Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

449-457

Authors: Mustafa UÇURUM1 , Emrah GÜNEŞSU2 , Tolga Berkay ŞİRİN3 , Yusuf KAYNAK4

Öz Östenitik 316LVM malzemeler başta medikal cerrahi uygulamalarında ve implant malzemesi olmak üzere biyomedikal endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Biyomedikal uygulamalarda özellikle vücut içinde kullanılan implantlarda aşınmaya neden olacak tribolojik koşullara maruz kalırlar. Bu malzemelerden üretilen implantların aşınma davranışları özellikle yüzey özellikleri ile ilgilidir. Yüzey özelliklerini etkileyen en önemli süreçlerden biri ise implant imalatındaki son imalat operasyonlarından biri olan talaşlı imalattır. Dolayısı ile talaşlı imalat parametreleri ve sürecinin bu malzemenin yüzey özelliklerine ektisinin incelenmesi ve yüzeye kazandırdığı özellikler ve bunun sonucunda yüzeyin aşınma direncindeki değişim bu araştırmanın konusu olmuştur. Bu çalışmada, östenitik 316LVM paslanmaz çeliğin farklı kesme parametreleri kullanılarak kuru kesme şartlarında frezeleme operasyonu yapılmıştır. Frezeleme sonrasında yüzey pürüzlülüğü, mikrosertlik, mikroyapı gibi yüzey bütünlüğü karakteristikleri incelenmiştir. İşleme ile oluşan karakteristiklerin malzemenin aşınma direncine etkisi pin-on-disk testi ile ortaya konulmuştur. Kesme hızı ve ilerlemenin malzemenin işlenmiş yüzeyinin pürüzlülüğüne ve malzeme yüzey ve yüzey altındaki pekleşmeye etkisi olduğu görülmektedir. Pekleşmenin olduğu numunelerde aşınma direncin düşük olduğu, yüzey pürüzlülüğünün yüksek olduğu numunelerde ise aşınma direncinin yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar kelimeler: 316LVM paslanmaz çelik, Talaşlı imalat, Yüzey bütünlüğü, Aşınma davranışı. Abstract Austenitic 316LVM stainless are widely used in biomedical industry in particular medical surgical applications, and implant materials. In biomedical applications, especially implants used in the body are exposed to tribological conditions that cause wear behavior. Wear behavior of Implants fabricated by using these materials related to the surface conditions. One of the important processes influencing the surface properties used in fabricating process of implant is machining operation. For this reason, the effect of machining parameters and condition on the surface properties of this material and eventually altering the wear response is the focus of this current research. In this paper, dry milling operations of Austenitic 316LVM under various parameters were presented. The surface roughness, microhardness, microstructure are the examined surface integrity characteristics in this study. The effect of generated characteristics resulting from machining on wear resistance is measured using pin-on-disc test. It was revealed that cutting speed and feed has notable effect on surface roughness and strain hardening of the specimen. Increased strain hardening generally results in decreased wear resistance while increased surface roughness results in increased wear resistance.

