Yıl: 2021 Cilt: 36 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 433 - 445 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.732960 İndeks Tarihi: 10-11-2022

Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı

Öz:
Pirinç alaşımı ana olarak bakir ve çinko`dan oluşan ve gerekli hallerde kurşun, demir, alüminyum, kalay, nikel, antimon elementlerini de içeren bir malzemedir. Pirinç alaşımı dökümü sürecinde temel problemlerden biri, istenilen element oranlarını sağlayacak şekilde hangi saf ve hurda malzemelerin ne miktarlarda karıştırılacağını araştıran harmanlama problemidir. Saf malzemelerin içeriği kesin bir şekilde bilinmektedir, ancak pahalıdır: hurda malzemeler ise ucuzdur, fakat içeriklerindeki element oranları değişkendir. Literatürde yoğun olarak maliyet minimizasyonunu amaçlayan stokastik matematiksel modeller geliştirilmiştir. Ancak bu modellerin çözümünde bazı elementlerin oranları spesifikasyon sınırlarına eşit çıkar. Dolayısıyla, model çözümlerine göre dökülen pirinç alaşımları spesifikasyon sınırı dışına taşabilmekte ve kalite problemlerinde neden olmaktadır. Kalite ölçeği olarak süreç yetenek indisini maksimize etmeyi amaçlayarak bu problemi çözmeye çalışan çalışmalar da mevcuttur. Ancak süreç yetenek indisinin artması ile harman maliyeti de artmaktadır. Bu çalışmada, literatürde ilk kez hem harman maliyetini minimize etmeyi hem de süreç yetenek indisini maksimize etmeyi hedefleyen çok amaçlı stokastik matematiksel model geliştirilmiştir. Model şans kısıtlı programlama kullanılarak doğrusal olmayan deterministik eşleniğine dönüştürülmüş ve bulanık programlama yardımı ile tek amaçlı yapıya çevrilmiştir. Geliştirilen modelin gerçek hayat problemlerinde kullanılabilmesi için çözüm prosedürü önerilmiştir. Geliştirilen model ve çözüm prosedürü bir pirinç fabrikasından elde edilen verilerle çözülmüştür. Sonuçlar model ve prosedürün başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.
Anahtar Kelime: Süreç yetenek indisi maliyet harmanlama problemi çok amaçlı optimizasyon bulanık programlama

Brass alloy blending problem from quality and cost perspectives: A multi-objective optimization approach

Öz:
Brass alloy is a composition of copper and zinc and it also includes lead, iron, tin, aluminum, nickel, antimony if necessary. One of the basic problems in brass casting is to determine which pure and scrap materials will be mixed at what quantities; this problem is known as the blending problem. The ingredient ratios of pure materials are exactly known, however they are expensive. The scrap materials are cheaper than the pure ones with varying ingredient ratios. Stochastic mathematical models aiming to minimize blend cost have been developed in the literature. In the solutions of these models, some of the ingredient ratios exactly equal to the specification limits. Because of the variation, some of them may violate the specification limits and cause quality problems in the actual blends. There is only one study in the literature to solve the quality problem by maximizing the process capability index. However, the blend cost increases when the process capability index maximized. In this study, a multi- objective stochastic mathematical model, which aims both to minimize blend cost and to maximize process capability index, has been developed. The developed model has been converted to a deterministic non-linear counterpart by using chance-constrained programming. Then, fuzzy programming is used to transform the multi- objective model into a single objective one. A solution procedure has been proposed to use it effectively in real life applications. The developed model and solution procedure have been tested by the data supplied from a brass factory. The solution of the numerical example has shown that the developed model and solution procedure can be used successfully in real life applications.
Anahtar Kelime: Process capability index cost blending problem multi-objective optimization fuzzy programming

