國 立 交 通 大 學

工學院產業安全與防災學程

碩 士 論 文

空調系統冰水機變頻器評選之研究--以

某 IC設計公司為例

Selection of Inverter for Water Chiller of Central

Air-Condition System – An Example of An IC Design

Company

研 究 生 : 徐 永 增

指導教授 : 金 大 仁 教授

中華民國 101 年 7 月

空調系統冰水機變頻器評選之研究--以

某 IC設計公司為例

Selection of Inverter for Water Chiller of Central

Air-Condition System – An Example of An IC

Design Company

研 究 生: 徐 永 增 Student : Fremond Hsu

指導教授: 金 大 仁 Advisor : Tai-Yan Kam

國 立 交 通 大 學

工學院產業安全與防災學程

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Degree Program of Industrial Safety and Risk Management

College of Engineering

National Chiao Tung University

in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master of Science

In

Industrial Safety and Risk Management

July 2012

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

中華民國 101 年 7 月

i

空調系統冰水機變頻器評選之研究 - -以某 I C 設計公司為例

學生：徐永增 指導教授：金大仁

國立交通大學工學院產業安全與防災學程

摘要

由於環保議題逐漸被重視，企業也期望降低耗能和節省電費，而中央空調系

統為公司大樓廠辦主要的耗能設備，因此對於中央空調系統的節能十分重要。IC

設計公司對於現場作業環境條件要求嚴格，製程良率的提高、生產設備的穩定性、

人員工作的舒適度都有賴於良好的中央空調系統管控環境溫度來維持。本研究以

IC 設計公司中央空調系統冰水機的變頻器之選擇與評估決策程序為主題，探討如

何以一套系統化的機制選擇適當的變頻器，以達到節能減碳和空調溫度的穩定性。

本研究以國內某家 IC 設計公司為例，應用分析層級程序法(Analytical hierarchy

process, AHP)進行中央空調系統冰水機的變頻器選擇決策問題，以建構一套選擇與

評估的機制。首先本研究收集許多變頻器運用於中央空調系統的文獻資料，以及

各種廠牌規格的變頻器資料，協助企業擬定使用變頻器於中央空調系統冰水機的

目標與需求。依據這些目標與需求引導評估小組建立選擇變頻器的 AHP 評估階層

式架構，並且擬定適當的評估準則與評估方法。評估小組利用兩兩比較方法進行

成對比較，建構同一層級與跨層級的成對比較矩陣，然後彙總計算出各評估準則

的相對權重和各候選選項的排序，最後評選出最適當的變頻器。

本研究亦對於經過 AHP 的評估所選擇的變頻器安裝運作後的績效進行討論。

個案公司的中央空調系統冰水機安裝所選擇的變頻器之後六個月，科技大樓整體

節省電力 30,198 度，節省率 13.25%，共節省電費達新台幣$924,059 元。與安裝變

頻器的前一年同期用電量比較，下降了共計 544,600 度，節省的超約罰金合計新台

幣 271,766 元，達到了極佳的節能與節省成本績效。本研究也詳細記錄與討論個案

ii

公司在整個評估過程的優缺點，並且提出一些建議事項，可以作為相類似的公司

評估類似設備的參考。

本研究主要之成果包括：

1. 以個案公司的需求，利用系統化的目標討論方法建構一個基本性目標層級架構

和工具性目標網路架構，並探討整個目標架構過程與應用。

2. 利用 AHP 模式評估個案公司對中央空調冰水機的變頻器評選過程，選擇出一個

適當的冰水機變頻器。

3. 本評估方法亦可以複製應用於個案公司或其他公司其他重要的機器設備評選程

序，建構一套很好的評選模式。

關鍵字：變頻器、分析層級程序法、評選模式、決策方法

iii

Selection of Inverter for Water Chiller of Central Air-Condition

System – An Example of An IC Design Company

Student：Fremond Hsu Advisor：Tai-Yan Kam

ABSTRACT

Because environmental protection is a popular and critical issue, many companies

have spent time and money to implement energy saving equipments for reducing their

electricity bill and business cost. The central air-condition system is the most

energy-consuming equipment among all equipments in an IC design company.

Additionally, a central air-condition system offers a comfortable environment to all

employees and a stable temperature at the manufacturing line to produce high quality

products. Then, to reduce electricity consumption of the central air-condition system is

an important issue.

This study adopted an Analytical Hierarchy Process (AHP) method to select

proper inverter for water chiller of a central air-condition system in an IC design

company. A systematic inverter selection process was developed and introduced. In this

process, this study reviewed some literature about inverter and AHP and collected

data about how the case company made their decisions on purchasing equipments. Then,

the strategy objective of this inverter implementation project for this IC design company

was also established. According to a systematic discussion process, the project team

developed a fundamental-objective hierarchy and a means-objective network. Based on

these objective structures, they determined the hierarchy of the evaluating attributes

about the inverter selection problem. The members of the project team determined all

ratings according to the proposals offered by the inverter vendors, analyzed the data,

and discussed the results. By summarizing the ratings of each level in the AHP

iv

hierarchy, we can obtain the relative weights among the attributes and alternatives. At

last, the inverter of Vendor A was selected.

This study also reported the results after implementing the selected inverter. The

company reduced 30,198 kWh and saved 13.25% and NT 924,059 dollars electricity bill

during the 6 months after adopting the inverter. Additionally, comparing with the

electricity bills of the same periods last year, they decreased totally 544,600 kWh and

saved NT 271,766 dollars fine for over the kWh limit allocated to the company. The

experience of using the AHP in this study was also reviewed to provide some

suggestions.

The contributions of this study are listed as follows.

1. This study utilized a systematic objective discussion process to build up a

fundamental-objective hierarchy and a means-objective network. Additionally, some

applications of the objective structures in the AHP method were also demonstrated.

2. This study employed the AHP method to evaluate inverters for water chiller of a

central air-condition system in an IC design company. The project team selected an

adequate inverter efficiently and systematically by following our process.

3. The proposed inverter selection process can offer a good experience for other

companies which want to choose inverter or other important equipments.

Keywords: Inverter, Analytic Hierarchy Process, model of choice, decision making

v

誌謝

大學畢業至今已逾十八年才完成研究所學程及此碩士論文，期間工作、家庭

與學業須兼顧，有一定的身體負荷及心理壓力。能夠平安順利當然首先要感謝我

的指導教授 金大仁老師不厭其煩的辛苦指導，讓原本大學主修社會學的我能跨領

域的將理工類論文如願付梓，金教授的提點及指正讓我銘感至深。另外要謝謝 汪

禧年老師不辭辛勞的數次往返汐止與新竹間、擔任我研究論文的共同指導。還要

謝謝 鄭泗東老師願意擔任我的口試委員及召集人，亦給了我許多修訂論文的寶貴

意見。

當然這期間家人與同事的體諒及協助也是我能萬事兼顧與分身有術的最佳支

持力量，在家庭生活上家人讓我有餘閒做功課及閱讀，在公司同事也願代理份外

工作讓我有空檔至學校上課及考試，在這亦要謝謝我親愛的家人及同事。

最後身為基督徒的我要感謝上帝的看顧及保守，讓我人生中有上述的慈愛師

長、家人、同事，使得我在這三年半的研究所就讀期間身體健康、學業順遂，感

謝主。

誌謝人 徐永增

vi

目錄

摘要 .................................................................................................................................... i

ABSTRACT ..................................................................................................................... iii

誌謝 ................................................................................................................................... v

目錄 .................................................................................................................................. vi

表目錄 ............................................................................................................................ viii

圖目錄 .............................................................................................................................. ix

一、緒論 ........................................................................................................................... 1

1.1 研究背景與動機 ................................................................................................ 1

1.2 研究目的 ............................................................................................................ 3

1.3 研究方法 ............................................................................................................ 4

1.4 研究範圍與限制 ................................................................................................ 4

1.5 論文架構 ............................................................................................................. 6

二、文獻探討 ................................................................................................................... 8

2.1 變頻器 ................................................................................................................. 8

2.2 變頻器與節能 ..................................................................................................... 9

2.3 變頻器的評估重要事項 .................................................................................. 11

2.4 AHP ................................................................................................................... 12

2.5 AHP 的應用 ...................................................................................................... 17

三、中央空調系統冰水機的變頻器評選機制 ............................................................. 20

3.1 個案公司簡介與決策問題說明 ....................................................................... 20

3.2 發展決策評估層級架構 ................................................................................... 22

3.3 AHP 評估過程 .................................................................................................. 29

3.4 AHP 評估結果 .................................................................................................. 39

四、成效檢討與討論 ..................................................................................................... 48

vii

4.1 專案成果檢討 ................................................................................................... 48

4.2 討論 ................................................................................................................... 50

五、結論 ......................................................................................................................... 54

5.1 結論 ................................................................................................................... 54

5.2 對未來研究的建議 ........................................................................................... 55

參考文獻 ......................................................................................................................... 57

附錄 ................................................................................................................................. 59

自傳 ................................................................................................................................. 66

viii

表目錄

表 3.1 個案公司主要電力消耗統計表 ......................................................................... 22

表 3.2 系統化的目標討論建構方法 ............................................................................. 24

表 3.3 候選廠商變頻器規格表 ..................................................................................... 31

表 3.4 AHP 建議評估尺度表 ......................................................................................... 33

表 3.5 第二層的四個子目標成對矩陣表 ..................................................................... 35

表 3.6 「節能與效益」子目標下第三層的三個準則成對矩陣表 ............................. 36

表 3.7 「採購條件」子目標下第三層的四個準則成對矩陣表 ................................. 37

表 3.8 「維護成本」子目標下第三層的準則成對矩陣表 ......................................... 37

表 3.9 「變頻器能力與規格」子目標下第三層的五個準則成對矩陣表 ................. 37

表 3.10 「每年空調節電百分比」準則下第四層的候選者成對矩陣表 ................... 38

表 3.11 「節能與效益」子目標下第三層的三個準則相對權重表 ........................... 40

表 3.12 「採購條件」子目標下第三層的四個準則相對權重表 ............................... 41

表 3.13 「維護成本」子目標下第三層的三個準則相對權重表 ............................... 41

表 3.14 「變頻器能力與規格」子目標下第三層的五個準則相對權重表 ............... 41

表 3.15 第二層的所有子目標相對權重表 ................................................................... 42

表 3.16 所有第三層的評估準則相對權重表 ............................................................... 43

表 3.17 第四層的三個變頻器選項對所有第三層的準則的相對權重表 ................... 45

表 3.18 變頻器選項評估結果表 ................................................................................... 46

表 4.1 個案公司安裝變頻器成效表 ............................................................................. 49

表 4.2 個案公司科技大樓用電情況表 ......................................................................... 50

ix

圖目錄

圖 1.1 研究流程圖 ......................................................................................................... 5

圖 2.1 變頻器主要結構示意圖(吳文榮，2004) .......................................................... 8

圖 2.2 AHP 階層架構圖 .............................................................................................. 14

圖 2.3 成對比較圖 ....................................................................................................... 14

圖 3.1 中央空調冰水機變頻器基本性目標層級架構圖 ........................................... 26

圖 3.2 中央空調冰水機變頻器工具性目標網路架構圖 ........................................... 27

圖 3.3 中央空調冰水機變頻器 AHP 層級架構圖 ..................................................... 32

圖 3.4 第二層子目標之間兩兩比較圖 ....................................................................... 35

