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研究生: 黃勝郎
Sheng-Lang Huang
論文名稱: 演化式高斯過程推論模式於專案現金流量之應用
Prediction Cash Flow for Construction Projects using Evolutionary Gaussian Process Inference Model
指導教授: 鄭明淵
Min-Yuan Cheng
口試委員: 鄭道明
none
潘南飛
none
周瑞生
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 102
中文關鍵詞: 現金流量高斯過程粒子群演算法貝氏推論
外文關鍵詞: Cash-flow, Gaussian process, Particle Swarm Optimization, Bayesian inference
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  • 現金流量預測分析對於營造廠財務調度有相當大的幫助,除了可顯示專案淨利與企業現金需求量的變化關係,預測專案未來的資金需求,可藉由求得之各期機率,提供公司決策者重要資訊,以提昇公司資金調度及反應的能力,做為決策之參考依據。再者,在工程期間持續預測現金流量趨勢,可即時管控工程進度之偏差,增加專案財務的安全。
    本研究透過案例學習發展建立一套(Evolutionary Gaussian Process Inference Model-EGPIM),利用高斯過程(Gaussian Process-GP)釐清資料中輸入及輸出值間的映射關係,並利用貝氏推論,結合particle swarm optimization (PSO)優化GP內共變異函數的超參數,以獲得最佳的推論預測能力。本模式對於需決策事件預測一期望值與變異數,求得預測之信賴區間,提供決策者一較為客觀之決策參考。
    本研究透過學習過去相似案例的現金流量曲線,求出專案連續性現金流量與預測期現金流量值之映射關係,再藉此預測模式預測監控專案工程期間現金流量曲線之趨勢變化,並根據監控結果,研擬專案財務、進度因應策略。同時藉由模式實際案例應用,驗證所建立的預測模式在預測現金流量上有良好的表現,可用以協助管理者改善修正進度偏差,並可利用模式推論出之輸出變數求得各期機率,提供管理者能事先進行進度控管及財務調度,達成提升專案財務安全進度控管之目標。


    Forecasting project cash-flow greatly impacts on project cost management. A financial plan according to the S-Curve should be executed to modify progress schedules and increase project success. This study used an inference engine, Evolutionary Gaussian Process Inference Model (EGPIM), which fuses three Artificial Intelligence (AI) approaches together, that are Gaussian Process (GP) Bayesian inference and Particle Swarm Optimization (PSO). The EGPIM was the core to forecast the desired cash-flow quantity with three front cash-flow quantities basing on clustered historical data. With the developed project cash-flow forecasting model, the trend of cash-flow could be predicted. Comparing the results with the S-Curve, the project cash-flow can be managed and strategies can be yield. The strategies will be planed according to real-world factors such as float, progress execution time, construction rates, resource demands, and so on, to optimize the current financial plan with the concept of further cash-flow management. Managers can use the predicted cash-flow to handle project progress.
    With cases studies, this study demonstrated the developed project cash-flow forecasting model which can offer accurate prediction results immediately. For project cash-flow management, the financial demands can be resulted as references for project managers. That assists managers to modify progress schedules and projects success under original budgets.

