Havacılık sektöründe istatistiksel proses kontrol: Uçak bakım süreçlerinin iyileştirilmesine yönelik bir uygulama
Statistical process control in the aviation sector: An implementation to improve aircraft maintenance processes
Yazar: HAMİT HAMİDETTİN KUMURKAN
Danışman: DOÇ. DR. NİHAN YILDIRIM
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İşletme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Sivil Havacılık = Civil Aviation ; İşletme = Business Administration
Dizin: Havacılık = Aviation

Özet:
Havayolu taşımacılığı günümüzde hızlı, güvenli ve konforlu olması nedeniyle hem yolcu taşımacılığı hem de kargo taşımacılığı alanında en önemli lojistik kollarından biri konumundadır. Doğal afetler ve pandemi gibi bazı doğal afetler nedeniyle zaman zaman yıkıcı etkiler yaşansa da normal koşulların geçerli olduğu dönemlerde havayolu şirketlerinin yaptığı sefer sayıları artan bir eğilim izlemekte, ticari uçaklarla seyahat edenlerin toplam ulaşım içindeki payı günden güne artmaktadır. Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği IATA'nın verilerine göre 2019 yılında havayolu taşımacılığının kullanımı, önceki yıla göre %4 oranında artmıştır. Yurtiçi ve yurtdışı uçuşlardaki bu artış göz önünde bulundurulduğunda, havayolu şirketlerinin karlılıklarını korumaları ve artırmaları için, ticari uçakların sefer sıklıklarını ve havada kalma sürelerini optimum düzeyde tutmaları büyük önem taşımaktadır. Bunların yanı sıra, havayolu operatör firmalarının karlılığını maksimize etmesi için maliyetlerini minimuma indirmeleri oldukça önemlidir. Bir havayolu operatörü için uçakların bakım maliyetleri toplam işletme maliyetlerin yaklaşık olarak %10-20 sini oluşturmaktadır (Selvam ve diğ., 2013). Bakım esnasında operasyonda yaşanan kalite sorunları, gecikme ve aksaklıklar sefer planlarında da aksamalara neden olabilmektedir. Operasyondaki aksamaları azaltmak adına farklı kiralama yöntemlerine başvurulabilmekte ve bu gibi çözümler de ekstra maliyetlere neden olmaktadır. Uçak bakım süreçlerinin güvenilirlik sağlaması, uçuş emniyeti açısından en önemli amaçlardan biridir. Bunun yanında, uçakların, güvenilirlik ve kalite esaslarına bağlı kalınarak planlanan bakım süresi içinde bakımdan çıkarılması, uçak bakım kuruluşlarının en büyük önceliklerinden biridir. Ancak mevcutta, birçok işletmede uçak bakım faaliyetleri genellikle proje yönetim yöntem ve teknikleri (İş Dağılım Yapısı, Gannt grafiği vb.) ile yönetilmekte, süreç yönetim yaklaşımlarının bu süreçlere gerekli adaptasyonu yeterli düzeyde gerçekleştirilmemektedir. 
Bu bağlamda, uçak bakım süreçlerinin kalitesinin sağlanması hedefi doğrultusunda, bu süreçlerin kontrol altında olup olmadıklarının ve süreç performanslarının ölçümü, takibi, iyileştirilmesine yönelik süreç yönetim tekniklerinin araştırılması, örnek uygulamaların sunulması ve proje yönetim teknikleri ile karşılaştırılarak en uygun çözüm bileşiminin seçilmesi yönünde hem teorik hem de uygulama çalışmalarına ihtiyaç oluşmuştur. İstatistiksel süreç kontrolü uygulamaları bugün yaygın olarak birçok endüstri ve süreç tipinde kullanılmakta ve bu konuda yazında birçok araştırma ve vaka örneği bulunmakta ise de, uçak bakım süreçlerine özelleştirilmiş ve havacılık sektörüne odaklanmış çalışmalar sınırlı sayıdadır. 