465-471

Authors: Mehtap HIDIROGLU1 , Unal KAHRAMAN2 , Nizamettin KAHRAMAN3

Abstract Usage of UHSS (ultra high-strength steels) had increased in recent years, automobile Body in White-BIW- manufacturers had faced the challenge of choosing between two types of currents for resistance spot welding equipment. The objective of this work is to compare the effects of welds obtained from both AC and MFDC (alternate current-AC- power source and medium frequency constant current one-MFDC) machines on mechanical performance. Two different welding equipment had been used for making joints between as-delivered 22MnB5 and DP600 steel sheets. The micro-hardness results, tensile shear (TS) and cross tension (CT) tests of resistance spot welded (RSW) joints between as - delivered (22MnB5) and double phase (DP600) steels for both AC and MFDC process are detailed. According to the results, comparatively lower hardness values were observed in the weld metal and heat effected zones of the welded samples obtained by MFDC technology compared to AC technology. The positive effect was observed in the strength and elongation values of the samples welded with MFDC technology according to AC technology. When the CT and TS test results were evaluated, more than 5% improvement is observed on welded samples with MFDC technology. The originality of this paper presents a comparative study of joint performance properties effect for both AC and MFDC process on dissimilar joints between as-delivered 22MnB5 and DP600.Öz Özellikle ultra yüksek mukavemetli çeliklerin kullanımı son yıllarda arttıkça, araç gövdesi, üreticileri nokta direnç kaynak ekipmanı için iki akım türü arasında seçim yapma zorluğu ile karşı karşıya kalmıştır. Bu çalışmanın amacı, alternatif akım (AA) ve orta frekans doğru akım (OFDA) güç kaynak makinelerinden elde edilen kaynaklı bağlantıların mekanik performans üzerindeki etkilerini karşılaştırmaktır. Preslenmemiş 22MnB5 ve DP600 çelik saclar arasındaki bağlantı için iki farklı kaynak ekipmanı AA ve OFDA teknolojisi kullanılmıştır. Hem AC hem de OFDA işlemi için preslenmemiş (22MnB5) ve çift fazlı (DP600) çelik arasındaki nokta direnç kaynaklı bağlantıların mikro sertlik sonuçları, çekme makası ve çapraz gerilim testleri ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Sonuçlara göre, OFDA teknolojisi ile elde edilen kaynaklı örneklerin kaynak metali ve ITAB bölgelerinde AA teknolojisine kıyasla nispeten daha düşük sertlik değerleri gözlenmiştir. AA teknolojisine göre OFDA teknolojisi ile kaynak yapılmış numunelerin mukavemet ve uzama değerlerinde pozitif etki gözlenmiştir. Çapraz çekme ve çekme makaslama testi sonuçları değerlendirildiğinde, OFDA teknolojisine sahip kaynaklı numunelerde %5'ten fazla iyileşme gözlenmektedir. Bu makalenin özgünlüğü hem AA hem de OFDA prosesinin preslenmemiş 22MnB5 ve DP600 arasındaki farklı bağlantının performans özelliklerine etkisini inceleyen karşılaştırmalı bir çalışma sunmaktır. Anahtar kelimeler: Nokta direnç kaynağı, Preslenmemiş 22MnB5, DP600, AA ve OFDA nokta direnç kaynağı.

478-483

Authors: Abdullah Onur OZDEMIR1 , Regaip MENKUC2 , Cetin KARATAS3

Abstract One of the most important failures that occur during the forming of laminated composite materials is shear failure. Interlaminar shear strength is examined to determine this mechanism of damage. In this study, bending test via the short beam method was applied to thermoplastic composite laminates with two different compositions. It was aimed to analysis on the effects of the glass fiber architecture types on shear properties of the thermoplastic composite laminates. Both types of composite laminates have 3 mm thickness, the matrix element is Polypropylene and the reinforcing element is glass fiber. The first material has a fiber ratio of 60% and a continuous fiber stacked at 0/90 in its structure. The fiber content of the second material is 38% and it contains both chopped and woven continuous fiber. The interlayer shear properties of two kinds of composite laminates containing reinforcement elements in different types were compared. In addition, failure situations were examined by performing macro imaging. The shear strength of the composite laminate containing chopped fiber was higher than the composite material with high continuous fiber weight ratio. Öz Kompozit levha malzemelerin şekillendirilmesi sırasında meydana gelen en önemli hasarlardan birisi de kayma hasarıdır. Bu hasar mekanizmasının belirlenmesi için tabakalar arası kayma direnci incelenmektedir. Bu çalışmada, iki farklı kompozisyona sahip termoplastik kompozit levhalara kısa kiriş metoduyla eğme testi uygulanmıştır. Cam elyaf mimarisinin termoplastik kompozit levhaların kayma özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Her iki tür kompozit levha da 3 mm kalınlıkta olup, matriks elemanı Polipropilen ve takviye elemanı cam elyaftır. Birinci malzemenin yapısında 0/90 dizilmiş ve %60 oranda sürekli elyaf bulunmaktadır. İkinci malzeme ise % 38 oranda hem kırpılmış hem de dokunmuş sürekli elyaf içermektedir. Farklı biçimlerde takviye elemanı içeren iki tür kompozit levhanın tabakalar arası kayma özellikleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca, makro görüntüleme yapılarak hasar durumları incelenmiştir. Hibrit elyaf içeren kompozit levhanın kayma dayanımı, kütlece sürekli elyaf oranı fazla olan kompozit malzemeye göre daha yüksek çıkmıştır. Anahtar kelimeler: Kayma hasarı, Kayma dayanımı, Kısa kiriş metodu, Termoplastik kompozit levha.

