Operations Research, Systems Engineering and Industrial Engineering Commons^™

Microgrid Design, Control, And Performance Evaluation For Sustainable Energy Management In Manufacturing, Md. Monirul Islam

Doctoral Dissertations

"This research studies the capacity sizing, control strategies, and performance evaluation of the microgrids with hybrid renewable sources for manufacturing end use customers towards a distributed sustainable energy system paradigm. Microgrid technology has been widely investigated and applied in commercial and residential sector, while for manufacturers, it has been less explored and utilized. To fill the gap, the dissertation first proposes a cost-effective sizing model to identify the capacities as well as control strategies of the components in microgrids considering a commonly used energy tariff, i.e., Time of Use (TOU). Then, the sizing model is extended by integrating control strategies …

An Approach To System Of Systems Resiliency Using Architecture And Agent-Based Behavioral Modeling, Paulette Bootz Acheson

Doctoral Dissertations

”In today’s world it is no longer a question of whether a system will be compromised but when the system will be compromised. Consider the recent compromise of the Democratic National Committee (DNC) and Hillary Clinton emails as well as the multiple Yahoo breaches and the break into the Target customer database. The list of exploited vulnerabilities and successful cyber-attacks goes on and on. Because of the amount and frequency of the cyber-attacks, resiliency has taken on a whole new meaning. There is a new perspective within defense to consider resiliency in terms of Mission Success.

This research develops a …

Integrating Resilience Into Military Infrastructure Mission Assurance Assessments And Decision Making, John Richards

Doctoral Dissertations

“This research created the Mission Assurance Resilience Matrix, a decision framework that integrates existing infrastructure assessment methods with emerging resilience research to model resilience under uncertainty as part of a detailed infrastructure management system. This framework enables military decision makers to easily visualize deficiencies in infrastructure resilience and assess where to most efficiently allocate resources. This research further extends results by including modules on training and education as a component of the scope of work.

There are three significant contributions of this research. The first identifies the gaps of how and where modeling under uncertainty, infrastructure systems management, and resilient …

Enabling Flexibility Through Strategic Management Of Complex Engineering Systems, Walter Louis Barnes Ii

Doctoral Dissertations

”Flexibility is a highly desired attribute of many systems operating in changing or uncertain conditions. It is a common theme in complex systems to identify where flexibility is generated within a system and how to model the processes needed to maintain and sustain flexibility. The key research question that is addressed is: how do we create a new definition of workforce flexibility within a human-technology-artificial intelligence environment?

Workforce flexibility is the management of organizational labor capacities and capabilities in operational environments using a broad and diffuse set of tools and approaches to mitigate system imbalances caused by uncertainties or changes. …

The Development Of A Project Typology And Selection Tool To Improve Decision-Making In Sustainable Projects, Rakan Alyamani

Doctoral Dissertations

"Decision-making in sustainable projects is a complex and challenging process, especially during the initiating and planning phases of project development, due to influence from several external factors, as well as the uncertain environments surrounding their creation. It is essential to improve the decision-making process in sustainable projects during these two phases by relying on strong decision-making tools. The first contribution in this work identifies gaps in the literature of how institutionalization can impact sustainable projects through the effects of institutional isomorphisms from institutional theory. This helps decision makers better understand the relationship between institutionalization and sustainable projects. The second contribution …

Critical Success Factors And Risk Mitigation Strategy For New Product Development, Rodney A. Ewing

Doctoral Dissertations

”Success in new product development (NPD) offers a competitive and comparative advantage in the marketplace. A primary objective in an NPD project is to launch world class products with minimal risk. To deliver the superior quality and performance customers require, a company must develop the right NPD structure and framework for seamless execution by the NPD project teams throughout the product lifecycle. Companies must understand how to identify and mitigate risk to enable the success of their NPD projects. The costs to develop new products are often a considerable portion of an organization’s budget; however, studies have shown only 60 …

Balancing Labor Requirements In A Manufacturing Environment, Patrick Bernard Dwyer

Doctoral Dissertations

“This research examines construction environments within manufacturing facilities, specifically semiconductor manufacturing facilities, and develops a new optimization method that is scalable for large construction projects with multiple execution modes and resource constraints. The model is developed to represent real-world conditions in which project activities do not have a fixed, prespecified duration but rather a total amount of work that is directly impacted by the level of resources assigned. To expand on the concept of resource driven project durations, this research aims to mimic manufacturing construction environments by allowing a non-continuous resource allocation to project tasks. This concept allows for resources …

