Geri Dön

Engine maintenance time prediction with weibull distribution in commercial aviation

Ticari havacılıkta motorların bakım zamanlarının weıbull analizi ile öngörülmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 350456
  2. Yazar: KADİR VAROL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Sivil Havacılık, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Civil Aviation, Aircraft Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 103

Özet

?Havacılık, ne bir bilim ne de bir endüstridir. O bir mucizedir.? demiş Igor Sikorsky. Havayollarına göreyse, havacılık mucizenin endüstridir. Havacılık, ulaşım çeşitleri arasında en önemli olan yollardan biridir ve diğer ulaşım yöntemlerinden tamamen farklıdır. Bu farkların başındaysa hava ulaşım araçlarının üç boyutlu hareket etmesi gelmektedir ki bu tip hareket insan doğasının alışkın olmadığı bir hareket türüdür. Bu üç boyutlu hareket ortalama bir yolcu uçağında yaklaşık olarak 30000 feet yükseklikte meydana gelmektedir. İnsanların kendi doğalarına aykırı olan bu ulaşım yöntemini seçebilmeleri için kendilerini güvende hissetmeleri gerekmektedir. Bu yüzden güvenlik, havacılık için en önemli şarttır. Havacılıkta en büyük kural ?Önce Güvenlik? kuralıdır. Hava araçları yüksek teknolojiye sahip sistemlerden oluşmaktadır. Bu sistemler imal edilirken otoritelerin koyduğu standartlara göre en optimum ömürde ve en kritik seviyede güvenliği sağlayarak operasyonlarına devam edecek şekilde tasarlanırlar. Diğer yandan, güvenlik ve karlılık arasında ters orantı mevcuttur. Bu yüzden hava aracı işletmeleri güvenliği izin verilen en alt seviyede tutarak, karlılığı olabildiğince maksimumda tutmak isterler. Bunun için şirketler, bütün departmanlarında harcamaları en az seviyelere indirmek için çalışmalar yürütürler. Ancak, üçüncü şirketler yapılan alış veriş ve hizmet alımlarında, mevcut katolog fiyatlarıyla çok fazla oynayamazlar. Katalog fiyatları ise sertifikasyon ve standart zorunlulukları, yüksek teknoloji üretim zorunluluğuyla bir hayli yüksektir. Örneğin, CFM56 motorlarında takılı bulunan bir yüksek basınç türbün palasının katalog fiyatı 2013 değerlerine göre 10,000 amerikan dolarıdır. Bu palalardan bir diskin etrafında seksen adet mevcut. Yani bir motorda yüksek basınç türbününün fiyatı disk ile birlikte 1,000,000 amerikan dolarını bulmaktadır. Eğer bu palaların hasarlanması önlenebilirse, sadece bir motor başına yüksek miktarda tasarruf yapmak mümkün olabilecektir. Bir uçakta bu motordan iki tane olduğu dikkate alınırsa ve teorik olarak motor revizyonları yapıldığı müddetçe motor ömrünün sonsuz olduğu düşünülürse, uzun vadeli motor operasyonlarında çok büyük miktarlarda tasarruf yapmak mümkün olacaktır. Bir B 737-800 uçağının ortalama modifikasyonlarla fiyatı yaklaşık olarak 30 milyon dolardır. Bu fiyata uçağa montaj edilmiş 2 adet CFM56-7B motorları da dahildir. Bu motorların her birinin fiyatı ise 10 milyon dolardır ki toplamda 20 milyon dolar etmektedir. Bu da motorların ne kadar önemli ve pahalı komponentler olduğunu göstermektedir. Buna ek olarak, aynı uçağın ağır bakımının fiyatı yaklaşık olarak 300000 amerikan doları bulurken, aynı motorların her birinin ağır bakımları yaklaşık olarak 2.5 milyon amerikan dolarını bulmaktadır. Eğer havayolları bakım maliyetlerini güvenlikten ödün vermeden düşürebilirlerse, karlılıklarını arttırarak operasyonlarını devam ettirebilirler. Bu tezde, Weibull metodu kullanılarak motorların öngörülemeyen hasarlanma ve servis dışı kalma zamanları hesaplanmaya çalışılmıştır. Motor bakımları; planlı ve plansız veya öngörülemeyen bakımlar olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Planlı