رسالة جامعية
Cost Effectiveness and Complexity Assessment in Ship Design within a Concurrent Engineering and "Design for X" Framework
| العنوان: | Cost Effectiveness and Complexity Assessment in Ship Design within a Concurrent Engineering and "Design for X" Framework Evaluation des coûts et de la complexité durant le design de navires au sein du concept d'ingénierie simultanée et de design for X |
|---|---|
| المؤلفون: | Caprace, Jean-David |
| المساهمون: | Fonds de la Recherche Scientifique (Communauté française de Belgique) - F.R.S.-FNRS, sponsor, Rigo, Philippe, superviser, Marchal, Jean, president of the jury, Crama, Yves, member of the jury, Duysinx, Pierre, member of the jury, Roland, Frank, member of the jury, Okada, Tetsuo, member of the jury, Bronsart, Robert, member of the jury, Martins Pires, Floriano Carlos, member of the jury, Ngoc Dan, Tran, member of the jury |
| بيانات النشر: | University of Liège, Liège, Belgique, 2010. |
| سنة النشر: | 2010 |
| مصطلحات موضوعية: | Concurrent engineering, Design for X, Cost estimation, Cost assessment, Design complexity, Shipbuilding, Shipyard, Design optimization, Life cycle engineering, Ingénierie simultanée, Estimation des coûts, Évaluation des coûts, Complexité de conception, Construction navale, Chantier naval, Optimisation, Ingénierie du cycle de vie, Ingeniería concurrente, Desiño para X, Estimación de los costos, Évaluación de los costos, Complejidad del diseño, Construcción naval, Astillero, Optimización, Ingeniería del ciclo de vida, Kostenabschätzung, Kostenanalyse, Designkomplexität, Schiffbau, Werft, Design Optimierung, Lebenszykluskosten, Engineering, computing & technology :: Mechanical engineering, Ingénierie, informatique & technologie :: Ingénierie mécanique, Engineering, computing & technology :: Civil engineering, Ingénierie, informatique & technologie :: Ingénierie civile |
| الوصف: | Decisions taken during the initial design stage determine 60% to 95% of the total cost of aproduct. So there is a significant need to concurrently consider performance, cost, productionand design complexity issues at the early stages of the design process. The main obstacle tothis approach is the lack of convenient and reliable cost and performance models that can beintegrated into a complex design process as is used in the shipbuilding industry. Traditionalmodels and analysis methods frequently do not provide the required sensitivity to consider all theimportant variables impacting performance, cost, production and ship’s life cycle. Our challengeis that achieving this sensitivity at the early design stage almost requires data available duringthe detail design analysis.The traditional design methods do not adequately include, early enough, production and lifecycle engineering to have a positive impact on the design. Taking an integrated approachthroughout the life cycle of the ship and using concurrent engineering analysis tools can improvethese traditional design process weaknesses.Innovation is required in structural design and cost assessment. The use of design for X, andparticular design for production and cost schemes, during the design is the solution: to reducefailure during a ship’s life caused by design misconception, to reduce the overall design timeand to shorten the build cycle of ships, to enlarge the number of design alternatives during thedesign process.The author has developed some assessment methods for cost effectiveness and complexitymeasurements intended to be used by ship designers for the real time control of cost process.The outcome is that corrective actions can be taken by management in a rather short time toactually improve or overcome predicted unfavourable performance.Fundamentally, these methods will provide design engineers with objective and quantifiablecost and complexity measures making it possible to take rational design decisions throughout thedesign stages. The measures proposed in this PhD are based on several techniques like decisionanalysis, data mining, neural network, fuzzy logic. They are objective facts, which are notdependent on the engineer’s interpretation of information, but rather on a model generated torepresent the ship design. The objectivity aspect is essential when using the complexity and costmeasures in a design automation system.Finally, with these tools, the designers should obtain well-defined and unambiguous metricsfor measurement of the different types of cost effectiveness and complexities in engineered artefacts.Such metrics help the designers and design automation tools to be objective and performquantitative comparisons of alternative design solutions, cost estimation, as well as design optimization.In this PhD, these metrics have been applied and validated with success in realindustrial conditions on the design of passenger ships. Les décisions prises au cours de la phase initiale de conception déterminent 60% à 95% ducoût total d’un produit. Il y a donc un besoin important d’envisager simultanément des aspects deperformance, de coût, de production, de complexité au stade précoce du processus