圖 3.5 「節能與效益」子目標之下第三層的準則之間兩兩比較圖 ....................... 36

1

一、緒論

1.1 研究背景與動機

變頻器(Inverter)又稱為可變頻率驅動器(Variable Frequency Drives, VFD)或

調速器(Variable Speed Drives, VSD)，也可以直稱為驅動器(Drives)。變頻器是一

種電機裝置用來調變頻率的設備，它可以接受一般的市電，依據需求而改變輸

入馬達端電源的電壓大小和頻率，以達到調控馬達轉速的目的(陳信堂，1995)。

變頻器取代了一般傳統動力以馬達定速運轉和利用機械作為變換轉速的方式，

並且它具有節省能源和提高效率的優點，因而成為工業用馬達變速控制的主

流，例如：礦業、紡織業、製程控制等。如果變頻器應用於不斷電系統，可以

避免電源突然中斷，減少無謂的損失和延長受控體壽命和節約能源(林彥均，

2007)。除了工業用市場之外，也因為變頻器逐漸小型化、簡易化、價格降低，

而廣泛地運用到各項的民生產業，例如：一般大樓的居住環境所使用的空調系

統等。

近年來因為經濟發展快速，加上台灣地區地狹人稠，使得土地資源寸土寸

金，無論廠辦或住家均以高樓大廈建築方式居多，因此大多仰賴中央空調系統

調節室內的溫度。中央空調冷氣系統在運轉時會消耗大量的電能，也是造成夏

季用電巔峰主要的原因之一。一般而言，空調系統與照明設備在夏季建築物的

空調用電比約佔 4 至 5 成。另一方面，因為二氧化碳造成的溫室效應逐漸地改

變地球的大氣環境，讓近幾年的天氣呈現極端的變化，釀成居民生命財產重大

的損失，因此節能減碳也已經成為當代環保議題的主流。火力發電雖然為目前

台灣發電的主力，但是也是造成台灣碳排放高居不下的元凶。而核能電廠使用

的核能原料雖然有體積小、效率高、清潔乾淨的優點，但是其輻射安全和和廢

料處理問題卻形成更大的隱憂。尤其在日本 331 大地震所釀成的海嘯造成福島

核能電廠輻射外洩事件之後，許多國家紛紛檢討與調整核能政策，居民反核意

2

識更加高漲，更對於建造新的核能電廠產生極大的阻力。有鑑於電源的開發來

源困難，在新的替代能源尚未有效且經濟地被使用之前，節能減碳已經不再只

是一個口號，更是所有人類必須身體力行的生活方式，才能夠讓有限的能源資

源被精簡有效地使用。因此如何使中央空調冷氣系統能夠減少用電量並且發揮

效能已經成為重要的議題。

積體電路廠商的製造現場需要極為潔淨的環境，在無塵室中對於空氣粉塵

粒子潔淨要求程度嚴格，加上二十四小時不斷持續地運轉，所以半導體生產現

場的空調系統也和一般住家或廠辦的潔淨度要求要高上許多，對於 IC 設計公司

也是一樣。為了達到節能減碳和節省成本的目的，又必須兼顧製程現場對於環

境條件的要求，變頻式中央空調系統已經成為發展的趨勢。中央空調系統冰水

機的變頻器對於中央空調系統有增加運轉穩定性及節能的影響，對於製程良率

與穩定性有著直接的影響。冰水管路的冰水流量率是中央空調系統的關鍵，如

果變頻器選擇不當，冰水流量率不足時，會降低冰水盤管的熱轉移量，空調設

備運轉效能也會減低。而如果冰水流量率過多時，不但會造成無謂的能源消耗

與浪費，甚至因為運轉的不穩定而影響產能(張明吉，2001)。此外對 IC 設計公

司而言，因為中央空調系統幫助辦公室環境溫度可以控制在人員最舒適的體溫

或設備儀器最適宜的運作狀態，所以變頻器對於像 IC 設計公司之類的高科技公

司的中央空調系統冰水機十分重要。為了避免這種因為中央空調系統所產生的

環境條件不良造成公司無謂的損失和增進公司對於電能的節省，選擇中央空調

系統冰水機的變頻器十分重要。

雖然對於 IC設計公司而言中央空調冰水機的變頻器扮演了溫控與節能的重

要的角色，但是目前大多數的 IC 設計公司並沒有一套系統化的變頻器評估機

制。大多數的 IC 設計公司是由廠務部門詢訪變頻器的廠商，將公司的現況和需

求告知廠商，然後由各廠商提供規格書給廠務選擇，而廠務人員多半是聽從廠

商的建議和自己的經驗決定，後來經常發生變頻器的實際運作無法達到期望的

效能或超出所需規格甚多形成浪費。本研究將針對 IC 設計公司空調系統冰水機

3

的變頻器選擇決策過程進行探討，整理與討論中央空調系統冰水機變頻器的選

擇評估準則，利用分析層級程序法(Analytic Hierarchy Process, AHP) 評估和彙總

評估過程，建構一個評估中央空調系統冰水機變頻器的決策架構。本研究並且

以一家 IC 設計公司為例，探討他們利用此一決策架構選擇中央空調系統冰水機

變頻器的過程，並且對於此個案研究進行討論與建議，做為該公司與相關類型

的業者參考的範例。

透過本研究所建構的評估中央空調系統冰水機變頻器的機制，不僅可以讓

IC 設計公司有一套系統化的變頻器評選標準，選擇適當的變頻器，以達到節約

能源與穩定溫控的效果，更可以穩定生產製程，以及提供公司員工一個舒適的

工作環境。

1.2 研究目的

因為在高科技公司的廠辦中，中央空調冷氣系統為主要的耗能項目之一。

而中央空調系統又會直接形成生產現場的作業環境條件，使得生產產出的穩定

性與品質受到極嚴重的影響。在生產作業所需的沿革條件與公司節能減碳的要

求下，中央空調系統對能源使用的效率至為重要。變頻器應用於中央空調設備

不僅可以達到設備運作的穩定性，又可以有效地節省不必要浪費的能源，因此

成為極為重要的應用。本研究探討例如 IC 設計公司之類的高科技廠房如何選擇

與評估中央空調系統冰水機的變頻器，在公司對於生產現場作業的需求和節能

減碳等的目標下，對於變頻器選擇決策訂出一些重要的評估準則，並且在眾多

變頻器的廠牌與規格下選出最適當的變頻器，達到公司生產效率與節能減碳的

雙重目標。

本研究主要的目的為：

1. 利用AHP評估機制建構一個 IC設計公司的空調系統冰水機的變頻器評

選機制。

4

2. 建立 IC 設計公司在決定裝置冰水機變頻器時，其擬定目標與評估準則

架構的過程。

1.3 研究方法

本研究首先確定研究的方向，並且訂定研究的主題為高科技公司評選中央

空調冰水機的變頻器的決策機制。然後藉由網際網路、國家圖書館以及各大圖

書館之藏書、論文和電子資料來收集與中央空調系統冰水機變頻器相關的文獻

與資料，進一步整理變頻器對於中央空調系統的應用和對於節能減碳的其他應

用。同時本研究收集各種廠牌中央空調系統冰水機變頻器的規格資料，與產業

專業的採購人員和專家討論變頻器的主要評估準則，以瞭解個案公司選用變頻

器的決策過程。本研究利用分析層級程序法(AHP)架構起來變頻器評選決策問題

的階層式架構，利用 AHP 方法可以應用於定性與定量準則的優點，套用於中央

空調系統冰水機變頻器選擇決策過程中。AHP 方法不但可以協助決策者有系統

地架構決策問題和評估階層架構，也可以簡化和彙總評估者的決策過程，有效

地達到決策專案的目標。並且本研究將此中央空調系統冰水機的變頻器評估決

策架構應用於國內某家 IC 設計公司，藉由此個案公司例子的說明利用 AHP 機

制進行變頻器評選的過程，並且對該個案公司的決策過程優缺點加以討論和建

議。圖 1.1 為本研究的研究流程圖。

1.4 研究範圍與限制

本研究主要的研究範圍是以中央空調系統冰水機變頻器的選擇與評估為探

討主題，受限於研究的個案對象之配合與實際的情況，因此本論文有以下之限

制：

1. 本研究是以中央空調系統的變頻器為範圍進行研討，但是變頻器的應用

十分寬廣，本研究無法一一詳述。

5

圖 1.1 研究流程圖

2. 本研究對於變頻器所整理的評估準則與說明，均是以中央空調系統冰水

機的變頻器為主要研究範圍，其他變頻器的應用領域無法全部進行討

論。

3. 個案公司應用本研究所研擬的評估架構時，礙於研究時間與人力的限

制，僅能以個案公司所收集到的變頻器選項進行個案研究，但其評估過

程足以作為其他企業之借鏡。

確認研究主題

收集與整理相關文獻

收集產業對變頻器之需求與目的

探討變頻器評估準則

建立變頻器選擇評估階層架構

結論

收集個案公司資料

討論個案公司變頻器評估過程

討論與建議

利用 AHP 發展變頻器評估方法

6

1.5 論文架構

本論文共分成五章，以下將各章節進行簡要說明：

第一章 緒論：1.1 說明本研究的背景與動機；1.2 為本研究的研究目的；1.3

敘述本研究的流程與步驟；1.4 說明本研究的研究範圍與限制；1.5 簡要說明論

文各章節的架構。

第二章 文獻探討：依據本研究的研究主題進行相關文獻的整理，2.1 探討

變頻器的定義和相關性質與功能；2.2 說明變頻器與節能減碳相關議題的應用之

研究；2.3 說明何謂 AHP、AHP 的理論基礎與模式、AHP 決策方法的優點與缺

點；2.4 則整理了 AHP 決策相關的應用研究，以及本研究為何選用 AHP 決策

機制的理由。

第三章 空調系統冰水機的變頻器評選機制：本章說明本研究進行的研究內

容和 AHP 評估實施的方式，3.1 先簡介個案公司以及個案公司對於中央空調冰

水機的變頻器選擇問題的背景因素；3.2 討論個案公司的專案小組如何利用一套

有系統的目標討論方法發展出適當的評估層級架構，包括：基本性目標

(fundamental-objectives)層級架構和工具性目標(means-objectives)網路架構，由此

架構擬定出評估的準則，並且將所有的評估準則一一進行說明；3.3 敘述個案公

司專案決策小組利用 AHP 過程評估候選的變頻器，包括：確認 AHP 評估層級

架構、對子目標和評估準則進行兩兩成對比較評估過程；3.4 彙總與計算所有的

成對比較矩陣，得到各子目標與各評估準則的相對權重、計算出最後的決策結

果。

第四章 成效檢討與討論：4.1 將本專案所選擇的變頻器於個案公司中央空

調冰水機安裝後運行的成效進行統計與分析，探討所安裝的變頻器的成效；4.2

針對個案公司在進行專案評估過程的一些優點與缺點進行檢討，以作為其他公

司參考之借鏡。

7

第五章 結論：5.1 對本研究內容進行總結；5.2 對於未來相關的研究提出建

議。

8

二、文獻探討

2.1 變頻器

變頻器是一種電機設備，用來調變馬達的頻率，它可以將電力公司所供應

的固定電壓與固定頻率交流電源，透過電子電路的轉換，得到可變的電壓和可

變的頻率電源，因而實現了輸出端用電設備的控制需求。變頻器的概念如圖 2.1

所示，其輸出電源供應三相感應馬達以控制馬達的轉速和轉矩(torque)。變頻器

組成主要元件包括變流單元(converter) 、變頻單元(inverter)和控制單元等三大部

分。變流單元是由整流電路所組成，又稱做整流單元，主要功能是將三相交流

電源整流為直流電源。而變頻單元是由逆變電路(inverter circuit)所構成，所以也

稱為逆變單元，主要功能為將直流電源再轉成可變電壓和可變頻率的交流電

源。控制單元則是變頻器最重要的部分，當使用者將負載所需的參數或條件輸

入變頻器的控制系統之中，讓變頻器能控制馬達輸出的轉速和轉矩，目前控制

單元主要的操控模式可分為電流控制型、電壓控制型和脈寬調變控制型三大類

(吳文榮，2004)。

圖 2.1 變頻器主要結構示意圖(吳文榮，2004)

