مهندسی سیستم و بهره‌وری

مهندسی سیستم و بهره‌وری

طراحی مدل ریاضی نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه برای دستگاه‌های پرس سرعت‌بالا

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
کاظم رمضانی 1
محمدحسین درویش متولی 2
مجید معتمدی 3
محمد مهدی موحدی 4
1 دانشجوی دکتری، گروه مدیریت صنعتی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
2 نویسنده مسئول: استادیار، گروه مدیریت صنعتی، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 استادیار، گروه مدیریت صنعتی، واحد نوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، نوشهر، ایران
4 دانشیار، گروه مدیریت صنعتی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22034/sep.2025.2067829.1372
چکیده
در سیستم‌های تولیدی مدرن، نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه به‌عنوان یک استراتژی کلیدی برای بهینه‌سازی عملکرد و کاهش هزینه‌ها شناخته می‌شود. این پژوهش باهدف توسعه یک مدل نوین نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه برای دستگاه پرس سرعت‌بالا انجام‌شده است. مدل پیشنهادی، با در نظر گرفتن محدودیت‌های عملیاتی و با هدف کمینه‌سازی زمان و هزینه و بیشینه‌سازی قابلیت اطمینان، به‌صورت یک مسئله بهینه‌سازی چندهدفه فرموله شده است. برای حل این مسئله، از الگوریتم‌های فراابتکاری NSGA-II و گرگ خاکستری استفاده‌شده و کارایی مدل از طریق حل نمونه‌های کوچک‌مقیاس مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی قادر است با تعیین زمان‌های بهینه برای انجام نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه، هزینه‌های نگهداری و تعمیرات را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده و درعین‌حال، زمان ازکارافتادگی دستگاه را نیز به حداقل برساند. علاوه بر این، مدل نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه پیشنهادی با بهبود قابلیت اطمینان سیستم، منجر به افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های ناشی از خرابی‌های ناگهانی می‌شود. این مدل می‌تواند به‌عنوان یک ابزار تصمیم‌گیری مؤثر برای مدیران و مهندسان در صنایع مختلف مورداستفاده قرار گیرد.

تازه های تحقیق

  • ارائه مدل نوین نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه برای دستگاه پرس سرعت‌بالا
  • مدل‌سازی مسئله بهینه‌سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاری
  • کاهش هزینه‌های نگهداری و زمان ازکارافتادگی

کلیدواژه‌ها
نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه
بهینه‌سازی چندهدفه
الگوریتم NSGA-II
الگوریتم گرگ خاکستری
دستگاه پرس سرعت‌بالا
موضوعات

عنوان مقاله English

Design of a Preventive Maintenance Mathematical Model for High-speed Press Machines

نویسندگان English

Kazem Ramezani 1
Mohammad Hossein Darvish Motevalli 2
Majid Motamedi 3
Mohammad Mehdi Movahedi 4
1 Ph.D. Student, Department of Industrial Management, Ro. C., Islamic Azad University, Rudehen, Iran
2 Corresponding author: Assistant Professor, Department of Industrial Management, WT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Industrial Management, Nos.C., Islamic Azad University, Nowshahr, Iran
4 Associate Professor, Department of Industrial Management, SR. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده English

In modern manufacturing systems, preventive maintenance is recognized as a key strategy for optimizing performance and reducing costs. This research aims to develop a novel preventive maintenance model for high-speed press machines. The proposed model, considering operational constraints and targeting the minimization of time and cost while maximizing reliability, is formulated as a multi-objective optimization problem. To solve this problem, the metaheuristic algorithms NSGA-II and Grey Wolf Optimizer have been employed, and the model’s effectiveness has been evaluated through solving small-scale examples. The results indicate that the proposed model can significantly reduce maintenance costs and simultaneously minimize machine downtime by determining optimal times for preventive maintenance activities. Furthermore, the suggested preventive maintenance model improves system reliability, leading to increased productivity and reduced costs associated with sudden failures. This model can serve as an effective decision-making tool for managers and engineers in various industries.

