ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛ ΥΤΕΧΝΕΙΟ. Τμήμα Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Εργαστήριο Μελέτης Πλοίου

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛ ΥΤΕΧΝΕΙΟ Τμήμα Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Εργαστήριο Μελέτης Πλοίου ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ CATEDE (Computer-Aided Tendering Design) Ερευνητικό Πρόγραμμα ΠΡΟΜΕΛΕΤΗ ΦΟΡΤΗΓΩΝ ΠΛΟΙΩΝ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ Η/Υ ΓΙΑ ΤΙΣ ΑΝΑΓΚΕΣ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΝΑ ΥΠΗΓΕΙΩΝ τεύχος β" Πρός ΓΓΕΤ - Δ/νση Ερευνητικών Προγραμμάτων Ναυπηγεία Ελευσίνος Α. Ε. Φορέας Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τμήμα Ναυπηγών Μηχ/γων Μηχ/κων Επιστ. Υπεύθυνος Απόστολος Παπανικολάου, Καθηγητής Τηλ.: /625, FAX: Επιστ. Συνεργάτης Ηλίας Καρυαμπάς, Διπλ. Ναυπηγός Μ-Μ Διάρκεια 24 μήνες Δεκέμβριος 1994

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ σελίδα 1. Εισαγωγή 3 2. Οδηγίες Αει τουργίας 6 Τμήμα Βάσεων Δεδομένων (Database Module) 11 Τμήμα Βελτιστοποίησης (Optimization Module) 16 Τμήμα Παραμετρικής Ανάλυσης (Parametric Analysis Module) 37 Τμήμα Σχεδίασης (Design Module) Χρήση βοήθειας (Online Help) Βιβλιογραφία 80 Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάς. //Εγχειρίδιο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος //Προμελέτη Προσφοράς Φσρτηγών Πλοίων με Η/Υ για τις Ανάγκες Ελληvικώv Ναυπηγείωv// 2

3 Ο κύριος πυρήνας του CATEDE αποτελείται από εφαρμοσμένα ναυπηγικά προγράμματα τα οποία αφορούν στη μελέτη και σχεδίαση πλοίου. Τα προγράμματα αυτά έχουν αναπτυχθεί στο σύνολό τους από μέλη του Εργαστηρίου Μελέτης του Τμήματος Ναυπηγών Μηχ/γων Μηχ/κών του ΕΜΠ. Για τη λειτουργία του CATEDE καλούνται επιπρόσθετα διάφορα εξωτερικά προγράμματα, έτσι ώστε το CATEDE να παρουσιάζεται ως ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα Μελέτης και Σχεδίασης Πλοίου με τη βοήθεια Η/Υ. Τα χρησιμοποιούμενα εφαρμοσμένα ναυπηγικά προγράμματα, αφορούν στην προμελέτη δύο, κατ' αρχήν, διαφορετικών τύπων πλοίων : για χύδην φορτίο (bulk carriers) και δεξαμενοπλοίων. Η τελευταία κατηγορία εντάχθηκε στο παρόν ολοκληρωμένο σύστημα CATEDE εκ των υστέρων στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής του Η.Καρυαμπά με τίτλο "Μεθοδολογία Μελέτης Εμπορικαιν Πλοίων με Η/Υ για την Κατάρηση Προσφοραιν από Ελληνικά Ναuπηγεία". Τα ναυπηγικά προγράμματα εφαρμογής αφορούν αλγόριθμους υπολογισμού κυρίων διαστάσεων, συντελεστών μορφής, ισχύος πρόωσης με διάφορες μεθόδους, βαρών, όγκων, στοιχείων ευστάθειας, και οικονομικών μεγεθών (κόστος κατασκευής και λειτουργίας, ελάχιστο απαιτούμενο ναύλο). Τα προγράμματα αυτά απαιτούν συνολικά περίπου 7ΜΒ στον σκληρό δίσκο. Τα εξωτερικά προγράμματα που καλούνται από το CA TEDE είναι τα εξής: Η DBASE ιν (βλ. Dinerstein, ΝΤ., (1990)) για την καταχώρηση και επεξεργασία/διαχείρηση στοιχείων υπαρχόντων σκαφών σε βάσεις δεδομένων (απαιτούμενος χώρος 6ΜΒ). Το Statgraphics (βλ. Statgrapbics, (1985)) για την ανάλυση και επεξεργασία των στοιχείων των υπαρχόντων σκαφών από τις βάσεις δεδομένων (απαιτούμενος χώρος 3.5ΜΒ). Το Surfer (βλ. Surfer, (1989)) για τη γραφική αναπαράσταση διαφόρων αποτελεσμάτων π.χ. της παραμετρικής ανάλυσης (απαιτούμενος χώρος 2ΜΒ). Το Autocad (βλ. Autodesk, /nc., (1988)) για τη σχεδίαση της γενικής διάταξης του πλοίου (απαιτούμενος χώρος 50ΜΒ). Ο συνολικός απαιτούμενος χώρος στον σκληρό δίσκο δεν εξαρτάται μόνο από το μέγεθος των προγραμμάτων αυτών αλλά και από τα αρχεία που αυτά δημιουργούν, π.χ. ένα σχέδιο γενικής διάταξης σε Α UTOCAD μπορεί να είναι της τάξης του ΙΜΒ. Α.ΠαπαΥικολάου, ΗΚαρυαμπάς, 'Έγχειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design"'" Τελική Εκθεση ΕρευΥητικού Προγράμματος ''Προμελέτη Προσφοράς ΦορτηγώΥ Πλο(ωΥ με ΙΙ1Υ για τις Α Υάγκες ΕλληΥικώΥ Ναυπηγε(ωΥ" 4

