För att minska framtida problem med läckor på våra ledningsnät är det viktigt att man förnyar dessa. Planeringen av denna förnyelse kallas för förnyelseplanering. En metod i förnyelseplaneringen är så kallad ”riskbaserad förnyelseplanering”. Denna metod syftar till att hitta de ledningar som innebär störst risk. Med hög risk menas: en ledning som har hög sannolikhet för brott, samtidigt som konsekvensen av att ett brott uppstår är stor. Tekniska Verken i Linköping ansvarar för vattenledningsnätet i Linköpings kommun. I sin förnyelseplanering arbetar man på att få fram ett nytt verktyg, kallat ”Knappen”. Ambitionen med ”Knappen” är kunna hitta sina riskledningar med ”endast ett knapptryck”. ”Knappen” är en beräkning som baseras på en mängd indata om sannolikhet och konsekvens. En av faktorerna som ska användas i beräkningen är en uppskattning av reparationskostnaden läckan medför. Denna undersökning har resulterat i en formel för beräkning av denna kostnad. Formeln är baserad på data om tidigare läckor från 2011. De faktorer som formeln visade sig bero på är: vilken marktyp läckan har skett i, hur långt avståndet är, vilken reparationsmetod man måste använda samt ledningens material och diameter. För en läcka i en segjärnsledning med dimensionen 150 mm som måste lagas med en infällning blir reparationskostnaden enligt formeln 118 740 kr om den inträffade i en villagata. Om samma förutsättningar gäller för en läcka i en gjutjärnsledning med dimensionen 100 mm som tätas med en repmuff blir reparationskostnaden enligt formeln 62 060 kr. / Water is an essential resource that we today take for granted. The distribution of drinking water is done with pipes in our water distribution network. These pipes have a limited lifetime and at some point they will rupture, with a leak as a result. The leak can lead to major consequences. Some examples are: disturbance in traffics, damage to property, as well as private individuals and businesses that are without water. Another consequence is the cost itself of repairing the leak, which sometimes is the most severe consequence. To avoid future problems with water leaks, it is important to renew the pipe network. The planning of this renewal is called renewal planning. A method in renewal planning is so-called “risk-based renewal planning”. This method aims to find the pipes that carry the highest risk. A pipe with high risk is a pipe that has high probability of rupturing, at the same time as the consequence of a rupture is great. Tekniska Verken in Linköping is in charge of the water distribution network in Linköping municipality. In their renewal planning they are working on a new tool, called “Knappen”. The ambition with “Knappen” is to be able to find pipes with high risk with “just one touch of a button”. “Knappen” is a calculation based on a variety of input data on probability and consequence. One of the factors to be used in the calculation is an estimate of the repair cost that the leak causes. This study has resulted in a formula for calculating this cost. The formula is based on data about past leaks from 2011. The factors that the formula turned out to depend on is: in which land type the leak has occurred, how far the distance is, which repair method has to be used and also the material and dimension of the pipe.

Abstract Optimizing the use of resources plays an important role in today’s modern manufacturing and service organizations. Scheduling, involving setup times and costs, leads to better allocation of resources over time to perform a collection of required tasks. This compilation dissertation examines how the learning effect of workers and a combination of setup activities can be used to optimize resource utilization in manufacturing systems and maintenance services. The learning effect is a technique that can model improvement in worker’s ability as a result of repeating similar tasks. By considering the learning effect, setup times will be reduced, and a schedule can be determined to place jobs that share similar tools and fixtures next to each other. The purpose is to schedule a set of jobs in a hybrid flow shop environment while minimizing two criteria that represent the manufacturers’ and consumers’ concerns: namely maximum completion time (makespan) and total tardiness. Combining setup activities can also reduce setup times and costs. In the maintenance of systems consisting of multiple components, costs can be saved when several components are jointly maintained. By using this technique, a schedule can be determined to minimize the total cost of maintenance and renewal projects for various components and their relevant setup activities. Mathematical programming models that incorporate these aspects of the problem are developed in this research and the performance of the proposed models are tested on a set of problem instances. The results of this work show that the proposed techniques perform well in reducing setup times and costs and eliminate the need for setups through scheduling. This work proposes several exact, heuristic, and meta-heuristic methods to solve the developed models and compare their efficiency. This study contributes to the theoretical discussion of multi-criteria production and maintenance scheduling. For practitioners, this dissertation work provides optimization techniques and tools through scheduling that can help keep costs down and allow companies to operate according to time and budget constraints. / Tiivistelmä Resurssien käytön optimoinnilla on tärkeä rooli nykypäivän tuotanto- ja palveluympäristöissä. Joukko tehtäviä voidaan toteuttaa resurssitehokkaammin niille varatussa ajassa huomioimalla aikataulutuksessa asetusajat ja –kustannukset. Tämä kokoomaväitöskirja tarkastelee, kuinka työntekijöiden oppimisefektin mallinnus ja asetustoimien yhdistäminen tukevat resurssien optimointia tuotantojärjestelmissä ja kunnossapitopalveluissa. Oppimisefekti on tekniikka, jolla voidaan mallintaa työntekijän osaamisen kehittymistä samankaltaisia työtehtäviä toistettaessa. Huomioimalla oppimisefekti asetusaikoja voidaan pienentää, ja töille luoda aikataulu jossa samankaltaiset työkalut ja laitteet ovat lähellä toisiaan. Osana väitöskirjaa esitetään työerän aikataulutus tietyssä yksittäistuotantoympäristössä minimoiden kahta kriteeriä: valmistajan tavoite kokonaisläpimenoaika ja asiakkaan tavoite yksittäisten töiden aikataulussa valmistuminen. Toinen väitöskirjassa esitetty tekniikka asetusaikojen ja –kustannusten pienentämiseen on asetustöiden yhdistely. Useista komponenteista koostuvassa systeemissä kustannussäästöjä voidaan saavuttaa huoltamalla useita komponentteja yhtä aikaa. Tämän yhdistelyn avulla voidaan luoda aikataulu, joka minimoi useiden komponenttien ylläpidon, uusimisen, ja asetuskustannusten kokonaiskustannuksen. Työssä mallinnetaan näitä tekniikoita matemaattisen ohjelmoinnin keinoin, ja luotuja malleja testataan joukolla esimerkkiongelmia. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että ehdotetuilla tekniikoilla voidaan vähentää asetusaikoja ja –kustannuksia, tai poistaa asetustöistä aiheutuvia kustannuksia kokonaan. Siinä esitetään useita eksakteja, heuristisia ja metaheuristisia menetelmiä kehitettyjen mallien ratkaisuun ja niiden suorituskyvyn vertailuun. Työn tulokset edistävät tieteellistä keskustelua monikriteeriskeduloinnin alalla, erityisesti liittyen tuotanto- ja kunnossapitosysteemeihin. Käytännön toimijoille väitöskirja tarjoaa optimointitekniikoita- ja työkaluja aikataulutukseen ja sen kautta taloudellisissa ja ajallisissa rajoitteissa toiminnan mahdollistamiseen.