495-503

Authors: İlayda BAŞ1 , Özgü TOSUN2 , Vedat BAYRAM3

Öz Bu makale bir Bulaşık Makinesi Fabrikasında bulunan montaj hattı üzerinde yapılması planlanan hat dengeleme çalışması üzerinedir. Çalışmanın ana motivasyonu, montaj hattını benzer işleri gruplayarak daha dengeli hale getirmek ve vardiya başına üretilen bulaşık makinesi sayısını arttırmaktır. Bu temel amaçların yanında çalışma; işçi atamasının yeniden yapılmasnı, iş-stok alanı optimizasyonu ve istasyonlardaki iş gücünün dengelenmesini hedeflemektedir. İstasyonların, asansörün ve robotların yer seçimi ile istasyonlara iş ve işçi atama kararlarını dikkate alan yeni bir tam sayılı programlama modeli öneriyoruz ve problemi kesin olarak çözmek için ticari bir çözücü kullanıyoruz. Problemin çözümünden elde edilen çıktılar ışığında mevcut sistem ve iyileştirilmiş sistem sonuçları karşılaştırılmıştır. Öncelikle bulaşık makinesi üretim kapasitesinin mevcut duruma göre artış değerlendirmesi yapılmış, ardından gruplanan işlerin çevrim süresine olan etkisi değerlendirilmiştir. Yapılan duyarlılık analizleri sonuçlarına göre mevcut tempoyu, çevrim süresini ve işçi sayısını iyileştiren farklı sonuçlar önerilmiştir. Bu sonuçlara göre, problemin diğer parametreleri sabitken, işçi sayısı %36 oranında azaltılabilirken, vardiya başı üretilen bulaşık makinesi sayısını %52’ye kadar arttırılabilir. Bu çalışmada firmaya önerilen sonuçta ise benzer işler gruplanarak açılan istasyon sayısı 68% oranında azaltılmış, istasyonlar tarafından kullanılabilecek alan sayısı mevcut sistem ile aynı tutularak işçi sayısı 10% oranında azaltılmış ve çevrim süresinden 4.34 sn. kazanılmıştır ve böylece vardiya başı üretilen makine sayısı %43 arttırılmıştır. Anahtar kelimeler: Hat dengeleme, İş-İşçi-Robot/Asansör-İstasyon ataması, Montaj hattı, Tam sayılı programlama. Abstract The focus of this article is on the line balancing work planned on the assembly line of a Dishwasher Factory. The main motivation is to make the assembly line more stable by grouping similar jobs and to increase the number of dishwashers produced per shift. We further aim to rearrange the number of operators, optimize work-stock area and balance the man power at the stations. We propose a novel integer programming model that takes into account the location selection of stations, elevators and robots and the decisions of assigning jobs and workers to stations and use a commercial solver to solve the problem exactly. In the light of the outputs obtained from the solution of the problem, the current system and the improved system results were compared. First, the increase in dishwasher production capacity under current operational guidelines was evaluated and then the effect of grouping jobs on cycle time was evaluated. Based on the results of the sensitivity analysis, alternative solutions were proposed to optimize the current tempo, cycle time and number of workers. The results indicate that the number of workers can be reduced by 36%, while the number of dishwashers produced per shift can be increased by up to 52%, when all other inputs of the problem are fixed. Compared to the current practice, in the solution proposed to the manufacturing firm, the number of stations opened with similar jobs grouped was reduced by 68%, the number of fields that could be used by the stations was kept the same, the number of workers was reduced by 10% and the cycle time was improved by 4.34 seconds and the number of machines produced per shift increased by 43%.

513-519

Authors: Mert EDALI1,2

Abstract Random Forests is a widely used machine learning algorithm for classification and regression problems from different domains. Although they are generally accurate, their interpretability is low compared to their building blocks: single decision trees. Using the fact that each member of a Random Forest is a decision tree, we propose different set partitioning formulations to extract interpretable if-then rules from Random Forests. Our experiments on well-known classification and regression datasets show that the original set partitioning model formulation significantly reduces the number of rules while keeping the accuracy at acceptable levels. We also propose a modification to the problem's objective function, which aims to reduce the number of extracted rules further. We observe a further reduction in the number of extracted rules while the accuracy values stay nearly the same. Although the set partitioning problem is NP-hard, we obtain optimal results for most datasets within twenty minutes. Öz Rastgele Ormanlar farklı alanlardaki sınıflandırma ve regresyon problemleri için sıklıkla kullanılan bir yapay öğrenme algoritmasıdır. Yüksek başarım göstermelerine rağmen, yapıtaşları olan karar ağaçlarına kıyasla yorumlanabilirlikleri oldukça düşüktür. Her bir üyesinin bir karar ağacı olduğu gerçeğinden yola çıkarak, Rastgele Ormanlardan yorumlanabilir eğer-ise tipinde kurallar çıkarmak için farklı küme bölüntüleme formülasyonları öneriyoruz. Literatürde sıklıkla kullanılan sınıflandırma ve regresyon veri setleri üzerinde yaptığımız deneylerin sonuçları göstermektedir ki orijinal küme bölüntüleme model formülasyonu, başarımı kabul edilebilir seviyelerde tutarak kural sayısını önemli ölçüde düşürebilmektedir. Çıkarılan kural sayısını daha da düşürebilmek için problemin amaç fonksiyonuna bir değişiklik öneriyoruz. Bu değişiklikle birlikte, çıkarılan kural sayısında daha da düşüş gözlemlerken başarımın aynı seviyelerde kaldığını gözlemliyoruz. Küme bölüntüleme problemi NP-zor olmasına rağmen, çoğu veri seti için yirmi dakika içinde en iyi çözümü buluyoruz. Anahtar kelimeler: Rastgele ormanlar, Kural çıkarma, Küme bölüntüleme, Sınıflandırma, Regresyon, Yorumlanabilirlik.