4 Η ελάχιστη απαιτούμενη διαμόρφωση (configuration) ενός υποψήφιου υπολογιστή IBM-PC για την ομαλή λειτουργία του παρόντος προγράμματος είναι: Η/Υ 486/33ΜΗΖ 8ΜΒ RAM 240ΜΒ HDD Εγχρωμη οθόνη, SVGA, 1Ο24χ768 pixels A.ΠαπανΙKoλάo~ Η.Καρυαμπάς; "Εγχειρ(διο Προγράμματος CA TEDE - Computer-Aided Tendering Design ll - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος IΠρομελέτη Προσφοράς Φσρτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων ll 5

5 2. ΟΔΗΓΙΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Πριν αρχίσουν οι αναλυτικές οδηγίες χρήσης για τα επιμέρους τμήματα (modules) του προγράμματος, σκόπιμο είναι να δοθεί μία γενική εικόνα της διάρθρωσης του προγράμματος και του τρόπου σύνδεσης των τμημάτων αυτού μεταξύ τους. (modules) : Το CATEDE αποτελείται από τα εξής βασικά τμήματα Τμήμα Βάσεων Δεδομένων (Databaae Modllle) Τμήμα Βελτιστοποίησης (Optimization Modllle) Τμήμα Παραμετρικής Α νάλuσης (Parametric Analyaia Modllle) Τμήμα Σχεδίασης (Deaign Modllle) Ο τρόπος σύνδεσης των τμημάτων αυτών μεταξύ τους μπορεί να δειχθεί σχηματικά όπως παρακάτω: 1. Τμήμα (module) Βάσεων Δεδομένων Ι 1 ~θ~-- ~ , 2. Τμήμα (module) (Χ' ~ 4. Τμήμα (module) Βελ τιστοποίησης ooιιe=e:---~ ρηστηςfllllξ2ε:-- L- Σ_χ_ε_δ_ία_σ_η_ς ----ι ί 1 3. Τμήμα (module) Παραμετρικής Ανάλυσης Σχήμα 1: Βασικό διάγραμμα λειτουργίας συστήματος Πιο αναλυτικά η δομή κάθε τμήματος και η σύνδεση μεταξύ τους φαίνεται στο Σχήμα 2 : Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάς. 'ΈγΖειρ(διο Προγράμματος CA TEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος ''Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών ΙΙλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 6

6 ΔεδομΒγφγ STATGRAPHICS εξαγωγή σχέσεων: από στατιστική ανάλυση f-6γ~ρ~;;ή-βέλ τιστου,,,,.tffnι,,l''':e: i i με υπάρχοντα ι...,.1,'ιι,c,.."r,η βέλτιστων Αποτελέσματα Παραμετρικής Ανάλυσης,..._.._.._ _.._ SURFER! Γραφική αναπαράσταση! περιοχής i εφικτών λύσεων Ι_8ι_Ρ~(Jτου σημείου από βελτιστοποίηση & παραμετρική ανάλυση προγραμμάτων υπολογισμού αντίστασης, όγκων, βαρών, ευστάθειας, κόστους Υδροστατικοί υπολογισμοί Σχεδίαση Γενικής Διάταξης r"-"-"-": i :_._.1 : Απαιτούμενα Δεδομένα i : Αποτελέσματα Σχήμα 2 : Λογικό διάγραμμα προγράμματος CATEDE Ο χρήστης από το περιβάλλον DOS δίνει την εντολή HCATEDE H και ενεργοποιείται το περιβάλλον των "Windows ll με την εμφάνιση μίας εισαγωγικής οθόνης. Α.Παπανικολάου, ΗΚαρυαμπάς, "Εγχειρ{δισ Προγράμματος CA TEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο{ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε{ων" 7

