Demir çelik sektöründe bakım çizelgeleme problemine zeki bir yaklaşım: Kardemir ray ve profil haddehanesi uygulaması
An approach to the maintenance scheduling problem in iron and steel industry: Kardemir rail and profile mill application
Yazar: SELÇUK ÖZCAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FUAT ŞİMŞİR ; DOÇ. DR. ÖZER UYGUN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Bakım faaliyetleri herhangi bir sistemde, sistem bileşenlerinin başlangıç durumlarının korunması için yapılmaktadır. Üretim hattının yapısına göre bakım politikası değişebilmektedir fakat üreticiler için en çok tercih edilen politika Koruyucu Bakım Politikası olmaktadır. Bunun nedeni ise bu politikanın üretim yaparken arıza ile karşılaşarak tüm planları bozma olasılığını düşürmesidir. Bakım faaliyetlerinin planlı olarak gerçekleştirilmesi toplam bakım performansını ve üretim verimliliğini olumlu yönde etkilemektedir. Özellikle sürekli üretim hatlarında bakım faaliyetleri çoğu zaman üretimin durmasına neden olduğu için bakım planlaması ve çizelgelemesi ayrıca önem kazanmaktadır. Ray üretimi sürekli üretim hatlarında yapılmaktadır. Bu üretim hattında kullanılan makinelerin çoğunluğu devasa büyüklüktedir ve yerleri sabittir. Bu nedenle hatta koruyucu bakımlar parça değiştirerek yapılmaktadır. Her parça değişiminde, sürekli üretim olmasından dolayı hat durdurulmakta ve bu da hat verimliliğini azaltmaktadır. Etkili bir çizelgeleme ile hattın duruş oranının mümkün olan en iyi seviyelere çekileceği düşünülmektedir. Bu çalışma Türkiye'nin ilk demir çelik tesisi olan KARDEMİR'de gerçekleştirilmiştir. KARDEMİR, ülkemizde 2007 yılından bu yana 72 m uzunluğunda ray üretebilen ve ürünlerini tüm dünyaya pazarlayan tek firmadır. Bu çalışmada, özelde ray üretim hattı için genelde de koruyucu bakımı parça değiştirerek yapan tüm sürekli üretim hatları için bir değişim çizelgeleme modeli önerilmektedir. Değişim çizelgesi, 1349 parça ele alınarak 365 günlük süre için yapılmaktadır ve toplam 1906 değişim işini kapsamaktadır. Çözüm kombinasyonlarının çok fazla olduğu bu problem için metasezgisel bir çözüm yöntemi olan Yapay Arı Kolonisi (YAK) kullanılmıştır. Çalışmada ele alınan iki modelde de her bir gündeki değişim işlerinin bakımcılara atanmasında, iki boyutlu Kutulama Problemi (KP) çözüm yöntemlerinden birisi olan Aşağı Sol Dolgu (ASD) algoritması kullanılmıştır. İlk olarak koruyucu bakım yöntemlerinde sık uygulanan klasik yöntemlerden birisi olan Zamana Bağlı Değişim (ZBD) modeli probleme uyarlanmış ve yıllık duruş süresi hesaplanmıştır. İkinci olarak ASD ve YAK algoritmasının hibritleştirilmesiyle geliştirilen Esnek Zamana Bağlı Değişim (EZBD) modeli probleme uyarlanmış ve yıllık duruş süresi hesaplanmıştır. İki modeldeki duruş süreleri kıyaslandığında geliştirilen hibrit modelin ilk modele göre yıllık duruş oranında yaklaşık %12 oranında iyileşme sağladığı görülmüştür. EZBD modeli, gösterdiği performansla her türlü değişim çizelgeleme problemine kolayca uyarlanabilecek yapıdadır.

Abstract:
Maintenance activities are carried out to maintain the initial state of the components in the systems. The maintenance policy may vary depending on the structure of the production line, but the most preferred policy for manufacturers is the Preventive Maintenance. This is because this policy reduces the possibility of disrupting all plans by encountering downtimes in production. Performing maintenance activities in a planned manner has a positive effect on total maintenance performance and production efficiency. Especially in continuous production lines, maintenance planning and scheduling are also important, as maintenance activities often cause production to stop. Rails are produced in continuous production lines. Most of the equipments in this line are huge and can not be moved. For this reason, in this production line preventive maintenance is done by changing the parts. Since the part replacement in this kind of production lines halts production, it decreases production outputs. An effective scheduling reduces the downtime to the lowest possible levels. This study, which is Turkey's first steel plant in KARDEMİR was performed. Since 2007, KARDEMİR is the only company in our country that can produce rails with a length of 72 m and markets its products to the whole world. In this study, a replacement scheduling model is proposed both for the rail production line and for all continuous production lines that perform preventive maintenance by replacing parts. The replacement schedule is prepared for 365 days with 1349 parts and covers a total of 1906 replecement jobs. Artificial Bee Colony (YAK), which is a meta-intuitive solution method, has been used for this problem where the combinations of solutions are very high. In the two models discussed in the study; Down Left Filling (ASD) algorithm, which is one of the two-dimensional Boxing Problem (KP) solution methods, was used in assigning the replacement jobs to the maintainers on each day. Firstly, the classical Time-Based Replacement (ZBD) model was analyzed and the downtime was calculated. Secondly, the Flexible Time-Based Replacement (EZBD) model developed by hybridizing ASD and YAK algorithm was adapted to the problem and the annual downtime was calculated. When the results are examined for both models, EZBD provided a decrease of approximately 12% in downtime compared to ZBD. As a result, the proposed solution method can be easily applied for any replacement scheduling problem. The EZBD model can be easily adapted to any kind of replacement scheduling problem with its performance.