ENM 525 İleri Üretim Planlama ve Kontrolü PAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

Transkript

1 ENM 525 İleri Üretim Planlama ve Kontrolü PAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı Bu ders notları, ve Bahar yarıyılında PAÜ Endüstri Mühendisliği bölümünde okutulan Üretim Planlama ve Kontrolü dersi notlarından faydalanarak hazırlanmıştır. 1

2 Bütünleşik Planlama (Aggregate Planning)

3 Giriş Firmaların her gün alması gereken mikro ve makro düzeyde kararlar vardır. Bütünleşik planlama firmanın makro düzeyde alması gereken kararlardan bir tanesidir. Bütünleşik planlama makro üretim planlama olarak de isimlendirilir. Bütünleşik planlama ile firma önceden belirlenmiş olan bir planlama periyodu için işgücü ve üretim düzeyinin ne olacağını belirlemeyi hedeflemektedir.

4 Üretim Kararları Hiyerarşisi Tahmin Uzun dönemli Orta dönemli Kısa dönemli Stratejik Kaynak Planlama Bütünleşik Üretim Planlama Ana Üretim Çizelgeleme Dağıtım Planlama ve Çizelgeleme Bitmiş Ürün Çizelgeleme Malzeme Planlama Kapasite Planlama Talep Yönetimi Kısa Dönemli Çizelgeleme Kapasite Kontrol Sipariş girişi, teslimat takibi Üretim/Malzeme Kontrol ve Geri Besleme

5 Bütünleşik Planlamada Yanıtlanacak Sorular 1. Düşük talepli dönemlerde üretilecek gereksinim fazlası ürünlerin yüksek talepli dönemlerdeki ek gereksinimleri karşılamak üzere stoklanması uygun mu?(envanter stratejisi) 2. Talepteki değişimlere işgücünün artırılıp azaltılmasıyla yanıt vermek uygun mu? (işgücü stratejisi) 3. İşgücünü sabit tutarken talepteki değişimlere çalışma süresinin artırılıp azalmasıyla yanıt vermek uygun mu?(fazla mesai stratejisi)

6 Bütünleşik Planlamada Yanıtlanacak Sorular 4. Süreç endüstrilerinde ve kapasitenin ortalama talepten belli bir süre boyunca yüksek olduğu durumlarda tesisin bir süre kapatılması veya düşük hızda çalıştırılması uygun mu? (üretim hızı stratejisi) 5. İşgücünü sabit tutarken talepteki değişimlere planlı yok satma veya fason imalat ile karşılık vermek uygun mu? (yok satma / fason imalat stratejisi) 6. Talepteki değişimlere yanıt vermek her zaman kârlı mı, bazı taleplerin reddedilmesi uygun mu? (talep kabul stratejisi)

7 Bütünleşik Planlama Karar Modeli Gereksinimleri Yeteri kadar uzun bir süre boyunca yapılan talep tahminleri Toplu birimler halinde tanımlanmış çıktılar Örneğin, boya üretiminde türlerin miktarı yerine toplam miktarın ton vb. olarak ifade edilmesi Çeşitli seçeneklerin karşılaştırılmasını sağlayacak maliyet verileri

8 Bütünleşik Üretim Birimleri Ürünler benzer ise, bütünleşik üretim birimi bütün ürünleri temsil edebilecek herhangi bir ürüne karşılık gelir. Ürünler çok çeşitli ise bunları ortak bir birimle ifade etmek doğru olacaktır: ağırlık (ton, çelik) hacim (litre, akaryakıt) gerekli çalışma miktarı (adam-saat olarak) parasal değer (TL olarak envanter değeri)

9 Bütünleşik Üretim Birimi Sınıflandırması Kalemler (items): Müşteriye teslim edilen son ürünler. Ayrıca stok birimi (stockkeeping unit) olarak da adlandırılır, ürün yapısının en ayrıntılı tanımına karşılık gelir(a1, A2 modelindeki çamaşır makineleri). Aileler (families): Ortak bir imalat hazırlık maliyetini paylaşan kalem grupları(çamaşır makinesi) Tip (types): Üretim miktarları tek bir bütünleşik üretim planı tarafından belirlenen aile grupları(beyaz eşya)

