Modüler Gemi İnşa Uygulamasında Çelik İmalat Maliyetinin Tahmini

Abstract

Herhangi bir iş alanında olduğu gibi, tersaneler de her zaman kârlarını arttırmak için maliyetlerini düşürme konusunda diğer tersaneler ile yarışıyor. Tersaneler için bir proje elde etmenin ilk adımı, inşaat maliyeti ve zamanlamasını içeren bir teklif hazırlamakla başlıyor. Bir gemiyi inşa etmek için gereken malzeme ve insan gücünü tahmin etmek karmaşık bir süreçtir. Geminin boyutu büyüdükçe, bu tahmin süreci de daha karmaşıklaşır. Tersanelerde, bu karmaşık süreci yönetebilecek profesyönel kişiler görev yapmaktadırlar. Eğer bir tersane sürekli aynı türdeki gemileri inşa etmiyorsa, tahmin ve teklif hazırlanırken gerekli sağlam bir temel oluşturacak tarihsel inşa verileri olmaz. Böyle bir durumda, gemi inşa endüstrisi için ortak maliyet tahmin formüllerine başvurulur. Bu yaygın olarak kullanılan formüllerin büyük çoğunluğu gemi ağırlığı ve uzunluğu veya blok katsayısı gibi bir kaç gemi özelliklerini baz alırlar. Gemi özelliklerine ek olarak, bu formüller çok sayıda "tersane verimlilik" katsayılarına sahiptirler. Ağırlık esaslı ortak tahmin yöntemleri ile ilgili temel sorun ise bu yöntemlerin, tasarımın karmaşıklığını veya üretilebilirliğini göz önünde bulundurmamalarıdır. Diğer bir deyişle, yaygınca kullanılan ton çelik başına düşen adam saat miktarının geniş bir tasarım yelpazesine uygun olabileceği beklenmektedir. "Tersane verimlilik" katsayısi ile ilgili esas muamma ise bu rakkamın ağır bir şekilde teklif hazırlayan kişilerin bilgisine bağlı olması ile istenen ve gerçek üretim verimlilikleri arasında büyük bir boşluğun olmasıdır. Bu katsayılar kişisel bakış acısına bağlı olduklarından takip etmek ve geliştirmek çok zordur. Bu tez çalışması dahilindeki tahmin yaklaşımı, geminin ağırlık, uzunluk veya blok katsayısı gibi karakterlerini göz ardı eder ve gemi inşa sürecini, çeşitli atölyeleri kapsayan bir üretim süreci olarak ele alır. Her atölyedeki işi gerçekleştirmek için gereken süre, bu tahmin yaklaşımı için önemli bir girdi değeri olur. Diğer bir önemli girdi değeri ise geminin detaylı tasarım nitelikleridir. Bu özellikler, teklif hazırlanmasi icin tersaneye verilen, fabrikasyon sırası, 3 boyutlu yapısal model ve montaj çizimlerinden elde edilir. Bu tez çalışması dahilindeki tahmin yaklaşımı, atölyenin verimliliğini ve geminin detaylı tasarım yönlerini bilgisayar tabanlı bir şekilde birleştirir ve daha sonra en fazla getiriyi vaat edebilecek bireysel üretim aşamalarının inceleneceği bir çalışmaya yol açabilir Bu tez içeriğindeki tahmin yaklaşımı aynı zamanda boru sistemleri, elektrik sistemleri ve diğer donatım öğeleri için de kullanılabilir ancak, bu tez sadece yapısal tahminlere odaklanır çünkü ilk büyük hakediş, genellikle, yapısal çalışmalarla ilgilidir. Tersanelerde nakit akışını başlatmak ve sürdürmek için, gemi inşa süreci daha küçük “kilometre taşları”na bölünür ve dolayısıyla her kilometre taşı bir ana ödemeyi temsil eder. Bu ödemelere hakediş denir. Genellikle, ilk büyük kilometre taşı omurga döşeme veya birinci plaka kesimi ile ilgilidir ve gemi sahibi tarafından tersaneye yapılan ilk büyük ödemeye karşılık gelir. Bu tez, iki bloğu inceler alır ve her yapı parçasının malzeme ve imalat özelliklerini inceleyerek, her parçaya tersaneye mahsus parça işleme sürelerini atayarak, mevcut ağırlık bazli çelik imalat maliyet tahmini yöntemleri geliştirmeyi amaçlar. Bu tez aşağıdaki gibi yapılandırılmıştır: Birinci bölüm, gemi maliyetinin tahmininde kullanılan farklı yöntemleri belirleyen ve karşılaştıran bir literatür incelemesini içerir. İkinci bölüm, gemi inşa yöntemlerine değinirken, bloklarla üretim yönteminin faydalarını özetlemektedir. Üçüncü bölüm, çelik imalat süreci ve üretiminde önemli olan maliyet öğelerini inceler. Dördüncü bölüm ise 3-boyutlu yapısal model ve tasarım çizimlerinden türetilen ve tahmin yönteminde kullanılacak metrikler hakkında ayrıntılar verir. Beşinci bölüm, algoritmada kullanılan çelik parçalar ve metrik değerleri arasındaki ilişkileri detaylarken, tahmin algoritması hakkında ayrıntılı bilgi sağlar. Altıncı bölüm, algoritmanin üzerinde uygulandığı bir üst yapı bloğunun seçiminin arkasındaki nedenleri açıklar. Aynı zamanda, bloğun yapısal ayrıntıları ve blok sınırları için bilgi verir. Yedinci bölüm, algoritmanın üzerinde uygulandığı diğer üst yapı bloğu hakkındaki bilgileri, altıncı bölümde verilen ayrıntılarla, sunar. Sekizinci bölüm, bu tez kapsamındaki VBA yöntemiyle tahmin edilen adam saat sonuçlarını içerir. Hesaplanan sonuçları karşılaştırır ve VBA yönteminin diğer avantajlarına değinir.