532-541

Authors: Mehmet PINARBAŞI1 , Hacı Mehmet ALAKAŞ2

Öz Montaj hattı dengeleme problemi (MHDP) çevrim zamanı/istasyon sayısı ve görevler arasındaki öncelik ilişkileri gibi bazı kısıtlar içerir. Ancak, teknolojik ve organizasyonel kısıtlamalardan dolayı, uyumlu görevler, uyumsuz görevler, istasyon ve kaynak kısıtları gibi bazı diğer kısıtlar ile gerçek hayat üretim sistemlerinde karşılaşılabilmektedir. Bu çalışmada, bu kısıtların MHDP üzerindeki etkileri araştırılacaktır. Bu amaçla, bir kısıt programlama (KP) modeli önerilmiştir. Modelin amacı verilen bir çevrim zamanı değeri için istasyon sayısının en küçüklenmesidir (Tip-1 problemi). Önerilen KP modelinin karışık tamsayılı programlama (KTP) ve ABSALOM yaklaşımına göre kesinleştirilmiş optimal çözüm sayısı, optimal çözüm sayısı, iyi çözüm sayısı, optimal çözüm ile ulaşılan çözüm arasındaki görece fark ve ortalama toplam çözüm zamanı gibi performans ölçütleri açısından çözüm kalitesi araştırılmıştır. Ayrıca, önerilen yaklaşım literatürde yer alan problem örnekleri ile test edilmiştir ve modeller arasındaki karşılaştırmalı sonuçlar rapor edilmiştir. Sayısal deneyler, atama kısıtlarının problemin karmaşıklığını artırmasına rağmen, KP'nin MHDP'nin çözümünde etkin ve kaliteli bir çözüm yöntemi olduğunu göstermiştir. Anahtar kelimeler: Montaj hattı dengeleme, Tip-1 problemi, Atama kısıtları, Kısıt programlama, Karışık tamsayılı programlama. Abstract The assembly line balancing problem (ALBP) contains some constraints which are cycle time/number of stations and precedence relations between tasks. However, due to the technological and organizational limitations, several other restrictions, such as linked tasks, incompatible tasks, station, and resource constraints, can be encountered in real production systems. In this study, we evaluate the effect of these restrictions on ALBP. For this purpose, a Constraint Programming (CP) model is proposed. The objective of the model is to minimize the number of stations for given cycle time (Type-1 problem). We investigate the solution quality of the proposed CP model according to the mixed-integer programming (MIP) and ABSALOM in terms of the several performance measurements such as the number of proofing optimal solution, number of the optimal solution, number of the best solution, relative gap between the solution with the optimal solution and average total solution time. Furthermore, the proposed approach is tested on the literature test instances, and the comparison results between models are reported. Although assignment restrictions increase the complexity of the problem, numerical experiments demonstrate that CP is an effective and high-quality solution method in solving ALBP.