7 _μ~ Κατόπιν, εμφανίζεται η παρακάτω οθόνη με τα εξής δύο μενού : HBulk Carriers H και HCardfi1e". Το αριστερό μενού με τίτλο HBulk Carriers H αφορά στα τέσσερα τμήματα του προγράμματος, ενώ το άλλο, με τίτλο HCardfi1e H αφορά στη διαχείρηση αρχείων (διόρθωση, αντιγραφή, διαγραφή, μετονομασία, αλλαγή υποκαταλόγων κλπ.). Βυικ CARRIERS, p-~-" "---- _ ~, ~,' t[filej~ - ~::~ "C;" ~,'_ ~ Database Module DNectory 1!ί3c:\!ί3bulk _Ι L::J data (4) Optimization Module Parametric Analysis Desiqn Μ odule Return to Main Menu Files 2 afboard bfboard bincfbd bulkinp fort Ι ι. fort6.dat ίηρυι1 outbulk outfrdat pereduc prop.out zίnίt.dat Drive Copy Edit Rename Delete Help Σχήμα 3 : Το πρώτο μενού του προγράμματος CATEDE Η λειτουργία του μενού για τη διαχείρηση των αρχείων είναι όμοια με αυτή άλλων εφαρμογών των "Windows'. Στην θέση "1" εμφανίζονται οι κατάλογοι, οι υποκατάλογοι, καθώς και τα αρχεία χωρίς δεύτερο συνθετικό ή με δεύτερο συνθετικό dat, out, par. Με διπλό κλικ του αριστερού πλ ήκτρου του ποντικιού πάνω στο όνομα ενός υποκαταλόγου, οδηγούμαστε στον συγκεκριμένο υποκατάλογο και βλέπουμε, στη θέση "2" τα αρχεία και τους υποκαταλόγους που περιέχει. Η κίνηση μέσα στα όρια της οθόνης γίνεται με το ποντίκι (ή με το πλήκτρο <Tab> από επιλογή σε επιλογή) ενώ η τελική επιλογή γίνεται το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού (ή με <Enter». με Α.Παπανικολάου, ΗΚαρυαμπάς. 'Ί3γΖειρ[διο Προγράμματος CA TEDE - ComputeT-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο[ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε[ων" 8

8 Επιλέγοντας με το ποντίκι ένα αρχείο από τον υποκατάλογο, αυτό εμφανίζεται στην θέση "3". Αυτό το αρχείο μπορούμε κατόπιν να το επεξεργαστούμε. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα διαγραφής ή αντιγραφής ή μετονομασίας σε αρχείο, η θέση και το όνομα του οποίου αναφέρεται στην θέση "4". Για τη σωστή λειτουργία του προγράμματος απαιτείται μία συγκεκριμένη διαμόρφωση (η οποία γίνεται κατά την εγκατάσταση του προγράμματος) με καταλόγους και υποκαταλόγους στον χώρο του σκληρού δίσκου του υπολογιστή, ανάλογα με το τμήμα (module) του προγράμματος στο οποίο αναφερόμαστε. Ι---τ---f BULKDB BULKOPT BULKPAR L-B_U_L_K_D_E_S...; I BULKRES BULKWEI BULKVOL BULKSTAB BULKCOST Σχήμα 4: Διαμόρφωση χώρου στον σκληρό δίσκο του υπολογιστή Στον κατάλογο <\BULK\> βρίσκονται όλοι οι υποκατάλογοι που αφορούν στην συγκεκριμένη κατηγορία σκαφών. Στον υποκατάλογο <\BULK\BULKDB\> βρίσκεται η βάση δεδομένων BLC_CAR.DBF, όπου περιέχονται τεχνικά χαρκτηριστικά υπαρχόντων σκαφών. Στον υποκατάλογο <\BULK\BULKOPT\> βρίσκονται τα αρχεία δεδομένων και αποτελεσμάτων του αλγόριθμου βελτιστοποίησης (FORT5.DAT, BULKINP, ΟUΤΒULκ, FORT6.DAT). Στον υποκατάλογο <\BULK\BULKOPT\DATA\> μπορούν να αποθηκεύονται παλιότερα Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάς, ΙΙΕγχειρ{διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design II - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος ΙΙΠρομελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο{ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε{ων ΙΙ 9

9 αρχεία δεδομένων και αποτελεσμάτων του αλγόριθμου βελτιστοποίησης. Στον υποκατάλογο <\BULK\BULKPAR\> βρίσκονται τα αρχεία δεδομένων και αποτελεσμάτων του αλγόριθμου της παραμετρικής ανάλυσης (BULKINP, BULKINP.PAR, OUTBULKPAR, BLKSURF.DAT). Στον υποκατάλογο <\BULK\BULKDES\> βρίσκονται αρχεία δεδομένων (όπου το δεύτερο συνθετικό στο όνομά τους είναι DAT) και αποτελέσματων, σχετικά με το πρόγραμμα των υδροστατικών υπολογισμών, καθώς και σχέδια που έγιναν με το σχεδιαστικό πακέττο AUTOCAD (αρχεία όπου το δεύτερο συνθετικό στο όνομά τους είναι DWG). Το αριστερό τμήμα του μενού του σχήματος 3 αναφέρεται στα τέσσερα διαφορετικά τμήματα του προγράμματος: 1. Database Modllle 2.0pundzauonModllk 3. Parametric Analysis Modllle 4. Design Modllle Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάι; 'Έγχειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος ''Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο(ων με ΙΙΙΥ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 10

10 Τμ.ήμ.α βάσεων δεδομένων (Database Module) Ο χρήστης για να εισάγει, να δει είτε να χρησιμοποιήσει στοιχεία της βάσης δεδομένων, πρέπει να επιλέξει το "Dlltllbllse Module'. Ετσι ανοίγει ένα υπομενού με τις επιλογές "DBASE IV" και "STATGRAPHICS' (μαζί όπως πάντα με την επιλογή" Return to previous menu'). Help 5Τ AT6RAPHIC5 Return Ιο previous menu Σχήμα 5 : Το υπομενού της επιλογής "Dlltllbllse Module". Δίνοντας την εντολή "DBASE IY~ ανοίγει το ομώνυμο πρόγραμμα (βλ. Σχ. 6), όπου περιέχεται η βάση δεδομένων BLK_CAR.DBF, που αφορά την κατηγορία του υπό μελέτη σκάφους. Η βάση δεδομένων αυτή είναι ανοικτή. Ετσι μπορούμε όχι μόνο να αντλήσουμε, αλλά να προσθέσουμε και να διορθώσουμε στοιχεία από ήδη κατασκευασμένα σκάφη.! Σχήμα 6 : Το πρόγραμμα DBASE ιν με τη βάση δεδομένων BLK_CAR.DBF. 1 Για τις εντολές και τον τρόπο που μπορεί ο χρήστης να κινηθεί μέσα στο πρόγραμμα DBASE IV, βλ. Dinerstein (1990). Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάς, "Εγχειρίδιο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλοίων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγείων" 11