bakımlar, üreticinin tavsiye ettiği aralıklarla veya motorda takılı bulunan ömürlü parçaların, ömürlerinin dolmasıyla yapılmaktadır. Bu bakımların zamanları bilinmektedir ve havayolları şu anda ancak bu verilere dayanarak bakım planlamalarını motorlar için yapabilmektedir. Weibull analizinde önemli olan weibull parametrelerinin hesaplanmasıdır. Parametrelerin hesaplanmasında analitik ve grafik metodları kullanılmaktadır. Çalışmada, grafik metodu kullanılmıştır. Bunun sebebi, grafik metodunun, mühendislik çalışmalarında sık kullanılması ve sağlama yapma imkanınını vermesidir. Hesaplamaları hızlandırmak için Excel Microsoft Office 2010 paket programı kullanılmıştır. Servis dışı kalma sebeplerinden en önemli etkiye sahip olanları Pareto Analizi ile sınırlandırılmıştır. Weibull metoduyla ise bütün motorların servis dışı kalma zamanları analiz edilmiş ve bu analizle elde edilen Weibull parametreleri örnek bir filo için değerlendirilmiştir. Buna ek olarak kiralama adayı bir uçağın motorları da örnek olarak incelenmiş ve kira süresi boyunca motorların ağır bakım gerektirme riskleri hesaplanmıştır. Bu risklere göre örnek havayolu şirketini bekleyen mali yükümlülükler ortaya konulmuş ve muhtemel motor arıza sayıları tespit edilmiştir. Kiralanacak uçaklar arasında yapılacak analizlerle en uygun uçaklar belirlenebilecek ve yapılan genel analiz çalışmalarında bir madde olarak yer alabilecektir. Yüksek motor bakım maliyetleri dikkate alındığında bu çalışmanın vereceği geri bildirim, havayolu şirketleri için hayati öneme sahiptir. Bu çalışmanın sonucu olarak, herhangi bir operatör elindeki motor filosunu ya da kiralayacağı uçaklara ait motorların durumlarını değerlendirerek, filosunun güvenilirlik seviyesini ölçebilir. Aynı zamanda filosunun muhtemel servis dışı kalma sürelerini de önceden öngörerek, planlamasını ve bütçe yapısını buna göre belirleyebilir. Şu anda operasyonuna devam etmekte olan bir filonun motor bilgileri alınarak, hesaplanan değerlerle karşılaştırılmış ve sonuçlar tartışılmıştır. Bunun yanında dünya üzerindeki motorların genel güvenilirlik değerleri ve kümülatif arıza olasılıkları değerlendirilmiştir. Motorların ağır bakım zamanlarının genel aşınma tipi hasarlar olduğu sonucuna Küvet Eğrisi analizi ile varılmıştır. Bu eğriyi elde etmek için Hasar Oranı hesaplanmıştır. Çalışmanın pratikte kullanılması için, kaynak bilginin sürekli güncel tutulması faydalı olacaktır. Bunu sağlamak için, üreticiden bu bilginin sürekli akması gerekmektedir. Ancak üretici bu bilgiyi yıllık olarak güncellemektedir. Dolayısıyla, kaynak bilgi her yıl güncellenmeli ve motorların genel durumlarının seyri incelenmelidir. Bu değişim eğrisine göre havayolu şirketlerinin teknik departmanları kendi filoları için yaptıkları analizlerle, genel filo için yapılan analizleri karşılaştırmalıdır. Elde edilen sonuçlara göre gerekli adımlar atılabilir ve motor bakımları açısından sürprizlerle karşılaşılmasının önüne geçilebilir. Bu çalışmanın ileriki aşamalarında motorun sadece servis dışı kalma zamanın tahmin edilmesi değil bununla birlikte servis dışı kalma sebeplerinin de önceden tahminedilmesi hedeflenmektedir. Bu geliştirmeyle birlikte operatörler engelleyici bakım adımlarını uygulamak için geri bildirimi bu çalışmadan alabileceklerdir. Bu çalışmada ilk olarak havacılık ve havacılıktaki bütçe maddeleri açıklanmıştır. Devamında, ilgili motordan ve uçaktan bahsedilerek havacılıkta bakım anlatışmıştır. Ardından, motorun çalışma prensibi anlatılmıştır. Buna ek olarak Weibull metodu ve gerçek bir filoda yapılmış örnek uygulamalar anlatılmış, çalışmanın ne kadar güvenilir olduğu gösterilmiş ve ardından çalışma sonlandırılmıştır.

