Abstract

Sustainable energy supply, which is defined as the production of the energy required by social life through uninterrupted, reliable, timely, clean and economical ways and its supply at the most affordable prices, is of great importance for developed and developing countries. Hydroelectric power plants which is the most advanced renewable energy technology with approximately 20% share of the world energy mix has critical importance for the realization of sustainable energy supply in Turkey as well as all over the world. Hydroelectric power plants have a shift work schedule as in all electricity generation power plants. It is important that scheduling the personnel, who ensure to keep from long- term failures that can occur and to continue uninterrupted generation in these continuous production facilities analytically in line with the demands of the company and legal obligations. Starting from this, in this study, the problem of scheduling of personnel working in a hydroelectric power plant has been addressed. For the solution of the problem, the model in which constraint programming and goal programming are integrated has been proposed for the first time in the literature. As a result of the solution of this integrated model created with real data, an optimal 31-day schedule was obtained for 28 staff working in 3 shifts. The demands of the company and the satisfaction of the personnel were ensured by making a fair and balanced appointment among the shift teams in the new schedule.

Keywords

• Shift scheduling
• constraint programming
• goal programming
• hydroelectric power plants

KISIT PROGRAMLAMA VE HEDEF PROGRAMLAMA ENTEGRASYONU İLE VARDİYA ÇİZELGELEMESİ: HİDROELEKTRİK SANTRAL UYGULAMASI

Abstract

Toplumsal hayatın gereksinim duyduğu enerjinin kesintisiz, güvenilir, zamanında, temiz ve ekonomik yollarla üretilmesi ve en uygun fiyatlarla arz edilmesi olarak tanımlanan sürdürülebilir enerji arzı, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler için büyük önem taşımaktadır. Dünya enerji karışımındaki yaklaşık beşte birlik payı ile en gelişmiş yenilebilir enerji teknolojisi olan hidroelektrik santraller ise, sürdürülebilir enerji arzının tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’de de sağlanması açısından kritik öneme sahiptir. Hidroelektrik santrallerde tüm elektrik üretim tesislerinde olduğu gibi vardiyalı bir çalışma programı bulunmaktadır. Bu sürekli üretim tesislerinde gerçekleşebilecek olan uzun süreli arızaların engellenmesini ve üretimin kesintisiz bir şekilde devam edebilmesini sağlayan personellerin işletmenin istekleri ve yasal yükümlülükler doğrultusunda analitik olarak çizelgelenmesi önemli bir husustur. Buradan hareketle bu çalışmada, bir hidroelektrik santralde çalışan personellerin çizelgelenmesi problemi ele alınmıştır. Problemin çözümü için kısıt programlama ve hedef programlamanın entegre edildiği model literatürde ilk defa önerilmiştir. Gerçek veriler ile oluşturulan bu entegre modelin çözümü neticesinde 3 vardiyada çalışan 28 personel için 31 günlük optimal bir çizelge elde edilmiştir. Elde edilen yeni çizelgede vardiya ekipleri arasında adaletli ve dengeli bir atama yapılarak işletmenin istekleri ve personelin memnuniyeti sağlanmıştır.

Keywords

• Vardiya çizelgeleme
• kısıt programlama
• hedef programlama
• hidroelektrik santraller

References

1. Alağaş H. M., Pınarbaşı M., Yüzükırmızı M., Toklu B., Karma modelli tip-2 montaj hattı dengeleme problemi için bir kısıt programlama modeli, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(4), 340-348, 2016.
2. Alağaş H. M., Yüzükırmızı M., Türker A. K., Stokastik Montaj Hatlarının Kısıt Programlama Ve Kapalı Kuyruk Ağları İle Dengelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(2), 231-240, 2013.
3. Alağaş H.M., Karma Modelli Montaj Hattı Dengeleme Problemi İçin Kısıt Programlama Modeli Ve Arama Stratejileri, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2017.
4. Arslan E., Kısıt programlama ile çizelgeleme problemlerinin çözülmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2010.
5. Apt K., Principles Of Constraint Programming, Cambridge university press, Birleşik Krallık, 2003.
6. Aykin T., Optimal shift scheduling with multiple break Windows, Management Science, 42(4), 591-602 1996.
7. Bedir N., Vardiya çizelgeleme probleminin kombine AHS-PROMETHEE ve hedef programlama yöntemleri ile çözümü: Bir hidroelektrik santral örneği, Yüksek Lisans Tezi, Kırıkkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale, 2017.
8. Bard J.F., Binici C., De Silva A.H., Staff scheduling at the United States Postal Service, Computers and Operations Research, 30, 745–771, 2003.