549-555

Authors: Velittin KALINKARA1 , Kadir ÖZKAYA2 , Taner DİZEL3

Öz Türk mobilya endüstrisi, çoğu geleneksel yöntemlerle çalışan atölye tipi, küçük ölçekli işletmelerin ağırlıkta olduğu bir görünüme sahiptir. Mobilya grubu ürünlerde hem işyeri hem de istihdam düzeyi itibarıyla İzmir, Denizli ve Manisa Ege Bölgesinde en fazla çalışanın istihdam edildiği iller arasında yer almaktadır. Bu illerde işletme başına düşen çalışan sayısı açısından altı kişi ile Türkiye ortalamasının altında istihdam düzeyine sahip daha küçük firmalar bulunmaktadır. İşgücünden en etkin şekilde yararlanabilmek için fiziksel çevre koşullarının insana uydurulması gerekir. Uygun olmayan koşullarda çalışanlar, kendilerini rahat hissetmedikleri gibi verimli de olamazlar. Bu araştırma mobilya üretimi yapan işletmelerde çalışma ve fiziksel çevre koşullarının ergonomik yeterliğinin çalışanlar tarafından belirlenmesi amacıyla yürütülmüştür. Bu amaçla Denizli, İzmir ve Manisa illerinde mobilya üretimi yapan küçük ölçekli işletmelerde toplam 400 çalışan araştırma kapsamına alınmıştır. Araştırmada çalışanların işletmenin ergonomik yeterliğine ilişkin değerlendirmeleri Likert tipi 51 cümleye verdikleri yanıtlarla ölçülmüştür. Bu çalışmada boyut azaltma yöntemlerinden Temel Bileşen Analizi (TBA) kullanılmıştır. Anahtar kelimeler: Mobilya işletmeleri, Ergonomik yeterlik, Temel Bileşen analizi (TBA). Abstract The Turkish furniture industry has a view of mainly workshop-type, small-scale businesses mostly working with traditional methods. By both office and employment levels in furniture group of products, in the Aegean region Izmir, Denizli, and Manisa are among the provinces where most employees are employed. In these provinces, there are smaller firms with six persons and employment levels below the average in Turkey in terms of the number of employees per business. To most effectively take advantage of the labor force, physical environmental conditions must be adapted to humans. Employees in unsuitable conditions cannot be efficient as they do not feel comfortable. This research work in the enterprises engaged in the production of furniture was conducted to determine the ergonomic adequacy of work and physical environmental conditions by employees. For this purpose, a total of 400 employees from the small-scale enterprises engaged in the production of furniture in Denizli, Izmir, and Manisa Provinces were included in the research. In the study, the assessment of ergonomic adequacy of the enterprise by employees was measured by their responses to 51 Likert type sentences. In this study, a Principal Component Analysis of dimensionality reduction methods was used.

570-578

Authors: Serhat GUL1

Abstract Balancing nurse workload while scheduling outpatient chemotherapy appointments under uncertainty is a challenging problem. In this study, a two-stage stochastic mixed-integer programming model is proposed for setting appointment times of patients and assigning patients to chairs and nurses without distorting the workload balance among nurses. The uncertainty in pre-medication and infusion durations is considered. The objective function of the model minimizes the expected weighted sum of patient waiting time and nurse overtime. Computational experiments are conducted based on data from an outpatient chemotherapy unit of a large hospital. The trade-off between the two competing criteria of the study is investigated. The relationship between the numbers of chairs and nurses in the clinic with the performance measures is examined. The benefit of considering uncertainty is assessed by calculating the value of stochastic solution. Öz Belirsizlik varken ayaktan kemoterapi randevularının çizelgelenmesi esnasında hemşirelerin iş yükünü dengelemek zor bir problemdir. Bu çalışmada, hastaların randevu vakitlerinin belirlenmesini ve hemşirelerin kendi aralarındaki iş yükü dengesini bozmadan hastaların koltuklara ve hemşirelere atanmasını sağlayan iki aşamalı stokastik karışık tamsayılı programlama modeli tasarlanmıştır. Çalışmada pre-medikasyon ve infüzyon sürelerindeki belirsizlik dikkate alınmıştır. Modelin amaç fonksiyonu, hastaların bekleme süreleri ve hemşirelerin fazla mesai sürelerinin ağırlıklandırılmış toplamının beklenen değerini enküçüklemektedir. Büyük bir hastanenin ayaktan kemoterapi ünitesinden elde edilmiş veriler kullanılarak bilgisayısal deneyler yapılmıştır. Çalışmada gözetilen iki rakip ölçüt arasındaki denge incelenmiştir. Klinikte bulunan koltuk ve hemşire sayısı ile performans ölçütleri arasındaki ilişki irdelenmiştir. Stokastik çözüm değeri hesaplanarak, belirsizliği dikkate alarak çözüm bulmanın faydası ölçülmüştür. Anahtar kelimeler: Kemoterapi çizelgeleme, Stokastik programlama, Sağlık hizmeti operasyonları.