ZASTOSOWANIE METODY CBR DO SZACOWANIA KOSZTÓW WYTWARZANIA W FAZIE PROJEKTOWANIA

Transkrypt

1 ZASTOSOWANIE METODY CBR DO SZACOWANIA KOSZTÓW WYTWARZANIA W FAZIE PROJEKTOWANIA prof. r hab. iż. Ryszar Kosala r.kosala@po.opole.pl mgr iż. Barbara Baruś b.barus@po.opole.pl Politechika Opolska Wyział Zarzązaia i Iżyierii Proukci Istytut Iowacyości Procesów i Prouktów Streszczeie W artykule zaprezetoway został zarys metoologii techiczego przygotowaia proukci. Przestawioa została metoa Case Base Reasoig w procesie szacowaia kosztów wytwarzaia w fazie proektowaia. Omówioa została metoa oraz opracowaa a e postawie aplikaca. Dokoaa została aaliza otrzymaych wyików oraz ocea przyatości metoy w szacowaiu kosztów wytwarzaia.. Wprowazeie Aby zapewić aiższe koszty wytwarzaia iezbęa est możliwość szybkiego szacowaia i aalizy kosztów w całym procesie proektowaia wyrobu. Aby umożliwić szacowaie kosztów w różych fazach proektowaia wyrobów opracowaa została metoologia wspomagaące techicze przygotowaie proukci zorietowae a miimalizacę kosztów wytwarzaia. Metoologia ta zakłaa aalizę i miimalizacę kosztów wytwarzaia o samego początku procesu proektowaia, czyli uż w fazie kocepcyego przygotowaia proektu. Propoowaa metoologia umożliwia przeprowazeie szacowaia kosztów w fazie KPP z zastosowaiem wóch meto. Pierwsza z ich to parametrycze szacowaie kosztów polegaące a utworzeiu fukci matematycze zawieraące charakterystycze la wyrobu parametry (metoa szerze opisaa w []). Druga metoa szacowaia kosztów a etapie proektu kocepcyego zakłaa wykorzystaie poeścia CBR - Case Base Reasoig (poeście oparte a aalizie przypaku). W przestawioe metoologii możliwy est wybór metoy szacowaia kosztów wytwarzaia w zależości o specyfiki problemu oraz o zakresu posiaaych iformaci. W rezultacie zastosowaia takiego poeścia a etapie proektu kocepcyego oszacowae zostaą przewiywae koszty wytwarzaia poszczególych wariatów kocepci. Wybray zostae wariat abarzie optymaly ze wzglęu a koszty wytwarzaia. Dzięki aalizie i szacowaiu kosztów proektów kocepcyych, możliwe est zarówo sformułowaie opowiezi ofertowe, ak i alsze rozwiaie oraz kosztowe optymalizowaie wybraego wariatu kocepci. Metoologia TPP obemue rówież szacowaie kosztów w fazie techologiczego przygotowaia proukci. Jeśli proekt szczegółowy został uż opracoway, ostępe są uż wszelkie szczegółowe iformace z im związae. Możliwe wówczas est szacowaie kosztów wytwarzaia, charakteryzuące się wyższym stopiem okłaości otrzymaych wyików. Do szacowaia kosztów w te fazie zastosowao metoę aalityczą (metoa szerze omówioa w pracach [, ]). Opracowae metoy szacowaia kosztów zweryfikowae zostały a przykłazie płaszczowo-rurowych wymieików ciepła a postawie aych z przesiębiorstwa wytwarzaącego te wyroby (przykłaowy wyrób a rys.). Dae kosztowe a prośbę