کلیدواژه‌ها English

Preventive maintenance
Multi-objective optimization
NSGA-II algorithm
Gray Wolf algorithm
High-speed press machine

Copyright © Kazem Ramezani, Mohammad Hossein Darvish Motevalli, Majid Motamedi, Mohammad Mehdi Movahedi

 

License

This article is released under the Creative Commons Attribution (CC BY 4.0) license. Anyone is free to copy, share, translate, and adapt this article for any purpose, whether commercial or non-commercial, as long as proper citation is given to the authors and original publication.

Afsharnia, F., & Marzban, A. (2020). Investigating the long-term effect of preventive maintenance strategy on the operational efficiency and failure rate of sugarcane harvester using time series. Journal of Agricultural Machinery, 10(2), 347–359. https://doi.org/10.22067/jam.v10i2.70962
Ali, B. M., Tariq, J., Mohammed, A., Fakhruldeen, H. F., Hanoon, T. M., Khurramov, A., & Algburi, S. (2025). Sustainable strategies for preventive maintenance and replacement in photovoltaic power systems: Enhancing reliability, efficiency, and system economy. Unconventional Resources, 6, Article 100170. https://doi.org/10.1016/j.uncres.2025.100170
Alqaryuti, A., Moawad, K., Salah, K., Mayyas, A., & Jayaraman, R. (2025). Blockchain-driven framework for preventive maintenance management of aircraft hydraulic systems. Discover Internet of Things, 5(1), 1-25. https://doi.org/10.1007/s43926-025-00149-x
Borowski, S., Szubartowski, M., Migawa, K., Sołtysiak, A., Neubauer, A., Hujo, L. U., & Nosian, J. (2023). Mathematical model for determining the time of preventive replacements in the agricultural machinery service system with minimal repair. Applied Sciences, 13(1), 640. https://doi.org/10.3390/app13010640
Chen, X., Li, Q., Sesay, T., You, Q., & Chineche, E. B. (2024). Valorization of recycled wastes in pavement preventive maintenance: A review on reclaimed asphalt pavement and recycled waste tire. Heliyon, 10(6), Article e27776. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e27776
Damchi, Y., & Saebi, J. (2023). Risk-based preventive maintenance planning model considering intangible risk indices. Tabriz Journal of Electrical Engineering, 53(3), 171–182. https://doi.org/10.22034/tjee.2023.53875.4540
de Oliveira Salles, G. M., Baracy, Y. L., Venturini, L. F., Weigert-Dalagnol, G. R., de Souza Benedito, R. A., & Issicaba, D. (2025). Inspection and preventive maintenance optimization of electrographite brushes for a hydrogenerator unit in the Brazilian interconnected power system. Results in Engineering, 25, 103770. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.103770
del Castillo, A. C., & Parlikad, A. K. (2024). Dynamic fleet management: Integrating predictive and preventive maintenance with operation workload balance to minimise cost. Reliability Engineering & System Safety, 249, Article 110243. https://doi.org/10.1016/j.ress.2024.110243
Emadi, S. H., Sadeghian, A., Rabbani, M., & Dehghan Dehnavi, H. (2024). Application of optimal control approach in the optimization of production inventory systems in supply chain. System Engineering and Productivity, 4(1), 85–98. https://doi.org/10.22034/msb.2024.2026595.1203
Gorji, M. A., & Jamali, M. B. (2022). Comprehensive model for evaluating maintenance and repair policies based on interval fuzzy numbers. System Engineering and Productivity, 2(1), 51–74. https://doi.org/10.22034/sep.2022.243404
Hasani, A. A. (2018). Multi-objective hybrid metaheuristic search algorithm for distributed reentrant permutation flow shop scheduling via considering preventive maintenance under uncertainty. Research in Production and Operations Management, 9(2), 1–22. https://doi.org/10.22108/jpom.2018.92504.0
Javadi, M., Fatemi, S., Azizi, A., & Najafi, E. (2024). Designing an intelligent dynamic model of preventive maintenance and repairs in the textile and clothing industry in interaction with production using fuzzy-artificial neural network. Engineering Management and Soft Computing, 9(2), 63–90. https://doi.org/10.22091/jemsc.2024.9078.1169
