operations_research/bilder_04/erzeuge_zielgroessen_radar.py

#!/usr/bin/env python3

# erzeuge_zielgroessen_radar.py
"""
Erzeugt das Netzdiagramm zum Kapitel "Vom Management-Wunsch zum Modell":

    bilder_04/kap_modellierung_zielgroessen.svg

Drei Saetze aus derselben Besprechung - "Umsatz maximieren", "Maschinen
auslasten", "Deckungsbeitrag maximieren" - ergeben drei verschiedene Plaene aus
denselben 14 Anfragen. Das Netzdiagramm legt sie uebereinander. Der Punkt, auf
den es ankommt: Der Auslastungsplan sieht auf seiner eigenen Achse perfekt aus
und faellt auf der Deckungsbeitragsachse durch.

KEINE ZAHL IST HIER EINGETRAGEN. Das Skript importiert Vom_Wunsch_zum_Modell.py
und loest dieselben Modelle mit demselben Solver. Weicht das Buchprogramm
spaeter ab, aendert sich das Bild mit - nicht der Text neben einem alten Bild.

Aufruf (aus dem Repository-Wurzelverzeichnis):
    python3 bilder_04/erzeuge_zielgroessen_radar.py

Benoetigt: numpy, scipy, matplotlib
"""

from __future__ import annotations

import os
import sys

import numpy as np

HIER = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
BASIS = os.path.dirname(HIER)
sys.path.insert(0, HIER)
# Das Buchprogramm ist die Quelle der Instanz - importiert, nicht kopiert.
sys.path.insert(0, os.path.join(
    BASIS, "Operations_Research_mit_Python_Version_04_Programme"))

from stil_04 import FARBEN, speichere                              # noqa: E402
import matplotlib.pyplot as plt                                    # noqa: E402
from Vom_Wunsch_zum_Modell import (AUFTRAEGE, DECKUNGSBEITRAG,     # noqa: E402
                                   STUNDEN, UMSATZ, kennzahlen,
                                   waehle_aus)

# Die fuenf Achsen des Netzes und wie sie aus kennzahlen() entstehen. Jede
# Achse wird auf ihr eigenes Maximum ueber die drei Plaene skaliert - sonst
# erschluege der Umsatz in Euro alle uebrigen Groessen.
ACHSEN = [
    ("Deckungsbeitrag", lambda k: k["db"]),
    ("Umsatz",          lambda k: k["umsatz"]),
    ("Maschinen-\nauslastung", lambda k: k["auslastung"]),
    ("Stammkunden\nbedient",   lambda k: len({a[1] for a in AUFTRAEGE if a[2]})
                                          - k["kunden_leer"]),
    ("angenommene\nAufträge",  lambda k: k["angenommen"]),
]

PLAENE = [
    ("„Umsatz maximieren“",          UMSATZ,          FARBEN["zweit"]),
    ("„Maschinen auslasten“",        STUNDEN,         FARBEN["warnung"]),
    ("„Deckungsbeitrag maximieren“", DECKUNGSBEITRAG, FARBEN["gut"]),
]


def loese_alle() -> list[tuple[str, dict, str]]:
    ergebnis = []
    for name, ziel, farbe in PLAENE:
        plan = waehle_aus(ziel)
        if plan is None:
            raise SystemExit(f"Radar: Fuer {name} liefert das Modell keinen Plan.")
        ergebnis.append((name, kennzahlen(plan), farbe))
    return ergebnis


def zeichne(plaene) -> None:
    werte = {name: [f(k) for _, f in ACHSEN] for name, k, _ in plaene}
    maxima = [max(werte[name][i] for name in werte) or 1.0
              for i in range(len(ACHSEN))]

    winkel = np.linspace(0, 2 * np.pi, len(ACHSEN), endpoint=False)
    geschlossen = np.concatenate([winkel, winkel[:1]])

    figur, achse = plt.subplots(figsize=(6.6, 5.8),
                                subplot_kw={"projection": "polar"})
    for name, _k, farbe in plaene:
        anteile = [w / m * 100 for w, m in zip(werte[name], maxima)]
        anteile += anteile[:1]
        achse.plot(geschlossen, anteile, "-", color=farbe, linewidth=2.0,
                   label=name, zorder=3)
        achse.fill(geschlossen, anteile, color=farbe, alpha=0.12, zorder=2)

    achse.set_xticks(winkel)
    achse.set_xticklabels([bez for bez, _ in ACHSEN], fontsize=9,
                          color=FARBEN["text"])
    achse.set_yticks([25, 50, 75, 100])
    achse.set_yticklabels(["25 %", "50 %", "75 %", "100 %"], fontsize=8,
                          color=FARBEN["gedaempft"])
    achse.set_ylim(0, 108)
    achse.grid(color=FARBEN["linie"], linewidth=0.7, alpha=0.6)
    achse.spines["polar"].set_color(FARBEN["linie"])
    achse.set_title("Drei Sätze aus derselben Besprechung, drei Pläne\n"
                    "je Achse auf den besten der drei Pläne bezogen",
                    fontsize=10.5, color=FARBEN["text"], pad=24)
    achse.legend(fontsize=9, loc="lower center", bbox_to_anchor=(0.5, -0.20),
                 frameon=False)

    speichere(figur, "kap_modellierung_zielgroessen")


if __name__ == "__main__":
    plaene = loese_alle()
    for name, k, _ in plaene:
        print(f"  {name:<32} Umsatz {k['umsatz']:>8,.0f}  "
              f"DB {k['db']:>8,.0f}  Auslastung {k['auslastung']:>3.0f} %  "
              f"angenommen {k['angenommen']:>2}")
    zeichne(plaene)