Ergonomik Personel Çizelgeleme Problemi: Savunma Sanayinde Bir Uygulama

Year 2022, Volume: 14 Issue: 3, 43 - 68, 31.12.2022

Tamer Eren , Rabia Akgönül , Hacı Mehmet Alakaş

https://doi.org/10.29137/umagd.1201418

Abstract

Hızlı ve dinamik bir çalışma temposu olan savunma sanayinde insan gücüne olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Firmalar hızlı ve titiz üretim yaparken, iş güvenliği önlemlerini almaları, iş sağlığına önem vermeleri ve personelin verimli çalışabileceği ortamları ergonomik olarak doğru planlaması firmanın sektörde gelişmesine yardımcı olmaktadır. Ergonomik riskler göz önüne alınarak yapılan çizelgelemeler meslek hastalıklarını ve iş kazalarını azaltmakta, gerekli işçilik maliyetlerini azaltmakta ve çalışanların verimliliğini arttırmaktadır. Bu çalışmada savunma sanayisinin alt tedarikçisi olan bir firmada, toplam 60 personel için ergonomik personel çizelgeleme problemini gerçekleştirilmiştir. Çalışmada operatörlerin makinelerdeki yetkinlikleri ve özel istekleri tespit edilerek matematiksel model kurulmuştur. Daha sonra departmanlardaki görevler belirlenmiş ve görevlerin ergonomik risk değerleri REBA metodu ile hesaplanmıştır. Elde edilen risk değerlerini kullanarak görevlere atanmadaki toplam risk puanını en küçükleyecek matematiksel model kurulmuştur ve iki matematiksel model ILOG CPLEX Studio IDE programında çözülüp, çalışanlar için ergonomik riskler de göz önünde bulundurularak aylık çalışma çizelgeleri elde edilmiştir.

Keywords

ergonomik personel çizelgeleme, REBA, hedef programlama, savunma sanayi, ergonomic personnel scheduling, REBA, goal programming, defense industry

Thanks

Bu çalışma 28. Ulusal Ergonomi Kongresi’nde sunulmuştur.

Ergonomic Personnel Scheduling Problem: An Application in Defense Industry

Abstract

The need for manpower in the defense industry, which has a fast and dynamic work pace, is increasing day by day. While companies are producing fast and meticulously, taking occupational safety precautions, giving importance to occupational health and ergonomically correct planning of the environments where the personnel can work efficiently help the company to develop in the sector. Scheduling, taking into account ergonomic risks, reduces occupational diseases and work accidents, reduces the necessary labor costs and increases the productivity of the employees. In this study, the ergonomic personnel scheduling problem was carried out for a total of 60 personnel in a company that is a sub-supplier of the defense industry. In the study, the competencies and special requests of the operators on the machines were determined and a mathematical model was established. Then, the tasks in the departments were determined and the ergonomic risk values of the tasks were calculated with the REBA method. Using the obtained risk values, a mathematical model was established to minimize the total risk score in assignment to tasks, and two mathematical models were solved in the ILOG CPLEX Studio IDE program, and monthly work schedules were obtained considering ergonomic risks for the employees.