Kaewbumrung, M., Plengsa-Ard, C., Pansang, S., & Palasai, W. (2024). Preventive maintenance of horizontal wind turbines via computational fluid dynamics-driven wall shear stress evaluation. Results in Engineering, 22, 102383. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102383
Khodayari, M., & Abdollahzadeh, S. (2018). Proposing an approach to determine the appropriate multi-product preventive and maintenance policies using simulation and MCDM. Industrial Management Journal, 10(2), 279-296. https://doi.org/10.22059/imj.2018.248555.1007365  
Moshiri, S., & Rashidi Komijan, A. (2023). Integrated supply-production-distribution model with the aim of profit maximization (Case study: Zimaband Ariafer Factory). System Engineering and Productivity, 3(1), 157–184. https://doi.org/10.22034/sep.2023.706146
Pourghader Chobar, A. (2022). Mathematical modeling and problem solving Integrated production planning and preventive maintenance with limited human resources. Journal of New Researches in Mathematics, 8(39), 5-24.
Ramezani, K., Motamedi, M., Darvish Motevali, M. H., & MehdiMovahedi, M. (2024). A Multi-Objective Optimization Approach for Smart Preventive Maintenance in High-Speed Presses Using MOPSO and Real-Time Reliability Analysis. Journal of Industrial and Systems Engineering, 16(3), 118-130.
Ruiz-Castro, J. E., & Zapata-Ceballos, H. A. (2025). Algorithmic modelling of a complex redundant multi-state system subject to multiple events, preventive maintenance, loss of units and a multiple vacation policy through a MMAP. Mathematics and Computers in Simulation, 230, 165–192. https://doi.org/10.1016/j.matcom.2024.11.005
Salehian, Z., & Jahan, A. (2022). Establishing a reliability-based maintenance methodology in a gas pressure reduction system. System Engineering and Productivity, 1(1), 121–136. https://doi.org/10.22034/sep.2022.243401
Sánchez-Garrido, A. (2024). On Krylov Complexity. arXiv preprint arXiv:2407.03866. https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.03866
Sánchez-Garrido, A. J., Navarro, I. J., & Yepes, V. (2024). Sustainable preventive maintenance of MMC-based concrete building structures in a harsh environment. Journal of Building Engineering, 95, 110155. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.110155
Sedighi, A., Ghandehari, M., & Abtahi, S. M. (2025). Condition-based preventive maintenance planning of railway tracks: A genetic algorithm-based mathematical model. Industrial Management Journal, 17(1), 1–33. (In Persian). https://doi.org/10.22059/imj.2025.383567.1008199
Shams, H., Hashemzadeh Khorasgani, G. R., Abbaspour Esfadan, G., Farsijani, H., & Shahmansouri, A. (2025). Presentation of a mathematical model to examine the economic advantages of maintenance strategies. System Engineering and Productivity, 5(2), 17-33. https://doi.org/10.22034/sep.2025.2051634.1264
Su, H., Li, Y., & Cao, Q. (2024). A stochastic model of preventive maintenance strategies for wind turbine gearboxes considering the incomplete maintenance. Scientific Reports, 14(1), 5700. https://doi.org/10.1038/s41598-024-56436-0
Ulansky, V., & Raza, A. (2024). A historical survey of corrective and preventive maintenance models with imperfect inspections: Cases of constant and non-constant probabilities of decision making. Aerospace, 11(1), 92. https://doi.org/10.3390/aerospace11010092
Wang, D. D., Wang, K., Qian, Z., & Jiang, F. (2025). Is it wise for manufacturers to implement preventive maintenance in the sharing business model? International Journal of Production Research, 63(4), 1415–1435. https://doi.org/10.1080/00207543.2024.2377691
Wang, Y. (2025). Quality control and preventive maintenance site management of oil drilling machinery equipment based on intelligent monitoring. Academic Journal of Engineering and Technology Science, 8(1), 50–55. https://doi.org/10.25236/AJETS.2025.080108
مهندسی سیستم و بهره‌وری

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 شهریور 1404

  • تاریخ دریافت 13 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 05 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 22 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 23 شهریور 1404
  • تاریخ انتشار 23 شهریور 1404