Publication: Workforce optimization in aircraft maintenance processes
No Thumbnail Available
Date
2024
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
ÖzetHava aracı bakımı, iyi bir planlama ve farklı kaynakların optimizasyonunu gerektiren çok önemli ve zor bir süreçtir. Uçak bakım süreçlerindeki optimizasyon problemleri uçak bakım rotalama, uçak bakım sıralama/çizelgeleme ve görev tahsisi olarak gruplandırılır. Bu problemler, bakımın çizelgelenmesi veya otorite/üretici tarafından belirlenen iş periyotlarının optimal planlanması ile ilgilidir. Bu tezde, bakım Gantt Şemasının oluşmasını sağlayan iş kartlarının çizelgelenmesi ve teknisyenlerin görev kartlarına atanmasını içeren görev tahsisi problemlerine odaklanılmıştır. Birinci aşamada toplam bakım süresini minimize etmeye çalışan kaynak kısıtlı bir çizelgeleme modeli kurulmuştur. İkinci aşamada ise teknisyenler ve kartlar arasındaki uygunluğu maksimize etmeye, teknisyenler arasındaki sinerjiyi maksimize etmeye ve iş yükü dengesini sağlamaya çalışan çok amaçlı bir matematiksel model oluşturulmuştur. Teknisyenler ve kartlar arasındaki uygunluk, kartların kritikliğini ve teknisyenlerin deneyimini dikkate alan bulanık kural tabanlı bir sistemle ölçülmektedir. Ayrıca iki modelin entegre kullanımı için her iş vardiyasında iterasyonel olarak çalıştırılabilecek dinamik bir süreç önerilmiştir.Birinci modeli çözümlemek için 0-1 (ikili) programlama modeli üzerinde çalışılmış ve iş kartı çizelgeleri ikinci modelde kullanmak üzere geliştirilmiştir. İkinci modeli çözmek için AUGMECON2 adı verilen ε-kısıt yönteminin yeni bir versiyonu kullanılmış ve sonuçlar Türkiye'de bulunan bir uçak bakım şirketindeki vaka çalışması üzerinde analiz edilmiştir. Sonuçlar, geliştirilen modelin uygulamada işgücü planını iyileştiren, bakım maliyetlerini ve gecikmeleri azaltan ve uçuş güvenliğini artıran yüksek kaliteli çözümler üretilebileceğini göstermektedir. Uçak bakımının dinamik, belirsiz ortamı ve çok sayıda rutin olmayan işler dikkate alınarak işgücü yönetimi için bazı öneriler de tez kapsamında tartışılmaktadır.
Aircraft maintenance is a critical and complex process that requires efficient planning and optimization of various resources. Optimization problems in aircraft maintenance processes can be classified as aircraft maintenance routing, aircraft maintenance sequencing/scheduling, and task allocation. These problems involve scheduling maintenance or optimal planning of task periods required by the authority/manufacturer. In this thesis, we focus on the task scheduling problem, which enables creating a maintenance Gantt chart, and the task allocation problem, which assigns technicians to task cards that describe the jobs to be performed. In the first stage, a resource-constrained task scheduling model was established that tried to minimize the total maintenance time. In the second stage, a multi-objective mathematical model was created that tries to maximize the convenience between technicians and cards, maximize the synergy between technicians and ensure workload balance. The convenience between technicians and cards is measured using a fuzzy rule-based system that considers the criticality of cards and the experience of technicians. Furthermore, we propose a dynamic process for integrating the two models.In the first model, a 0-1 (binary) programming model is solved and card schedules were obtained for use in the second model. We used a novel version of the ε-constraint method, called AUGMECON2, to solve the model, and we analyzed it in a real-world case study at an aircraft maintenance company in Turkey. Our results demonstrate that application of our model can produce high-quality solutions that enhance the workforce plan in practice, reduce the maintenance costs and delays, and improve flight safety. We also discuss some recommendations for workforce management, considering the dynamic and stochastic environment of aircraft maintenance and the high proportion of non-routine tasks.
Aircraft maintenance is a critical and complex process that requires efficient planning and optimization of various resources. Optimization problems in aircraft maintenance processes can be classified as aircraft maintenance routing, aircraft maintenance sequencing/scheduling, and task allocation. These problems involve scheduling maintenance or optimal planning of task periods required by the authority/manufacturer. In this thesis, we focus on the task scheduling problem, which enables creating a maintenance Gantt chart, and the task allocation problem, which assigns technicians to task cards that describe the jobs to be performed. In the first stage, a resource-constrained task scheduling model was established that tried to minimize the total maintenance time. In the second stage, a multi-objective mathematical model was created that tries to maximize the convenience between technicians and cards, maximize the synergy between technicians and ensure workload balance. The convenience between technicians and cards is measured using a fuzzy rule-based system that considers the criticality of cards and the experience of technicians. Furthermore, we propose a dynamic process for integrating the two models.In the first model, a 0-1 (binary) programming model is solved and card schedules were obtained for use in the second model. We used a novel version of the ε-constraint method, called AUGMECON2, to solve the model, and we analyzed it in a real-world case study at an aircraft maintenance company in Turkey. Our results demonstrate that application of our model can produce high-quality solutions that enhance the workforce plan in practice, reduce the maintenance costs and delays, and improve flight safety. We also discuss some recommendations for workforce management, considering the dynamic and stochastic environment of aircraft maintenance and the high proportion of non-routine tasks.
Description
Keywords
iş gücü planlama, çok amaçlı modelleme, uçak bakım, AUGMECON2, bulanık mantık workforce planning, multiobjective modelling, aircraft maintenance, AUGMECON2, fuzzy logic