Keywords

ergonomic personnel scheduling, REBA, goal programming, defense industry

References

• Adem, A. & Dağdeviren, M. (2021). A personnel scheduling model containing thermal comfort and equivalent metabolic rate factors, Gazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(1), 303-317.
• Akbari, M. (2015). Tour scheduling for part-time employee with variable productivity, Proceedings of the 2015 International Conference on Industrial Engineering and Operations Management Dubai, United Arab Emirates (UAE), 3 – 5 March.
• Aksüt, G. Alakaş H.M. Eren, T., & Karaçam, H. (2022). Fiziksel ergonomik riskli personel çizelgeleme problemi için model önerisi: Kadın çalışanlar için tekstil sektöründe bir uygulama, Gazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Dergisi, 38(1), 245-256.
• Aksüt, G., Eren, T., & Tüfekçi, M. (2021) Tekstil sektöründe kadın çalışanların maruz kaldığı ergonomik risklerin çok kriterli karar verme yöntemleri ile belirlenmesi, Endüstri Mühendisliği, 32 (1), 12-33.
• Aksüt, G., Eren, T. & Tüfekçi, M., (2021). Tekstil sektör çalışanlarının maruz kaldığı ergonomik risklerin analitik ağ süreci ile değerlendirilmesi, Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 13 (1), 231-242.
• Aksüt, G., Tüfekçi, M., & Eren, T., (2020). Ergonomik Risk Faktörlerinin Sınıflandırılması Bir Literatür Taraması, Ergonomi, 3(3), 169-192.
• Aksüt, G., Alakaş, H.M., & Eren, T., (2022-baskıda). Determining ergonomic risks arising from the use of ınformation technologies in the covid-19 environment, International Journal of Human-Computer Interaction.
• Aktürk M.S., Varlı E., & Eren T., (2017). Tam Gün Vardiyalı ve Özel İzin İstekli Hemşire Çizelgeleme Probleminin Hedef Programlama İle Çözümü, Kırıkkale Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 7(2), 1-16.
• Alakaş, H.M., Pınarbaşı, M., Sönmez, İ. & Yüksel, A. (2019). Ergonomic staff task scheduling problem: A medium voltage insurance production application, 5th International Conference on Engineering Sciences-ICES. Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi, Ankara,Turkey, 19 September.
• Aryanezhad, M. B., Kheirkhah, A. S., Deljoo V., & Mirzapour Al-e-hashem, S. M. J., (2009).Designing safe job rotation schedules based upon workers’ skills, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 41(1-2), 193-199.
• Asensio-Cuesta S., Diego-Mas J. A., Canós-Darós L., & Andrés-Romano, C., (2011). A genetic algorithm for the design of job rotation schedules considering ergonomic and competence criteria, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 60(9-12), 1161-1174.
• Battini D., Glock C., Grosse E., Persona A., & Sgarbossa F., (2017).Ergo-lot-sizing: An approach to integrate ergonomic and economic objectives in manual materials handling, International Journal of Production Economics, 185, 230–239.
• Bautista J., Garcia C., & Pozo R., (2016). Models for assembly line balancing bytemporal, spatial and ergonomic risk attributes, European Journal of Operational Research, 251, 814–829.
• Bayraktar E., (2019).Tamsayılı Hedef Programlama ve Hemşire Çizelgeleme Problemi için Bir Uygulama, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Denizli.
• Bedir N., Eren T., & Dizdar E.N., (2017). Ergonomik Personel Çizelgeleme ve Perakende Sektöründe Bir Uygulama, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 5(3), 657-674.
• Boenzi, F., Mossa, G., Mummolo, G., & Romano, V. A., (2015). Workforce aging in production systems: Modeling and performance evaluation, Procedia Engineering, 100, 1108-1115.
• Carnahan, B. J., Redfern, M. S., & Norman, B., (2000). Designing safe job rotation schedules using optimization and heuristic search, Ergonomics, 43(4), 543-560.
• Cheshmehgaz, H.R., Haron, H., Kazemipour, F., & Desa, M. I., (2012). Accumulated risk of body postures in assembly line balancing problem and modeling through a multi-criteria fuzzy-genetic algorithm, 63, 503–512.
• Dewi, D.S., & Septiana, T., (2015). Workforce scheduling considering physical and mental workload: A case study of domestic freight forwarding, Procedia Manufacturing, 4, 445 – 453.
• Eren T. & Güner E., (2002). Tek ve paralel makinalı problemlerde çok ölçütlü çizelgeleme problemleri için bir literatür taraması, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 17 (4), 37-69.
• Eren T. & Güner E., (2004). Çok ölçütlü akış tipi çizelgeleme problemleri için bir literatür taraması, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10 (1), 19-30.
• Eren T., Özder E.H., & Varlı E., (2017). Hedef Programlama Yaklaşımı İle Temizlik Personeli Çizelgeleme Problemi İçin Bir Model Önerisi, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 7(2), 114-127.
• Ernst, A.T. Jiang, H., Krishnamoorthy, M., Owens, B., & Sier, D. (2004). An annotated bibliography of personnel scheduling and rostering, Annals of Operations Research, 127, 21–144.