11 Δίνοντας την εντολή "STATGRAPHICS" ανοίγει το ομώνυμο πρόγραμμα (βλ. Σχ. 7), με τη βοήθεια του οποίου ο χρήστης μπορεί να αντλήσει, μέσα από τις βάσεις δεδομένων, στοιχεία υπαρχόντων σκαφών και να κάνει στατιστική ανάλυση αυτών. Σχήμα 7: Το εισαγωγικό μενού του προγράμματος STATGRAPHICS. Τα αποτελέσματα δίνονται με τη μορφή διαγραμμάτων είτε μαθηματικών σχέσεων που συνδέουν τα διάφορα τεχνικά χαρακτηριστικά των κατασκευασμένων σκαφών μεταξύ τους. Τα αποτελέσματα αυτά χρησιμεύουν για την εκτίμηση των αρχικών των ανεξάρτητων μεταβλητών, που είναι απαραίτητες για τη λειτουργία του τμήματος της βελτιστοποίησης, καθώς και για την σύγκριση με τα αντίστοιχα τεχνικά χαρακτηριστικά του βελτιστοποιημένου σκάφους που θα προκύψει. Ι Σε αυτό το τμήμα ο χρήστης μπορεί να προσθέσει στοιχεία στη βάση δεδομένων (BLK_CAR.DBF), είτε να χρησιμοποιήσει αυτά που υπάρχουν ήδη μέσω ενός υπολογιστικού πακέττου για στατιστική ανάλυση με το όνομα STATGRAPHICS. Αποτελέσματα αυτής της διαδικασίας είναι διαγράμματα και σχέσεις που προκύπτουν από τη στατιστική ανάλυση (βλ. Σχήμα 8). 1 Για αναλυτικές οδηγίες για τον τρόπο χρήσης του προγράμματος STATGRAPHICS, βλ. STATGRAPlΠCS (1985) Α.Παπανικολάου, ΗΚαρυαμπάς. 'Ργχειρ(δισ Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φσρτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 12

12 R.eμeιsίon οι BULΚ.LBP 00 BUI..Κ.DISPLACEM ""f"""""""""""""""""""""""""""t"""""""""""""""""""""""""+"""""""""""""""""""""""""""f"""""""""""""(~)""""""""""""1""""""""""""""""""""""""""""1"" ; ; (2) '" :... "" ~;- ---; lπjlκlbp, / /"Γ!! //'! ; i ; ΙΑ / i.. i. -Ι/Γ:!!: ί Θ ~ _._--_ j_..._ ~ _ r ~-- u u U U 2 BUl.J{,DISP1λCBM (Χ 10etC0) Σχήμα 8 : Παράδειγμα διαγράμματος μήκους μεταξύ καθέτων συναρτήσει εκτοπίσματος για φορτηγά πλοία μεταφοράς φορτίου χύδην, όπως προκύπτει από το πρόγραμμα STATGRAPHICS. Regression Analysis - Multiplicative model: Υ = axab (4) Dependent variable: BULK.LBP (S) Independent variable: BULK.DISPLACEM (6) Parameter Estimate Standard Error Τ Value Prob. Level Intercept (7) Slope (8) Ε ΝΟΤΕ: The Intercept is equal to Log a Analysis of Variance Source Model Residual Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio Prob. Level Total (Corr.) (9) Correlation Coefficient = (10) R-squared = percent (11) Stnd. Error of Est. = (12) Σχήμα 9 : Παράδειγμα αποτελεσμάτων στατιστικής ανάλυσης δεδομένων υπαρχόντων σκαφών για φορτηγά πλοία μεταφοράς φορτίου χύδην, όπως προκύπτουν από το πρόγραμμα STATGRAPHICS. Η προκύπτουσα σχέση αφορά το μήκος μεταξύ καθέτων συναρτήσει του εκτοπίσματος. Α.Παπανικολάου, ΗΚαρυαμπάι; 'ΈΎΖειρ(δlO Προγράμματος CA TEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος ''Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 13