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Stigler G., The cost of subsistence, Journal of Farm Economics, 27 (2), 303-314, 1945.
  • 2. Vismara P., Remi C., and Gilles T, Constrained Global Optimization for Wine Blending, Constraints, 21 (4), 597–615, 2016.
  • 3. Cerdá J, Pautasso P.C., Cafaro D.C., Optimizing Gasoline Recipes and Blending Operations Using Nonlinear Blend Models, Industrial and Engineering Chemistry Research, 55 (28), 7782–7800, 2016.
  • 4. Wilson E, Willis R, Microcomputers and linear programming – Feedstock revisited, European Journal of Operational Research, 19, 297-304, 1985.
  • 5. Kim J., Lewis R.L., A large scale linear programming application to least cost charging for foundry melting operations, American Foundrymens Society Transactions, 95, 735–744, 1987.
  • 6. De Cock H.C., Sinclair M., Multi-mix feedstock problems on microcomputers, Operational Research Quarterly, 38, 585-590, 1987.
  • 7. Munford A.G., A microcomputer system of formulating animal diets which may involve liquid raw materials, European Journal of Operational Research, 41, 270– 276, 1989.
  • 8. Al-Shammari M., Dawood I., Linear programming applied to a production blending problem: A spreadsheet modeling approach, Production and Inventory Management, 38, 1-7, 1997.
  • 9. Buehlmann U., Ragsdale C.T., Gfeller B., A spreadsheet-based decision support system for wood panel Manufacturing, Decision Support Systems, 29, 207-227, 2000.
  • 10. Liu C.M., Sherali H.D., A Coal Shipping and Blending Problem for an Electric Utility Company, Omega, 28, 433-444, 2000.
  • 11. Sakalli U.S., Birgoren B., A Spreadsheet-Based Decision Support Tool for Blending Problems in Brass Casting Industry, Computers & Industrial Engineering, 56 (2), 724–35, 2009.
  • 12. Atac B., Adiguzel D., Tuylu S., Alp B.S., Study of the Optimal Aggregate Blending Model for Quarries, Environmental Earth Sciences, 75 (19), 1–11, 2016.
  • 13. Williams, H.P., Model building in Mathematical Programming, Wiley, New York, 1989.
  • 14. Ashayeri J., Van Eijs A.G.M., Nederstigt P., Blending Modelling in a Process Manufacturing: A Case Study, European Journal of Operational Research, 72 (3), 460– 68, 1994.
  • 15. Amini S.H., Vass C., Shahabi M., Noble A., Optimization of Coal Blending Operations under Uncertainty – Robust Optimization Approach, International Journal of Coal Preparation and Utilization, 1–21, 2019.
  • 16. Bliss N.G., Advances in Scrap Charge Optimization, In One Hundred First Annual Meeting of the American Foundrymen’s Society, Rosemont, 27–30, 1997.
  • 17. Candler W., Coal blending with acceptance sampling, Computers and Operations Research, 18, 591-596, 1991.
  • 18. Shih J., Frey H., Coal blending optimization under uncertainty, European Journal of Operational Research, 83, 452–465, 1995.
  • 19. Blanchard-Gaillard D., Yano C.A., Leung J.M.Y., Brown M.J., Discrete deterministic and stochastic blending problems with two quality characteristics: aluminum blending, IIE Transactions, 31, 1001-1009, 1999.
  • 20. Kumral M., Application of chance-constrained programming based on multi-objective simulated annealing to solve a mineral blending problem, Engineering Optimization, 35 (6), 661–673, 2003.
  • 21. Lu M., Qian J., Ekşioǧlu S.D., Roni M.S., Stochastic Models for an Optimal Blending of Biomass under Cost, Quality and Uncertainty Considerations, 67th Annual Conference and Expo of the Institute of Industrial Engineers, 1103–9, 2017.
  • 22. Gholamnejad J., Azimi A., and Teymouri M, R., Application of stochastic programming for iron ore quality control, Journal of Mining and Environment, 9 (2), 331-338, 2018.
  • 23. Noh N.M., Bahar A., Zainuddin Z.M., Scenario Based Two-Stage Stochastic Programming Approach for the Midterm Production Planning of Oil Refinery, Matematika: Malaysian Journal of Industrial and Applied Mathematics, 34 (3), 45-55, 2018.
  • 24. Kumar A., Dimitrakopoulos R., Application of simultaneous stochastic optimization with geometallurgical decisions at a copper–gold mining complex, Mining Technology, 128 (2), 88-105, 2019.
  • 25. Rong A., Lahdelma R., Fuzzy Chance Constrained Linear Programming Model for Optimizing the Scrap Charge in Steel Production, European Journal of Operational Research 186 (3), 953–64, 2008.
  • 26. Sakalli Ü.S., Birgören B., Joint optimization of quality and cost in brass casting using stochastic programming, Engineering Optimization, 1-13, 2019.
  • 27. Montgomery D.C., Introduction to Statistical Quality Control 6th ed, John Wiley & Sons, New York, 2012.
  • 28. Sakalli Ü.S., Döküm sanayinde harmanlama problemleri için olabilirlik ve olasılık teorisi tabanlı modelleme ve çözüm yaklaşımları, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2010.
  • 29. Sakallı Ü.S., Baykoç Ö.F., Birgören B., Stochastic Optimization for Blending Problem in Brass Casting Industry, Annals of Operations Research, 186 (1), 141– 57, 2011.
  • 30. Lu J., Zhang G., Ruan D., Wu F., Multi-Objective Group Decision Making Methods, Software and Applications With Fuzzy Set Techniques, Imperial College Press, London, 2007.
  • 31. Zimmermann, H.J., Fuzzy programming and linear programming with several objective functions, Fuzzy Sets and Systems, 1, 45–55, 1978.
APA Birgoren B, SAKALLI U (2021). Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. , 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
Chicago Birgoren Burak,SAKALLI Umit Sami Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. (2021): 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
MLA Birgoren Burak,SAKALLI Umit Sami Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. , 2021, ss.433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
AMA Birgoren B,SAKALLI U Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. . 2021; 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
Vancouver Birgoren B,SAKALLI U Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. . 2021; 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
IEEE Birgoren B,SAKALLI U "Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı." , ss.433 - 445, 2021. 10.17341/gazimmfd.732960
ISNAD Birgoren, Burak - SAKALLI, Umit Sami. "Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı". (2021), 433-445. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.732960
APA Birgoren B, SAKALLI U (2021). Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(1), 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
Chicago Birgoren Burak,SAKALLI Umit Sami Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36, no.1 (2021): 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
MLA Birgoren Burak,SAKALLI Umit Sami Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.36, no.1, 2021, ss.433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
AMA Birgoren B,SAKALLI U Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(1): 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
Vancouver Birgoren B,SAKALLI U Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(1): 433 - 445. 10.17341/gazimmfd.732960
IEEE Birgoren B,SAKALLI U "Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36, ss.433 - 445, 2021. 10.17341/gazimmfd.732960
ISNAD Birgoren, Burak - SAKALLI, Umit Sami. "Kalite ve maliyet perspektiflerinden pirinç alaşımı harmanlama problemi: Çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36/1 (2021), 433-445. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.732960