9. Bedir N., Eren T., Dizdar E.N., Ergonomik Personel Çizelgeleme ve Perakende Sektöründe Bir Uygulama, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 5 (3), 657-674, 2017.
10. Charnes A., Cooper W.W., Ferguson R., Optimal Estimation of Executive Compensation by Linear Programming, Management Science, 1, 138-151, 1955.
11. Charnes A., Cooper W.W., Management Models and Industrial Applications of Linear Programming, Wiley, New York, 1961.
12. Ciritcioğlu C., Akgün S., Varlı E., Eren T., Kırıkkale Üniversitesi güvenlik görevlileri için vardiya çizelgeleme problemine bir çözüm önerisi, Uluslararası Mühendislik Araştırma Ve Geliştirme Dergisi, 9 (2), 1-23, 2017.
13. Demirel B., Yelek A., Alağaş H. M., Eren T., ANKARAY Güvenlik Personelinin Vardiya Çizelgeleme Probleminin Hedef Programlama Yöntemi ile Çözümü, Demiryolu Mühendisliği Dergisi, 8, 1-17, 2018.
14. De Silva A., Combining constraint programming and linear programming on an example of bus driver scheduling, Annals of Operations Research, 108(1-4), 277-291, 2001.
15. Eitzen G., Panton D., Mills G., Multi-Skilled Workforce Optimization, Annals of Operations Research, 127, 359-372, 2004.
16. Eren T., Özder E., Varlı E., Hedef Programlama Yaklaşımı İle Temizlik Personeli Çizelgeleme Problemi İçin Bir Model Önerisi, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 7(2), 114-127, 2017.
17. Fırat M., Hurkens C. A. J., An improved MIP-based approach for a multi-skill workforce scheduling problem, Journal of Scheduling, 15(3), 363-380, 2012.
18. Goel V., Slusky M., Hoeve W.-J., Furman, K. C., Shao, Y., Constraint programming for LNG ship scheduling and inventory management, European Journal of Operational Research, 241(3),662- 673, 2015.
19. Günther M., Nissen VSub-daily staff scheduling for a logistics service provider., KI-Künstliche Intelligenz, 24(2), 105-113, 2010.
20. Gür Ş., Eren T., Alakaş H.M., Surgical Operation Scheduling with Goal Programming and Constraint Programming: A Case Stud, Mathematics, 7, 251, 2019.
21. Gür Ş., Eren T., Scheduling and Planning in Service Systems with Goal Programming: Literature Review, Mathematics, 6(11), 265, 2018.
22. Ignizio J. P., Goal Programming and Extensions, Lexington Mass: Heath, Lexington Books, Lexington, MA, 1976. Ignizio J.P., Introduction to goal programming”, Sage Publications Inc., Beverley Hills, California, 1985.
23. Kanet J. C, Ahire S. L., Gorman M. F., Constraint programming for scheduling. In J. Y. T. Leung (Ed.), Handbook of Scheduling, Boston: CRC Press, 47, 1-21, 2004.
24. Laporte G., Pesant G. A., General multi-shift scheduling system, Journal of the Operational Research Society, 55 (11), 1208-1217, 2004.
25. Lee S. M., Goal Programming for Decision Analysis, Auerbach, Philadelphia, 1972.
26. Lezaun M., Perez G., De La Maza E.S., Crew rostering problem in a public transport company Journal of the Operational Research Society, 57(10), 1173–1179 2006.
27. Louly M.A., A goal programming model for staff scheduling at a telecommunications center, Journal of Mathematical Modelling and Algorithms in Operations Research, 12, 167-178, 2013.
28. Özcan E.C., Varlı E., Eren T., Hedef programlama yaklaşımı ile hidroelektrik santrallerde vardiya personeli çizelgeleme, Bilişim Teknolojileri Dergisi, 10 (4), 363-370, 2017.
29. Özder E. H., Özcan E., Eren T., Staff Task-Based Shift Scheduling Solution with an ANP and Goal Programming Method in a Natural Gas Combined Cycle Power Plant, Mathematics, 7(2), 192, 2019.
