Teräsrakenteiden konepajakustannusten arviointi piirrepohjaisella laskentamenetelmällä

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin piirrepohjaisen kustannuslaskentamenetelmän soveltuvuutta teräsrunkojen konepajakustannusten arviointiin suunnittelun alkuvaiheessa. Työn taustalla on tarve kehittää tarkempi ja aikaisessa vaiheessa hyödynnettävä kustannuslaskentamenetelmä, joka ei ole riippuvainen valmiista valmistussuunnitelmista.

Tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää, voidaanko rakenteen piirteisiin perustuvalla laskentamallilla tuottaa luotettavaa kustannustietoa ennen lopullisten valmistusratkaisujen määrittämistä. Työssä hyödynnettiin Haapion kehittämää piirrepohjaista kustannuslaskentamenetelmää ja siihen liittyvää laskentamallia, joka sisältää kustannusfunktiot eri valmistusvaiheille, näitä funktioita päivitettiin nykyaikaisilla hinta- ja palkkatiedoilla, ja malliin tehtiin myös sisällöllisiä muutoksia. Esimerkiksi sinkopuhallus muutettiin manuaaliseen raesuihkupuhallukseen ja hitsausvaiheisiin lisättiin jigissä suoritettava puikkohitsaus, jota alkuperäinen malli ei sisältänyt. Kuljetus- ja asennuskustannukset puolestaan jätettiin tarkastuksen ulkopuolelle, koska tutkimuksen rajaus kohdistui konepajavalmistukseen.

Työssä mallinnettiin esimerkkikohteena teräsrunkoinen teollisuushalli, ja kustannuslaskenta toteutettiin kahdelle rakennekokoonpanolle: mastopilarille ja putkipalkkiristikolle. Kustannuslaskenta perustui mallinnettuihin rakenteen piirteisiin, jotka liitettiin yksityiskohtaisiin kustannusfunktioihin. Näiden avulla arvioitiin tuotantoaikaa ja valmistuskustannukset vaiheittain. Herkkyysanalyysi toi esiin materiaalikustannusten merkittävän vaikutuksen kokonaiskustannuksiin.

Työ osoittaa, että piirrepohjainen kustannuslaskenta voi toimia tehokkaana suunnittelun tukivälineenä erityisesti eri rakenneratkaisuiden kustannusvaikutusten hahmottamisessa ja rakenteiden kustannusten optimoinnissa.

Mallin kehittämisen yhteydessä havaittiin, että tarkempaa kustannusten laskentaa varten tarvitaan tietoa valmistavasta konepajasta sekä jatkuvaa kustannustietojen päivittämistä. Lisäksi laskentaprosessin automatisointi parantaisi merkittävästi mallin käytettävyyttä ja tehokkuutta erityisesti suunnittelun aikaisissa vaiheissa.

In this master’s thesis, the applicability of a feature-based cost estimation method for assessing workshop manufacturing costs of steel structures in the early design stages was investigated. The motivation behind the work stems from the need to develop a more accurate cost estimation method that can be utilized early in the design process and is not dependent on finalized production plans.

The main objective of the study was to determine whether a feature-based cost model could provide reliable cost information before the final manufacturing decisions are made. The study utilized the feature-based cost estimation method developed by Haapio and the associated cost model. which includes cost functions were updated with current price and wage data, and the model was also modified content-wise. For example, blasting was replaced with manual abrasive blasting, and stick welding performed in jigs was added to the welding phases, which was not included in the original model. Transport and installation costs were excluded from the scope of study, as it focused specifically on workshop manufacturing.

A steel-framed industrial hall was modeled as a case example, and cost estimation was carried out for two structural assemblies: a cantilevered column and a tubular truss beam. The cost estimation was based on the modeled features of the structure, which were linked to detailed cost functions. These functions were used to estimate production time and manufacturing costs step-by-step. A sensitivity analysis revealed the significant impact of material costs on total expenses.

The study demonstrates that feature-based cost estimation can serve as an effective design support tool, especially in visualizing the cost implications of different structural solutions and optimizing the costs of structures.

During the development of the model, it was noted that more accurate cost estimation requires information about the specific manufacturing workshop and continuous updating of cost data. Furthermore, automating the calculation process would significantly enhance the usability and efficiency of the model, particularly in the early stages of design.