Proje planlama ve plan güncelleme süreçlerinde matematiksel modelleme tabanlı dijital ikiz yaklaşımı
Digital twin approach based on mathematical modelling in project planning and plan revision processes
Yazar: SEVGİ ÖZLEM KAYA
Danışman: PROF. DR. MURAT CANER TESTİK ; DOÇ. DR. CEREN TUNCER ŞAKAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Dijital ikiz teknolojisi, fiziksel bir sistemin dijital bir kopyasını oluşturmaya ve bu
kopyayı gerçek zamanlı olarak izlemeye ve analiz etmeye olanak tanıyarak üretim,
tasarım, işletme ve bakım süreçlerinde önemli avantajlar sağlamaktadır. Örneğin, bir
fabrikanın dijital ikizi kullanılarak, üretim süreci optimize edilebilmekte, arızalar
önceden tespit edilmekte ve bakım ihtiyacı belirlenebilmektedir. Ayrıca, bir bina ya da
ulaşım araçlarının dijital ikizi oluşturularak, enerji tüketimi azaltılabildiği gibi güvenlik
konuları da iyileştirilebilmektedir. Bir sistemin dijital ikizinin oluşturulabilmesi için
öncelikle sistem hakkında detaylı veri toplanması gerekmektedir. Bu veriler, sensörler,
kameralar, tarama cihazları veya diğer teknolojiler kullanılarak elde edilebilmekte ve
sistemin fiziksel özelliklerini, performansını, çalışma şartlarını ve diğer bilgileri
içermektedir. Ardından, bu veriler kullanılarak, ürünün dijital bir kopyası
oluşturulmaktadır. Bu dijital kopya, 3D model, bir yazılım uygulaması veya bir sanal
gerçeklik ortamı gibi farklı şekillerde oluşturularak sistemin fiziksel özelliklerini,
performansını ve diğer bilgileri içerecek şekilde tasarlanmaktadır. Son olarak, dijital kopya gerçek zamanlı olarak izlenerek durumu analiz edilmektedir. Bu işlem, sistemin
performansını ve çalışma şartlarını izlemek, arızaları tespit etmek ve bakım ihtiyacını
belirlemek için kullanılarak sistemin geliştirilmesine ve optimize edilmesine yönelik
kararlar alınmasına yardımcı olmaktadır.
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, proje süreçlerinin daha hızlı ve verimli hale gelmesi
bir gereklilik olmuştur. Gantt Şeması, Kritik Yol Yöntemi gibi geleneksel proje planlama
yöntemleri, günümüzdeki hızlı proje süreçlerine ve değişimlere uymakta yetersiz
kalmaktadır. Bu nedenle, bu tez çalışması kapsamında proje planlama ve planın
güncelliğinin korunması konularında dijital ikiz teknolojisinden yararlanılarak proje
sürecinde olası değişikliklere daha hızlı ve esnek bir şekilde uyum sağlayan bir model
tasarlanması hedeflenmektedir. Özellikle literatürde dijital ikiz ile ilgili yapılan
çalışmaların genellikle fiziksel ürünler ya da yapılarla ilgili olması, proje planlama
süreçleriyle ilgili benzer bir çalışmanın bulunmayışı tez çalışmasında motivasyonu
sağlamıştır.
Bu tez kapsamında proje planlama ve plan güncelleme süreçlerinde matematiksel
modelleme tabanlı dijital ikiz yaklaşımı ile ilgili kavramsal model oluşturularak proje
süreçlerinde verimliliğin artırılması ve maliyetlerin düşürülmesi amaçlanmaktadır. Bu
yaklaşım, proje planlama süreçlerinde veri analizi ve ileri analitik tekniklerin kullanımını
da içererek proje yöneticilerine daha etkili karar verme imkânı sunmaktadır. Bu
doğrultuda proje planlama ve güncelleme süreçlerinin otomatizasyonunu sağlamayı
amaçlayan kavramsal model oluşturularak ilgili kavramsal model çerçevesinde bir çözüm
seçilmiş, seçilen çözüm 15 iş adımından oluşan bir proje sistemine uygulanmıştır.
Önerilen kavramsal model İş Süreçleri Akış Diyagramı kullanılarak gösterilmiştir ve
dijital ikiz teknolojisindeki en önemli adımlardan biri olan verilerin hazırlaması adımının
modellenmesiyle başlamaktadır. Personel, personel yetkinlikleri, personel
performansları, iş adımı isim listesi, iş adımı birim sayıları, iş adımı süreleri ve iş adımı
yetkinlikleri verilerini kullanan model gerçek zamanlı veri akışı ile ileri ve geri yönlü
çalışarak kullanıcıya bilgiler sunmaktadır. Bu amaçla, bir veri analizi yöntemi ya da bir
matematiksel model kullanılarak projenin planlanmasına ve güncelliğinin korumasına
yönelik gerçek zamanlı veri akışına imkân tanınmıştır.