13 Στη συνέχεια επεξηγούνται οι αριθμημένες καμπύλες του διαγράμματος διασποράς και τα αριθμημένα μεγέθη των αποτελεσμάτων της στατιστικής ανάλυσης: (1) Καμπύλη παλινδρόμισης. Είναι η καμπύλη που προσεγγίζει περισσότερο τα σημεία του διαγράμματος (βρίσκεται από την ελαχιστοποίηση του αθροίσματος των τετραγώνων των αποστάσεων όλων των σημείων από την καμπύλη). Οι επιλογές που υπάρχουν για το μοντέλο είναι γραμμικό (linear), πολλαπλασιαστικό (multiplicatiνe), αντίστροφο (reciprocal), εκθετικό (exponential). (2) Καμπύλες εμπιστοσύνης. Οι καμπύλες αυτές δημιουργούν μία ζώνη, τα άκρα της οποίας αντιστοιχούν σε επίπεδο εμπιστοσύνης (confidense limit) 0.95 (μπορεί να ορισθεί από τον χρήστη). (3) Καμπύλες πρόβλεψης. Οι καμπύλες αυτές δημιουργούν μία ζώνη, τα άκρα της οποίας αντιστοιχούν σε επίπεδο πρόβλεψης (prediction limit) (4) Τύπος μαθηματικού μοντέλου. Δηλώνει πιο μαθηματικό μοντέλο έχει επιλεγεί για τη σχεδίαση της καμπύλης παλινδρόμισης. Οι επιλογές που υπάρχουν για το μοντέλο είναι γραμμικό (linear), πολλαπλασιαστικό (multiplicatiνe), αντίστροφο (reciprocal), εκθετικό ( exponential). (5) Εξαρτημένη μεταβλητή. Εδώ φαίνεται ποιο μέγεθος (ή συνδυασμός μεγεθών) και από ποια βάση δεδομένων έχει επιλεγεί ως εξαρτημένη μεταβλητή. Οποιοδήποτε αριθμητικό μέγεθος από τη βάση δεδομένων μπορεί να επιλεγεί ως εξαρτημένη μεταβλητή, Π.χ. μήκος μεταξύ καθέτων, ολικό μήκος, πλάτος κοίλο, βύθισμα, συντελεστής γάστρας, ταχύτητα, εγκατεστημένη ισχύς, βάρη, όγκοι Κ.α. (6) Ανεξάρτητη μεταβλητή. Εδώ φαίνεται ποιο μέγεθος και από ποια βάση δεδομένων έχει επιλεγεί ως ανεξάρτητη μεταβλ ητή. Οποιοδήποτε αριθμητικό μέγεθος από τη βάση δεδομένων μπορεί να επιλεγεί ως ανεξάρτητη μεταβλ ητή (όπως και στην περίπτωση της εξαρτημένης μεταβλητής). (7) Αντιστοιχεί στον συντελεστή a της μαθηματικής εξίσωσης της καμπύλης παλινδρόμισης. (8) Αντιστοιχεί στον συντελεστή b της μαθηματικής εξίσωσης της καμπύλης παλινδρόμισης. (9) Δείγμα. Αντιπροσωπεύει τον αριθμό των διαφορετικών δειγμάτων (δηλαδή των πλοίων) τα οποία επεξεργάστηκε το πρόγραμμα. Α-Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάς, 'Έγχειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 14

14 (10) Συντελεστής συσχέτισης. Δείχνει πόσο καλά η καμπύλη παλινδρόμισης προσαρμόζεται στα δεδομένα (σημεία διασποράς του διαγράμματος). Η τιμή του κυμαίνεται μεταξύ Ο και 1. Οταν παίρνει την τιμή 1 έχουμε πλ ήρη συσχέτιση. (11) R-squared. Δείχνει το ποσοστό συσχέτισης μεταξύ της εξαρτημένης και της ανεξάρτητης μεταβλητής. Λαμβάνει τις τιμές από Ο έως 100. (12) Τυπικό σφάλμα εκτίμησης. Αποτελεί το σφάλμα εκτίμησης της εξαρτημένης μεταβλητής Υ ως προς την ανεξάρτητη μεταβλητή Χ. Α.ΠαπαΥικολάου, ΗΚαρυαμπάς, 'Έγχειρ{διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση ΕρευΥητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς ΦσρτηγώΥ Πλο{ωΥ με Η/Υ για τις Α Υάγκες ΕλληΥικώΥ Ναυπηγε{ωΥ" 15