de conception.Le principal obstacle à cette approche est le manque de commodité et de fiabilité des modèlesde coûts et des modèles d’analyse de performance qui peuvent être intégrés dans un processusde conception aussi complexe que celui utilisé dans l’industrie de la construction navale. Lesmodèles traditionnels et les méthodes d’analyse les plus fréquemment utilisés ne fournissent pasla sensibilité nécessaire pour examiner toutes les variables de conception importantes qui ontune influence sur la performance, le coût, la production et le cycle de vie des navires. Notre défiest qu’atteindre cette sensibilité au niveau de la conception initiale demande presque toujoursdes données uniquement disponibles lors de la conception détaillée.Les méthodes de conception traditionnelles ne prennent pas suffisamment en compte, suffisammenttôt, la production et l’ingénierie du cycle de vie afin d’avoir un impact positif sur laconception. Adopter une approche intégrée sur l’ensemble du cycle de vie des navires et utiliserl’ingénierie simultanée peuvent améliorer les faiblesses des processus de conception traditionnels.L’innovation est nécessaire dans la conception structurelle et l’évaluation des coûts. L’utilisationdu concept de "design for X", et en particulier le design en pensant à la production et àla réduction des coûts lors de la conception est la solution : pour réduire les dysfonctionnementsqui peuvent apparaître pendant la vie du navire causés par des erreurs de conception, de réduirele temps total de conception et de raccourcir le cycle de la construction de navires, d’élargir lenombre d’alternatives de conception évaluées au cours du processus de conception.L’auteur a développé quelques méthodes d’évaluation des coûts et des techniques de mesure dela complexité destinées à être utilisés par les concepteurs de navire pour le contrôle en temps réelde la conception. Le résultat est que les actions correctives peuvent être prises par la directiondans un temps assez court pour améliorer réellement ou surmonter les prévisions de performancedéfavorables.Fondamentalement, ces méthodes offrent aux ingénieurs de conception des mesures quantifiablesdes coûts et de la complexité qui rend possible la prise de décisions rationnelles tout aulong des étapes de conception. Les mesures proposées dans cette thèse sont basées sur plusieurstechniques telles que l’analyse à la décision, l’analyse de données, les réseaux de neurones ouencore la logique floue. Ce sont des faits objectifs, qui ne dépendent pas de l’interprétation del’information par l’ingénieur, mais plutôt d’un modèle généré pour représenter le design du navire.L’aspect de l’objectivité est essentiel pour l’utilisation de la complexité et la mesure descoûts dans un système d’automatisation de la conception.Finalement, avec ces outils, les concepteurs obtiennent des mesures bien définies et non ambigüesdes paramètres de mesure de coûts, d’efficacité et de complexité des artefacts d’ingénierie.De telles mesures aident les concepteurs et les outils d’automatisation de la conception, à êtreobjectifs et à comparer de manière quantitative les différentes alternatives lors de la conception,de l’estimation des coûts, ainsi que de l’optimisation. Dans cette thèse, ces paramètres ont étéappliqués et validés avec succès et dans des conditions industrielles réelles sur la conception denavires à passagers. Las decisiones tomadas en la etapa inicial de un diseño determinan el 60% al 95% del totaldel costo de un producto. Por esta razón, es necesario considerar al mismo tiempo rendimiento,costo, producción y la complejidad en el proceso de la fase inicial del diseño. El principalobstáculo de este enfoque es la falta de práctica y fiabilidad de costos y de modelos de análisisde rendimiento, que puedan ser integrados en un proceso complejo de concepción utilizado enla industria de la construcción naval. Los modelos tradicionales y los métodos de análisis frecuentementeno tienen la sensibilidad necesaria para examinar todas las variables importantesque influyen en el rendimiento, costo, producción y la vida útil del buque. Nuestro reto es elque logrando de que ésta sensibilidad en la fase inicial de diseño casi siempre requiera de datosúnicamente disponibles durante un análisis de diseño require detallado.Los métodos tradicionales de diseño no incluyen temprana y adecuadamente, la produccióny la ingeniería del ciclo de vida para tener un impacto positivo en el diseño. Adoptando unenfoque integrado a lo largo del ciclo de vida de la nave usando la ingeniería concurrente yherramientas de análisis se pueden mejorar estas debilidades del proceso tradicional de diseño.Se requiere innovación en el diseño estructural y la evaluación de los costos. La utilización delconcepto “diseño para X”, y en particular el diseño pensando en la producción y en la reducciónde costos durante la concepción es la solución: para reducir errores durante la vida útil de losbuques causados en la concepción del mismo, para reducir el tiempo total de diseño y acortandoel ciclo constructivo del buque, para