Tam zamanında üretim ortamında fabrika içi döngüsel tedarik sistemi için çakışmasız rota optimizasyonu: Matematiksel model ve mat-sezgisel çözüm önerisi
Conflict-free route optimization for in-plant milk run supply system in just-in-time production environment: Mathematical model and mat-heuristic solution proposal
Yazar: ALİ İHSAN BOYACI
Danışman: PROF. DR. ALPASLAN FIĞLALI ; DOÇ. DR. KASIM BAYNAL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Tam zamanında üretim ortamında süreç içi envanter miktarının ve ara stokların en aza indirilmesi amacıyla çekici trenler kullanılarak iş istasyonlarına döngüsel seferlerle küçük partiler halinde ve yüksek frekansta parça tedariği yapılması oldukça yaygın bir uygulamadır. Ancak bu süreçte ortaya çıkabilecek gecikmeler veya aksamalar, iş istasyonlarında parça kıtlığı nedeniyle üretimin durmasına ve ciddi kayıpların oluşmasına sebep olacağı için fabrika içi tedarik sisteminin güvenilir ve robüst bir şekilde planlanması oldukça kritiktir. Bu bağlamda bu tez çalışmasında, özellikle hücresel yerleşim tipine sahip fabrikalarda çekici trenler için dar koridorlarda oluşabilecek çakışma durumları dikkate alınarak trafik kaynaklı beklemelerin ve gecikmelerin en aza indirildiği optimum rotaların ve çizelgelerin belirlenmesini hedefleyen Sabit Çevrim Süreli Çakışmasız Döngüsel Sefer Rotalama ve Çizelgeleme SSÇDRÇ problemi ele alınmıştır.
Problemin çözümüne yönelik olarak çakışma engelleme kısıtları içeren karma tam sayılı matematiksel bir programlama modeli geliştirilmiştir. Ancak bu model ile küçük sayılabilecek gerçek hayat problemleri dahi makul sürelerde çözülemediği için orta büyüklükteki problemleri optimum şekilde çözebilecek iteratif bir çözüm yaklaşımı önerilmiştir. Bu yaklaşımda, probleme özgü olarak geliştirilen karma tam sayılı matematiksel modeller kullanılarak çakışmalar iteratif olarak elenmektedir. Problemin NP-zor doğası nedeniyle büyük boyutlu gerçek hayat problemleri iteratif çözüm yaklaşımıyla da çözülemediği için problemin yapısı göz önünde bulundurularak üç aşamadan oluşan popülasyon ve komşuluk tabanlı özgün bir mat-sezgisel algoritma geliştirilmiştir. Önerilen çözüm yaklaşımlarının verimliliğini ve etkililiğini göstermek için gerçek hayat problemlerinden esinlenilerek farklı büyüklükte rassal olarak 60 adet test problemi oluşturulmuştur. Geliştirilen üç farklı çözüm yaklaşımının her biri ile test problemleri belirli bir süre çözülmüş ve elde edilen sonuçlar değerlendirilerek yönetimsel tavsiyeler sunulmuştur.

Abstract:
In order to minimize the amount of work-in-process inventory and intermediate stocks in a just-in-time production environment, it is a very common practice to supply parts in small batches and at high frequency with milk-run tours to the workstations using tow trains. It is very critical to plan the in-plant supply system in a reliable and efficient manner, since delays or disruptions that may arise in this process will cause production to stop and serious losses due to parts shortage in the workstations. In this context, in this thesis study, the problem of Fixed Cycle Duration Conflict-Free Milk-Run Routing and Scheduling (FCFMRS), which aims to determine optimum routes and schedules in which traffic-related waits and delays are minimized taking into account the conflict situations that may occur in narrow corridors for tow trains, especially in factories with cellular layout type, is studied.
To solve the problem, a mixed integer mathematical programming model that includes collision avoidance constraints has been developed. However, since even small real-life problems cannot be solved in a reasonable time with this model, an iterative solution approach that can solve medium-sized problems optimally has been proposed. In this approach, conflicts are eliminated iteratively by using mixed integer mathematical models developed specifically for the problem. Since large-scale real-life problems cannot be solved with the iterative solution approach due to the NP-hard nature of the problem, a unique mat-heuristic algorithm based on population and neighbourhood, consisting of three stages, has been developed considering the structure of the problem. In order to demonstrate the efficiency and effectiveness of the proposed solution approaches, 60 random test problems of different sizes were created, inspired by real-life problems. With each of the three different solution approaches developed, test problems were solved for a certain period of time and the results obtained were evaluated and managerial implications were presented.