Ayrıca küresel hava taşımacılığı sektörü, son on yılda büyük gelişme göstermiş ve Türk hava taşımacılığı sektörü bu kapsamda büyüme hedeflerini bu yönde artırmıştır. Ancak, en çok destinasyona uçma hedefi taşıyan lider firmaların bulunduğu Türk hava taşımacılığı sektöründeki bakım faaliyetlerine yönelik süreç kalitesi, istatistiksel süreç kontrol ve süreç yönetimine yönelik çalışmalar yok denecek kadar azdır. Oysa nesnelerin interneti (IoT), veri analitiği (Yapay zekâ, makine öğrenmesi vb) ve robotik süreç otomasyonu (RPA) gibi araçların uygulanmasıyla operasyonel sistemlerin tüm sektörlerde dijitalleşmesi yönünde yenilendiği günümüzde, süreç kontrol sistemleri dijitalleşme yönünde bir veri tabanı, veri analizi ve kullanım yaklaşımı sağlayarak kavramsal bir altyapı ve ön koşul oluşturmaktadır. IoT ile toplanacak verilerin sonuca yönelik kullanımı için yalın üretim sistemlerinin ve istatistiksel süreç kontrol sistemlerinin öncelikle oluşturulması gerekmektedir. Süreç kontrol sistemlerinin ve süreç tahmin modellerinin mevcut olmadığı uygulamaların etkin şekilde dijital dönüşümünün yapılamayacağı literatürde birçok kez tartışılmıştır. Bu nedenle özellikle uçuş güvenliği için kritik önem taşıyan uçak bakım süreçlerinin kontrol altına alınmasına yönelik süreç tasarım çalışmaları, sektörde dijitalleşme yönündeki adımların da daha etkin ve verimli alınmasını sağlayacaktır. İstatistiksel süreç kontrol sistemi tasarımına, yalın süreç tasarımlarına, bunlar kapsamında elde edilecek süreç performans ve kontrol tahminine yönelik örnek modellere, sadece süreç kalitesinin ve güvenlik sağlanması için olduğu kadar; dijitalleşme için gerekli ön koşulların sağlanması açısından da uygulamada ihtiyaç duyulmaktadır. 
Bu bağlamda, bu tez çalışması kapsamında havacılık sektöründe istatistiksel süreç kontrol tekniklerinin uygulanabilirliği ve bu yönde uçak bakım süreçlerinin iyileştirilmesine yönelik bir operasyon yönetim modeli sunulması amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda, literatür analizi ile süreç kontrol yöntem ve istatistiksel teknikleri incelenmiş, bu kuramsal çerçeve doğrultusunda Türkiye'de faaliyet göstermekte olan öncü bir havayolu firmasının uçak bakım süreçleri, örnek uygulama olarak ele alınarak, bu süreçlerde israf içeren bileşenler istatistiksel süreç kontrol teknikleri uygulanarak incelenmiştir. Elde edilen süreç kontrol ve performans sorunları İPK teknikleri ile analiz edilerek, israf içeren bileşenler belirlenmiş, bunların elimine edilmesi yoluyla süreç iyileştirilmesine yönelik öneriler sunulmuştur. Örnek uygulamada, çalışmaya esas teşkil eden örnek işletmeye ait uçak bakım organizasyonunun süreç veri ve modeli ele alınmıştır. Öncelikle uçak bakım süreçleri süreç harita ve akışları oluşturulmuştur. Mevcutta uygulanan Gannt grafiği gibi proje yönetim teknikleri ile uygulanması olası süreç yönetim teknikleri karşılaştırılmıştır. İşletmede mevcutta uçak bakım faaliyetleri için kullanılan proje yönetim teknikleri ile uçak bakım verisi; istasyon, uçak tipi, bakım türü, adam-saat ve TAT (turn around time) bilgileri kullanılarak istatistiksel olarak İPK teknikleri ile  uçak tipi ve istasyon bazında planlanan adam-saat ve bakım tamamlanma süresinden sapmalar incelenmiştir. Uçak bakım süreci süreç yönetim teknikleri ile modellenmiştir. Ayrıca, bir uçak bakım firmasının bakım verilerine dayanarak bakım süresinde gecikmeye neden olan 9 temel hata tespit edilmiştir. Bu hataların neden olduğu bakım gecikmelerine bağlı olarak istatistiksel proses kontrol teknikleri ile süreç iyileştirmeleri önerilmiştir. Çalışmanın sonucunda elde edilen gelecek süreç tahminleri firma yetkilileriyle görüşme yapılarak değerlendirilmiş ve gerçek uygulama performansı test edilmiştir. 
