Development of A Simulation-Integrated Dynamic Integer Programming Model for Optimizing Truck Replacement Decisions in Mining
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: İNANÇ TAHA SERBEST
Danışman: Onur Gölbaşı
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sermaye ekipmanlarının yenilenme (ikame) planlaması, özellikle üretim ve işletme koşullarının zaman içinde değiştiği ve taşıma filolarının uzun proje ömürleri boyunca faaliyet gösterdiği madencilik gibi döngüsel ve sürekli operasyonlarda kritik bir karar problemidir. Ekipmanların yaşlanması, artan taşıma mesafeleri ve zamana bağlı olarak değişen üretim hedefleri; verimlilik, işletme maliyetleri ve yatırım gereksinimleri üzerinde birlikte etkili olmaktadır. Geleneksel ekipman yenileme yaklaşımları çoğu zaman operasyonel performans ile ekonomik değerlendirmeyi ayrı ayrı ele almakta, bu durum ise gerçekçi koşullar altında uzun dönemli ve sistem düzeyinde karar vermeyi sınırlamaktadır. Bu tez çalışması, kamyon tabanlı taşıma sistemleri için uzun vadeli yenileme ve yatırım planlamasını desteklemek amacıyla simülasyon ile bütünleştirilmiş dinamik bir tamsayılı programlama modeli geliştirmektedir. Öncelikle, gelişen yol ağları ve değişen operasyonel koşullar altında güzergâha özgü döngü süreleri, ekipman yaşına bağlı kullanılabilirlik, yakıt tüketimi ve verimlilik gibi ayrıntılı taşıma faaliyetlerini temsil eden bir ayrık olay simülasyon modeli kurulmuştur. Elde edilen bu simülasyon çıktıları daha sonra, her bir kamyon için yaşa, üretim periyoduna ve üretim konumuna bağlı parametreler olarak matematiksel optimizasyon modeline aktarılmıştır. Tamsayılı programlama tabanlı optimizasyon modeli, çok periyotlu bir planlama süreci boyunca heterojen bir kamyon filosu için satın alma, kullanım, yenileme ve faaliyetten çekilme kararlarını belirlemektedir. Modelin amacı; her dönemde konuma özgü üretim hedeflerini sağlarken, sermaye yatırımları, işletme maliyetleri, atıl kapasite üretim kayıplarını ve de hurda ve ikinci el ekipman satışı gelirlerini içeren toplam filo maliyetlerinin Net Bugünkü Değerini en aza indirmektir. Model, yeni ve ikinci el ekipman alternatiflerini, kullanılabilirliğe dayalı verimlilik düşüşünü ve çoklu konumlarda konuşlandırma kısıtlarını açık biçimde dikkate almaktadır. Önerilen modelleme çerçevesi, 15 yıllık bir planlama süreci için 195 farklı güzergâha sahip gerçek bir açık ocak işletmesine uygulanmıştır. Uygulama sonuçları, tüm üretim hedeflerinin dinamik olarak ayarlanan filo büyüklüğü ve kamyon yenileme planlamasıyla ile karşılandığını göstermektedir. Minimize edilmiş amaç fonksiyonu, €27,96 milyon tutarında asgari toplam maliyet üretmiş ve kamyon yenilemeleri ile yatırım kararlarının ekipman yaşlanması, madenin genişlemesi ve değişen taşıma koşullarına bağlı olarak zaman içinde değiştiğini ortaya koymuştur. Duyarlılık analizleri, üretim hedeflerinin, filo büyüklüğü ve yatırım zamanlaması üzerinde belirleyici olduğunu, finansal parametrelerin ise ağırlıklı olarak toplam maliyet seviyelerini etkilediğini göstermektedir. Sonuçlar, ayrık olay simülasyonu ile dinamik optimizasyonun birlikte kullanılmasının, madencilik ve diğer döngüsel üretim sistemlerde uzun vadeli ekipman yenileme planlaması için uygulanabilir ve güvenilir bir araç sunduğunu doğrulamaktadır.