變頻器從最原本的速度與頻率調變，至今已經發展到節能和高度自動化控

制，依據運轉特性和應用，變頻器可以分為(楊子文，2008)：

變流單元

AC → DC

直流電壓 變頻單元

DC → AC IM

控制單元

9

1. 變速調整：頻率的調整，例如：金屬加工機械、塑膠機、高速運轉捲絲機、

紡織製程…等。

2. 節能：節省電力的使用，例如：風機、攪拌機、擠壓機、空調系統、洗衣

機…等。

3. 提升產能：頻率的調變，例如：加工機、高速電機於高速運轉控制…等。

4. 調整速度張力：機床、搬運機械、塑膠機械、抽油機、球磨機、研磨機、

印刷機、造紙機、切紙機…等。

5. 特殊功能要求：恆壓供水、供氧、音樂噴泉、多段速自動控制…等。

變頻器的外殼從簡單的防塵、防水要求，到防止外物進入箱體。而變頻器

的輸入和輸出可分為類比和數位兩種類型。類比信號是一般的 0-10V 或 4-20mA

的信號；數位信號是具有 0 和 1 的高低位準的直流信號，其位階可為 15VDC 或

24VDC。數位輸入也可以是脈波輸入，也就是以每秒或每毫秒的脈波數作為傳

輸信號。變頻器的 LCD 顯示面板將變頻器所需的各種參數，如調變頻率範圍設

定、輸入控制信號的設定，使這類控制信號經過調變之後轉換為電壓輸出以改

變馬達轉速。面板上還可有轉速、頻率、電流、電壓、中間級的直流電壓、故

障的顯示等。

2.2 變頻器與節能

因為變頻器的速度與頻率調變效果，使得變頻器不僅僅應用於馬達的調

變，也被廣泛應用於節能的領域上。例如陳湘中(2006)研究變頻器和直接數位控

制器在空調系統計算電能消耗，變頻器以三相交流 60Hz，電壓範圍從 380- 500

VAC，驅動馬達以鼠籠式三相感應馬達為基礎，搭配系統控制用的直接數位控

制器，並以多組泵與風扇機組，實行系統運作。研究中計算使用變頻器的可變

轉速運轉狀況下和不使用變頻器的馬達固定轉速運轉下，兩種情況的能源使用

率，在和傳統空調系統進行比較時，發現具有變頻器和直接數位控制器的空調

10

系統用電效益較高。楊子文(2008)利用 300 馬力變頻器輔以可程式邏輯控制器

（Programmable Logic Controller, PLC）及人機介面來驅動負載 200 公噸球磨

機，經過實驗的證明可以使球磨機達到省電 30%以上。

根據張明吉(2001)的研究對於中央空調設備與系統耗電量居高不下的主要

原因包括：

1. 中央空調冷氣系統被過大的設計：一般設計師普遍採用較為寬鬆的空調負載

估算模式，選用了較大的空調設備，避免使用者覺得不夠冷的情況，也才能

獲得使用者的滿意。

2. 設計師普遍缺乏應用調速的變頻器的知識：因為機械固定運轉於額定轉速的

思考模式已經行之多年，許多設計師不了解變頻器的運用，改用變頻器的設

計也會較為複雜。

3. 建造經費的限制：由於建造經費有限，只能選擇啟停(ON/OFF)操作器使中央

空調系統的各項機械設備運轉於額定轉速或暫停。

因為中央空調冷氣的耗能居於高樓建築耗能項目的重要項目，各項中央空

調設備運用變頻器加以節省電力的應用也逐漸被重視，例如應用變頻器於中央

空調系統的空氣調節箱、冰水機、冰水循環泵浦、冷卻水循環泵浦、冷卻塔等。

張明吉(2001)實際應用調速實驗觀察變頻器於這些中央空調冷氣機械設備中，瞭

解在調速變化下的性能，並說明其控制法則。吳文榮 (2004)利用田口方法

(Taguchi’s methodology)對於空調系統的螺旋式冰水主機、冷卻水泵及冰水泵以

變頻器控制控制冷卻水泵及冰水泵之流量控制，尋找較佳之流量以使螺旋式冰

水主機、冷卻水泵和冰水泵三者總計的耗電量與螺旋式冰水主機產生的冷凍效

果能得到較佳的狀態，進而達到節能之效果。顏開駿(2007)採用某學校的圖書館

冷氣空調設備所實際量測的數據，將冷卻水泵浦耗能情況建立成一個線性迴歸

方程式，加以探討水泵在相同的負載基準之下，使用變頻與非變頻時耗能的差

異性，並且加以比較分析。該研究發現冷卻水泵使用變頻器時與非變頻時比較

可節省約 20%的功率。

11

綜合以上變頻器運用於節能之研究，瞭解變頻器確實在節能有極大的效

果，由其在中央空調系統上也獲得了實證的證明。因此許多的公司為了節省電

費和增進空調系統的穩定性，在中央空調系統設計規畫時就要求達到這項目

標。因此本研究將以 IC 設計公司選擇中央空調系統冰水機的變頻器為研究主

題，結合 AHP 方法建構一套評估機制選擇適當的變頻器。

2.3 變頻器的評估重要事項

由於市面上的變頻器各種廠牌、規格、價格琳瑯滿目，因此要選擇適當的

冰水機變頻器需要進行系統化的評估。在進行評估決策過程中，建構式當的評

估參數的層級架構是最重要的關鍵，因此本研究蒐集許多評估變頻器的參數和

各種廠牌變頻器的規格書，作為本研究的研究基礎。

變頻器的適當選用對於中央空調系統冰水機的電控設備系統的正常運作十

分地重要。楊子文(2008)提到選擇變頻器先要按照所使用的機械設備的使用類

型、製程負載轉矩特性、調速範圍精度、起動轉矩和使用環境的需求，來決定

選用何種控制的方式或特性曲線的變頻器。而所謂的適用性是指以滿足機械設

備的實際需求和使用的場合為考量，並且考慮投資成本以達到最佳的功能價格

比。

根據負載特性選取適當的控制方式的變頻器，以滿足使用的需要為準，並

不是級數愈高愈好。而變頻器特性分析首先要依據機械對最高與最低轉速和起

動轉矩、連續轉矩、超載轉矩等的要求，確定機械要求的最大輸入功率，也就

是電機的額定功率最小值。其次選擇電機的級數和額定功率也非常重要，電機

的級數決定了同步轉速，一般而言要求電機的同步轉速盡可能地覆蓋整個調速

範圍，可允許電機短時間超出同步轉速，但是必須小於電機允許的最大轉速。

並且根據變頻器輸出功率和額定電流要稍大於電機的功率和額定電流的原則來

確定變頻器的參數和型號。不過變頻器的額定容量是針對一定的海拔高度和環

12

境溫定而標示的，一般是指海拔 1000 公尺以下，溫度在攝氏 40 度或 25 度以下

所使用。

除了變頻器的特性參數之外，在正確使用變頻器的考量下，也必須考慮散

熱的問題，因為變頻器的故障率隨溫度的升高而成指數的上升，變頻器的使用

壽命隨溫度升高而成指數的下降，環境溫度升高 10 度，變頻器使用壽命減半。

因為變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，所以產生的熱量也非常的大，

所以不能忽視其發熱所產生的影響。

變頻器依據安裝的環境選擇適當的防護結構也十分重要，其必須要考量環

境的溫度、濕度、粉塵、酸鹼度、腐蝕性氣體等因素。

2.4 AHP

所謂的多準則決策方法(multiple attribute decision-making method, MADM)

