The Bayesian Model for Cruise Shipbuilding: a Process for Production Efficiency and Organization

Abstract

Production efficiency is an important part of the cruise shipbuilding process. The technical level of production facilities as well as their tools and practices play an important role in increasing overall efficiency. The studies on the production efficiency of shipbuilding have yielded better working methods, including efficient welding techniques, increased welding automation, and extended use of modularization and block outfitting. Additionally, research into three-dimensional design systems and other integrated information technology tools have allowed cruise ship design to become a fully three-dimensional that should also have a significant positive impact on productivity. While these afore-mentioned findings have had a positive impact on production efficiency, there remains the question of whether it is possible to increase production efficiency further by organizing a shipbuilding project in a specific manner. There is no available research information on how organizing the cruise shipbuilding process can affect production efficiency. This thesis investigates how certain organization of the shipbuilding process influences production efficiency by creating a model of that shipbuilding process utilizing a Bayesian network. In this model, the variables are determined by factors that impact production efficiency. The causal dependencies between these variables create the network. Three different organizational configurations are included: Line Organization, Project Organization and Hybrid Organization. All model probabilities for achieving a specific targeted production efficiency are elicited from experts. Based on these results, project organization has the highest probability of achieving the desired efficiency, mainly because in project organization, clear responsibilities will lead to target-oriented problem solving and decision-making. This model demonstrates that organization type does indeed impact production efficiency. The model validation is done using a framework that includes face validity, content validity and concurrent validity. Also, an assessment of sensitivity, uncertainties and bias is undertaken. The model with elicitations helps in understanding how the process works in this particular case and circumstances. It also makes it possible to investigate optimal procedures for the future. Further, the results of this study can be used in shipyards to target and deliver better production efficiency because the main phases of the process are at high level similar to those undertaken in shipyards.

Tuotantotehokkuus on tärkeää risteilylaivan rakentamisprosessissa. Tuotantolaitosten ja – laitteiden teknisellä tasolla sekä työkaluilla ja menetelmillä on merkittävä rooli kokonaistehokkuuden parantamisessa. Laivanrakennuksen tuotantotehokkuuden tutkimus on edesauttanut parempia menetelmiä, kuten tehokasta hitsaustekniikkaa, lisääntynyttä hitsausautomaatiota sekä laajentunutta moduloinnin ja lohkovarustelun käyttöä. Lisäksi, 3D-suunnittelujärjestelmien ja muiden integroitujen IT-työkalujen kehitys on mahdollistanut kolmiulotteisen suunnittelun, jolla niin ikään pitäisi olla merkittävä positiivinen vaikutus tuottavuuteen. Edellä mainittujen, tuotantotehokkuuteen positiivisesti vaikuttaneiden asioiden lisäksi, on vielä avoinna kysymys, onko mahdollista lisätä tuotantotehokkuutta organisoimalla lavanrakennusprojekti tietyllä tavalla. Risteilylaivan rakentamisprosessin organisoinnin vaikutuksesta tuotantotehokkuuteen ei ole käytettävissä tutkittua tietoa. Tämä väitöskirja tutkii, miten laivanrakennusprosessin organisointi vaikuttaa tuotantotehokkuuteen luomalla mallin risteilijän laivanrakennusprosessista käyttäen apuna Bayes-verkkoa. Tämän mallin muuttujat ovat tekijöitä, jotka vaikuttavat tuotantotehokkuuteen. Muuttujien väliset vaikutussuhteet muodostavat verkon. Tutkittavana on kolme erilaista organisointitapaa: Linjaorganisaatio, Projektiorganisaatio ja Hybridi Organisaatio. Kaikki tavoitellun tuotantotehokkuustason saavuttamiseen liittyvät todennäköisyydet arvioidaan asiantuntijoiden toimesta. Näiden tulosten mukaan projektiorganisaatiolla on korkein todennäköisyys saavuttaa haluttu tehokkuustaso pääosin siksi, että projektiorganisaatiossa selkeät vastuut johtavat tavoiteorientoituneeseen ongelmanratkaisuun ja päätöksentekoon. Tämä Bayes-malli osoittaa, että organisaatiotavalla on vaikutusta tuotantotehokkuuteen. Mallin validoinnissa on tarkasteltu mallin yhdennäköisyys muihin vastaaviin malleihin, mallin sisältö ja toiminta. Myös herkkyysanalyysi, näytön vahvuudet ja ennakkokäsitykset on arvioitu. Elisoitu malli helpottaa ymmärtämään tätä prosessia ja sen toimintaympäristöä. Se myös mahdollistaa tulevaisuuden optimaalisen prosessin tutkimisen. Edelleen tämän tutkimuksen tuloksia voidaan käyttää telakoilla yleisesti paremman tuotantotehokkuuden tavoittelemiseksi, koska prosessin päävaiheet ovat telakoilla yhteneviä.