10 Bütünleşik Planlama ile ilgili Temel Konular Düzgünleştirme (Smoothing): Üretim ve işgücü düzeylerinin bir periyottan diğer periyoda değişmesi sonucu oluşan maliyetleri ifade eder. Bu maliyetler işçilerin işe alınması ve çıkarılması sonucu oluşan maliyetlerdir. Sık işe alım ve işten çıkarmalar firmanın prestijini etkilediğinden yöntemin bu kararları alırken dikkatli olması gerekir. Darboğaz problemleri (Bottleneck problems): Burada darboğaz firmanın kapasite kısıtları nedeni ile talepte meydana gelen ani değişikliklere cevap verememesini ifade etmektedir.

11 Bütünleşik Planlama ile ilgili Temel Konular Planlama dönemi (Planning horizon): Kaç dönem için üretim ve işgücü düzeyleri için karar verileceğini belirtir. Eğer planlama dönemi çok kısa tutulursa talepteki ani değişimler öngörülemeyebilir. Çok uzun olması halinde ise talep tahminleri gerçekçi olmayabilir. Talebin davranışı (Treatment of demand): Burada anlatılan modeller talebin tamamen bilindiğini ve belirsizlik içermediğini varsaymaktadır. Bu varsayım analiz yapmayı kolaylaştırmakta ve talepteki sistematik veya öngörülebilir değişikliklere odaklanmayı sağlamaktadır.

12 Bütünleşik Planlama ile ilgili Maliyetler Üretim hız değişikliği maliyeti (smoothing cost): Üretim hızını bir dönemden diğerine değiştirmek için gerekli harcama. Normal mesai maliyeti (regular time cost): Normal çalışma saatleri içinde doğrudan ve dolaylı işçilik, malzeme ve imalat genel giderlerini içeren birim üretim maliyeti. Fazla mesai ve fason üretim maliyeti (overtime and subcontracting cost): İşgücünün normal çalışma saatleri dışında kullanılması veya üretimin dışarıda fason olarak yaptırılması sonucu oluşan maliyetler.

13 Bütünleşik Planlama ile ilgili Maliyetler Elde bulundurma maliyeti(holding cost): Stokta ürün bulundurmakla maruz kalınan maliyetlerdir. Bu maliyetlerin genellikle lineer olduğu varsayılır. Elde bulundurmama maliyeti (shortage cost): Stokta ürün bulunmaması nedeniyle uğranılan kayıpları ifade eden maliyetlerdir. Genellikle tahmin edilen talep miktarları üretim kapasitesini aştığında veya taleplerin beklenenden daha fazla olması durumunda oluşan maliyetlerdir.

14 Örnek Problem Bir firma, Ocak tan Haziran a kadar 6 aylık işgücü ve üretim düzeylerini planlayacaktır. Gelecek 6 aylık talep tahminleri: 1280, 640, 900, 1200, 2000 ve Aralık sonundaki işçi sayısı: 300 kişi Aralık sonu envanteri: 500 birim Haziran sonu envanter planı: 600 birim.

15 Örnek Problem Başlangıç ve bitiş envanterlerinin etkisinin ifade edilmesi Talep tahminleri, envanter değerleri dikkate alınarak güncellenir. Net Talep Tahmini (Ocak) = Talep Tahmini (Ocak) Başlangıç Envanteri Net Talep Tahmini (Haziran) = Talep Tahmini (Haziran) + Bitiş Envanteri

16 Örnek Problem Ay Talep Tahmini Net Talep Tahmini Net Kümülatif Talep Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran

17 Örnek Problem Olurlu üretim çizelgesi Net kümülatif talep Envanter

18 Örnek Problem c H : Bir işçiyi işe alma maliyeti = 500 TL c F : Bir işçiyi işten çıkarma maliyeti = 1000 TL c I : Bir birim ürünü bir ay boyunca stokta tutma maliyeti = 80 TL Toplu üretimi işgücü düzeyine çevirmek gerekli K = Bir işçinin bir günde üretebileceği toplu birimlerin sayısı Geçmişte yapılmış bir gözleme göre 76 işçi 22 gün boyunca 245 birim ürün üretmiştir. Ortalama üretim hızı = 245 / (22 * 76) = birim/adam-gün

