Systematization of ships' general arrangement designs with design structure matrices

Abstract

Many attempts to systematize the design process of ships' general arrangement have been made in the past. Most of these methods attempt to maximize a certain value, such as car ferries' lane meters or passenger numbers on cruise ships. This approach is not useful for a small vessel designed for ice breaking.

In this thesis the design problem is approached from another point of view: dependencies between the functions and spaces in a ship. The tool chosen for this is the Design Structure Matrix (DSM) Method.

First, with the help of experts in a shipyard, the relevant spaces and functions specific to a small ice breaking vessel were recognized. Those spaces and functions were then used to form a matrix. Second, with the help of experts, the relationships between those functions and spaces were identified. After that the matrix was solved using an algorithm and from that clusters of spaces and functions of a ship were deduced. Clusters can be used in manual general arrangement design to help identify possibilities for multi-functional spaces and to spaces that are critical in general arrangements. This method clusters the spaces that are strongly related to each other, thus reducing cable-and pipe meters.

In conclusion, this approach to ship general arrangement design is useful. It can be beneficial to a designer in many ways, giving new perspective to the arrangement, cost reductions and time saving in design.

Laivan yleisjärjestelyn suunnittelua on pyritty systematisoimaan usealla eri menetelmällä. Yhteistä näille menetelmille on suunnitteluongelman lähestymistapa; tavoitteena on maksimoida jokin ominaisuus, kuten autolautan kaistametrit tai risteilijän matkustajamäärä. Vastaava lähestyminen ei ole ihanteellinen jäätämurtavaa työlaivaa suunniteltaessa.

Diplomityössä yleisjärjestelyn suunnittelun systematisoinnin tarjoamaa haastetta lähestytään laivan toimintojen ja tilojen keskinaisten riippuvuussuhteiden kautta. Tähän tarkoitukseen menetelmäksi valitaan riippuvuussuhdematriisi (Design Structure Matrix, DSM).

Telakan asiantuntijoiden avulla muodostetaan luettelo pienen jäätämurtavan työlaivan sisältämistä toiminnoista ja tiloista. Tilat muotoillaan matriisiksi ja matriisi täytetään tilojen ja toimintojen keskinaisilla riippuvuussuhteilla. Matriisi ratkaistaan algoritmilla ja sen seurauksena syntyy klustereita laivan toiminnoista ja tiloista. Metodi muodostaa klusterit tilojen keskinaisten riippuvuussuhteiden perusteella, jonka seurauksena kaapeli- ja putkimetrejä on mahdollista lyhentää. Klustereita voi hyödyntää yleisjärjestelyn suunnittelussa monin tavoin. Niiden avulla voi tunnistaa yleisjärjestelyn kannalta kriittisiä tiloja ja mahdollisuuksia yhdistelmätilojen hyödyntämiselle.

Riippuvuussuhdematriisi lähestymistapana laivan yleisjärjestelyn suunnittelun systematisointiin on hyödyllinen. Se tuottaa lisäarvoa suunnitteluun ajan säästymisenä sekä uusien näkökulmien ja vaihtoehtojen löytymisenä. Materiaalisäästöjen ja suunnittelutuntien vähenemisen ansiosta suunnittelun systematisoinnilla voidaan alentaa kustannuksia.

DSM-menetelmä on lupaava työkalu laivasuunnitteluun. Tuotearkkitehtuurin lisäksi menetelmää voi hyödyntää laivanrakennuksen alalla aikataulutuksessa ja prosessioptimoinnissa.