15 Τμήμα Βελτιστοποίησης; (Optimization Module) Επιλέγοντας το ''OptimizatiOl1 Modllle H αρχίζει η λειτουργία του προγράμματος βελτιστοποίησης. Πριν την επιλογή αυτή, για τη σωστή λειτουργία του αλγόριθμου της βελ τιστοποί ησης, απαιτείται να ακολουθηθούν τα εξής βήματα από τον χρήστη. 10 βήμα: Κατασκευή αρχείου δεδομένων BULKINP, το οποίο βρίσκεται στον υποκατάλογο <\BULK\BULKOPT\> και περιέχει τις απαιτήσεις του πλοιοκτήτη, παραμέτρους με τις οποίες ο χρήστης επιλέγει μεθόδους για τους υπολογισμούς και στοιχεία για την κοστολόγηση. Πιο συγκεκριμένα τα στοιχεία που περιέχονται στο πρώτο αυτό αρχείο δεδομένων είναι: Γενικά Δεδομένα - Πυκνότητα νερού 1 - Μήκος κύματος2 [tons/m 3 ] [m] Απαιτήσεις Πλοιοκτήτη - Μεταφορική ικανότητα [tons] - Ογκος grain (μόνο για φορτηγά μεταφοράς φορτίου χύδην)[m 3 ] - Ακτίνα ενέργειας [sm] - Πλήρωμα [άτομα] - Μέγιστο πλάτος [m] - Μέγιστο βύθισμα [m] - Κοίλο [m] - Βολβοειδής πρώρα [1 όχι,άλλως ναι] - Σιμότητα στην πρύμνη [m] - Σιμότητα στην πρώρα [m] Χρησιμοποιούμενες μέθοδοι - Υπολογισμού βαρών : 1- Hagen et al, Nowacki, Polko-Groeneweg (βλ. Kupras (1976), Ζωγραφάκης (1992)) 2- Schneekluth - ΜϋΙΙer & Koster (βλ. Παπανικολάου 1989), Εργαστήριο Μελέτης Πλοίου 1989)) - Υπολογισμού αντίστασης :1- Silνerleaf-Dawson (βλ. Silverleaf Dawson (1967), Ζωγραφάκης (1992)) 2- MARAD (βλ. Roseman (1987), Σπανός (1989)) 3- FORMDATA (βλ. Λρούγκας (1989)) 1 Αν η τιμή που δίνει ο χρήστης είναι μηδέν, τότε η πυκνότητα του νερού λαμβάνει αυτόματα την τιμή tons/m 3 2 Αν η τιμή που δίνει ο χρήστης είναι μηδέν, τότε το μήκος κύματος λαμβάνει αυτόματα την τιμή 1.05L bp Α.Παπανικολάου, ΗΚαρυαμπάι; IΡγχειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design ll - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος IΊΙρομελέτη Προσφοράς Φορτηγών IJλo(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε{ων ll 16

16 Οικονομικά Δεδομένα Συντελεστές βαρυτητας για τα τεχνικοοικονομικά κριτήρια - Για το κόστος κατασκευής, CCOST - Για το λειτουργικό κόστος, OCOST - Για τον ελάχιστο απαι τουμενο ναυλο, RFR Οικονομικά δεδομένα για κοστολόγηση Κόστος Υλικών - Ελάσματα - Μορφοσίδηρος - Εξοπλισμός - Μηχανολογική Εγκατάσταση Κόστος Εργατικών - Μεταλλική κατασκευή - Εξοπλισμός - Μηχανολογική Εγκατάσταση - Ηλεκτρική Εγκατάσταση - Κόστος Εργατοώρας Λειτουργικό Κόστος - Κόστος Καυσίμων - Εφόδια - Μισθοί Δεδομένα για το Δάνειο - Επιτόκιο Τραπέζης - Επιχορήγηση 1 - Δάνει0 2 - Τρόπος εξόφλησης δανείου - Επιτόκιο δανείου - Ολική διάρκεια δανείου - Δυνατότητα εξόφλησης δανείου σε δύο μέρη [$/ton] [$/ton] [$/m3] [$/ΗΡ] [MHS/ton] [MHS/m3] [MHS] [MHS] [$/ώρα] [$/ton] [$/άτομο/ημέρα] [$/μήνα] [%] [% CCOST] [% CCOST] [%] [έτη] - Ποσοστό του δανείου που αντιστοιχεί στο 10 μέρος [%CCOST] - Διάρκεια 10υ μέρους δανείου [έτη] - Επιτόκιο 10υ μέρους δανείου [%] - Επιτόκιο 20υ μέρους δανείου [%] - Περίοδος χάριτος [έτη] - Διάρκεια οικονομικής ζωής του σκάφους [έτη] - Αξία σκάφους στο τέλος της οικονομικής του ζωής [$] Τυπικό παράδειγμα αρχείου δεδομένων BULKINP : 1 Είναι μηδέν αν δεν υπάρχει επιχορήγηση. 2 Είναι μηδέν αν δεν υπάρχει δάνειο. Α.ΠαπαΥικολάου, ΗΚαρυαμπάς. 'Ί3γχειρ{διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση ΕρευΥητικού Προγράμματος ''Προμελέτη Προσφοράς ΦορτηγώΥ Πλο{ωΥ με Η/Υ για τις Α Υάγκες ΕλληΥικώΥ Ναυπηγε{ωΥ" 17

17 GENERAL DΑΤΑ Dens ity of Water [tons/m3] Wave Length [m] OWNER'S REQUIREMENTS Name of ship AGIOS NIKOLAOS... Deadweight [tons] Vgrain [m A 3] Range [sm] Crew [persons] Maximum Breadth [m] Ο.... Maximum Draft [m] Ο.. Maximum Depth [m] Ο.... Bulbous Bow 2... Sheer type METHODS ΤΟ ΒΕ USED Weight estimation method 2... Resistance estimation method 1 -- WEIGHT FACTORS FOR CRITERIA ΙΝ OBJECTIVE FUNCTION For Acquisition Cost... For Operational Cost... For Required Freight Rate DΑΤΑ USED FOR COST ESTIMATION MATERIAL COST.. Steel ρι ates... Steel profiles... Outfit.. Machi nery LABOUR COST.. Steel construction.. Outfit... Machinery.. ΕΙ ectri ca 1... Manhour cost OPERATIONAL COST... Fuel Oil... Provisions... Salaries LΟΑΝ DΑΤΑ... Bank Interest... Subsidy.. Loan... Way of Loan acquittance... Loan Interest... Total Loan Duration [$/tonj [$/tonj [$/m3j [$/ΗΡ] [MHS/tonJ [MHS/m3J [MHSJ [MHSJ [$/hourj [$/tonj [$/person/dayj [$/monthj [%] [% Acquisition CostJ [% Acquisition CostJ... Way of Loan acquittance in 2 parts.. Percent of 1st part of Loan... Duration of 1st part of Loan... Interest for 1st part of Loan... Interest for 2nd part of Loan... Grace period... Life of ship... Scrap Value... Capital yield factor [%] [yearsj [yearsj [%] [%] [yearsj [years] [$] [%] 1 Ο Ο Ο Ο Ο Α.Παπανικολάου, ΗΚαρυαμπάς, 'Έγχειρ[διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο[ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε[ων" 18 Ο.