Tasarlanan kavramsal modelin bir kısmı kullanılarak bir proje için uygulama yapılmıştır.
Uygulama kapsamında; projedeki iş paketlerinin planlanması, her bir işe personel
havuzundan uygun yetkinlik ve performansta personelin atanması, proje tamamlanma
zamanının belirlenmesi, projenin ilerleyen aşamalarında meydana gelebilecek bir değişim
sonucunda proje planının güncellenmesi, projenin beklenen tamamlanma zamanı
verildiğinde personel performanslarının belirlenmesi ve ilgili personel atamalarının
gerçekleştirilmesi, gerekiyorsa yeni personel alımının önerilmesi faaliyetleri bir
matematiksel model ile modellenmiştir. Kullanılan metodoloji ile çalışmanın verimli ve
doğru sonuçlar verdiği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, proje planlama ve plan
güncelleme süreçlerinde matematiksel model tabanlı dijital ikiz yaklaşımı için önemli
fırsatlar sunmakta ve gelecekte yapılacak çalışmalar için yol göstermektedir.

Abstract:
Digital twin technology provides significant advantages in production, design, operation
and maintenance processes by allowing creation of a digital copy of a physical system,
and monitoring and analyzing this copy in real time. For example, by using the digital
twin of a factory, a production process can be optimized, faults can be detected in
advance, and the need for maintenance can be determined. In addition, by creating a
digital twin of a building or transportation vehicles, energy consumption can be reduced
as well as security issues can be improved. In order to create a digital twin of a product,
it is necessary to collect detailed data about the product first. This data is obtained using
sensors, cameras, scanning devices or other technologies and includes the physical
characteristics of the system, its performance, operating conditions and other information.
Then, using this data, a digital copy of the system is created. This digital copy is created
in different ways, such as a 3D model, a software application, or a virtual reality
environment, and is designed to include the physical properties, performance, and other
information of the product. Finally, the digital copy is monitored in real time and its status
is analyzed. This process can be used to monitor system performance and operating conditions, detect malfunctions, and identify maintenance needs, helping to make
decisions about product development and optimization.
With the development of technology, it has become a necessity for project processes to
become faster and more efficient. Traditional project planning methods such as the Gantt
Chart and the Critical Path Method are insufficient to adapt to today's rapid project
processes and changes. Therefore, within the scope of this thesis, it is aimed to design a
model that can adapt to possible changes in the project process in a faster and more
flexible way by using the digital twin technology in project planning and keeping the plan
up-to-date. In particular, the fact that the studies on digital twins in the literature are
generally related to physical products or structures, and the absence of a similar study on
project planning processes provided motivation in the thesis study.
Within the scope of this thesis, it is aimed to increase efficiency and reduce costs in
project processes by creating a conceptual model with a mathematical modeling-based
digital twin approach in project planning and plan-update processes. This approach
includes the use of data analyses and advanced analytical techniques in the project
planning processes, giving project managers the opportunity to make more effective
decisions. In this direction, a conceptual model aimed at automating the project planning
and updating processes was created and a solution was selected within the framework of
the relevant conceptual model, and the selected solution was applied to a project system
consisting of 15 work packages.
The proposed conceptual model is shown by the Business Process Flow Diagram and it
starts with the modeling of the data preparation step, which is one of the most important
steps in the digital twin technology. The model, which utilize; preparation of personnel,
personnel competencies, personnel performances, job step name list, job step unit
numbers, job step durations and job step competencies data, provides information to the
user by working forward and backward with real-time data flow. For this purpose, the
model allows real-time data flow for the planning of the project and keeps it up-to-date
by using a data analyses method or a mathematical model.
An implementation is done for a project by using a part of the designed conceptual model.
Within the scope of the application, by using a mathematical model; work packages in
the project are planned, for each job personnel from a personnel pool are assigned with
appropriate competences and performances, project completion time is determined,
project plan is updated as a result of a change that may occur in the later stages of the
project, performance of the personnel is determined when the expected completion time
of the project is given and relevant personnel assignments are made, if necessary. Using
the methodology, it has been seen that the study gives efficient and accurate results. The
results obtained provide important opportunities for mathematical model-based digital
twin approach in project planning and plan-update processes and guide for future studies.