Uçak komponentlerinde stok maliyetlerinin doğrusal programlama ile optimizasyonu
Optimization of inventory costs in aircraft components with linear programming
Yazar: EMRE EKİN
Danışman: PROF. DR. ERGÜN EROĞLU
İstanbul Üniversitesi / Sosyal Bilimler Enstitüsü / İşletme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İşletme = Business Administration
Dizin: Analitik modelleme = Analytical modelling ; Sayısal karar modelleri = Numerical decision models ; Çok kriterli optimizasyon = Multi criteria optimization

Özet:
İşletmelerin sahip olduğu kaynakları rasyonel, verimli ve etkin kullanmaları için deneyimlerden ziyade bilimsel verilerden yararlanmaları gerekir. İşletmeler için üretim sürecinde optimallik son derece önemlidir. Optimizasyon tekniklerinden olan doğrusal programlama ile uçak komponentlerinin bakım onarım planlama problemlerine minimum maliyet sağlamak ve âtıl kapasite kullanımını tespit etmek mümkündür. Bu çalışmada, doğrusal programlama tekniği uçak komponentlerinin envanter kontrolü ve stok yönetim problemlerine çözüm getirmek amacıyla kullanılmış ve optimum çözümün nasıl elde edileceği ortaya konulmuştur. 
Günümüzde havacılık sektöründe meydana gelen hızlı gelişmeler ve sektöre yönelik artan ilgi, uçak bakım-onarım sektöründe kullanılan envanterin yönetimi konusunu önemli hale getirmiştir. Havayolu firmaları için envanter kontrolü ve yönetimi; karlılık ve sürekliliğin sağlanması açısından kritik bir öneme sahip olduğu için firmalar hem stok maliyetlerini minimum yapma hem de müşterilerine sunmuş oldukları hizmet seviyelerini maksimum seviyede gerçekleştirme isteğindedirler.  Bu iki durumun gerçekleşmesini optimum düzeyde sağlamak için yöneylem araştırmasının önemli bir konusu olan Doğrusal Programlama yönteminden yararlanılacaktır. Doğrusal programlamada kurulan matematiksel model ile envanterde tutulan stok maliyetlerinin minimize edilmesi amaçlanmıştır. Şirket minimum düzeyde stok bulundurma maliyetiyle maksimum düzeyde müşteri hizmet düzeylerine ulaşmayı amaçlamaktadır. Yapılan çalışmada, dar gövde uçaklarında 3. parti yedek parça kapsamında hizmet verilen müşteriler için 2022 yılı aralık sonu itibariyle envanter eksiği bulunan 192 komponent ele alınmış ve %96 hizmet seviyesi ortalamasını gerçekleştirmek için bu 192 adet komponentten her birisi için ne kadar yedek yatırımı yapılması gerektiği tamsayılı programlama tekniğinden yararlanılarak hesaplanmıştır. Çeşitli yedek miktarlarında ne kadar hizmet seviyesine ulaşıldığı 10 farklı senaryo için Poisson istatistiksel dağılımıyla hesaplanmıştır. Amaç fonksiyonu, hedeflenen hizmet seviyesine ulaşmayı sağlarken bir yandan da envanter maliyetini minimize edecek şekilde belirlenmiştir. Bu çalışma, Türkiye'nin en büyük hava araçları bakım onarım merkezinde gerçekleştirilmiştir. Şirkette mevcut durumda envanter yedek hesaplaması tekil bazda yapılmakta olup bütünsel olarak envanter optimizasyonu için bir yaklaşım bulunmamaktadır. Karışık tamsayılı doğrusal programlama ile yedek envanterinin etkin ve matematiksel bir metodoloji ile yönetilmesi ve bu sayede, envanter maliyetlerinin en aza indirgenmesi mümkün olacaktır.
Havacılık bakım/onarım sektöründeki işletmeler için, yedek parça envanterinin etkin yönetimi ve stok maliyetlerinin en aza indirilmesi son derece kritik hedefler arasındadır. Şirket COVID sonrası normalleşme sürecinde 2022 ikinci çeyreğinden beri yedek parça envanterine ciddi yatırım yapmaktadır. 2023 yılı için bu politikasını matematiksel yaklaşımlar kullanarak rekabet ortamının arttığı günümüz şartlarına uygun şekilde yürütmesi akılcı olacaktır. Envanter maliyetlerini optimize ederek şirketin kâr marjını artırması için bütünsel bir yaklaşım ile stokların yönetilmesi doğru tercih olacaktır. Bu uygulamada şirket, 3. parti müşterilerine taahhüt ettiği servis seviyesine ulaşıp müşteri memnuniyetini sağlarken diğer yandan da envanter maliyetlerini düşürerek stok optimizasyonunu geçekleştirmeyi amaçlamaktadır.