為決策者希望由許多候選的選項(alternatives)之中評估和選擇最適當的一個或

幾個選項，根據決策者所設定的目標和評估這些選項的特性，決策者會擬定一

些標準的評估準則(attributes or criteria)對這些選項進行評估。但是對於一般的多

準則決策問題往往很難找到一個選項對於所有的準則均能凌駕於(dominate)其

他的選項之上（即優於其他的選項），有時在某個準則上 A 選項表現較佳，但

是它在另一個準則上的表現可能又比較差，所以導致評估結果無法有效地得到

令人滿意的結果。因此許多的多準則決策方法被學者一一提出以解決此類的問

題。

最簡易的多準則決策方法就是評分法(score method)，也就是對於所有的選

項針對每一個評估準則進行評分，最後針對所有的準則的分數加總起來得到該

選項的總分，依據各個選項的總分加以排序並選取最高者。評分法是最簡單的

評估方法，因此在許多實務的決策問題上常常被使用。但是也因為它太過簡易，

忽視了決策者的主觀問題和各準則的尺度問題，所以做出的決策結果經常被質

疑。

13

分析層級程序法(Analytic hierarchy process, AHP)是在 1980 年由 Saaty 教授

所提出的一套多準則決策程序 (Multiple attribute decision-making method,

MADM)，經常被利用來解決各種多準則決策問題。由於 AHP 可以綜合決策者

對於定性與定量評估準則的評估結果，簡單又有效地彙總各決策者的評估結

果，並且在一定程度上檢驗決策者的主觀影響，因此被廣泛地運用各種的領域

之中。

AHP 方法具有系統化的決策步驟，茲簡述如下(陳湛勻，1999)：

第一步驟：確認問題與目標。首先決策者對於所要決策的問題先有明確的

認識，確認決策問題的目標，並且探討此問題的特性、範圍、環境、限制等因

素。

第二步驟：建構決策問題評估層級結構。AHP 過程的特色是依據問題的目

標來建構問題的評估階層架構(hierarchy)。第一層是總目標層，敘述決策問題或

專案的總目標。其下依據這個總目標可以發展出一些重要的子目標，然後各子

目標可以再發展出一些更細的目標或評估準則與評估方法，最底層則為候選的

選項層，如此一層一層建構起來形成一個決策問題的階層架構，如圖 2.2 所示。

此評估階層架構的建立過程需要仰賴決策者們群體的經驗和智慧，共同為此決

策問題貢獻心力，這也是 AHP 方法最有價值之所在。至於應該要如何分層？需

要分幾層？階層結構關聯如何？這些並沒有硬性規定，完全由決策者們依據問

題的特性研議。

14

圖 2.2 AHP 階層架構圖

第三步驟：準則與候選方案兩兩比較，建構成對比較矩陣。決策者依據階

層架構中同一層的項目兩兩加以比較，例如：總成本(total cost)(因素 Ai)和導入

時間(implementation time) (因素 Aj)兩者加以比較，則給予相對重要性 aij。如果

兩者相同重要，aij 為 1。如果 Ai 比 Aj 稍微重要，則 aij 為 3，明顯重要則給 5，

很重要就給 7，絕對重要則給 9，在它們之間則給 2、4、6、8 等。反之如果 Aj

比 Ai 稍微不重要，則 aij為 1/3，以此類推。例如：決策者依據其經驗和知識認

為導入時間(Aj)比總成本(Ai)稍微重要，則 aij 為 1/3。

圖 2.3 成對比較圖

如果在某一階層有 n 個因素進行成對比較，如前方法所述，於是可以得到

一個 n×n 的成對比較矩陣(paired comparison judgment matrix)A，矩陣 A 的特性

如下。

15

nnijaA ][

其中， njiaij ,,2,1,,0

njia

aij

ji ,,2,1,,1

njiaij ,,2,1,,1

第四步驟：彙總成對矩陣，計算評估準則的權重和候選方案的排序。以步

驟三同樣的方式對所有階層的目標或評估準則均進行兩兩成對比較，以同樣的

方法一層一層求下去。AHP 模式利用矩陣的最大特徵值法(largest eigen value

method)將所有的兩兩相比的成對矩陣加以彙整，然後求出各準則的相對權重

(weight)和所有候選方案的排序分數，最後可以選擇排序分數最高者成為優先選

擇的方案。

若 n 個要素的權重為 ),,,( 21 nwww ，則其成對矩陣 A 可以寫成如下矩陣形

式：

n

nnn

n

n

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

n

ij

n

A

A

A

aA

AAA

21

2

2

2

1

2

1

2

1

1

1

2

1

21

其中，

njia

a

njiw

wa

ij

ji

j

iij

,,2,1,1

,,2,1,

，

，

n 個要素的權重向量 w 為 ),,,( 21 nwwwW

若 ikjkij aaa 成立時，表示決策者的判斷具一致性。由於

njiw

wa

i

j

ij ,,2,1,1)( ，

16

所以 ninw

wa

i

jn

j

ij ,,2,1)(1

，

ninwwa ij

n

j

ij ,,2,11

，

若一個 nn 的矩陣 A 及 n 次元向量 W 與常數 λ，則其相互關係可用下式表

示：

WAW

因此，求 λ 及 W 就是求特徵值與特徵向量的問題，所以上式可寫成以下形

式：

0)( WIA

求得有意義的解，必須滿足以下的條件：

0)d e t ()( IAIAP

則可求出最大特徵值(eigen value)，所得之最大特徵向量 W 即為各準則的

權重。

AHP 方法的優點為：

1. 先探討決策者的需求和目標，據此建立評估問題的層級架構。

2. 決策者一次只進行兩個項目的重要性評估比較，讓決策者很容易進行評

估，因為一次要評估多個項目比較困難。

3. AHP 的彙總和計算過程簡單，並且可以使用 Expert Choice 電腦軟體進行計

算和彙總。

但是 AHP 方法也有一些缺點：

1. 若比較的因素較多時，兩兩比較次數會快速增加，評估比較費時。但是因

為本研究對於變頻器的評估準則可以先經過決策者依據其經驗和知識加以

篩選，可建構較為適當的層級架構，避免過多的成對比較。

2. 評估過程中個別決策者可能會有前後決策不一致情形。AHP 在兩兩評估完

畢後，可以用 consistency ratio (CR)和 consistency index (CI)兩個數值進行決

17

策者評估一致性檢定。如果發現有決策不一致時，可以評估值的調整或修

正計算。

3. 決策者在元素的兩兩比較過程中可能被批評比較主觀。但是通常決策者都

是這個決策問題領域的專家，對此決策問題和準則都有深入的瞭解，可以

降低主觀性。除此之外由專家組成的群體決策團體也可以減少個人決策的

主觀性問題。

2.5 AHP 的應用

AHP 自從於 1980 年由 Saaty 教授發表之後，很快被廣泛地運用到許多不同

的領域。在國外的文獻中，例如：Lai et al. (1999)利用 AHP 模式選擇與評估多

媒體系統，並且探討多媒體系統的決策因子，建構一套企業評估多媒體系統的

模式。Wei et al. (2006)將企業評估企業資源規劃(Enterprise Resource Planning,

ERP)系統的問題，首先利用系統化的目標建構方式探討企業導入 ERP 系統的基

本性目標(fundamental objectives)、工具性目標(means objectives)等，然後利用

AHP 方法進行群體評估，然後選擇出對企業最適當的 ERP 系統。此外 AHP 方

法也經常和其他的決策工具進行結合，例如：Schniederjans and Wilson (1991)利

用 AHP 求取多目標規畫模式(multiple objective programming model)中決策變數

的相對權重，然後套用到其目標規畫(goal programming model)模式和計算式

中。Teltumbde (2000)利用名目群體技術(Nominal Group Technique, NGT)綜合決

策者群體對於選擇 ERP 系統評估的準則，在達成決策者共識之後，發展出 ERP

系統評估決策問題的階層式架構，然後以 AHP 方法進行決策者群體評估，選擇

最適當的 ERP 系統。

在國內也有很多關於 AHP 方法應用於各項決策問題的研究，例如：許有賢

(2003)對於國內第三方物流業者的資訊分享指標進行探討與整理，發展出一個包

含六個構面的指標架構，然後利用 AHP 方法由專家評估出對於使用者和顧客最

18

為重要的指標項目，以作為第三方物流業者的資訊分享指標。邱盈瑞(2008)應用

AHP 模式對我國發展風力發電產業時政府的政策工具進行分析，探討發展風力

發電產業可能的政策工具考量因素與可能方案，並且加以評估其相對權重，選

擇較具影響力的因素做為日後考量的依據。吳建欣(2011)利用 AHP 方法對於消

費者選購健康食品的決策因素進行評估，發現消費者選購健康食品最重視知覺

風險，其次為產品的屬性和消費者對健康食品的知覺品質。翁柏雅(2011) 結合

限制理論(Theory of Constrain, TOC)和 AHP 方法尋找軟性顯示器製程中 Roll to

Roll Laser Etching 製程中可能影響良率的問題與現象，建立一個尋求核心問題

的流程與解決製程之問題分析模式。

應用 AHP 方法建構中央空調冰水機變頻器評選機制是十分適當，主要理由

有三：

1. 對於變頻器的評選決策問題即為一個典型的 MADM 問題，在此決策問題中

包括了許多的評估準則用以評估多個候選的變頻器選項。而決策者可以依據

公司的需求和使用環境將這些變頻器的評估準則建構成為適當的階層式架

構，藉以評估各種變頻器選項。此評估準則的階層架構包含了達成公司評選

變頻器的目標和專案小組如何達成目標的邏輯與知識，降低決策者個人的主

觀性。

2. 在決策者評估這些準則時，有的準則可以用量化方式評估，有的準則並不容

易進行量化的評估，無論量化或非量化評估的結果都可以讓決策者依據兩兩

準則的重要性比較建構成對比較矩陣，然後循著 AHP 評估階層架構一一計

算出各準則的相對權重和分數最高的變頻器選項，從而選擇出最適當的變頻

器。

3. 決策者兩兩比較過程中如果有任何不一致的情況，AHP 可以很容易地檢定

CR 或 CI 值，如果有任何不一致情形也很容易進行修正，讓評估過程更加公

平合理。

19

因此有鑑於以上的理由，本研究乃利用 AHP 方法建構一套中央空調系統冰

水機變頻器的評估機制，讓個案 IC 設計公司可以達成其所希望達成的需求和目

標。

20

三、中央空調系統冰水機的變頻器評選機制

3.1 個案公司簡介與決策問題說明

個案公司為國內知名的 IC 設計公司，公司位於新竹科學園區之內，個案公

司自 1997 年成立以來，稟持著「創造價值、全心成全客戶、品質優先、團隊合

作」的理念，不斷地成長茁壯。公司主要業務為經營全系列的平面顯示螢幕用

的驅動 IC，以及行動裝置及消費性電子產品上應用之數位影音、多媒體單晶片

產品解決方案設計、研發及銷售。個案公司長期致力於影像顯示及數位影音多

媒體相關技術的研發紮根，以現行自有技術為後盾，輔以素質優異的研發團隊

與經營管理技術，成功地深化技術與產品開發的經驗，加強產品線的多樣性與

應用面的廣度，穩定的生產線與製成的管理，對於產品品質的嚴格管控，再加

上公司確切地掌握市場與產業的技術發展趨勢，目前該公司的產品與服務，表

現均十分優異，普遍獲得國際大廠採用與肯定，也為個案公司帶來了持續的成

長與獲利。

該公司亦十分重視產品與服務的品質，公司成立的後一年（1998 年）就獲

得了 ISO 9001 品質認證通過，公司的日常作業及運作，都遵循 ISO 9001 品質管

理制度的各項嚴格的管理原則及作業規範，這也是個案公司得以確保品質達到

客戶滿意的具體保證。正如該公司所標榜的經營理念所述一樣，品質始終都是

個案公司所有營運活動中最受重視的議題之一。從產品的構思創意階段，到產

品正式量產，交付客戶的整個過程中，從內部的設計品質管理與驗證制度，到

外部的外包商管理與評鑑、供應商品質保證制度、以及全面的製程品質保證與

管理，一連串的控管制度與方法都確實執行，每一個步驟、每一個細節為品質

嚴格把關。

此外，環境的關心與保護政策一直是該公司十分關注的議題。個案公司致

力於企業永續經營與發展，對於因此而產生之環境影響、安全衛生風險其性質

與規模必須符合法令要求，並且盡量減少對環境安全衛生產生負面影響之活

21

動。尤其在 2007 年獲得 ISO 14001 環境管理系統及 OHSAS 18001 職業安全衛

生管理系統認證之後，個案公司也公佈了對於環境安全與衛生政策的承諾，期

勉公司的每一份子都能夠致力做到這些承諾的要求，並且成為每個人工作責任

的一部份。

正因為為了達成對客戶與企業創造價值，全心全意為了客戶著想，堅持品

質優先，製程控制穩定，提供更高品質的產品與服務給客戶。同時公司希望能

夠兼顧企業的社會責任，達成對於環境衛生安全的承諾，因此公司逐步推動節

能減碳的各項措施，更將此理念融入產品的設計與開發、製造程序技術的能源

節約和生產過程對環境與資源的保護。

在 2008 年世界金融風暴之後，國內的科技大廠普遍認知到經營成本的高漲

將會嚴重地侵蝕掉企業微薄的利潤。尤其在科技產業通常高度地依賴電力，但

是高額的電力成本不僅成為企業成本的負擔，也浪費了地球的資源。因此個案

公司高層指示各個單位研究各種節省能源的作法，以節約公司廠辦能源的消

耗，也可以為企業節省可觀的電費費用。在經過廠務部門的統計之後發現，電

費果然是個案公司營運成本極為重要的一項支出，其中中央空調系統用電量又

佔了營運成本的最大宗約為 38%（表 3.1）。有鑑於此，總經理室指示由總經理

室、廠務部門、採購部門等單位成立一個中央空調系統冰水機的變頻器評估專

案小組，由專案小組成員評估分析出符合公司需求與專案目標的冰水機系統變

頻器，然後進行冰水機變頻器的採購與建置，達到廠區節約能源減少浪費的目

的。

22

表 3.1 個案公司主要電力消耗統計表

(資料來源：個案公司)

項目 用電量百分比

空調用電 38.24% (其中冰水系統佔 33.22%)

3F C/R 用電 24.28%

公共區用電 14.12%

UPS 用電 10.57%

1F-6F 照明用電 7.92%

1F-6F 插座用電 3.79%

IT 機房用電 0.8%

緊急電源 0.28%

3.2 發展決策評估層級架構

首先該公司成立了一個專案小組，由行政副總擔任此專案的專案經理，專

案小組成員包括：廠務部經理與副理、廠務部空調工程師 3 位、採購經理、採

購管理師 1 位。為了瞭解其他單位的需求和意見，在專案小組中加入了生產部

門代表 1 位和辦公室行政單位代表 1 位，不過因為專業上的考量，這兩位代表

並不加入評選的決策。

專案小組首先依據廠務部門所提供的全廠區用電統計資料與預估成長資

訊，以及未來公司成長預估對於生產線可能的擴充的預測值進行收集和分析，

以掌握對未來所選擇的中央空調冰水機系統的需求情況。

個案公司的策略目標是「推廣節能減碳，為公司節省能源費用，為顧客創

造高品質的產品與服務」。因此經過專案小組討論本專案主要的根本目標是「選

擇適當中央空調系統冰水機的變頻器，以達到公司節省用電和穩定提供適當的

23

空調」。接著專案小組必須討論與建構評估層級的架構，並且擬定適當的評估

準則。

依 據 Clemen (1996) 將 決 策 專 案 的 目 標 區 分 為 基 本 性 目 標

(fundamental-objectives) 和工具性目標(means-objectives)兩大類。基本性目標是

指該目標可以反映出決策者所想要達成的重要的事項，基本性目標將以階層式

的架構(hierarchy)組織起來，在此階層式架構中可以從中決定評估候選者的評估

準則(attributes)。工具性目標則是指該目標可以幫助基本性目標達成的過程項目

或方法，工具性目標以網路結構方式(network)組織起來，此網路架構可以用來

發展評估過程的一些限制條件或評估標準，藉以篩選候選選項的數目和建立一

致的評估標準。

基本性目標階層架構發展的方法有「由上而下分解法」和「由下而上整合

法」兩種。在由上而下分解法討論的過程中，可以利用「這個較高階層的目標

的意思是什麼？」類似的問句來討論出該目標的下一層目標，也就是從下一層

的目標可以解釋上一層目標的意義。而由下而上整合法可以利用「這個較低層

的目標可否用一個較具一般性的目標來彙整？」類似的問句來討論出該目標的

上一階層目標要如何來整合。請見表 3.2。以上的討論過程是雙向的，評估者應

該反覆的討論出較為適當的基本性目標層級架構。

工具型目標則被組織成網路的結構，專案小組可以從一個基本性目標開始

出發來展開，藉由「你應該如何去達成這個目標？」的問句討論，此問句的回

答可以描述出基本性目標相對應的方法，即為工具性目標，以及這些工具性目

標的相互連結關係。專案小組也可以從一個工具性目標出發往其對應的基本性

目標討論，利用「為什麼這個目標是重要的？」類似的問句來收斂達成基本性

目標的方法。請見表 3.2。

24

表 3.2 系統化的目標討論建構方法

(資料來源：Clemen, 1996, p47)

Fundamental-objectives Means-objectives

To move:

Ask:

Downward in the hierarchy:

“What do you mean by that?”

Away from fundamental objectives:

“How could you achieve this?”

To move:

Ask:

Upward in the hierarchy:

“Of what more general

objective is this an aspect?”