Özet (Çeviri)

“Aeronautics was neither an industry nor a science. It was a miracle.”Igor Sikorsky said. In airlines perspective, aviation is the industry of this miracle. Aviation is one of the most important transportation methods in the world. It is very different from other transportation types. Most important difference is three-dimensional movement of the aircraft that is not a common for human nature. This movement happens in the air over 30000 feet height for a narrow body aircraft. Therefore, choosing this type of transportation depends on feeling safe by human. Safety is one of the most important thing in aviation. Number one rule called in aviation is ?Safety Comes First?. Aircraft have high-level technological systems. These systems are manufactured and certified by aviation authorities to obtain optimum life and critical safety level. Technically all of components in the aircraft have to maintain continue to their operation in safe condition. On the other hand, safety has inverse ratio with profitability. Therefore, airlines try to take safety on optimum for making profitable business. A Boeing 737-800 aircraft price is averagely 40 million dollars, which has average modification and with two CFM56-7B installed engines. Each engines price is 15 million dollars. It shows that engines are very important and expensive components. Additionally, aircrafts heavy maintenance cost is approximately 300,000 USD. However, engines heavy maintenance cost is approximately 2.5 million dollars. If airlines may reduce their maintenance cost to not compromising safety, they may increase their profitability. In this thesis, Weibull method is used for prediction of engine failure times and unscheduled failures number. Pareto analysis has been done to understand most effective failure modes to the whole failures. Life prediction method used for a sample fleet to obtain risk of engine failure of fleet. Additionally, same method applied to a lease aircraft candidate to understand its effect to an airline. At last, comparison was made and results were discussed. As a result of this study, operators may evaluate their engine fleet and may decide their fleet?s reliability. They also may predict the failure time of their engines before failure happens and can optimize their maintenance program with preventive maintenance activities. Next step about this thesis may be about to expose failure reasons before they happen. In this study, firstly, aviation and aviation related cost items are described. Then, importance of maintenance and engines are described. Additionally, Weibull method described and used for general and sample engine fleet.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    559442

    Sivil havacılıkta APU'ların bakım zamanlarının WeibullAnalizi yöntemleri ile tahmin edilmesi

    Başlık çevirisi yok

    UFUK ÜNGÖR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL

  2. Tez No

    731288

    Siamese networks for predictive maintenance

    Kestirimci bakım için siyam ağları

    UĞUR CEYLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGebze Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YAKUP GENÇ

  3. Tez No

    702145

    Makine öğrenmesi kullanılarak endüstriyel pres makinesi için kestirimci bakım uygulaması

    Predictive maintenance application for industrial press machine using machine learning

    ERKUT YİĞİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ZEKİ BİLGİN

  4. Tez No

    842610

    Creep damage analysis and life prediction of a superalloy turbine blade

    Bir süperalaşım türbin kanatçığının sürünme hasar analizi ve ömür tahmini

    TÜMAY İNAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN

  5. Tez No

    781232

    Model tabanlı kestirimci bakım ile kalan faydalı ömür tahmini

    Estimation of remaining useful life with model based predictive maintenance

    ENGİN MÖNGÜ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Üniversitesi

    Enformatik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HULUSİ GÜLSEÇEN

Geri Dön