    目錄 第一章 緒論1 1.1 研究動機1 1.2 研究目的2 1.3 研究範圍與限制3 1.4 研究流程與方法4 1.4.1 研究內容4 1.4.2 研究流程4 1.5 論文架構7 第二章 文獻回顧9 2.1工程專案現金流量之探討9 2.1.1工程專案成本9 2.1.2工程進度控管9 2.1.3合約對現金流量之影響12 2.1.4現金流量預測之原則與功能13 2.2現金流量預測方法之研究14 2.2.1國內相關研究14 2.2.2國外相關研究16 2.3 高斯過程推論模式..17 2.3.1高斯過程......................................... . 18 2.3.2微粒群演算法........................................20 2.3.2.1來源歷史..........................................20 2.3.2.2演算概念..........................................21 2.3.2.3演算法流程........................................23 2.3.3貝式理論............................................25 2.3.4高斯過程推論模式....................................25 2.3.5 EGPIM特性............................................31 2.3.6 EGPIM限制..31 2.3.7 EGPIM應用.32 第三章 專案現金流量預測模式之建立.35 3.1現金流量預測模式建立流程35 3.2預測模式輸入及輸出變數之確定36 3.3案例庫建立37 3.3.1歷史案例蒐集38 3.3.2 輸入及輸出變數資料建立40 3.3.3 EGPIM訓練案例庫46 3.4 預測模式訓練47 3.4.1 EGPIM參數設定47 3.4.2 訓練與測試案例之決定47 3.4.3 EGPIM案例訓練47 3.4.3.1 模式建構設備48 3.4.3.2 模式訓練與測試51 3.4.3.3 EGPIM測試53 3.5預測模式之應用56 3.5.1進度管理圖分析...............................57 3.5.2管控進度因應對策.............................59 3.5.3各期機率計算.................................60 第四章 預測模式實例應用61 4.1案例基本資料介紹61 4.2預測前置作業64 4.2.1 驗證案例預測模型之選擇64 4.2.2 驗證案例實際現金支出彙整64 4.3預測模式輸入格式70 4.4現金支出預測71 4.5財務、進度因應策略73 4.6應用結果討論81 第五章 結論與建議82 5.1結論82 5.2建議83 參考文獻84 附錄A預測模式-訓練案例資料88 圖目錄 圖1-1研究流程5 圖2-1芭蕉形曲線(Banana Curve)[3]10 圖2-2美國五角大廈復建工程芭蕉曲線圖[3]11 圖2-3 Gbest與Lbest概念圖21 圖2-4簡易演化概念圖22 圖2-5 演化概念圖23 圖2-6 PSO演算法流程圖24 圖2-7 EGPIM架構..............................................26 圖2-8 粒子編碼格式......................................... ..28 圖2-9 粒子群體規模........................................... 28 圖2-10 EGPIM應用流程.........................................30 圖2-11 EGPIM應用程序.........................................33 圖3-1 現金流量預測模式建立流程35 圖3-2現金流量預測概念圖36 圖3-3案例庫建立流程37 圖3-4 現金流量HOT圖41 圖3-5 EGPIS系統主畫面49 圖3-6 EGPIS輸入案例49 圖3-7 選擇共變異數函數50 圖3-8 模式參數輸入50 圖3-9 模式迭帶次數與負對數邊際似然值.........................52 圖3-10案例P17測試結果比較54 圖3-11案例P17測試誤差54 圖3-12預測模式應用概念示意圖56 圖3-13期望值、信賴區間與S-curve整體關係示意圖57 圖4-1 作業排程網圖62 圖4-2 工程進度曲線與現金支出曲線比較(P53案例)70 圖4-3 實際值與預測值比較(P53案例)..........................74 圖4-4 工程進度曲線與ES、LS、上下限定值關係圖(P53案例)........74 圖4-5實際值與預測值比較(P17案例)...........................78 圖4-6 工程進度曲線與ES、LS、上下限定值關係圖(P17案例).......78 表目錄 表3-1歷史案例庫39 表3-2現金支出計算因子40 表3-3工程成本統計表格式42 表3-4計價週期分類成本統計表格式42 表3-5計價週期工程進度統計表格式43 表3-6分類成本合約相關規定43 表3-7計價週期現金支出百分比統計表格式44 表3-8計價週期累積現金支出百分比統計表格式44 表3-9案例支出現金流量百分比(正規化為20期)45 表3-10 EGPIM資料庫訓練案例(以P44為例,i=3)46 表3-11 EGPIM參數設定47 表3-12 案例組合方式48 表3-13 EGPIS系統架構參數設定.................................51 表3-14專案現金流量預測模式參數設定與訓練結果52 表3-15測試案例實際值53 表3-16案例P17測試結果比較55 表3-17預測期望值、信賴區間與S-curve評估進度與工期...........58 表3-18檢討與對策分析表.......................................59 表4-1下包合約相關規定62 表4-2案例P53作業成本結算表63 表4-3工程成本統計表(P53案例)65 表4-4計價週期分類成本統計表(P53案例1-20期)66 表4-5計價週期各分類成本投入比例(P53案例1-20期)66 表4-6計價週期工程進度(P53案例1-20期)67 表4-7分類成本合約付款條件(P53案例)68 表4-8計價週期現金支出百分比(P53案例1-20期)68 表4-9計價週期累積現金支出百分比(P53案例1-20期)69 表4-10預測模式應用案例輸入資料(P53案例1-20期)70 表4-11案例P53輸入變數(正規化12期)71 表4-12預測模式輸入/出資料(P53案例9筆)71 表4-13 EGPIM預測結果誤差比較(P53案例9筆)72 表4-14計價週期工程進度控管表(P53)73 表4-15驗證案例(P53)輸入資料74 表4-16上、下限信賴區間範圍(P53)............................75 表4-17驗證案例各期機率值(P53)......................... .. . 76 表4-18類別圖型及檢核與因應對策(P53)77 表4-19驗證案例(P17)輸入資料77 表4-20上、下限信賴區間範圍(P17)79 表4-21驗證案例各期機率值(P17)80 表4-22類別圖型及檢核與因應對策(P17)80

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