Toward fundamental objectives:

“Why is that important”

專案小組依據以上方式開始進行變頻器的目標討論。在基本性目標階層架

構的最上方即為本專案的目標：「選擇適當的冰水機變頻器」。然後藉由由上

而下分解法討論：「選擇適當的冰水機變頻器的意思是什麼？」來展開第二層

級的目標，包括：要達到公司節能目的、要達到好的效益產出、變頻器的規格

要適當、廠商提供很好的採購條件、廠商的商譽、後續維護的情況與能力等。

接著可以由這些第二層級的基本性目標再往下依序個別討論，例如：「要達到

公司節能的目的的這個目標的意思是什麼？」可以得到「公司預估每年可以省

下空調的電費的百分比」。由此可以繼續由第二層基本性目標發展出第三層的

目標。

此外，專案小組成員也利用由下而上整合法來歸納所討論出來的基本性目

標階層架構。例如：在原本第三層目標中，「公司預估每年可以省下空調的電

費的百分比」僅能對應到一個上層目標「要達到公司節能目的」。但是對於「變

頻器的回收期」、「溫濕度穩定性」所對應的上一層目標為「要達到好的效益

產出」。「要達到公司節能目的」和「要達到好的效益產出」這兩者之間的概

念是很接近的，為了簡化階層架構，專案小組將這兩個目標整合成一個：「要

達到好的公司節能與效益」。又例如：「廠商的商譽」和「廠商提供很好的採

25

購條件」兩者均為與供應廠商有關的目標，因此專案小組將廠商的商譽納入到

廠商提供很好的採購條件之下，減少評估目標複雜度。

藉由由上而下分解法和由下而上整合法，專案小組成員不斷的雙向討論和

歸納，建構出本專案的基本性目標架構，如圖 3.1 所示。

對於工具性目標而言，專案小組從基本性目標階層架構最低的一層基本性

目標出發，討論該基本性目標所對應的工作性目標。例如：「我們應該如何去

達成每年公司預估空調節電百分比這個目標？」，經過討論後，專案小組得到

「請廠商提供變頻器的數據加以模擬與計算來作為預估值」。因此這個工具性

目標就成為如何去評估每年公司預估空調節電百分比的方法或要求。又例如：

「我們應該如何去達成較低的系統設備價格這個目標？」討論的結果包括有：

「廠商提案書的報價」、「客製化程度」、「與廠商議價」等三個工具性目標。

其中「廠商提案書的報價」和「與廠商議價」可以作為專案小組遴選廠商和議

價時，對於價格部分的評估和降低價格的方法；而「客製化程度」則是由廠務

部門在開立邀標書時，必須儘量減少需要為公司量身訂做的考量因素，採取一

般的因素或規格，則可以降低系統的價格。至於如何區分基本性目標和工具性

目標，則利用討論這個目標為何重要，來評估其重要性。本專案的工具性目標

網路架構圖如圖 3.2 所示。

26

圖 3.1 中央空調冰水機變頻器基本性目標層級架構圖

每年預

估空調

節電％

變頻器

的回收

期

系統

設備

價格

軟體

安裝

價格

工程

施工

價格

保固

期限

年維

護成

本

零件

成本

溫濕

度穩

定性

一次

側變

流量

系統溫

差最佳

化

廠商

信譽

主機+

水塔

最佳

控制

廠商提供 專案所

有成本

客製

化程

與廠

商議

廠商提

案書保

廠商

的規

廠商

的施

廠商提

案書維廠商提供廠商

的市

散熱

能力

雷擊

保護

選擇適合的冰水機變頻器

好的公司節能與效益 廠商提供好的採購條件 合理的維護成本 適當的變頻器能力與規格

每年

預估

空調

節電

％

變頻

器的

回收

期

系統

設備

價格

軟體

安裝

價格

工程

施工

價格

保固

期限

年維

護成

本

零件

成本

溫濕

度穩

定性

一次

側變

流量

系統

溫差

最佳

化

廠

商

信

譽

主機+

水塔

最佳

控制

散熱

能力

雷擊

保護

第一層

第二層

第三層

27

圖 3.2 中央空調冰水機變頻器工具性目標網路架構圖

28

從圖 3.1 得知，基本性目標階層的最底一層的目標是即為適合作為評估此專

案的評估準則(attributes)。而圖 3.2 的工具性目標的內容是如何去評估這些準則

的資料來源或方法。在此專案中，專案小組為了達到專案的目標和公司的需求，

也訂定了一些限制條件，以要求供應廠商的變頻器必須符合，例如：因為變頻

器一定要配合冰水機馬達的電壓及馬力來採購，亦即變頻器就是馬達運轉的一

部邏輯控制模組，專案小組評估後，將中央空調的冰水機變頻器的額定電壓訂

為 380V 級三相、馬達馬力訂為 50P、可外拉式中央控制模組、操作環境溫度

-10℃~40℃等。

經過討論後，專案小組針對本專案的評估準則所定義的說明如下：

1. 年空調節電百分比：從廠商的提案書中的資料，依據廠商開立的規格和計

算方式，可以計算出預估用電量，此預估用電量和安裝之前的同期用電量

進行比較，計算出年預估可達成的節電百分比，此數值愈高愈好。

2. 回收期：從廠商的提案書中計算出節電的百分比，推估可節省下的電費，u

依據專案預算成本，可以預估出此冰水機變頻器專案的回收期，此數值愈

短愈好。

3. 溫濕度穩定性：透過冰水機變頻器的運作使中央空調系統產出的溫濕度控

制穩定程度，愈穩定愈好。

4. 系統設備價格：變頻器供應廠商對整體冰水機變頻器系統設備價格的報

價，此數值愈低愈好。

5. 軟體安裝價格：供應廠商對相關軟體安裝設置價格的報價，此數值愈低愈

好。

6. 工程施工價格：供應廠商對於冰水機變頻器安裝施工工程價格的報價，此

數值愈低愈好。

7. 廠商的商譽：收集過去在市場上對於該廠商冰水機變頻器產品的商譽情

況，商譽愈高愈好。

29

8. 保固條件：供應廠商合約中所提供的保固期長短、保固期中所提供的各項

條件，愈多愈好。

9. 年維護成本：供應廠商合約中提供的每年維護成本，愈低愈好。

10. 零件成本：供應廠商合約提供的超出合約或保固期外預估需要的零件更換

與維修成本，此數值愈低愈好。

11. 散熱能力：變頻器的散熱能力愈高愈好。

12. 雷擊保護：變頻器的雷擊保護措施與能力，效果愈好者愈好。

13. 系統溫差最佳化：目的使回水和冰水溫差變大，例如回水 31℃，經變頻器

控制冰水泵的冰水機熱交換後，降溫為冰水 4℃，因此溫差愈大效益越好，

此溫差數值愈大愈好。

14. 一次側變流量：一次泵除了調降流量外，同時可以隨着負荷之變化以改變

其流量，如果流量越小卻能達到有效的降溫則效果較佳，亦即數值愈小愈

好。

15. 主機與水塔最佳控制：主機與水塔之最佳化控制必須能夠擁有主機和水塔

兩者完整性能的資料，在完全了解整體的運轉性能下，才能掌握主機和水

塔之最佳的節能運轉點，水塔出來的冷卻水溫度越低，但是冰水機負載卻

沒有隨之而上升，即數值愈小愈好。

經過專案小組的反覆討論擬定出以上的評估準則架構和評估準則內容，並

且確定所需的變頻器的限制條件後，接著專案小組開始收集市面上各廠牌的變

頻器資料，以及過去相類似的高科技公司購買冰水機變頻器的經驗資料，建立

初步的候選者名單。

3.3 AHP 評估過程

AHP 的評估過程主要分成三大步驟：第一步驟：確認問題與目標；第二步

驟：建構決策問題層級結構；第三步驟：將準則與候選方案兩兩比較，建構成

對比較矩陣。3.2 節已經將第一步驟詳細說明。

30

接著第二步驟為建構 AHP 評估層級架構。首先個案公司的專案小組廣泛地

收集市場上關於中央空調冰水機變頻器的廠商與產品資料後，利用原本設定的

一些限制條件，例如：變頻器的額定電壓訂為 380V 級三相、馬達馬力訂為 50P、

可外拉式中央控制模組、操作環境溫度-10℃~40℃等條件，加以進行初步的篩

選，得到初步的候選名單，並且擬定廠商邀標書，將邀標書寄送給這些廠商。

此步驟是希望儘量收集齊全市場上可選擇的變頻器，不要遺漏任何一個可能的

選項。

陸續收到這些廠商的回應資料後，專案小組進行第二次的篩選，主要判斷

依據是廠商的規模、信譽和一般市面上的評價、廠商的施工能力等。最後共有

三家廠商的冰水機變頻器商品進入決選名單中。廠商的冰水機變頻器的資料羅

列如表 3.3 所示。

依據前述之圖 3.1 基本性目標層級架構和此三個候選廠商，專案小組擬定之

AHP 評估層級架構圖如圖 3.3 所示。其中第一層是總目標層，敘述本專案的總

目標，即「選擇一個最適合的冰水機變頻器」。其下第二層依據此總目標發展

出的子目標包括有：節能與效益、採購條件、維護成本、變頻器能力與規格。

第三層為以上子目標的評估準則，第四層為最底層則是候選的選項層，包括三

個候選的廠商變頻器。

此外，從圖 3.2 的工作性目標網路圖中，專案小組瞭解從廠商提供的提案書

是非常重要的採購文件。它提供了此專案所有的報價資料、規格資料、後續維

護與服務資料，以及這些資料的詳細說明。因此公司所提供的邀標書是否清楚

則直接關係到廠商是否將公司需求徹底瞭解。在本專案中，專案小組中的採購

人員和廠務人員與廠商相關人員進行密切的聯繫，目的是要使廠商完全瞭解公

司的需求，並且針對相關需要資料提出數據和說明。

31

表 3.3 候選廠商變頻器規格表

(資料來源：各公司變頻器規格書)

種類 A 公司變頻器

7200MA

B 公司變頻器

Power700

C 公司 變頻器

VFD-V

照片

輸入

電壓 220V 級 3 相 220V 級 3 相 220V 級 3 相

輸出

規格

參數設定,可達

400HZ

參數設定,可達

420HZ

參數設定,可達

600HZ

額定

電壓 200V~240V 3 相 200V~240V 3 相 200V~230V 3 相

保護

構造

BB：壁外壁掛型

(NEMA1)

BA：盤內安裝型(開

放型 IP00)

NEMA1/IP00(開放

型)

IP20(封閉型)

BB：壁外壁掛型

NEMA1/IP21(封閉

型)

價格

NTD 15,000 元~50,000 元 25,000 元~80,000 元 18,000 元~65,000 元

操作

環境

操作溫度-10--+50

℃(40℃以上需降低

額定電流使用)

濕度 90%RH以下

海拔 1000m以下

操作溫度-10--+40℃

操作溫度-10℃--+40

℃

濕度 90%RH以下

海拔 1000m以下

主要

特性

1.繪圖型 LCD 操作

2.中英文操作及參

數拷貝

3.共 11 項機械保護

功能

1.英文版 LCD 人性化

操作介面

2.具無線操控模組

3.具相關機械保護功

能

1.數位操作器可外拉

20 米

2.各項參數設定及變

更

3.共 8 項機械保護功

能

32

圖 3.3 中央空調冰水機變頻器 AHP 層級架構圖

第三層

選擇適合的冰水機變頻器

節能與效益 採購條件 維護成本 變頻器能力與規格

每年預

估空調

節電％

變頻器

的回收

期

系統

設備

價格

軟體

安裝

價格

工程

施工

價格

保固

條件

年維

護成

本

零件

成本

溫濕

度穩

定性

一次

側變

流量

系統

溫差

最佳

化

廠商

信譽

主機+

水塔

最佳

控制

散熱

能力

雷擊

保護

A 公司變頻器 B 公司變頻器 C 公司變頻器

第一層

第二層

第四層

33

AHP 方法的第三步驟為將各準則或候選方案進行兩兩比較，建構成對比較

矩陣。因為 AHP 的評估是以每一層級的上一層要素，作為對下一層要素評估的

依據。也就是將某一層級內的任意兩個要素，以上一層的要素為基準，分別評

估該二個要素對基準的相對貢獻度或重要性(relative importance)。評估過程就是

將一個複雜的評估問題分解為較為簡單的兩兩成對的比較，減輕評估者思考和

比較的負擔，而較能夠專注在二個要素之間的關係。

AHP 使用 1－9 尺度，兩兩成對比較屬於比例尺度。評估者採取 9 為評估

相對重要性的最高限，為了在不同的連續數值中作同一的比較，因此起始值定

為 1，所以尺度的範圍成為 1－9。根據 Saaty (1980)建議的 1－9 尺度，基本上

以五個屬性為主，並且分別賦予 1、3、5、7、9 的尺度值，而不是 1、2、3、4、

5 五個連續的尺度值。如果評估者需要取相鄰尺度的折衷值時，可取相鄰尺度的

中間值 2、4、6、8。表 3.4 為 AHP 建議的評估尺度表。

表 3.4 AHP 建議評估尺度表

評估尺度 定義 說明

1 同等重要

(equal importance) 兩項要素的貢獻程度具同等重要性

● 等強 (equally)