การลดความหนาของชั้นสีในกระบวนการพ่นสีของกันชนรถยนต์โดยการปรับค่าปัจจัยของปืนพ่นสี, วิศรุต วัลลภาพันธุ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความหนาของชั้นสีใสบนกันชนรถยนต์ กับปัจจัยนำเข้าต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง ตลอดจนการนำเอาเครื่องมือทางสถิติมาช่วยค้นหาค่าปรับตั้งที่เหมาะสมสำหรับปัจจัยนำเข้าดังกล่าว เพื่อให้ความหนาของชั้นสีมีค่าใกล้เคียงกับค่าเป้าหมายที่ 17.5 um. สำหรับการระบุปัจจัยนำเข้านั้น ผู้วิจัยพบว่า ความกว้างหน้าปืน อัตราการไหลของสี และระยะห่างของปืนพ่น เป็น 3 ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความหนาของชั้นสีใสบนกันชนรถยนต์ จากนั้น ผู้วิจัยจึงได้ทำการออกแบบการทดลองพื้นผิวตอบสนองแบบ บ็อกซ์-เบห์นเคน เพื่อค้นหาสมการความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยนำเข้าทั้ง 3 กับความหนาของชั้นสีใส เพื่อระบุค่าระดับปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับปัจจัยทั้ง 3 ที่จะทำให้ค่าความหนาของชั้นสีใสมีค่าใกล้เคียงกับค่าเป้าหมายที่ 17.5 um. มากที่สุด ทั้งนี้ผู้วิจัยพบว่า ค่าระดับปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับความกว้างหน้าปืน อัตราการไหลของสี และระยะห่างของปืนพ่นมีค่าเท่ากับ 15 cm. 200 cc./min. และ 10 cm. ตามลำดับ และเมื่อนำค่าดังกล่าวมาทดสอบโดยผู้ฝึกสอนประจำแผนก ก็ปรากฎว่า ค่าความหนาของชั้นสีใสลดลงจาก 22.22 um. เหลือเพียง 17 um. ภายหลังจากการทดสอบเบื้องต้น ผู้วัจัยได้นำค่าระดับปัจจัยที่เหมาะสมดังกล่าวไปปรับตั้งในกระบวนการผลิตจริง แล้วทำการเก็บค่าความหนาของชั้นสีใสอีกเป็นจำนวน 30 วัน ผู้วิจัยพบว่า ค่าความหนาของชั้นสีใสลดลงจากค่าก่อนการปรับปรุงที่ 22.2 um. เหลือเพียง 17.4 um. ซึ่งใกล้เคียงกับค่าเป้าหมายที่ 17.5 um. โดยยังคงคุณภาพของชิ้นงานได้ในระดับที่ดี อีกทั้งค่าความสามารถของกระบวนการที่ดี หรือ Cp และ Cpk ยังมีค่าอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ (1.49 และ1.45 ตามลำดับ) ส่งผลทำให้สามารถลดต้นทุนการใช้สี และปัญหาคุณภาพของชั้นสีลงได้อย่างมีนัยสำคัญ

การปรับปรุงกำลังการผลิตของกระบวนการเตรียมยาง: กรณีศึกษาโรงงานผลิตยางรถยนต์, ชุติภา ลิ้มศรีวาณิชยกร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยฉบับนี้มีวัตถุประสงค์ในการเพิ่มกำลังการผลิตสำหรับกระบวนการตัดเตรียมยาง เนื่องจากความต้องการของลูกค้ามีเพิ่มมากขึ้น และไม่ให้เกิดคอขวดในสายการผลิต จึงทำการปรับปรุงโดยใช้เทคนิคลีน เพื่อลดความสูญเปล่าที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิต ในสภาพปัจจุบันกระบวนการเตรียมยางมีกิจกรรมที่ไม่สร้างคุณค่าอยู่มาก โดยขั้นตอนงานวิจัยเริ่มจากการเก็บข้อมูลกิจกรรม เวลา และการไหลตามสภาพปัจจุบันของกระบวนการเพื่อศึกษาของกระบวนการตัดเตรียมยางที่เป็นคอขวดในการผลิตยาง จากนั้นวิเคราะห์ความสูญเสียของกระบวนการโดยการระดมสมองจากทีมงานและใช้แผนผังสายธารแห่งคุณค่า (Value Stream Mapping) ในการระบุถึงกิจกรรม NA NVA และ NNVA เมื่อทราบสาเหตุแล้วจึงนำหลักการ ECRS (Eliminate, Combine, Rearrange, Simplify) มาประยุกต์ใช้ในการลดกิจกรรมและการเคลื่อนไหวที่ไม่จำเป็น รวมไปถึงการใช้ระบบคัมบัง การกำหนดเวลามาตรฐานในการทำงาน และจัดแผนผังการไหลของกระบวนการ จึงส่งผลให้เวลาและความถี่ของกิจกรรมที่ไม่เกิดคุณค่าลดลง จากผลงานวิจัยเมื่อเปรียบกระบวนการก่อนและหลังการปรับปรุงพบว่าสามารถลดเวลาของกิจกรรมได้ 7146.6 เซ็นตินาที (71.5 นาที) ต่อกะ โดย 1 นาทีมีค่าเท่ากับ 100 เซ็นตินาที หรือคิดเป็นร้อยละ 16.4 และสามารถลดระยะทางของการขนส่งจากเดิม 151.3 เมตร ลดเหลือ 59.9 เมตรต่อกะ กำลังการผลิตการเตรียมยางเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยจาก 199 ก้อนต่อกะเวลา เป็น 255 ก้อนต่อกะเวลา