30. Öztürkoğlu Y., Çalışkan F., Hemşire Çizelgelemesinde Esnek Vardiya Planlaması ve Hastane Uygulaması, Dokuz Eylul Universitesi Sosyal Bilimer Enstitusu Dergisi, 16(1), 115-133, 2014.
31. Pamir N., Enerji Politikalar ve Küresel Gelişmeler, Stratejik Analiz, 6(68), 57-73, 2005. Pınarbaşı M., Montaj hatlarının dengelenmesinde kısıt programlama ve kuyruk ağları yaklaşımları, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2015.
32. Pour S. M., Drake J. H., Ejlertsen L. S., Rasmussen K. M., Burke E., Constraint Programming/Mixed Integer Programming framework for the preventive signaling maintenance crew scheduling problem, European Journal of Operational Research, 269 (1), 341-352, 2018.
33. Rodriguez J., A Constraint programming model for real-time train scheduling at junctions, Transportation Research Part B: Methodological, 41 (2), 231-245, 2007.
34. Shuib A., Kamarudin F. I., Solving shift scheduling problem with days-off preference for power station workers using binary integer goal programming model, Annals of Operations Research, 272(1- 2), 355-372, 2019.
35. Sungur, B., Bulanık vardiya çizelgeleme problemleri için tamsayılı programlama modeli, Erciyes Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 30, 211-227, 2008.
36. Tc Enerji Ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Hidrolik, https://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Hidrolik, Erişim tarihi 5 Mayıs, 2019.
37. Topaloglu S., A multi-objective programming model for scheduling emergency medicine residents. Computers & Industrial Engineering, 51(3), 375-388, 2006.
38. Trilling L., Guinet A., Le Magny D., Nurse scheduling using integer linear programming and constraint programming, IFAC Proceedings Volumes, 39(3), 671-676, 2006.
39. Ünsal, Ö., Constraint Programming Approach to Quay Crane Scheduling Problem, Yüksek Lisans Tezi, Koç Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2013.
40. Ürker O., Çobanoğlu N., Türkiye’de hidroelektrik santraller’in durumu (HES’ler) ve çevre politikaları bağlamında değerlendirilmesi, Ankara Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 3(2), 65-88, 2017.
41. Varlı E., Eren T., Gençer M. A., Çetin S., “Ankara Metrosu M1 Hattındaki Vatmanların Vardiya Saatlerinin Çizelgelenmesi”, 3. Uluslararası Raylı Sistemler Mühendisliği Sempozyumu, Karabük, 279-285, 2016.
42. Varlı, E., Eren T., Vardiya çizelgeleme problemi ve bir örnek uygulama. Bilişim Teknolojileri Dergisi, 10(2), 185-197, 2016.
43. Varlı E., Eren T., Vardiya çizelgeleme problemi ve bir örnek uygulama, Bilişim Teknolojileri Dergisi, 10 (2), 185-197, 2016.
44. Yağcıoğlu Ş., Çetin H., Güngör İ., Kredi ve Yurtlar Kurumu Yöneticileri İçin Vardiya Planlamasında Bir Model Önerisi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 14 (2), 283-305, 2016.
45. Yelek A., Demirel B., Alağaş H. M., Eren T., Kısmi Zamanlı Çalışan Personellerin Çizelgelenmesi: Kırıkkale Üniversitesi Merkez Kütüphanesi Örneği, Kırıkkale Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 8 (2), 313-330, 2018.
46. Yılmaz M., Türkiye’nin enerji potansiyeli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi açısından önemi, Ankara Üniversitesi Çevrebilimleri Dergisi, 4(2), 33-54, 2012.
47. Yunes T.H., Moura A.V., De Souza C.C., Hybrid column generation approaches for urban transit crew management problems, Transportation Science, 39(2), 273-288, 2005.
48. Yüksel İ., Çalışma Yaşamı Kalitesinin Tipik ve A tipik İstihdam Açısından İncelenmesi, Doğuş Üniversitesi Dergisi, 5 (1), 47- 58, 2004.