18 20 βήμα: Κατασκευή αρχείου δεδομένων FORT5.DAT, το οποίο βρίσκεται στον υποκατάλογο <\BULK\BULKOPT\>. Το αρχείο αυτό έχει άμεση σχέση με τη μέθοδο βελ τιστοποί ησης και περιέχει τον αριθμό ανεξάρτητων μεταβλητών και περιορισμών, τα άνω και κάτω όρια των διαστημάτων μέσα στα οποία κινούνται, καθώς και τιμές των παραμέτρων που είναι απαραίτητες για τη βελτιστοποίηση. Στοιχεία για τις αρχικές τιμές των ανεξάρτητων μεταβλητών μπορεί να αντλήσει ο χρήστης από τη βάση δεδομένων από το Τμήμα Βάσεωv Δεδομέvωv μέσω των προγραμμάτων Dbase ιν και Statgraphics. Πιο συγκεκριμένα στην πρώτη κάρτα ορίζεται το μέγεθος του προβλήματος, αφού ο πρώτος αριθμός αντιστοιχεί στον αριθμό των ανεξάρτητων μεταβλητών και ο δεύτερος στον αριθμό των περιορισμών του προβλήματος βελτιστοποίησης. Το τμήμα μεταξύ των καρτών ROWS και END περιέχει τον αύξοντα αριθμό του κάθε περιορισμού με το αντίστοιχο διάστημα μέσα στο οποίο αυτός πρέπει να βρίσκεται. Το τμήμα μεταξύ των καρτών BOUND και END περιέχει τον αύξοντα αριθμό κάθε ανεξάρτητης μεταβλ ητής με το αντίστοιχο διάστημα μέσα στο οποίο αυτή πρέπει να βρίσκεται. Το τμήμα μεταξύ των καρτών INITIAL και END περιέχει τις αρχικές τιμές των ανεξάρτητων μεταβλητών (η κάρτα με τη λέξη TOGETHER σημαίνει ότι οι αρχικές τιμές θα δοθούν όλες σε μία κάρτα και όχι μία τιμή ανά κάρτα). Το τμήμα μεταξύ των καρτών PRINT και END περιέχει οδηγίες για τον σχηματισμό του αρχείου αποτελεσμάτων (όσο πιο μεγάλ η τιμή λαμβάνει το IPR τόσο αναλυτικότερο θα είναι το αρχείο αποτελεσμάτων της μεθόδου βελτιστοποίησης). Η εντολή αο και STOP ορίζουν την αρχή και το τέλος της βελτιστοποίησης (βλ. Lasdon και Waren (1986)) Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάι; 'Ργχειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 19

19 Οι ανεξάρτητες μεταβλητές, με τα όρια τους και τον αύξοντα αριθμό τους περιγράφονται στον παρακάτω πίνακα: α/α Μεταβλητή απόφασης Κάτω Ανω, " 1 Μήκος μεταξύ καθέτων (L BP )' σε m ΟΡ1.0 ΟΡ1.0 (_) Λόγος μήκους μεταξύ καθέτων προς πλάτος (LBP/B) 3 Λόγος πλάτους προς βύθισμα (Β/Τ) Λόγος μήκους μεταξύ καθέτων προς κοίλο 9 15 (LBP/D) 5 Πρισματικός συντελεστής (C p ) Συντελεστής γάστρας (C B ) Λόγος ταχύτητας (kn) προς τετραγωνική ρίζα του μήκους (ft) (V/ JL) 1 Προσδιορίζεται από τον χρήστη ανάλογα με την περίπτωση. Επειδή οι εμπειρικές σχέσεις και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι για μεγάλα σκάφη, συνιστάται το κάτω όριο να μην είναι μικρότερο από 100m. Α.Παπανικολάου, ΗΚαρυαμπάς, 'ΈΎΧειρfδισ Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλοfων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγεfων" 20