การเพิ่มอัตราผลผลิตของการตรวจสอบยางรถยนต์, ธนกร สงวนวงศ์วาน

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในการศึกษากระบวนการตรวจสอบยางรถยนต์พบว่าผลผลิตไม่ได้ตามเป้าหมายที่กำหนด ดังนั้นงานวิจัยฉบับนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มอัตราผลผลิตของการตรวจสอบยางรถยนต์ โดยมุ่งเน้นในการปรับปรุงรอบเวลา (Cycle time) การตรวจสอบยางรถยนต์ ให้ลดลง ซึ่งใช้หลักการการศึกษางานและเวลา วิเคราะห์กระบวนการทำงานจากแผนผังสายธารแห่งคุณค่า (Value Stream Mapping) และบ่งชี้กิจกรรมที่ไม่ก่อเกิดมูลค่าเพิ่ม (Non-value-added) ที่ส่งผลต่อกระบวนการทำงาน จากนั้นจึงนำหลักการ ECRS เป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์และลดกิจกรรมที่สูญเปล่าจากกระบวนการทำงาน จากการวิเคราะห์ข้อมูลพบว่าในกระบวนการทำงานมีการทำงานที่ซ้ำซ้อน การขนส่งที่ไม่จำเป็น และท่าทางการเคลื่อนไหวในกระบวนการผลิตที่เป็นกิจกรรมที่ไม่ก่อเกิดมูลค่าเพิ่ม ซึ่งทำให้อัตราผลผลิตลดลง ส่งผลให้รอบเวลาสำหรับการตรวจสอบยางรถยนต์มากขึ้นเมื่อเทียบกับเป้าหมาย หลังจากได้ทำการปรับปรุงการทำงานจากการลดกิจกรรมที่ไม่ก่อเกิดมูลค่าเพิ่ม สามารถลดขั้นตอนของกระบวนการตรวจสอบยางรถยนต์เกรด A จากเดิม 17 ขั้นตอน เป็น 14 ขั้นตอน กระบวนการตรวจสอบยางรถยนต์เกรด B จากเดิม 18 ขั้นตอน เป็น 15 ขั้นตอน กระบวนการตรวจสอบยางรถยนต์เกรด C จากเดิม 26 ขั้นตอน เป็น 23 ขั้นตอนและกระบวนการตรวจสอบยางรถยนต์เกรด D จากเดิม 27 ขั้นตอน เป็น 26 ขั้นตอน โดยจากการลดขั้นตอนการทำงานทำให้รอบเวลาการตรวจสอบยางรถยนต์จากเดิมเฉลี่ย 77 เซ็นตินาที (47.40 วินาที) ต่อเส้น เป็น 69 เซ็นตินาที (39.60 วินาที)ต่อเส้น หรือคิดเป็น 16.46 เปอร์เซ็นต์ โดย 1 วินาที จะเท่ากับ 0.6 เซ็นตินาที ส่งผลให้พนักงานตรวจสอบยางรถยนต์ได้มากขึ้นจากเดิม 288 เส้นต่อคนต่อวัน เป็น 316 เส้นต่อคนต่อวัน

การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการหมักส่ากากน้ำตาลจากอ้อย, ปวรัตน์ วงษ์สวรรค์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยฉบับนี้ได้ทำการศึกษาปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการหมักส่ากากน้ำตาลจากอ้อยแบบกึ่งกะ (Fed - Batch Fermentation) ด้วยเชื้อจุลินทรีย์ Saccharomyces cerevisiae เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการหมักส่ากากน้ำตาลจากอ้อย โดยอาศัยเทคนิคการออกแบบการทดลอง (Design of Experiment) เนื่องจากในกระบวนการหมักส่ากากน้ำตาลจากอ้อยเพื่อผลิตสุราขาวในระดับอุตสาหกรรมต้องการผลิตน้ำส่าให้มีประสิทธิภาพการหมักสูง ใช้วัตถุดิบอย่างคุ้มค่า และคำนึงถึงกลิ่นรสเป็นสำคัญ โดยปัจจุบันโรงงานกรณีศึกษาได้รับวัตถุดิบกากน้ำตาลมีความเข้มข้นอยู่ในช่วง 48 - 53 % โดยน้ำหนักต่อน้ำหนัก หมักแบบกึ่งกะที่ความเข้มข้นของน้ำตาลเฉลี่ย 20.99 % โดยน้ำหนักต่อปริมาตร และมีประสิทธิภาพการหมักเฉลี่ย 79.96 % จากการศึกษาก่อนหน้าร่วมกับการใช้หลักการแผนภูมิก้างปลา (Fish bone diagram) มาช่วยในการวิเคราะห์หาสาเหตุของปัญหาที่มีผลต่อประสิทธิภาพการหมักส่ากากน้ำตาลจากอ้อยโดยผู้ที่มีประสบการณ์เชี่ยวชาญด้านการหมักส่ากากน้ำตาล พบว่าปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการหมักส่ากากน้ำตาลจากอ้อยมี 3 ปัจจัย ได้แก่ ความเข้มข้นของกากน้ำตาล ความเข้มข้นของน้ำตาลที่ใช้หมัก และอุณหภูมิภายในถังหมัก เมื่อนำมาออกแบบการทดลองด้วยวิธีแบบบ็อกซ์-เบห์นเคน (Box-Behnken Design) เพื่อหาค่าสภาวะที่เหมาะสมด้วยการออกแบบการทดลองแบบพื้นผิวตอบ (Response Surface Design) ของปัจจัยทั้ง 3 ปัจจัย ที่ส่งผลทำให้ประสิทธิภาพการหมักส่ากากน้ำตาลจากอ้อยเพิ่มสูงขึ้น พบว่า ความเข้มข้นของกากน้ำตาลที่ 50 % โดยน้ำหนักต่อน้ำหนัก ความเข้มข้นของน้ำตาลที่ใช้หมัก 16 % โดยน้ำหนักต่อปริมาตร และอุณหภูมิภายในถังหมัก 33 °C ส่งผลทำให้ค่าเฉลี่ยประสิทธิภาพการหมักกากน้ำตาลจากอ้อยเพิ่มขึ้น โดยมีค่าเท่ากับ 85.74 %

Research In Defense Logistics: Where Are We And Where Are We Going?, George A. Zsidisin, Amanda Bresler, Benjamin T. Hazen, Keith F. Schneider, Taylor H. Wilkerson

Faculty Publications

The purpose of this paper is to provide insight on high-interest areas of research in defense-related logistics and supply chain management and opportunities for advancing theory and practice in this domain.

Forecasting Model For The Transfer Line Exchanger Outlet Temperature Of A Cracking Furnace, Apisara Aungsutarn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research aims to use an application of a data analytic approach to improve the cracking furnace operation since the current process is operated based on past experience without data consideration leading to an inefficient operation. To improve the process, relationships between process input variables to the transfer line exchanger outlet temperature (TLExOT) were studied and the forecasting models for TLExOT were developed as TLExOT is a key parameter which can represent the process conditions. The models were developed to forecast TLExOT for the same day, 1, 3, and 7 days ahead for short and long term analysis. The significant …

Development Of Efficient Waste Management System For Guwahati City, Prantar Jyoti Talukdar

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

As on today, in view of the exponential increase of population, fast urbanisation, technical advancements etc., globally, the waste management is becoming a subject of great concern. Apart from dealing with waste only, any waste management system has to encompass many other variants, including - environments, pollution, public health & hygiene, local eco-system etc. So, it is difficult to frame a common global policy or a country’s specific policy to meet all the requirements of the local service providers and customers. Preferentially, any waste management system need to be developed as per the requirements of the local endeavours. In this …

Degrader Analysis For Diagnostic And Predictive Capabilities: A Demonstration Of Progress In Dod Cbm+ Initiatives, William Baker, Steven Nixon, Jeffrey Banks, Karl Reichard, Kaitlynn Castelle