3 稍微重要

(weak importance)

經驗與判斷稍微傾向喜好某一要素

● 稍強 (moderately)

5 頗為重要

(essential importance)

經驗與判斷強烈傾向喜好某一要素

● 頗強 (strongly)

7 極為重要

(demonstrated importance)

顯示非常強烈傾向喜好某一要素

● 極強 (demonstratively)

9 絕對重要

(absolute importance)

有足夠證據肯定絕對喜好某一要素

● 絕強 (extremely)

2, 4, 6, 8 相鄰尺度之中間值

(intermediate values)

須要折衷值時。

34

在 AHP 群體決策方法中，可以採用兩種方式進行。第一種方法是讓所有的

決策者依據所收集的資料和自己的經驗與判斷，單獨自己進行評估，然後再將

每一位決策者的評估結果，利用幾何平均數的方法加以平均，求得平均的決策

值，以作為群體決策的結果。第二種方法是讓所有決策者針對所收集到的資料

進行討論和評估，在會議中大家的意見充分的交換，然後取得一定的共識，然

後作為評估的結果。在本個案公司的專案團隊中，為了更加順利推動後續的步

驟，因此採用第二種集體討論進行評估的方式。

尤其是因為專案團隊中包含了各種領域的專家，例如廠務部經理、空調工

程師、採購等，為了避免本位主義，所以專案團隊進行集體決策時，均仔細地

討論和分析各方的資料和意見，然後尊重專業的意見，最後給予評估值。例如：

評估三家候選廠商的變頻器在「每年預估空調節電百分比」時，空調工程師對

於這個部分比較專業，他們根據三家廠商所提供的提案書和變頻器資料給予分

析和估算，資料顯示 A 公司變頻器預估每年空調節電約可達 10％、B 公司變頻

器預估每年空調節電約可達 8％，故當以「每年預估空調節電百分比」針對 A、

B 兩家公司的變頻器給分時，通常會以空調工程師或廠務經理為最後討論結果

的決策給分者，因 A 公司預估每年空調節電比 B 公司還好，所以在成對比較給

分時，A 相對於 B 就稍微重要。再例如評估三家候選廠商的變頻器在「變頻器

的回收期時」時，依據三家廠商所提供的提案書和變頻器資料顯示，A 公司變

頻器預估 3.22年可回收、B 公司變頻器預估 2.8年可回收，故當以「變頻器的

回收期時」針對 A、B 兩家公司的變頻器給分時，通常會以採購管理師或採購

經理為最後討論結果的決策給分者，因 B 公司比 A 公司在變頻器的回收期之時

間更短，所以在成對比較給分時，B 相對於 A 就稍微重要。又例如在評估「系

統設備價格」、「每年維護價格」等價格準則時，採購人員會依據廠商提案書

的預算金額加以估計專案的成本，提供較為專業的數據，所以在這些項目專案

團隊就會以採購人員的意見為主要考量。如此一來就可以避免不同專業領域在

所有的評估準則都一視同仁（採用平均值）的一些誤差，並且充分參考了專業

35

的評估意見。根據三家廠商所提供的提案書和變頻器資料給予分析和估算後的

的評估準則相關數據或成對資料比較請參閱附錄 4。

因此專案小組成員依據前述之 AHP 評估層級架構進行評估。本研究利用

Expert Choice 軟體讓評估者進行評估。因為第一層只有根本目標一項，所以不

必進行成對比較。首先所有的小組成員針對第二層的子目標之間進行成對比較

的討論。例如：將第二層的「節能與效益」和「採購條件」兩個目標進行成對

比較，即兩相比較之下何者較為重要。在所有的評估小組成員經過公開的討論

之後認為：「節能與效益」比起「採購條件」的重要性為稍微重要，所以分數

給 3。在 Expert Choice 軟體進行「節能與效益」比「採購條件」的設定為 3:1，

如圖 3.4 所示。

圖 3.4 第二層子目標之間兩兩比較圖

同理，評估小組針對 AHP 評估層級架構的第二層的所有子目標兩兩比較，

例如：「節能與效益」與「維護成本」進行比較，經過評估小組成員討論之後

認為「節能與效益」比「維護成本」稍微重要，給分 3 分。在此層級評估的結

果可得到表 3.5 的成對矩陣。

表 3.5 第二層的四個子目標成對矩陣表

節能與效益 採購條件 維護成本 變頻器能力與規格

節能與效益 1 3 3 3

採購條件 1/3 1 3 3

維護成本 1/3 1/3 1 1

變頻器能力與規格 1/3 1/3 1 1

36

然後評估小組成員針對 AHP 評估層級架構中的某一個第二層的子目標之

下第三層的評估準則進行兩兩之間成對比較，例如：對於第二層的「節能與效

益」子目標之下第三層的「每年預估空調節電百分比」與「變頻器的回收期」

兩個準則相比較，評估者認為哪一個比較重要？重要程度相較之下為多少？ 以

Expert Choice 軟體讓評估者進行評估的結果如圖 3.5。

圖 3.5 「節能與效益」子目標之下第三層的準則之間兩兩比較圖

評估小組成員認為「每年預估空調節電百分比」比「變頻器的回收期」的

重要性為稍微重要，所以分數給 3。然後以相同的方法比較和討論「每年預估空

調節電百分比」和「溫濕度穩定性」；以及比較「變頻器的回收期」和「溫濕

度穩定性」。如此可以得到在「節能與效益」這個子目標下第三層的三個準則

之間兩兩比較後的成對矩陣如表 3.6。

表 3.6 「節能與效益」子目標下第三層的三個準則成對矩陣表

每年預估空調節電％ 變頻器的回收期 溫濕度穩定性

每年預估空調節電％ 1 3 5

變頻器的回收期 1/3 1 3

溫濕度穩定性 1/5 1/3 1

37

專案評估小組運用相同的方法討論，針對 AHP 評估層級架構中第二層的其

他三個子目標：「採購條件」、「維護成本」、「變頻器能力與規格」等，其

下第三層的各個評估準則進行兩兩成對比較，可以得到每個子目標下第三層的

各準則之間的成對矩陣如表 3.7、3.8、3.9 所示。

表 3.7 「採購條件」子目標下第三層的四個準則成對矩陣表

系統設備價格 軟體安裝價格 工程施工價格 廠商信譽

系統設備價格 1 3 3 3

軟體安裝價格 1/3 1 3 3

工程施工價格 1/3 1/3 1 3

廠商信譽 1/3 1/3 1/3 1

表 3.8 「維護成本」子目標下第三層的準則成對矩陣表

保固條件 年維護成本 零件成本

保固條件 1 1/5 1/3

年維護成本 5 1 3

零件成本 3 1/3 1

表 3.9 「變頻器能力與規格」子目標下第三層的五個準則成對矩陣表

系統溫差最佳

化

一次側變

流量

主機與水塔最

佳控制

散熱能力 雷擊保護

系統溫差最佳化 1 5 3 5 3

一次側變流量 1/5 1 1/5 3 1

主機與水塔最佳控制 1/3 5 1 5 3

散熱能力 1/5 1/3 1/5 1 1

雷擊保護 1/3 1 1/3 1 1

38

最後在 AHP 評估層級架構中第三層的每一個準則下，評估小組成員討論第

四層的三個候選的變頻器針對某一個第三層的評估準則進行兩兩比較評估，例

如：針對第三層的「每年空調節電百分比」這個準則，專案評估小組依據廠商

所提供的資料進行評估：「A 變頻器和 B 變頻器對於「每年空調節電百分比」

的表現如何？」由工具性目標網路圖中瞭解，專案小組的空調工程師依據廠商

的提案書資料，藉由廠商所提供的規格和計算方式，估計安裝之後的用電度數，

並和安裝前去年同期的用電度數進行比較，計算三個變頻器的節電百分比。經

過分析和討論之後，評估小組認為 A 變頻器比 B 變頻器在「每年空調節電百分

比」上為稍微好一些，所以評估值為 3。而 A 變頻器比 C 變頻器而言也是稍微

好一些，所以評估值為 3。而 B 變頻器比 C 變頻器在「每年空調節電百分比」

的表現則為相同，所以評估值為 1。因此在「每年空調節電百分比」此準則下對

於第四層的三家變頻器候選者的成對比較矩陣如表 3.10 所示。

表 3.10 「每年空調節電百分比」準則下第四層的候選者成對矩陣表

A B C

A 1 3 3

B 1/3 1 1

C 1/3 1 1

在進行所有的第三層的準則下對第四層的三個候選廠商的變頻器評估時，

工具性目標網路提供了很重要的資料收集與評估途徑。例如：在評估三個廠商

的變頻器彼此對於「每年空調節電百分比」此項準則的效用時，從工具性目標

網路圖中，專案小組必須根據廠商提供的數據來進行分析和估算。而這些廠商

的數據均來自於廠商的提案書，所以採購人員在邀請廠商提供提案書時，就必

39

須特別說明必須將該公司的變頻器產品的節能資料和計算方式寫入提案書中，

讓專案小組的空調工程師進行參考。

運用相同的方法，專案評估小組討論出所有第三層的準則下第四層的三個

變頻器候選項的比較結果，得到所有成對比較矩陣，因為資料較多，附錄詳細

羅列所有評估結果。

3.4 AHP 評估結果

專案評估小組利用軟體 Expert Choice 進行評估與評估結果的計算與彙總。

本論文以表 3.6 第二層的「節能與效益」子目標下第三層的三個準則「每年預估

空調節電％」、「變頻器的回收期」、「溫濕度穩定性」成對比較後的成對矩

陣進行相對權重計算之說明。

假設

13/15/1

313/1

531

A

其中，「節能與效益」子目標下第三層的三個準則的權重向量 w 為

),,( 321 wwww

3,2,1,1

3,2,1,

jia

a

jiw

wa

ij

ji

j

iij

，

，

若此 33 的矩陣 A 及 w 與常數 λ，則其相互關係可用下式表示：

wAw

因此，求 λ 及 w 就是求特徵值與特徵向量的問題，所以上式可寫成以下形

式：

0)( wIA

求得有意義的解，必須滿足以下的條件：

0)d e t ()( IAIAP

40

0

100

010

001

13/15/1

313/1

531

0

13/15/1

313/1

531

將此行列式展開後求得 0385.3max ，將此最大特徵值代回 0)( wIA

3

2

1

3

2

1

0385.3

13/15/1

313/1

531

w

w

w

w

w

w

105.0

258.0

637.0

3

2

1

w

w

w

所以在「節能與效益」子目標下第三層的三個準則「每年預估空調節電％」、

「變頻器的回收期」、「溫濕度穩定性」彼此之間的相對權重為(0.637, 0.258,

0.105)，如表 3.11 所示。本研究利用 Expert Choice 軟體進行評估與評估結果的

計算與彙總，可以大幅省略計算的複雜度。

表 3.11 「節能與效益」子目標下第三層的三個準則相對權重表

準則 相對權重值 排序

每年預估空調節電％ 0.637 1

變頻器的回收期 0.258 2

溫濕度穩定性 0.105 3

依據相同的模式，可以計算出第二層的各子目標下，其第三層的評估準則

的相對權重值，如表 3.12-3.14 所示。

41

表 3.12 「採購條件」子目標下第三層的四個準則相對權重表

準則 相對權重值 排序

系統設備價格 0.375 1

軟體安裝價格 0.375 1

工程施工價格 0.125 2

廠商信譽 0.125 2

表 3.13 「維護成本」子目標下第三層的三個準則相對權重表

準則 相對權重值 排序