20 Οι περιορισμοί του προβλ ήματος, τα όρια μέσα στα οποία μπορούν να βρίσκονται, καθώς και ο αύξων αριθμός τους φαίνονται παρακάτω : α/α Περιορισμ.ός Κ& 'fro όριο Ανω όριο 1 DWTjDWT REQ FB/FB REQ l GMjGM REQ ΤΦ/ΤΘ 5 Tz/T~ ΤΘ/Τ Ζ LBP/T C B + C wp C B + C p Cp/Cwp C M B/B max T/T max D/D max ν grain /V grain REQ όπου : T~ είναι η "τυπική" περίοδος συνάντησης κύματος-πλοίου Τ Ζ είναι η ιδιοπερίοδος της καθ' ύψος ταλάντωσης Τφ είναι η ιδιοπερίοδος διατοιχισμού Τ θ είναι η ιδιοπερίοδος προνευτασμού 1 Υψος εξάλων (Freeboard). 2 Για τα φορτηγά πλοία μεταφοράς φορτίου χύδην GM REQ = 5 Β. Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάι; 'ΈγΖειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικοι5 Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 21

21 Τυπικό αρχείο δεδομένων FORT5.DAT: 7 16 ΝΑΜΕ BULKCARRIER ROWS R G G R R R R R G G ΕΝD BOUNDS R R R R R R R ΕΝD Ι ΝΙΤΙΑL TOGETHER PRINT IPR 2 ΕΝD GO STOP 30 βήμα: Επιλογή από το μενού του "OptimizlltiOD. Modllle". 40 βήμα : Αξιολόγηση αποτελεσμάτων. Από το τμήμα αυτό του προγράμματος, δύο είναι τα αρχεία αποτελεσμάτων τα οποία βρίσκονται, όπως και τα αρχεία δεδομένων, στον υποκατάλογο <\BULK\BULKOPT\>. Το πρώτο αφορά στα τεχνικά χαρακτηριστικά και στην κοστολόγηση του βελτιστοποιημένου πλοίου και ονομάζεται OUTBULK Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάς, 'Έγχειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος ''Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 22

22 Τυπικό παράδειγμα αρχείου αποτελεσμάτων OUTBULK :... Name of ship : AGIOS_NIKOLAOS... Type of ship : ΒυLΚ CARRIER RESULTS OF PROGRAM BULK.FOR ΜΑΙΝ DIMENSIONS Length between Perpendicu1ars... Breadth.. Depth.. Draft... Freeboard FORM COEFFICIENTS CB... CP... CWP POWERING... Resistance Estimation Method.. Speed... ΒΗΡ VOLUMES... Machinery room... Vgrain --- WEIGHTS & CENTRES OF... Stee1 construction.. Outfit.. Machi nery... Light Ship... Pay1oad... Fue1 Oi1.. Lubrication Oi1.. Provi si ons.. Persons & Effects... Crew.. Non-permanent ba1ast (min)... Disp1acement (max) GRAVITY STABILITY Fu11 Load Departure Condition... Metacentric height GM m Disp1acement force 1ever [ F(deg), KN(m) ] [m] [m] [m] [m] [m] [ Kn] [PS] [m Λ 3] [m Λ 3] tons tons tons tons tons tons tons tons tons tons tons tons Righting arm without correction for free surfeces: [ F(deg), GZ(m) ] : Si1ver1eaf-Dawson KG: KG: KG: KG: 5.40 m m 6.07 m 6.81 m Α.ΠαπανικολάΟ4 Η.Καρυαμπάς, ''ΕγΖειρ{δlO Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φσρτηγών Πλο{ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε{ων" 23

23 Full Load Arrival Condition... Metacentric height GM Displacement force lever [ F(deg). KN(m) ] : Righting arm without correction for free surfeces: [ F(deg). GZ(m) ] C Ο S Τ Ε V Α Ι U Α Τ Ι Ο Ν VALUES ΙΝ US$ Steel Construction Manhours Labour Cost Materi a 1 Cost Outfit Machinery Electr.lnstallation: Yard Services Miscellaneous Costs Total Construction Cost Manhours Labour Cost Material Cost Manhours Labour Cost Material Cost Manhours Labour Cost Materi a 1 Cost Manhours Labour Cost Manhours Labour Cost Labour Cost Materi a 1 Cost Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάι; 'Έγχειρ(διο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design" - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος "Προμελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλο(ων με Η/Υ για τις Α νάγκες Ελληνικών Ναυπηγε(ων" 24

24 Annual Operational Costs Fuel Oil Lubrication Oil Provisions Crew Wages Main Engine Maintenance & Repair Ship Maintenance & Repair Insurance Port Fees General Expenses Total Annual Operational Costs Unforeseen Expenses Total Annual Operational Cost Annual acquitance of Loan years years Loan Interests Year 1 Interest Year 2 Interest Year 3 Interest Year 4 Interest Year 5 Interest Year 6 Interest Ο. Year 7 Interest Ο. Year 8 Interest Ο. Year 9 Interest Year 10 Interest Year 11 Interest Year 12 Interest Year 13 Interest Year 14 Interest Year 15 Interest Annual Depreciation of Invested Capital Ν Ε Τ Ρ R Ε 5 Ε Ν Τ V Α Ι U Ε Net Present Value R Ε Q U Ι R Ε Ο F R Ε Ι G Η Τ R Α Τ Ε Required Freight Rate Α.Παπανικολάου, Η.Καρυαμπάς, Ι/Εγχειρίδιο Προγράμματος CATEDE - Computer-Aided Tendering Design ll - Τελική Εκθεση Ερευνητικού Προγράμματος IΊΙρομελέτη Προσφοράς Φορτηγών Πλοίων με Η/Υ για τις Ανάγκες Ελληvικώv Ναυπηγείων ll 25