Raylı sistemlerde ve teleferiklerde personel çizelgeleme uygulamaları ve yeni model önerileri
Personnel scheduling applications and new model suggestions in rail systems and cable cars
Yazar: MUHAMMED ABDULLAH GENÇER
Danışman: PROF. DR. TAMER EREN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Kentsel raylı sistemler farklı nitelikte personeli barındıran birçok farklı işin olduğu bir sektördür. Bu tezde, personel çizelgeleme problemi farklı personel türleri ve raylı sistem birimlerinde yedi ayrı uygulama şeklinde gerçekleştirilmiştir. Uygulama 1 için 36 tren düzeltici bakım personelinin nitelikleri ve beklentileri dikkate alınarak 181 günlük arıza verileri incelenmiştir. Sekiz tahmin yöntemi arasından en az hatayı veren tahmin yöntemine göre günlük personel ihtiyacı belirlenmiştir. Daha sonra personelin vardiyalara eşit şekilde dağıtılması amacıyla arızanın türüne göre personel elektronik, elektromekanik ve mekanik olarak sınıflandırılmıştır. Problemin hedef programlama modeliyle çözüm sonucu mevcut durumla kıyaslandığında personel arasında önemli bir denge sağlandığı görülmüştür. Uygulama 2 için tren bakım personelinin ergonomik risk faktörlerinin dengelenmesi ve çalışan sağlığının korunması amacıyla ergonomik personel çizelgeleme problemi ele alınmıştır. 144 tren ekipmanı bakım görevlerinin fiziksel riskleri REBA yöntemiyle hesaplanmıştır. Personelin ekipman becerileri 36 bakım personeli için belirlenmiştir. Personel nitelikleri dikkate alınarak REBA puanlarıyla birlikte hedef programlama modeli oluşturulmuştur. Ergonomik risk faktörlerinin en aza indirilmesi ve personelin çalışma sürelerinin dengelenmesi amacıyla oluşturulan modelin çözüm sonuçları iş rotasyonuna izin vermiştir. Personelin fiziksel risk faktörleri değerlendirildiğinde sonuçlar mevcut duruma yaklaşık %10 iyileştirme sağlamış ve ergonomik iş yükleri personel arasında dengeli dağılmıştır. Ayrıca ergonomik risk dikkate alınmaksızın personelin yarısından fazlasının yüke maruz kaldığı görülmüştür. Uygulama 3'te Ankara metrosunun dört hattına personel ihtiyacına göre 751 güvenlik personeli dağıtılmıştır. Personele anket uygulanarak çalışmak istedikleri istasyon tercihleri dikkate alınmıştır. İstasyonlarda personel ihtiyaçları, çalışma kuralları ve personel tercih puanlaması dikkate alınarak personelin istasyonlara atanması amacıyla personelin tercih puanlarını en aza indirecek hedef programlama modeli kullanılmıştır. Dört hat için çözülen matematiksel modelin çözüm sonucunda M-1 hattında personelin %24,23'ü, M-2 hattında personelin %27,94'ü, M-3 hattında personelin %23.32'si ve M-4 hattında personelin %35.85'i ilk üç tercihine atanmıştır.  Ayrıca personel tercihleri arasında önemli bir denge sağlanmıştır. Uygulama 4'te teleferik ekipmanlarının bakım planlaması ile entegre personel çizelgelemesi problemi ele alınmıştır. Periyodik bakım görevleri incelenerek toplam 30 adet ekipmanın bakım aralıklarına göre hangi günlerde bakım yapılacağı hedef programlama modeli kullanılarak belirlenmiştir. Çözüm sonucunda ekipman bakım günlerinde ilgili ekipman bakımı konusunda yetkin ekiplerin bulunması istenmiştir. Personeli vardiyalara ve ekipman bakım görevlerine eşit şekilde dağıtmak için hedefler belirlenmiştir. Modelin çözüm sonucunda personelin bakım görevlerinde, vardiyalarda ve toplam çalışma süresinde mevcut duruma göre önemli bir denge sağlandığı görülmüştür. Uygulama 5'te kentsel metro hatlarında istasyonların bakımını ve kontrolünü yapan personelin vardiya çizelgeleme problemi ele alınmıştır. Personelin niteliğine göre hatlarda bulunması gereken personel sayıları belirlenmiştir. Belirlenen ihtiyaçlarla birlikte personelin vardiyalara ve hatlara dengeli dağıtılması amacıyla hedef programlama modeli oluşturulmuştur. Uygulama 6'da Ankara metrosu hatlarının bakımını ve kontrolünü yapan personelin ekip çizelgeleme problemi ele alınmıştır.  Ekip sayısı, personel ve vardiya kısıtlarıyla birlikte personelin görevlere dengeli ve eşit dağıtılması amacıyla hedef programlama modeli oluşturulmuştur. Modelin çözüm sonucunda aylık çalışma süreleri, ekip görevleri çok az bir sapmayla gerçekleşmiş ve gerçek hayata uygun sonuçlar vermiştir. Uygulama 7'de istasyonlarda temizlik personelinin vardiya çizelgeleme problemi ele alınmıştır. Problemde öncelikle istasyonların yolcu sayısı oranı aylık personel görevlerine oranlanarak her personel için görevlerin eşit ve dengeli dağıtılabilmesi amacıyla hedef programlama modeli kullanılmıştır. Çözüm sonuçları değerlendirildiğinde personelin hatlara dengeli atandığı ve aylık çalışma sürelerinin neredeyse eşit dağıldığı gözlenmiştir.