保固條件 0.105 3

年維護成本 0.637 1

零件成本 0.258 2

表 3.14 「變頻器能力與規格」子目標下第三層的五個準則相對權重表

準則 相對權重值 排序

系統溫差最佳化 0.452 1

一次側變流量 0.100 3

主機與水塔最佳控制 0.289 2

散熱能力 0.064 5

雷擊保護 0.095 4

同理，對於 AHP 評估層級架構的第二層的所有四個子目標，依據群體評估

所得的表 3.5 成對比較矩陣結果，可以計算出第二層的各子目標之間的相對權

重，如表 3.15 所示。

42

表 3.15 第二層的所有子目標相對權重表

子目標 相對權重值 排序

節能與效益 0.487 1

採購條件 0.276 2

維護成本 0.118 3

變頻器能力與規格 0.118 3

專案評估小組認為 AHP 評估層級架構中第二層的四個子目標中，節能與效

益是最重要的目標，相對權重為 0.487，這也是此中央空調冰水機變頻器採購專

案的主要目標。其次為採購條件，相對權重為 0.276。而維護成本和變頻器能力

與規格相對重要性是相同的，相對權重均為 0.118。

彙總表 3.11-3.14 和表 3.15 的結果可以得到對於 AHP 評估層級架構的第三

層所有準則之間的相對權重計算結果如表 3.16 所示。仍以「節能與效益」子目

標下第三層的三個準則計算過程說明如下。

051.0

126.0

310.0

487.0

105.0

258.0

637.0

因此「節能與效益」子目標下第三層的三個準則「每年預估空調節電％」、

「變頻器的回收期」、「溫濕度穩定性」對於全體的準則而言的相對權重為(0.310,

0.126, 0.051)。

同理，可以求第三層的所有的準則的相對權重，如表 3.16 所示。

由表 3.16 結果可知，在「節能與效益」子目標下的第三層的準則中，以「每

年空調節電百分比」為最重要的準則，也是整個 AHP 評估層級架構第三層評估

準則中最重要的準則，相對權重為 0.31。其次為「變頻器的回收期」，相對權

重為 0.126。然後為「溫濕度穩定性」，相對權重為 0.051。在「採購條件」子

目標下，第三層的評估準則依據計算出的相對權重排序為「系統設備價格」、

43

「軟體安裝價格」、「工程施工價格」、「廠商信譽」。而對於「維護成本」

子目標而言，其下第三層的評估準則以「年維護成本」最重要，其次為「零件

成本」和「保固條件」。最後對於「變頻器能力與規格」子目標而言，其第三

層的評估準則的相對權重依序為「系統溫差最佳化」、「主機與水塔最佳控制」、

「一次側變流量」、「雷擊保護」、「散熱能力」。

表 3.16 所有第三層的評估準則相對權重表

子目標 準則 相對權重值

節能與效益

每年空調節電百分比 0.310

變頻器的回收期 0.126

溫濕度穩定性 0.051

採購條件

系統設備價格 0.104

軟體安裝價格 0.104

工程施工價格 0.035

廠商信譽 0.035

維護成本

保固條件 0.012

年維護成本 0.075

零件成本 0.031

變頻器能力與規格

系統溫差最佳化 0.054

一次側變流量 0.012

主機與水塔最佳控制 0.034

散熱能力 0.008

雷擊保護 0.011

44

對於第四層的三個候選的中央空調冰水機變頻器對於所有第三層的準則的

成對比較矩陣如表 3.10 和附錄一的 3.1-3.15 所列，對於每一個成對比較矩陣以

同上述方法之求其最大特徵值與特徵向量，求出相對權重。以表 3.10 三個候選

的變頻器對於「每年空調節電百分比」準則下的成對矩陣表為例，計算過程如

下：

0

100

010

001

113/1

113/1

331

0

113/1

113/1

331

將此行列式展開後求得 3max ，將此最大特徵值代回 0)( wIA

3

2

1

3

2

1

3

113/1

113/1

331

w

w

w

w

w

w

200.0

200.0

600.0

3

2

1

w

w

w

因此三個候選的變頻器對於「每年空調節電百分比」準則的相對權重為

(0.600, 0.200, 0.200)。

同理，可以求得第四層的三個候選的變頻器對於所有第三層的準則的相對

權重如表 3.17 所示。

45

表 3.17 第四層的三個變頻器選項對所有第三層的準則的相對權重表

選項 每年空調

節電％

變頻器的

回收期

溫濕度穩

定性

系統設備

價格

軟體安裝

價格

工程施工

價格

廠商信譽

A 0.600 0.105 0.460 0.105 0.221 0.281 0.584

B 0.200 0.258 0.221 0.258 0.319 0.135 0.281

C 0.200 0.637 0.319 0.637 0.460 0.584 0.135

選項

保 固 條

件

年 維 護

成本

零 件 成

本

系 統 溫

差 最 佳

化

一 次 側

變流量

主 機 與

水 塔 最

佳控制

散 熱 能

力

雷擊保

護

A 0.651 0.202 0.200 0.584 0.333 0.637 0.105 0.278

B 0.223 0.701 0.600 0.281 0.333 0.258 0.258 0.330

C 0.127 0.097 0.200 0.135 0.333 0.105 0.637 0.391

由表 3.16和表 3.17可以彙總求得第四層的三個候選的冰水機變頻器的相對

權重，計算如下。

C

B

A

339.0

284.0

377.0

011.0

008.0

034.0

012.0

054.0

031.0

075.0

012.0

035.0

035.0

104.0

104.0

051.0

126.0

310.0

391.0637.0105.0333.0135.02.0097.0127.0135.0584.0460.0637.0319.0637.02.0

330.0258.0258.0333.0281.06.0701.0223.0281.0135.0319.0258.0221.0258.02.0

278.0105.0637.0333.0584.02.0202.0651.0584.0281.0221.0105.0460.0105.06.0

46

經過評估小組成員的評估結果和上述的彙總計算之後，表 3.18 表示三個中

央空調冰水機變頻器選項的計算結果。A 公司變頻器的相對權重結果為 0.377

為評分最高的選項，排序第二的為 C 公司的變頻器，相對權重為 0.339。最後為

B 公司的變頻器，相對權重為 0.284。

表 3.18 變頻器選項評估結果表

變頻器選項 相對權重值 排序

A 0.377 1

B 0.284 3

C 0.339 2

依據以上的評估結果，專案小組認為無論是第二層的子目標和第三層的評

估準則的相對權重所得之排序均符合本專案的目標，實為合理。而評估結果為

A 公司的變頻器分數最高，經過討論之後以 A 公司的變頻器為個案公司選擇的

結果。

在決策討論過程中，決策小組認為 A 公司的變頻器在幾個評估準則的表現

十分優異，且比另外兩家公司來的好，例如：每年空調節電百分比、溫濕度穩

定性、保固條件、系統溫差最佳化、主機與水塔最佳控制等。同時 A 公司的廠

商聲譽也比其他兩家來的好。尤其本專案的根本目標為公司節能和節省電費，A

公司的變頻器在節電能力上比較之下優於其他二者。雖然 A 公司的變頻器產品

系統設備價格、軟體安裝價格等相對較高，每年的維護費用在三家候選廠商中

也屬於中等，但是從 AHP 的決策過程中，綜合三家公司變頻器對所有評估準則

的績效和權重後，仍以 A 公司的變頻器脫穎而出。以上的理由均與 AHP 群體決

策過程的評估值一致。

47

經過以上審慎的評估過程後，公司的專案小組開始與 A 公司進行細部討論

與商議，進行中央空調冰水機的變頻器的施工與安裝，並且順利於要求的時限

內完工運作。

48

四、成效檢討與討論

4.1 專案成果檢討

個案公司在中央空調冰水機的變頻器選擇與評估過程，利用系統化的討論

與 AHP 評估方法，不僅選擇出適當的變頻器方案，在廠商安裝變頻器完成之後

公司也進行了持續的追蹤執行的成效，並且加以檢討與評估，希望瞭解安裝變

頻器後的成果。

整個中央空調冰水機變頻器導入專案的整體成本包括有：系統設備費用新

台幣 862,800 元、軟體工程 765,000 元、現場施工費用（含管路修改、動力修改

與控制等）856,090 元，總計 2,483,890 元。因為安裝之後後續年維護成本、零

件成本等為事後發生，所以不計入專案原始成本之中。變頻器廠商提供的保固

期為安裝完工後三年。

廠務部門經過過去的資料在專案執行前進行評估，依據過去該公司科技大

樓平均每度電費為新台幣 2.55 元/Kwh，中央空調冰水機安裝變頻器後平均一年

省電預估達 301,800 度，預估省下電費 769,590 元。以此估算的基礎，本專案的

回收年限約為 2483890/769590 = 3.22 （年）。

在個案公司安裝中央空調冰水機變頻器完工後每個月均進行紀錄與追蹤，

在完工後六個月的統計如表 4.1 所示。經過了六個月的統計，平均節省率可達

13.25%，平均每個月節省的 Kw 達 41.29Kw，平均每個月節省 30,198 度，以平

均每度電費為新台幣 2.55 元計算，2.55×30,198 = 924,059 (元)。因此此專案實際

的回收期為 2483890/924059 = 2.69（年）。比起原本廠務部門的預估回收期 3.22

年要來的更佳。

49

表 4.1 個案公司安裝變頻器成效表

完工後月份 節省率(%) 節省 Kw 節省 Kwh

四月 13.47 32.17 23,162

五月 15.70 43.65 32,476

六月 14.12 54.35 39,132

七月 11.35 40.11 29,842

八月 12.69 44.35 31,932

九月 12.15 33.10 24,626

平均 13.25 41.29 30,198

年節省電費 NT$924,059

表 4.2 為個案公司主要廠房與辦公區域之科技大樓經過中央空調冰水機的

變頻器安裝完工後六個月的用電統計與比較結果。以安裝變頻器前一年度同期

（四月到九月）的用電度數和安裝後當年的同一時期用電度數相比較，整體用

電度數下降了 544,600 度，差異百分比達 10.32%。同時以安裝前一年度超約罰

金和安裝後當年同期超約罰金相比較後，安裝之後四月與五月沒有任何罰金，

六月到九月因為進入夏季用電高峰，所以仍然有罰金，但是罰金與安裝前一年

同期相比都大幅下降。整體罰金差異共達 271,122 元。因此，無論在用電電量和

電費或超約罰金部分，個案公司的中央空調冰水機安裝變頻器後，均達成極大

的財務節省效果，確實達到專案節約用電減少電費支出的目標。

50

表 4.2 個案公司科技大樓用電情況表

月份 前一年度

用電度數

當年度用

電度數 差異

差異百

分比(％)

