Optimization of Spool Fabrication Process

Abstract

Spool manufacturing in a workshop environment is a preferred method in recent years for refinery and petrochemical plants. Spool manufacturing involves cutting and welding pipe and fittings in different length and quantities. It is aimed to have the least amount of loss when determining pipes to be cut for a spool. The purpose of this study is to optimize stock material usage to maximize spool quantity or Weld Dia Inch (WDI) total depending on the selected performance criteria. As part of a digital transformation project that covers all stages of the spool manufacturing process for a real factory, a Monte-Carlo algorithm has been developed to solve the optimization problem in the NP-hard category. Material Resource Planning (MRP) which provides the best performance criterion with minimum loss, is determined with the developed method.

Keywords

• Monte Carlo,cutting stock problem,stochastic optimization

Spool İmalat Süreci Optimizasyonu

Abstract

Rafineri ve petrokimya tesislerinin kurulmasında boru sistemine ait bölümlerin (spool) fabrika ortamında imalatı son yıllarda tercih edilen bir yöntem olmuştur. Spool imalatı farklı boy ve miktarlarda boru ve bağlantı elemanı malzemelerinin kullanımını gerektirmektedir. Bir spool için kesilmesi gereken borular belirlenirken kayıp miktarının en az olması amaçlanmaktadır. Bu çalışmanın amacı, spool imalat sürecinde malzeme kayıplarını en aza indiren ve seçilen performans kriterini (spool sayısı veya Weld Dia Inch (WDI toplamı)) maksimize eden stok malzemenin belirlenmesidir. Gerçek bir fabrika için spool imalat sürecinin bütün aşamalarını kapsayan bir dijital dönüşüm projesinin parçası olan çalışmada, NP-hard kategorisinde yer alan optimizasyon probleminin çözümü için bir Monte-Carlo algoritması geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem ile minimum kayıp ile en uygun performans kriterini sağlayan malzeme planlaması (MRP) belirlenmektedir.

Keywords

• Monte Carlo,stok kesme problemi,stokastik optimizasyon

References

1. Berberler M. E., Nuriyev U., Yıldırım A. 2011. A Software For The One-Dimensional Cutting Stock Problem. Journal of King Saud University - Science 23: 69–76.
2. Cui Y., Liu Z. 2011. C-Sets-Based Sequential Heuristic Procedure For The One-Dimensional Cutting Stock Problem With Pattern Reduction. Optimization Methods and Software, 26:637-645.
3. Dikili A. C., Takinacı A. C., Pek N. A., 2008. A New Heuristic Approach To One-Dimensional Stock-Cutting Problems With Multiple Stock Lengths In Ship Production. Ocean Engineering 35: 637–645. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2008.01.003
4. Eshghi K., Javanshir H. 2008., A Revised Version Of Ant Colony Algorithm For One-Dimensional Cutting Stock Problem, International Journal of Industrial Engineering : Theory Applications and Practice 15: 341-348.
5. Garey M. R., Johnson D. S., 1979. Computers and Intractability; A Guide to the Theory of NP-Completeness. Computers and Intractability.
6. Karelahti J., 2002. Solving The Cutting Stock Problem In The Steel Industry. Master’s Thesis. Helsinki University Of Technology.
7. Keskin F. D. 2015. Tek Boyutlu Kesme Problemi : Bir İşletme Uygulaması. Gazi Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi 15: 180–196.
8. Tanır D., Uğurlu O., Kapar M., Nuriyev U., 2018. “Birleşik Stok Kesme ve Patern Sıralama Problemi için Bir Sezgisel Algoritma”, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 22:300-305.

9. Wäscher G., Gau T., 1996. Heuristics For The Integer One-Dimensional Cutting Stock Problem: A Computational Study, OR Spektrum18:131-144
10. Wäscher G., Haußner H., Schumann H., 2007. An Improved Typology Of Cutting And Packing Problems, European Journal of Operational Research 183:1109-1130.