
圖 2-4主題地圖…………………………………………………………… 14
圖2-5 主題地圖案………………………………………………………16
圖2-6 TRIZ案例及驗證結果………………………………………………17
圖2-7 中心論與相對論……………………………………………………18
圖 2-8 PSI結構示意圖……………………………………………………19
圖3-1系統思維高鐵簡例………………………………………21
圖 3-2 700T運行作業…………………………………………………22
圖 3-3 700T列車運行狀況圖………………………………………………23
圖3-4研究問題的情境……………………………………………………24
圖3-5系統思維下的列車運轉狀況處置圖………………………………27
圖 3-6演算法的步驟示意圖………………………………………………28
圖 3-7五行模型的中心論………………………………………………29
圖 3-8中心論案例…………………………………………………………29
圖 3-9高鐵誤點的中心論…………………………………………………30
圖3-10 高鐵列車誤點中心論……………………………………………31
圖3-11陰陽五行模型內的元件關聯圖……………………………………32
圖 3-12矩陣表樣板…………………………………………………………33
圖3-13類別與領域樣板舉例……………………………………………34
圖3-14高鐵列車中心論……………………………………………………36
圖 3-15高鐵誤點案例………………………………………………………37
圖 3-16 THSR運行關聯圖 …………………………………………………40
圖 3-17 THSR準(誤)點運行五領域狀況圖………………………………41
圖 3-18列車運行因果(先後)關聯圖………………………………………41
圖 3-19列車運行誤點分析圖……………………………………………42
圖‎ 3-20 角色…………………………………………………………………43
圖 3-21 OKS列車誤點運行因果關係圖…………………………………44
圖 3-22 OKS列車誤點運行決策處置方案圖………………………………45
圖3-23 OKS呈現五種資源的列車主題地圖……………………………46
圖 3-24 OKS呈現出賦予角色的關聯圖……………………………………47
圖 ‎4-1列車運行狀態圖……………………………………………………49
圖 4-2系統維運領域的告警類別階層示意圖……………………………50
圖 4-3 細節…………………………………………………………………51
圖 ‎4-4 延誤因子評估屬性………………………………………………52
圖4-5分析方法示圖………………………………………………………53
圖4-6層級結構……………………………………………………………54
圖4-7 FAHP-TOPSIS分析運用……………………………………………55
圖 4-8 STCW四象限示意圖…………………………………………………57
圖 4-9 列車障礙處置流程示意圖………………………………………57
圖 4-10 狀況處置運用流程圖……………………………………………59
圖4-11 TOPSIS演算原則…………………………………………………60
圖4-12維運層級架構………………………………………………………62
圖4-13系統障礙因子排除策略評估………………………………………63
圖4-14屬性評估取值………………………………………………………64
圖 ‎5-1系統建置流程的活動圖…………………………………………71
圖 ‎5-2表格式編輯主題地圖流程…………………………………………72
圖 ‎5-3 X&Y向量與因子項資料……………………………………………73
圖 ‎5-4 TAO主題模型建置流程……………………………………………73
圖 ‎5-5  班車誤點的TAO示意圖……………………………………………74
圖5-6 PSI網址的建立畫面………………………………………………75
圖 5-7 OKS Omnigator瀏覽畫面……………………………………………75
圖 5-8 OKS 視覺化的功能………………………………………………76
圖 ‎5-9 OKS THSR_Delay部份XTM程式碼…………………………………76
圖 ‎5-10類別列車與系統交集貼近度……………………………………77
圖 ‎5-11列車與系統聯集貼近度估……………………………………78
圖 ‎5-12附件資源指引方式………………………………………………79
圖 ‎5-13圖檔功能資源指引方式…………………………………………80
圖 ‎5-14網頁模式資源指引………………………………………………80
圖 ‎5-15影響列車準點因素示意圖…………………………………………81
圖 ‎5-16 OKS主題地圖關聯…………………………………………………82
圖 ‎5-17 OKS Omnigator文字網頁…………………………………………82
圖 ‎5-18視覺化呈現………………………………………………………83
圖 ‎5-19方案處置優先順序…………………………………………………83
圖 ‎5-20解決方案交聯集……………………………………………………84
圖 ‎5-21 OKS主題地圖瀏覽查詢兩方案決策優先處置方式………………85
圖 ‎5-22 OKS主題地圖瀏覽查詢方案決策優先順序………………………85
圖 ‎5-23連結外部網頁基本概念示意圖…………………………………86
圖 ‎5-24 PSI連結外部網頁…………………………………………………87

                                

參考文獻

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全文公開日期 2011/08/06 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 2011/08/06 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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