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

This paper presents a modified reliability centered maintenance (RCM) methodology developed by The Applied Research Laboratory at The Pennsylvania State University (ARL Penn State) to meet challenges in decreasing life cycle sustainment costs for critical Naval assets. The focus of this paper is on the requirements for the development of the on-board Prognostics and Health Management (PHM) system with a discussion on the implementation progress for two systems: the high pressure air compressor (HPAC), and the advanced carbon dioxide removal unit (ACRU). Recent Department of Defense (DoD) guidance calls for implementing Condition Based Maintenance (CBM) as an alternative to traditional …

Systemic Risk Management Plan For Electronic Medical Records (Emr): Why And How?, Ziniya Zahedi, Faisal Mahmud, Cesar Pinto

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

Electronic patient data use and handling are critical issues in terms of privacy, confidentiality, security, and the Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) regulations. The risks associated with electronic patient data are not limited to identity theft but rather include a person’s social, economic, and psychological well-being. However, there have not been many studies that have focused on the associated risk factors that could lead to these situations. This paper identifies those risks related to electronic patient data breaches by means of a grounded theory approach and develops a systemic risk management plan that enables engineering managers and risk …

A Review Of Problem Structuring Methods For Consideration In Prognostics And Smart Manufacturing, Patrick T. Hester, Andrew J. Collins, Barry Ezell, John Horst

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

Successful use of prognostics involves the prediction of future system behaviors in an effort to maintain system availability and reduce the cost of maintenance and repairs. Recent work by the National Institute of Standards and Technology indicates that the field of prognostics and health management is vital for remaining competitive in today’s manufacturing environment. While prognostics-based maintenance involves many traditional operations research-centric challenges for successful deployment such as limited availability of information and concerns regarding computational efficiency, the authors argue in this paper that the field of prognostics and health management, still in its embryonic development stage, could benefit greatly …

Design For Sustainment: Governance Engineering In Major Acquisition Programs, William Baker, Kaitlynn M. Castelle, Joseph M. Bradley, Lucas C. Marino

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

During acquisition for a sustainment-dominated, major capital asset, decision-making and action to develop the sustainment system must begin early in the acquisition process to sufficiently align the necessary integrated logistics support demanded by these systems. Effective governance improves the likelihood of success for delivery of the asset and accompanying sustainment system to ensure the asset meets expected performance and remains functional over its planned decades-long service life. The service life of a Navy vessel can range from 25 to 50 years. In this case study, we examine the operation of the governance system for major maritime acquisitions, wherein a fleet …

Mathematical Modeling, Optimal Control And Stability Analysis For Dynamic Supply Chains, Yasser Alberto Davizon

Open Access Theses & Dissertations

Dynamic supply chains (SC) are important to reduce inventory, to enable the flow of materials, and maximize profits. By this, dynamic SC require proper decision-making with effective performance and synchronization. In operations and production planning processes, decision-makers develop convenient and suitable decisions, to validate their hypoThesis about which decisions incorporate more profit while reducing costs on enterprise operations. Based on this, inventory management plays a crucial point in the supply chain analysis. In general, SC processes raw material, cash, and information flows, taking into account the demand profile of the system. This research work presents the mathematical modeling, optimal control, …

Design Of Experiments Analysis Of Powder Removal Methods For Ebm Manufactured Ti-6al-4v Parts, Luis Cesar Ramos Castañeda

Open Access Theses & Dissertations

Additive Manufacturing is a technology that allows the on-demand manufacturing of complex geometries that cannot be fabricated through traditional subtractive manufacturing methods. Powder Bed Fusion is one of the seven categories of Additive Manufacturing with two subcategories, the Laser Beam Melting and the Electron Beam Melting. Freedom of design, rapid prototyping, and customization are some of the benefits that this technology provides. Like any technology, there are limitations for each category and subcategory. The Electron Beam Melting uses the electron beam to pre-heat the powder bed, reducing the temperature difference between the build part and powder bed, causing the surrounding …

A Survey Of The Current State Of The Practice In Bridging The Gap Between Engineering Ontologies And Modeling Profiles For Engineering Applications, John Artus

Open Access Theses & Dissertations

Model-Based Systems Engineering holds the promise of enhancing systems engineering tasks and product quality through better, more efficient exchange of data across tools, personnel, and departments, a higher quality of analysis resulting from greater access to cross-discipline data, better coordination between engineering activities and those of program management, and many other benefits. Yet, there is still no standardized method for achieving commonality of architecture vocabulary across projects, across, companies, across industries such that entities operating in the same domain produce products that speak the same technical language. Some specialized domains, such as the Department of Defense (DoD), have developed Architecture …