Tezin uygulama kısmında havacılık bakım onarım sektöründe A320 tipi dar gövde uçak yedek parçalarının mevcut yedek sayısı 2022 yılı sonu itibariyle elimizdeki yedek sayısını göstermektedir. Danışman firmanın 2023 yılı için önerdiği yedek sayılarına göre ortaya çıkan yedek sipariş maliyeti ile istenilen hizmet seviyesini sağlayan optimizasyon probleminin çözülmesi sonucunda ortaya çıkan yedek sipariş maliyetleri birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Uygulamada; maliyet minimizasyonu sağlanması için kurulan matematiksel model DP ile çözüme kavuşturulmuştur. Stok maliyetinin minimize edilmesinde IBM CPLEX Optimization Studio 12.8 uygulaması kullanılmıştır. Yapılan uygulama sonucunda elde edilen bulgular yorumlanarak şirkete çeşitli öneri ve tavsiyeler sunulmuştur. Bu uygulamada şirket, 3. parti müşterilerine taahhüt ettiği servis seviyesine ulaşıp müşteri memnuniyetini sağlarken diğer bir yandan da envanter maliyetlerini düşürerek stok optimizasyonunu gerçekleştirmiş olmaktadır.

Abstract:
In order for enterprises to use the resources they have rationally, efficiently and effectively, they should use scientific data rather than experiences. Optimality in the production process is extremely important for enterprises. With linear programming, which is one of the optimization techniques, it is possible to provide minimum costs for maintenance and repair planning problems of aircraft components and to determine the use of idle capacity. In this study, linear programming technique was used to solve inventory control and inventory management problems of aircraft components and it was revealed how to obtain the optimal solution.
Today, the rapid developments in the aviation sector and the increasing interest in the sector have made the issue of managing the inventory used in the aircraft maintenance and repair sector important. Inventory control and management for airline companies; Since it is of critical importance for ensuring profitability and continuity, companies want to both minimize inventory costs and maximize the service levels they offer to their customers. In order to ensure the optimal realization of these two situations, the Linear Programming method, which is an important subject of operations research, will be used. With the mathematical model established in linear programming, it is aimed to minimize the inventory costs kept in the inventory. The company aims to reach the maximum level of customer service levels with the minimum cost of keeping stock. In the study conducted, 3 in narrow-body aircraft. for the customers served within the scope of batch spare parts, 192 components with inventory deficiencies were considered as of the end of December 2022 and it was calculated using integer programming technique how much spare investment should be made for each of these 192 components in order to realize an average of 96% service level. How much service level was reached in various spare amounts was calculated with Poisson statistical distribution for 10 different scenarios. The objective function has been determined in such a way as to minimize the inventory cost while ensuring the achievement of the targeted service level. This study was carried out at the largest aircraft maintenance and repair center in Turkey. In the current situation, inventory reserve calculation is performed on a singular basis in the company and there is no approach for inventory optimization holistically. With mixed integer linear programming, it will be possible to manage the spare inventory with an effective and mathematical methodology and thus minimize inventory costs.
Effective management of spare parts inventory and minimization of inventory costs are among the most critical goals for enterprises in the aviation maintenance/repair sector. Dec. The company has been making serious investments in the spare parts inventory since the second quarter of 2022 in the post-COVID normalization process. it will be rational to carry out this policy for the year 2023 using mathematical approaches in accordance with the current conditions in which the competitive environment is increasing. It would be the right choice to manage inventories with a holistic approach in order for the company to increase its profit margin by optimizing inventory costs. The company in this application, 3. the party aims to achieve inventory optimization by reaching the service level it commits to its customers and ensuring customer satisfaction, while at the same time reducing inventory costs.
In the application part of the thesis, the current number of spare parts for A320 type narrow body aircraft spare parts in the aviation maintenance and repair sector shows the number of spare parts we have as of the end of 2022. The replacement order costs incurred according to the consultant firm's proposed replacement numbers for 2023 and the replacement order costs incurred as a result of solving the optimization problem that provides the desired level of service were compared with each other. In practice, the mathematical model established to ensure cost minimization has been solved with DP. IBM CPLEX Optimization Studio 12.8 application has been used to minimize inventory cost. The findings obtained as a result of the application were interpreted and various suggestions and recommendations were presented to the company. The company in this application, 3. while reaching the service level that the party undertakes to its customers and ensuring customer satisfaction, on the other hand, it has realized inventory optimization by reducing inventory costs.