As in any business, shipyards are always competing with other shipyards about lowering their costs to increase their profits. The first step in getting a project into the shipyard is preparing a proposal that includes the construction cost and schedule. Estimating the amount of material and man-power that is needed to fabricate a vessel is a complex process. As the vessel size gets larger, this estimating process also gets more complicated. Fortunately, shipyards do have estimating departments with professional estimators to handle such complex process. Unless the shipyard has been in business for constructing the same style vessels and made a name for itself to be the “go-to” yard for such vessels, the shipyard estimators will not have the historical construction data to use a solid foundation for their proposals. In that case, they will try to employ the common cost estimating formulas for the shipbuilding industry. The great majority of these commonly available formulas rely heavily on the vessel weight and a few vessel characteristics, such as the length or block coefficient. In addition to the vessel characteristics, these formulas have numerous “shipyard productivity” coefficients. The main problem with the weight based common estimating methods is that they do not consider the complexity or the producibility of the design. In other words, a set number of man-hours per ton of steel is expected to cover a wide range of vessel design practices. The main puzzle with the “shipyard productivity” coefficients is that they rely, heavily, on the estimator’s knowledge of the capabilities of the fabrication facility with a large gap between the desired and actual production efficiencies. These coefficients are subjective and, therefore, extremely difficult to monitor and improve. The estimating approach in this thesis takes the vessel weight, length or block coefficient out of the equation and treats the shipbuilding as a fabrication process that takes place in many workstations. The time it takes to perform each task at each workstation becomes an important input value for the approach. The other important input value is the detailed design attributes of the vessel structure. These attributes are extracted from the build sequence, 3-dimensional structural model and assembly drawings that are provided to the shipyard for the proposal preparation purposes. The approach, then, combines the capabilities of the fabrication facility and detailed design aspects of the structure in a formulated, computer-based manner that can actually lead to a study of individual production steps that promises the most return when improved. Although this approach can be employed for pipe systems, electrical systems and other outfitting items, this thesis focuses only on the structural estimate because the first major progress payment will, usually, be about the structural work. In order to initiate and maintain cash flow in shipyards, the long and complicated shipbuilding process is broken into smaller milestones and, consequently, each milestone represents a payment. These payments are called progress payments. Usually, the first major milestone is the keel laying or first plate cutting that corresponds to the first major payment to the shipyard by the vessel owner. This thesis will try to improve on the current weight-based steel fabrication cost estimating methods by examining the material and fabrication characteristics of each structural part in two structural blocks, and assigning shipyard specific work times to these parts. This thesis is structured as follows: Chapter 1 is a literature review to identify and compare the different methods in shipbuilding cost estimation. Chapter 2 outlines the shipbuilding methods and summarizes the benefits of shipbuilding in blocks. Chapter 3 examines the steel fabrication sequence and the major cost items in fabrication. Chapter 4 provides details about the metrics that are extracted from the 3-dimensional structural model and design drawings to be used in the estimating method. Chapter 5 provides details about the estimating algorithm, including the relations between the piece parts and metric values that are used in the algorithm. Chapter 6 explains the reason behind selecting a super structure module for testing the algorithm. It also provides structural details and boundary information for the module. Chapter 7 goes over the same details provided in Chapter 6 for the other module that is used to test the algorithm. Chapter 8 shows the results of the VBA method in estimated man-hours. It compares the calculated results and mentions other benefits of the VBA method.