Araştırmanın bulguları, süreç yönetim yaklaşımının ve istatistiksel süreç kontrol uygulamalarının, uçak bakım uygulamalarında, proje yönetimi yaklaşımından daha kullanışlı olabildiğine; uygun tahmin modelleri sunduğuna dair sonuçlar sunmuştur. Bu kapsamda yönetimde hem bir anlayış değişimi hem de istatistiksel verilere dayalı analitik çözümlerin kullanımına geçişe yönelik bir dönüşüm gerektiği görülmüştür. Dijitalleşmenin ileriki aşamaları için sunulan modellerin, dijital araçlardan elde edilecek verilerin yapılandırılması ve analizi için de esas teşkil edebileceği düşünülmektedir.
Çalışma sonuçları, teorik olarak mevcutta proje yönetimi yaklaşımı ile yönetilen bakım operasyonlarının süreç yönetim ve istatistiksel proses kontrol (İPK) yöntem ve yaklaşımları ile nasıl ele alınabileceğine dair bulgular sunduğundan özgün niteliktedir. Ayrıca uçak bakım süreçlerine ait vaka analizi ve uygulama örneği sunan nadir çalışmalardan biri niteliğindedir. Çalışmanın pratik olarak katkısı ise havayolu firmalarının bakım organizasyonlarında süreç yönetimi ve İPK yöntemlerinin, yalın yaklaşımlarla süreç iyileştirilmesi için nasıl uygulanabileceğine dair bir örnek ve yol haritası sunmasıdır.

Abstract:
Airway transportation is one of the most critical logistics branches in passenger transportation and cargo transportation due to its fast, safe and comfortable nature. Although destructive effects are experienced from time to time due to crises such as natural disasters and pandemics, the number of flights made by airline companies is increasing in periods when normal conditions prevail, and the share of those travelling by commercial aircraft rises day by day. 
According to the International Air Transport Association IATA statistics (2020), the use of airline transportation in 2019 increased by 4% compared to the previous year, representing a regular increase in the sector. Within this significant growth in domestic and international flights, airline companies need to keep the flight frequency and airtime of commercial aircraft at optimum levels to maintain profitability. It is also essential for airline operator companies to minimize their costs to maximize their profitability. 
For an airline operator, aircraft maintenance costs constitute approximately 10-20% of the total operating expenses (Selvam et al., 2013). Quality problems, delays, and malfunctions during maintenance can also cause disruptions in the voyage plans. Different leasing methods can be used to reduce the disruptions in the operation, and such solutions cause extra costs. Therefore, the maintenance phase of the airline operations has very great importance for aircraft operator companies. Minimizing the maintenance costs can be possible with optimizing the maintenance time. Time planning of the aircraft maintenance are made before the aircraft grounded and enter the hangar. There can be many tasks, inspection and control processes in this phase. When aircraft stops the operation and grounded planned time and the aircraft maintenance's actual time should match to optimize the operations. 