Abstract:
Urban rail systems is a sector with many different jobs involving different qualified personnel. In this thesis, the personnel scheduling problem has been implemented in seven different applications for different personnel types and rail system units. For Application 1, 181 days of fault data have been examined, considering the qualifications and expectations of 36 train corrective maintenance personnel. Daily personnel needs are determined according to the forecast method that give the least error among eight forecast methods. Then, the personnel are classified as electronic, electromechanical and mechanical according to the type of fault to distribute the personnel equally to the shifts. When the solution of the problem with the goal programming model is compared with the current situation, it is seen that a significant balance has been achieved among the personnel. For Application 2, the ergonomic personnel scheduling problem has been addressed to balance the ergonomic risk factors of train maintenance personnel and protect employee health. The physical risks of 144 train equipment maintenance tasks have been calculated using the REBA method. Personnel equipment skills are determined for 36 maintenance personnel. A goal programming model is created together with REBA scores, considering personnel qualifications. The solution results of the model created to minimize ergonomic risk factors and balance the working hours of the personnel allowed job rotation. When the physical risk factors of the personnel are evaluated, the results provide an approximately 10% improvement to the current situation and ergonomic workloads are distributed evenly among the personnel. In addition, it is observed that more than half of the personnel have exposed to the load, regardless of ergonomic risk. In Application 3, 751 security personnel are distributed to four lines of Ankara metro according to personnel needs. A survey is administered to the personnel and their station preferences where they would like to work are considered. A goal programming model is used to minimize the preference scores of the personnel to assign the personnel to the stations, considering the personnel needs, working rules and personnel preference scores at the stations. As a result of the solution of the mathematical model solved for four lines, 24.23% of the personnel in the M-1 line, 27.94% of the personnel in the M-2 line, 23.32% of the personnel in the M-3 line and 35.85% of the personnel in the M-4 line are assigned to their first three preferences. Additionally, an important balance has been achieved between personnel preferences. In Application 4, the problem of personnel scheduling integrated with cable car equipment maintenance planning is discussed. A total of 30 pieces of equipment are determined by examining periodic maintenance tasks. The days on which the maintenance will be carried out according to the maintenance intervals of the equipment are determined using the goal programming model. As a result of the solution, it is required to have crews competent in the maintenance of the relevant equipment on equipment maintenance days. Goals are set to distribute personnel evenly across shifts and equipment maintenance tasks. As a result of the solution of the model, it is observed that a significant balance is achieved in the maintenance tasks of the personnel, shifts and total working time compared to the current situation. In Application 5, the problem of shift scheduling of personnel who maintain and control stations on urban metro lines is discussed. The number of personnel required on the lines has been determined according to the qualifications of the personnel. A goal programming model is created to distribute personnel evenly to shifts and lines in line with the identified needs. In Application 6, the crew scheduling problem of the personnel who maintain and control the Ankara metro lines is discussed. A goal programming model is created to distribute personnel to tasks in a balanced and equal manner, along with crew number, personnel and shift constraints. As a result of the solution of the model, monthly working times and crew tasks are realized with very little deviation and give results compatible with real life. In Application 7, the shift scheduling problem of cleaning personnel at stations is discussed. In the problem, first of all, the goal programming model is used to distribute the duties equally and balanced for each personnel by proportioning the number of passengers of the stations to the monthly personnel duties. When the solution results are evaluated, it is observed that the personnel are assigned to the lines evenly and their monthly working hours are almost equally distributed.