ampliar el número de alternativas durante el proceso dediseño.El autor ha desarrollado algunos métodos de evaluación de costos y de técnicas de medida dela complejidad destinadas a ser utilizadas por los diseñadores de barcos para el control en tiemporeal del proceso de costos. El resultado es que las acciones correctivas pueden ser adoptadas porla dirección en un tiempo suficientemente corto para realmente mejorar o superar el rendimientodesfavorable proyectado.Fundamentalmente, estos métodos ofrecerán a los ingenieros diseñadores con medidas objetivasy cuantificables de costos y complejidad haciendo posible tomar decisiones racionales alo largo de todas las etapas de diseño. Las medidas propuestas en esta tesis doctoral se basanen varias técnicas tales como análisis de decisión, análisis de datos, redes neuronales y lógicadifusa. Son objetivos hechos, que no dependen de la interpretación que el ingeniero realice sobrela información, sino más bien en un modelo generado para representar el diseño de los buques.El aspecto de la objetividad es esencial cuando se usa las medidas de complejidad y costos enun sistema de automatización del diseño.Finalmente con estas herramientas, los diseñadores podrían obtener medidas bien definidas yno parámetros de medición ambiguos de costos, de eficacidad y de complejidad en los artefactosde ingeniería. Estas medidas ayudan a los diseñadores y a las herramientas automatizadasde diseño, a ser objetivos y a comparar de manera cuantitativa las diferentes alternativas desolución del diseño, estimación de costos, así como también la optimización del diseño. En estedoctorado, estos parámetros han sido aplicados y validados con éxito sobre el diseño de buquesde pasajeros en condiciones industriales reales. In der Anfangsphase einer Produktentwicklung getroffene Entscheidungen definieren 60% bis90% der Gesamtkosten eines Produktes. Daher ist es absolut notwendig Performance, Kosten,Produktion, Designkomplexität in der Entstehungsphase eines Produktes zu betrachten. DasHaupthindernis hierbei ist das Fehlen von praktikablen und zuverlässigen Kosten- und Performancemodellen,welche sich in den komplexen Designprozess wie in der Schiffbauindustrie integrierenlassen. Konventionelle Modelle und Analysemethoden berücksichtigen oft nicht all diewichtigen Performance-, kosten-, produktion-, und Lebenszyklus-relevanten Variablen. UnsereHerausforderung, dass das Erreichen dieser Sensibilität in der Anfangsphase der Produktentwicklung,benötigt fast immer Daten, die erst in der Phase der Detailkonstruktion zur Verfügungstehen.Die konventionelle Entwurfsmethoden berücksichtigen nicht angemessen und früh genug dieProduktion und das Lebenszyklen-Engineering, welche eine positive Auswirkung auf das Designhaben. Ein integrierter Ansatz entlang des Lebenszyklus eines Schiffes und das Praktizierenvon „Concurrent Engineering“ können die Schwäche des konventionellen Entwurfsprozessesbeseitigen.Innovation ist notwendig im Strukturentwurf und in der Kostenanalyse. Die Anwendung von„Design for X“ und besonders „Design for Production and Cost Scheme“ während der Entwurfsphaseist die Lösung: Um die Fehlerquote verursacht durch Missverständnisse und die EntwurfsundProduktionszeit zu reduzieren, sowie um eine höhere Anzahl von Entwurfsvarianten zu ermöglichen.Der Autor hat einige Analysemethoden für Kosteneffektivität und Komplexitätsmaßnahmenfür die Anwendung durch Schiffsentwerfer für die Echtzeit-Steuerung von Kostenprozess entwickelt.Das Ergebnis ist, dass das Management korrigierende Maßnahmen in kurzer Zeit treffenkann, um eine ungünstige Performance zu verbessern bzw. zu vermeiden.Im Grunde beschaffen diese Methoden den Entwurfsingenieuren mit objektiven und quantifiziertenKosten- und Komplexitätsmaßnahmen. Dies vereinfacht das Treffen von vernünftigenEntwurfsentscheidungen über die gesamte Entstehungsphase eines Schiffes. Die in dieser Arbeitvorgestellten Maßnahmen basieren auf Techniken wie die Entscheidungsanalyse, das Data-Mining, neurale Netze und die Fuzzy-Logik. Es sind objektive Fakten, welche nicht von derInterpretation des Ingenieurs abhängen, sondern von einem generierten Model, um den Schiffsentwurfdarzustellen. Der objektive Aspekt ist essenziell bei der Anwendung von KomplexitätsundKostenmaßnahmen in einem automatisierten Entwurfssystem.Mit diesen Werkzeugen sollte der Entwerfer gut-definierte und eindeutige Werte für Maßnahmenvon unterschiedlicher Natur von Kosteneffektivität und -komplexität erhalten. Diese Wertehelfen dem Entwerfer und automatisierten Entwurfssystemen, objektive zu sein. Ferner, ermöglichendiese Werte quantitative Vergleiche von Entwurfsvarianten, Kostenabschätzung undEntwurfsoptimierung. Diese Werte wurden im Rahmen eines Studienfalles mit realen Voraussetzungen(Entwurf von Passagierschiffen) erfolgreich angewendet und validiert. |
| نوع الوثيقة: | doctoralThesis |
| وصف الملف: | 320 |
| اللغة: | English |
| الوصول الحر: | https://orbi.uliege.be/handle/2268/41062Test |
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| قاعدة البيانات: | ORBi |
| الوصف غير متاح. |