Ensuring aircraft maintenance processes' reliability is one of the most important goals in terms of flight safety. Besides, removing the aircraft from maintenance within the planned maintenance period by adhering to the principles of reliability and quality is one of the top priorities in aircraft maintenance organizations. However, currently, aircraft maintenance activities in many enterprises are generally managed with project management techniques (Gannt chart etc.), process management approaches need to be adapted to these processes. 
In this context, in line to ensure process quality in aircraft maintenance processes, there is a need for both theoretical and practical studies to keep these processes under control and to protect the process performance, to compare project management techniques with process management techniques, and to select the most appropriate solution combination. 
Statistical process control applications in process control are widely used in many industries and process types today. Although there are many research and case examples in the literature on this subject, there exist a limited number of studies specialized in aircraft maintenance processes and focused on the aviation industry. Also, there are almost no studies on the process quality, statistical process control and process management for maintenance activities in the Turkish air transport sector, although it has shown significant progress in the air transport global sector in the last decade. Moreover, in the digitalization era, operational systems are being renewed in all sectors with the application of tools such as Internet of Things (IoT), data analytics (Artificial intelligence, machine learning etc.) and robotic process automation (RPA). In this context, the process control systems can support rapid digitalization by providing a conceptual approach to data creation, data analysis and their practical usage. It creates infrastructure and precondition. Lean production systems and statistical process control systems must first be established for the result-oriented use of the data to be collected with IoT. It has been discussed many times in the literature that applications where process control systems and process prediction models are not available, cannot be effectively digitally transformed.
For this reason, process design studies aimed at controlling aircraft maintenance processes, which are critical for flight safety, will ensure the effectiveness and efficiency of the steps taken towards digitalization in the sector. Statistical process control can also enable lean process designs, sample models for process performance, and process performance estimations, ensuring process quality and security. In practice, necessary preconditions for digitalization should be provided.
In this context, within the scope of this thesis, we aimed to present an operation management model for the applicability of statistical process control techniques in the aviation industry and to improve aircraft maintenance processes in this direction. For this purpose, after a detailed literature analysis on process control methods and statistical techniques, the theoretical framework is elaborated. 
Based on this theoretical background, we adapted the selected techniques of Process Performance Index and SPC tools on the maintenance process of an airline company's precursor as a case study with an application.
The process components comprising the wastes in this process was examined by applying statistical process control techniques. Process control and performance problems were analyzed, and process improvements were made by eliminating wasteful components.
In the sample application, the process data and model of the aircraft maintenance organization belonging to the sample company that forms the study's basis are discussed. First of all, process maps and flows of aircraft maintenance processes were created. Project management techniques such as the currently applied Gantt chart were compared with the applicable process management techniques. 
In the studied enterprise, the project management techniques and the aircraft maintenance data are currently used for aircraft maintenance activities. The deviations from the planned person-hour and maintenance completion time based on aircraft type and station were analyzed statistically using SPC techniques utilising the station, aircraft type, maintenance type, person-hour and TAT (turn around time) information. The aircraft maintenance process is modelled with process management techniques. Besides, based on maintenance data from an aircraft maintenance company, nine major errors that caused a maintenance time delay were identified. Process improvements with statistical process control techniques have been proposed, depending on the maintenance delays caused by these errors. The future process predictions obtained from the study were evaluated by interviewing company officials, and the actual application performance was tested.
The research findings show that the process management approach and statistical process control applications can be more useful in aircraft maintenance applications than the project management approach; He presented results showing that it offers suitable estimation models. In this context, there is a need for a change in understanding and transition to analytical solutions based on statistical data in management. The models presented for the further digitalisation stages can also be essential for structuring and analyzing the data obtained from digital tools.
The study results are unique since they present findings on how maintenance operations, which are currently managed with a project management approach, can be handled with process management and statistical process control (SPC) methods and techniques. It is also one of the rare studies that present case analysis and application examples of aircraft maintenance processes. The study's practical contribution is to provide an example and roadmap on how process management and SPC methods can be applied for process improvement in airline companies' maintenance organizations.