前一年

度超約

罰金

當年度

超約罰

金

罰金差異

四月 866,400 767,400 -99,000 -11.43% $28,039 $0 -$28,039

五月 828,600 676,600 -152,000 -18.34% $61,753 $0 -$61,753

六月 960,200 820,600 -139,600 -14.54% $81,231 $27,769 -$53,462

七月 798,600 875,000 76,400 9.57% $85,415 $32,198 -$53,217

八月 831,800 766,000 -65,800 -7.91% $65,291 $33,987 -$31,304

九月 993,600 829,000 -164,600 -16.57% $67,974 $23,984 -$43,991

合計 5,279,200 4,734,600 -544,600 -10.32% $389,704 $117,938 -$271,766

4.2 討論

個案公司在中央空調冰水機變頻器專案中，首先專案小組依據公司的策略

性目標，以系統化的討論發展出本專案的根本性目標：「選擇適當的中央空調

系統冰水機變頻器，以達到節省用電和穩定提供適當的空調」。然後討論出四

個重要的子目標包括有：節能與效益、採購條件、維護成本、變頻器能力與規

格。再依此建構出變頻器專案的基本性目標層級架構和工具性目標網路架構。

其中基本性目標層級架構發展出了本專案的子目標和評估準則，此架構可以確

保基本性目標的子目標和評估準則均能符合本專案的根本性目標和公司的策略

性目標。

另一方面，在工具性目標網路之中，專案小組成員可以藉此擬定專案的一

些評估標準或法則，可以用來建立篩選初步評估選項的標準，以有效減少候選

項目的數量，加速決策過程的進行。同時也可以用來檢核基本性目標最底層的

評估準則的重要性與合理性。

51

由系統化的目標過程的討論與建構後，專案小組成員確認了 AHP 評估層級

架構。然後依據此架構，評估小組成員進行討論與成對比較。AHP 最大的優點

是利用成對比較減少評估者進行評估時的負荷與複雜性，經過此評估比較之後

可得到專案的 AHP 評估層級架構中各子目標和評估準則的成對比較矩陣，並且

彙總計算出其相對權重。同時各候選的變頻器方案也依據這些評估準則進行評

估其表現的情況予以兩兩比較，最後計算出各候選變頻器方案的相對分數，藉

以選擇出最適當的變頻器。

個案公司經過此次的變頻器評選過程，專案小組認為此評估模式有以下的

優點：

1. 基本性目標層級架構與工具性目標網路架構的發展與討論過程可以讓

專案小組依據公司的策略性目標和專案的根本目標詳細的討論，這個

討論過程中讓專案小組成員充分地交換彼此的意見，以建構出大家皆

認為適當的架構，並且擬定後續評估廠商時的一致性準則和標準。在

群體討論中，可以降低個人或單一部門的主觀性。同時在評選廠商之

前先擬定好此一目標架構，也可以減少任何人受到廠商代表的影響，

達到評估與選擇的公平性。

2. 依據所建立的基本性目標架構作為 AHP 評估層級架構，可以讓 AHP

評估過程更加客觀。同時藉由群體分析和比較，可以減少個人的主觀

性。

3. AHP 的兩兩比較可以讓評估小組成員在討論時可以聚焦於較小的範圍

內進行評估，整個評估過程才不會太過於發散，同時減輕了評估小組

在評估和比較時的負擔。

4. 透過 AHP 評估的結果，可以讓專案小組較容易達成一致的共識，無論

專案小組或公司其他單位也比較可以接受此評估結果。

根據本研究之觀察個案公司在進行此次變頻器專案的評估過程也有一些優

點值得學習與分享：

52

1. 一般公司對於中央空調冰水機變頻器的採購多半直接由廠務單位與採

購單位進行協調，並且邀集一些可行的廠商進行計畫書邀約後，就開

始進行評估，往往缺乏一致的標準，更流於少數人的主觀決定。但是

該公司可以邀集許多相關部門，尤其是使用者單位，一同針對問題加

以釐清和定義，擬定出清楚的目標架構，作為評估的標準，讓整個評

估過程非常的客觀且公開。

2. 因為該公司專案小組一開始就有很清楚的目標，同時公司高層給予充

分的授權，並且有許多跨部門代表參與在該專案之中，所以專案的評

估過程比較順利。

3. 評估過程對於廠商資料收集的完整，讓評估小組成員在評估過程中可

以充分討論與分析，比較容易做出適當的決策。

同時本研究也觀察到個案公司的專案小組在此專案的評估過程也有一些缺

點，特此提出以做為借鏡：

1. 在進行基本性目標與工具性目標的建構過程中，專案小組成員往往對

於基本性目標與工具性目標的分界為何產生問題。後來經過顧問的說

明，基本性目標與工具性目標差異性在於重要性，並且最底層的基本

性目標是要當作選項方案的評估準則。在如何區分基本性目標最底層

或一個工具性目標是否應歸為基本性目標等問題上，只要專案小組釐

定清楚給予歸類即可，並不需要特別在意。

2. 因為 AHP 方法是利用兩兩比較進行評估，所以每一個層級目標或準則

數量不可太多，否則成對比較的次數也會快速增加。在專案小組討論

過程中，因為不同單位基於其各自的考量，可能希望放入一些目標或

評估準則，使得子目標和評估準則個數太多。經過管理顧問的引導和

專案小組的歸納與篩選，討論出本次變頻器專案的評估架構，在第二

層的子目標個數和第三層中每一個子目標下的評估準則個數都不會太

53

多，這樣子在進行兩兩比較時，才不必比較很多次，導致評估前後不

一致或沒有效率的情況。

54

五、結論

5.1 結論

本研究利用 AHP 評估過程探討國內某高科技公司評選中央空調冰水機的

變頻器決策問題。該個案公司因為希望追求節能減碳與減少科技大樓的電費成

本，所以推動中央空調冰水機變頻器之導入。本研究詳細地說明評估過程中個

案公司專案小組利用系統化的目標討論方法擬定公司的策略性目標和專案的根

本目標，然後發展出基本性目標層級架構與工具性目標網路架構。由這些目標

討論過程中，藉由基本性目標擬定出一致性的評估準則；藉由工具性目標網路

架構的知識進行變頻器選項的篩選和擬定評估標準與方法，有效地減少候選的

選項數目。

專案評估小組藉由基本性目標架構確定了 AHP 的評估層級架構。藉由兩兩

子目標間和兩兩評估準則間的成對比較，彙總計算求出各子目標和各評估準則

的相對權重。最後藉此計算出各候選變頻器選項的相對分數，選出最適當的冰

水機變頻器。

本研究並且對於個案公司安裝所選的變頻器之後的節能效果和電費的節省

進行統計。個案公司中央空調的冰水機安裝變頻器後，經過六個月的統計，平

均節省率可達 13.25%，平均每個月節省的 Kw 達 41.29Kw，平均每個月節省

30,198 度，以平均每度電費為新台幣 2.55 元計算，平均每月可節省新台幣

924,059 元，比起原本廠務部門所預估的成果來的更佳。以安裝變頻器前一年度

四月到九月的用電度數和安裝後當年同一時期的用電度數相比較，整體用電度

數下降了 544,600 度，差異百分比達 10.32%。中央空調冰水機變頻器安裝之後

四月與五月沒有任何罰金，六月到九月因為進入夏季用電高峰，所以仍然有罰

金，但是罰金與安裝前一年同期相比都大幅下降。以安裝變頻器前後同期間整

體罰金差異共達 271,122 元。因此，無論在用電電量和電費或超約罰金部分，個

55

案公司的中央空調冰水機安裝變頻器後，均達成極大的財務節省效果，確實達

到專案節省能源與降低用電費用的目標。

最後本研究對於個案公司整個中央空調冰水機變頻器評估專案的實施過程

進行討論，歸納出一些優點與缺點，可以作為該公司或其他公司日後類似評估

專案的借鏡。本研究歸納出個案公司的一些經驗如下：

1. 本研究的個案公司評選中央空調系統冰水機變頻器的決策機制，使公司可

以用更系統化和客觀的方式評選適合的變頻器，達到節能環保又能產生適

當效益的目標。

2. 此變頻器評估機制可以透過專案小組的系統化討論建構適當的評估準則架

構，減少過去沒有方法與主觀評估的決策風險。

3. 本評估方法亦可以複製應用於公司其他重要的機器設備評選程序，建構一

套很好的評選模式。

5.2 對未來研究的建議

對於未來有興趣於相關研究者，本研究提出以下未來研究方向之建議供為

參考：

1. 未來研究者可以依循本研究之架構衍生相類似的決策問題，利用 AHP 決策

過程加以解決。不過因為各決策問題的特性、環境與需求並不相同，研究

者仍須依據各決策問題的條件和因素加以變化。

2. 本研究所利用的系統化目標討論方法可以作為後續相關研究的參考，依據

決策專案問題的特性加以分析和討論，建構適當的評估層級架構，才可以

作為 AHP 評估的依據。

3. 對於中央空調冰水機變頻器的評估準則仍有很多，本研究是以個案公司專

案小組所討論的過程建立的評估準則加以架構與說明，並不表示已經包含

56

全部的評估準則，後續研究者可以依據所討論的公司的需求選擇適當的評

估準則。

57

參考文獻

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59

附錄

個案公司專案小組依據圖 3.3 中央空調冰水機變頻器 AHP 層級架構圖，對

於圖中的各子目標、評估準則等依據 AHP 方法進行兩兩比較，茲將整個兩兩比

較的評估數據整理如下。

1. 第二層的子目標之間成對比較

第二層的子目標之間兩兩比較之成對矩陣資料如下表。

節能與效益 採購條件 維護成本 變頻器能力與規格

節能與效益 1 3 3 3

採購條件 1/3 1 3 3

維護成本 1/3 1/3 1 3

變頻器能力與規格 1/3 1/3 1/3 1

2. 第二層各子目標下第三層的評估準則之間成對矩陣

2.1 節能與效益子目標

每年預估空調節電％ 變頻器的回收期 溫濕度穩定性

每年預估空調節電％ 1 3 5

變頻器的回收期 1/3 1 3

溫濕度穩定性 1/5 1/3 1

60

2.2 採購條件子目標

系統設備價格 軟體安裝價格 工程施工價格 廠商信譽

系統設備價格 1 3 3 3

軟體安裝價格 1/3 1 3 3

工程施工價格 1/3 1/3 1 3

廠商信譽 1/3 1/3 1/3 1

2.3 維護成本子目標

保固條件 年維護成本 零件成本

保固條件 1 1/5 1/3

年維護成本 5 1 3

零件成本 3 1/3 1

2.4 變頻器能力與規格子目標

系統溫差最佳

化

一次側變流量 主機與水塔最

佳控制

散熱能力 雷擊保護

系統溫差最佳

化

1 5 3 5 3

一次側變流量 1/5 1 1/5 3 1

主機與水塔最

佳控制

1/3 5 1 5 3

散熱能力 1/5 1/3 1/5 1 1

雷擊保護 1/3 1 1/3 1 1

61

3. 第四層各變頻器選項對第三層的各評估準則之間成對矩陣

3.1「每年空調節電百分比」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 3 3

B 1/3 1 1

C 1/3 1 1

3.2「變頻器的回收期」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1/3 1/5

B 3 1 1/3

C 5 3 1

3.3「溫濕度穩定性」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 3 1

B 1/3 1 1

C 1 1 1

3.4「系統設備價格」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1/3 1/5

B 3 1 1/3

C 5 3 1

62

3.5「軟體安裝價格」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1 1/3

B 1 1 1

C 3 1 1

3.6「工程施工價格」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 3 1/3

B 1/3 1 1/3

C 3 3 1

3.7「廠商的商譽」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 3 3

B 1/3 1 3

C 1/3 1/3 1

3.8「保固條件」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 5 3

B 1/5 1 3

C 1/3 1/3 1

63

3.9「年維護成本」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1/5 3

B 5 1 5

C 1/3 1/5 1

3.10「零件成本」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1/3 1

B 3 1 3

C 1 1/3 1

3.11「系統溫差最佳化」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 3 3

B 1/3 1 3

C 1/3 1/3 1

3.12「一次側變流量」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1/3 3

B 3 1 1/3

C 1/3 3 1

64

3.13「主機與水塔最佳控制」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 3 5

B 1/3 1 3

C 1/5 1/3 1

3.14「散熱能力」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1/5 1/3

B 5 1 1/5

C 3 5 1

3.15「雷擊保護」準則下的三個候選者成對矩陣

A B C

A 1 1/5 3

B 5 1 1/5

C 1/3 5 1

65

4.評估相關數據

選項 每年空調

節電％

變頻器的

回收期

溫濕度穩

定性

系統設備

價格

軟體安裝

價格

工程施工

價格

廠商信譽

A 10％ 3.22 年 18~25℃

(50~60%)

862800 765000 856090 最佳

B 8％ 2.8 年 18~28℃

(50~60%)

830000 765000 1100000 次佳

C 8％ 2.5 年 18~25℃

(55~65%)

786000 690000 825000 次佳

選項

保 固 條

件

年 維 護

成本

零 件 成

本

系 統 溫

差 最 佳

化

一 次 側

變流量

主 機 與

水 塔 最

佳控制

散 熱 能

力

雷擊保

護

A 三年 120000 50000 32→4℃ 55%↑ 30℃ 普通 次佳

B 一年半 70000 20000 30→4℃ 60%↑ 32℃ 最好 最佳

C 二年 140000 50000 30→5℃ 50%↑ 35℃ 次高 普通

66

自傳

徐永增，台灣省苗栗縣人，民國八十三年六月自私立東吳大學社會學系畢

業。民國一○一年七月自國立交通大學工學院產業安全與防災學程碩士班畢

業。目前任職於新竹科學園區聯詠科技股份有限公司行政服務部副理。