2 firmy zostały zmoyfikowae z zachowaiem opowieich proporci i relaci mięzy imi. Rys.. Przykłaowy proekt płaszczowo-rurowego wymieika ciepła. Metoa CBR w szacowaiu kosztów wytwarzaia Metoa Case Base Reasoig (CBR) bazue a klasycze efiici, że myślący człowiek rozwiązue problemy przez aaptacę rozwiązań problemów z przeszłości. CBR est metoą wspomagaia proektowaia, która stara się rozwiązać owy problem przy użyciu wiezy pochozące z rozwiązywaia poobych przypaków w przeszłości [3]. Algorytm CBR obemue cykl czterech kroków [3]:. Ozyskaie (ag. retrieve) z bazy poobych o opisaego problemu przypaków.. Poowe użycie (ag. reuse) sugerowaego rozwiązaia poobego przypaku. 3. Skorygowaie i opasowaie (ag. revise) rozwiązaia o owego problemu, eśli to koiecze. 4. Zachowaie (ag. retai) owego rozwiązaia, eśli było oo zatwierzoe i uzasaioe. Pierwszym krokiem w szacowaiu kosztów wytwarzaia owego prouktu przy użyciu metoy CBR est zefiiowaie owego problemu. Dla porówywaia proektów wybraych zostało trzyaście parametrów, które astępie zbaao po wzglęem korelaci z kosztem wytwarzaia. Ze wzglęu a brak korelaci sześć zmieych musiało zostać pomiiętych. Zmiee skorelowae i orzucoe przestawioe zostały poiże: masa wymieika pustego [kg], masa reszty aparatu [kg] (wkłau rurowego), powierzchia wymiay ciepła [m ], ciśieie obliczeiowe wkłau rurowego [kpa(g)], ciśieie obliczeiowe przestrzei mięzyrurowe [kpa(g)], masa rur [kg], temperatura obliczeiowa wkłau rurowego [ C], temperatura obliczeiowa przestrzei mięzyrurowe [ C], poemość wkłau rurowego [m 3 ],

3 poemość przestrzei mięzyrurowe [m 3 ], ciśieie próbe wkłau rurowego [kpa(g)], ciśieie próbe przestrzei miezyrurowe [kpa(g)], liczba rur [szt.]. Ze wzglęu a fakt, iż a etapie opracowywaia kocepci wyrobu brak est okłaie zefiiowaego problemu w opracowae aplikaci istiee możliwość wyboru rozau parametrów opisuących owy przypaek. W zależości o zakresu posiaaych iformaci o proekcie moża zefiiować o wóch o siemiu parametrów wyrobu. Koleym krokiem est wyszukaie w bazie przypaków z przeszłości tego, który est abarzie pooby la owego problemu. Ze wzglęu a różoroość eostek, w akich wyrażoe są parametry opisuące przypaki, wszystkie ae musiały zostać staaryzowae za pomocą przekształceń wyrażoych astępuącymi rówaiami: z i i s i i S i ( i ) () () (3) gzie: i - empirycza wartość -tego mierika w i-te eostce, - śreia arytmetycza w rozkłazie mierika, S - ochyleie staarowe w rozkłazie mierika. Spośró aych staaryzowaych astępue wyszukaie przypaku abarzie poobego przy użyciu miary Eukliesowe. W mierze te przymue się, że im miesza oległość problemu o przypaku w bazie tym barzie problem te est pooby o przypaku. Oległość Eukliesowa wyzaczaa est z zależości: i0 k ( zi z0 ) (4) Maąc wyszukay przypaek abarzie pooby o owego problemu, możemy przegląać wszystkie ae o przypaku z bazy. Wśró aych tych może być rówież wieza typu esig ratioale, czyli wieza proektatów wyikaąca z ich oświaczeia. Do zbioru iformaci o przypaku mogą być ołączoe oatkowe opisy szczególych sytuaci proektowych, poemowaych ecyzach i ich skutkach (zarówo egatywych ak i pozytywych), które pomogą w rozwiązaiu owego problemu. Koley etap to zastosowaie rozwiązaia z przeszłości i ostosowaie go la owego problemu. W opracowae metozie zostało to rozwiązae w te sposób, że zarówo la wszystkich przypaków, ak i la owego problemu obliczay est miara rozwou, a postawie miary rozwou Hellwiga (wzór 5), a astępie przy użyciu yamicze fukci liiowe obliczay est całkowity koszt wytwarzaia la owego proektu.