• Gür, Ş., & Eren, T., (2018). Scheduling and planning in service systems with goal programming: literature review, Mathematics, 6, 265.
• Gür, Ş., & Eren, T., (2018). Application of operational research techniques in operating room scheduling problems: a literature overview, Journal of Healthcare Engineering, 1-15.
• Hochdörffer, J., Hedler, M., & Lanza, G., (2018). Staff scheduling in job rotation environments considering ergonomic aspects and preservation of qualifications, Journal of Manufacturing Systems, 46, 103-114.
• Ignizio J., (1985). Introduction to Goal Programming, Sage Publications Inc, Beverley Hills, California, Usa.
• Kaçmaz S.Ö., Alakaş H.M., & Eren T., (2020). Ergonomic staff scheduling problem with goal programming in glass industry, Journal of Turkish Operations Management, (4)1, 369-377.
• Kocabaş, M. (2009). Ağır ve Tehlikeli İşlerde Çalışan İş Görenlerde Zorlanmaya Neden Olan Çalışma Duruşlarının Analizi, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
• Malladi, S. & Min, K. J. (2004). Workforce scheduling with costs and ergonomic considerations. Paper presented at the IIE Annual Conference, Institute of Industrial Engineers, May 15-19, 2004, Hilton Americas, Houston, Texas.
• Mossa, G., Boenzi F., Digiesi, S., Mummolo, G., & Romao, V.A., (2016). Productivity and ergonomic risk in human based production systems: A job-rotation scheduling model, International Journal of Production Economics,171, 471–477.
• Moussavi, S. E., Mahdjoub, M., & Grunder, O., (2018). A multi-objective programming approach to develop an ergonomic job rotation in a manufacturing system, IFAC-PapersOnLine, 51(11), 850-855.
• Moussavi, S.E., Mahdjoub, M., & Grunder, O., (2016). Reducing production cycle time by ergonomic workforce scheduling, IFAC-PapersOnLine, 419–424.
• Otto, A., & Scholl, A., (2013). Reducing ergonomic risks by job rotation scheduling, OR spectrum, 35(3), 711.
• Özder, E.H., Özcan E., & Eren T., (2019). Staff task-based shift scheduling solution with an ANP and goal programming method in a natural gas combined cycle power plant, Mathematics, 7(192), 2-26.
• Özder, E.H., Özcan, E.C., & Eren, T., (2020). A Systematic Literature Review for Personnel Scheduling Problems, International Journal of Information Technology and Decision Making, 19 (6): 1695-1735.
• Pınarbaşı M. (2022). Ergonomik Personel Görev Çizelgeleme Problemi: Çok Amaçlı Bir Kısıt Programlama Modeli ve Vaka Çalışması, Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 14(1), 141-154.
• Rattanamanee, T. & Nanthavanij, S. (2013). Multi-Workday Ergonomic Workforce Scheduling With Days Off, Proceedings of the 4th International Conference on Engineering, Project, and Production Management, 1(1), 1117-1125.
• Sana S. S., Ospina-Mateus H., Arrieta F. G., & Chedid J. A., (2019). Application of genetic algorithm to job scheduling under ergonomic constraints in manufacturing industry, Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 10(5), 2063-2090.
• Seçkiner S.U., & Kurt M., (2005). Bütünleşik Tur-Rotasyon Çizelgeleme Yaklaşimi İle İşyükü Minimizasyonu”, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 20(2), 161-169.
• Song J., Lee C., Lee W., Bahn S., Jung C., & Yun M. H., (2016). Development of a job rotation scheduling algorithm for minimizing accumulated work load per body parts, Work, 53(3), 511-521.
• Şenyigit, E., & Atıcı U., (2018). Scheduling with Job Dependent Learning Effect and Ergonomic Risk Deterioration, 2nd International Symposium on Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies (ISMSIT) IEEE, 1-4.
• Wang T.C., & Liu C.C., (2014). Optimal Work Shift Scheduling with Fatigue Minimization and Day Off Preferences”, Mathematical Problems in Engineering, 1(1), 1-8.
• Wongwien, T. & Nanthavanij, S. (2012). Ergonomic workforce scheduling under complex worker limitation and task requirements: Mathematical model and approximation procedure, Songklanakarin Journal of Science ve Technology, 34(5), 541-549.
• Wongwien, T. ve Nanthavanij, S. (2013). Ergonomic Workforce Scheduling With Productivity And Employee Satisfaction Consideration, Proceedings of the 4th International Conference on Engineering, Project, and Production Management, 1(1), 1108-1116.
• Xu, Z., Ko, J., Cochran, D., & Jung, M., (2012). Design of assembly lines with the concurrent consideration of productivity and upper extremity musculoskeletal disorders using linear models, Computers ve Industrial Engineering, 62, 431–441.
• Yaoyuenyong, S. & Nanthavanij, S. (2006). Hybrid procedure to determine optimal workforce without noise hazard exposure, Computers ve Industrial Engineering, 51(4), 743-764.
• Yoon, S., Ko, J., & Jung, M., (2016). A model for developing job rotation schedules that eliminate sequential high workloads and minimize between-worker variability in cumulative daily workloads: Application to automotive assembly lines, Applied Ergonomics, 55, 8-15.