4 gzie: s i i 0 ( ) 0 i,..., i s 0 0 i0 0 atomiast i ; i i - taksoomicza miara rozwou i0 - oległość i-te eostki obserwaci o wzorca rozwou (5) Zgoie z założeiem metoy CBR, każy przypaek musi być zachoway w bazie aych. Opracowaa metoa, a a e postawie aplikaca posiaa taką fukcę. Przypaki zostaą opisywae o bazy aych po realizaci zleceia, zawieraą ae o rzeczywistych kosztach oraz szeroką wiezę proektową. Umożliwia to coraz szerszą i okłaieszą aalizę. W celu weryfikaci opracowae metoy zaprogramowaa została aplikaca komputerowa, która umożliwia w szybki i łatwy sposób oszacować koszty wytwarzaia. Na rys. przestawioe est oko wyboru parametrów, które chcemy zefiiować, oraz miesce wpisaia parametrów owego wyrobu. Po uzupełieiu wszystkich aych, moża prześć o koleego oka programu (rys. 3), w którym otrzymuemy oszacoway koszt. Przestawioa est rówież postać yamicze fukci liiowe użyte o szacowaia, która w zależości o aych może przyąć różą postać. Rys.. Oko wprowazaia aych la metoy CBR Rys. 3. Oko wyikowe metoy CBR 3. Wioski Przeprowazoa aaliza otrzymaych wyików pozwala a sformułowaie astępuących wiosków: metoa CBR ae obre wyiki oszacowań, których błęy kształtuą się poiże poziomu 0%, co est górą - ogólie przyętą - graicą la wartości szacowaych, metoę CBR charakteryzue uża elastyczość, gyż umożliwia szacowaie kosztów wytwarzaia a postawie o wóch o siemiu parametrów techiczych opisuących proekt, w zależości o tego, akimi iformacami yspouemy,

5 metoa CBR ze wzglęu a yamiczą fukcę opasowaia, która uwzglęia owe przypaki w bazie, ae za każym koleym użyciem lepsze oszacowaia, okłaość oszacowaych kosztów zwiększa się wraz ze wzrostem aych o owym proekcie, śreie błęy oszacowań w zależości o zakresu aych przestawia rys. 4. 5,0 0 % 0,0 0 % 5,0 0 % 0,0 0 % 5,0 0 % 0,0 0 % licz ba p a ram et r ó w wy ro bu Rys. 4. Śreie błęy oszacowań w zależości o liczby zefiiowaych parametrów Posumowuąc, moża stwierzić użą przyatość i użyteczość metoy CBR w szacowaiu kosztów wytwarzaia w fazie kocepcyego przygotowaia proektu. Literatura. Baruś B., Kosala R.: Komputerowa implemetaca szacowaia kosztów wytwarzaia w procesie proektowaia wyrobu. Komputerowo Zitegrowae Zarzązaie (po re. R. Kosali). Tom I. WNT, Warszawa, 005, ss Baruś B., Kosala R. Aaliza porówawcza meto szacowaia kosztów wytwarzaia w fazie proektowaia wyrobu. Komputerowo Zitegrowae Zarzązaie (po re. R. Kosali). Tom I. Oficya Wyawicza Polskiego Towarzystwa Zarzązaia Proukcą, Opole 007, ss Pokoski J. (praca zbiorowa po re.): Zastosowaie metoy case-base reasoig w proektowaiu maszy. WNT, Warszawa, 003. CBR METHOD APPLICATION TO MANUFACTURING COST ESTIMATION AT THE DESIGN STAGE Summary The paper presets a outlie of the methoology of techical preparatio for prouctio. Case Base Reasoig metho was show i relatio to cost estimatio at the esig stage. The metho itself was iscusse alog with a applicatio which was create o its basis. A aalysis of achieve results was carrie out a the metho usefuless was also evaluate i referece to estimatig maufacturig costs.