19 Örnek Problem İki alternatif üretim stratejisi: Sıfır envanter: Talebi tam olarak karşılayacak şekilde üretim hızını (işgücü düzeyini) ayarlamak Sabit işgücü: Net talebi karşılayabilecek en düşük işgücü düzeyini korumak

20 Sıfır Envanter (Talebi Takip) Planı: Hazırlık Hesaplamaları Örnek Problem A B C D E Ay İş günü sayısı İşçi başına üretilen ürün sayısı (B * ) Net Talep Tahmini Gerekli En Düşük İşçi Sayısı (D/C'yi yukarıya yuvarla) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran

21 Örnek Problem Sıfır Envanter (Talebi Takip) Planı: Bütünleşik plan için gerekli hesaplamalar A B C D E F G H I Ay Gerekli En Düşük İşçi Sayısı (D/C'yi yukarıya yuvarla) İşe Alınan İşten Çıkarılan İşçi Başına Birim Sayısı Üretilen Birim Sayısı (B * E) Kümülatif Üretim Kümülatif Talep Bitiş Envanteri (G-H) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Toplam

22 Örnek Problem Sıfır Envanter (Talebi Takip) Planı: Toplam Maliyet = (755*500) + (145*1000) + (30*80) = TL Haziran sonu envanterinin eklenmesi ile TM = (600*80) = TL

23 Örnek Problem Sabit İşgücü Planı: Gerekli en az işçi sayısının belirlenmesi A B C D Ay Net Kümülatif Talep İşçi Başına Üretilen Kümülatif Birim Sayısı Oran (B/C yukarıya yuvarlanacak) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran

24 Sabit İşgücü Planı: Envanter Düzeyi Hesaplamaları Örnek Problem A B C D E F Ay İşçi Başına Birim Sayısı Aylık Üretim (B * 411) Kümülatif Üretim Kümülatif Net Talep Bitiş Envanteri (D - E) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Toplam 5962

25 Örnek Problem Sabit İşgücü Planı: Toplam Maliyet = (111*500)+(5962*80) = TL Haziran sonu envanterinin eklenmesi ile TM = (600*80) = TL SONUÇ: TM(Sıfır Envanter) < TM(Sabit İşgücü)

26 Örnek Süpermarketler için kuru kayısı üreten bir tarım firması gelecek 5 yıl için taleplerini tablodaki gibi belirlemiştir. Firmada şu anda 3 işçi çalışmaktadır. Firmanın elinde is şu anda stok miktarı paket kuru kayısı bulunmaktadır. 1 yıl için ortalama olarak bir işçinin firmaya maliyeti $ dır ve bir işçinin 1 yılda ürettiği ürün miktarı pakettir. 1 yıllık elde bulundurma maliyeti ise paket başına 4 cent tir. Bir işçiyi işe almanın maliyeti $500 ve işten çıkarmanın maliyeti ise $1000 dır. (Not: Yok satmaya izin verilmediğini ve bir işçinin en az 1 yıl süre ile firmada çalıştığını varsayınız) Gelecek 5 yıllık talebi karşılamak için gerekli minimum işgücü düzeyini belirleyiniz. İlk şıkta bulduğunuz minimum işgücü düzeyi ile gerçekleştirilecek olan üretim planının maliyetini bulunuz. Yıl Tahmin ( *1000 paket)

27 Örnek Örnek soruda bir yılın sonunda satılmayan kayısıların atıldığını varsayalım. Elden çıkarma maliyetinin paket başına $0.20 olduğunu varsayarak sabit işgücü düzeyi ile üretim yapıldığı takdirde oluşturulacak olan üretim planın maliyeti ne olur?

28 Bütünleşik Planlama Problemlerinin Doğrusal Programlama ile Çözümü Parametreler: c H : Bir işçiyi işe alma maliyeti c F : Bir işçiyi işten çıkarma maliyeti c I : Bir birim stoğu bir dönem tutma maliyeti c R : Bir birim ürünü normal mesaide üretme maliyeti c O : Bir birim ürünü fazla mesaide üretmenin ek maliyeti c U : Üretim birimi başına tesisin boş kalma maliyeti c S : Bir birim ürünü fason üretmenin maliyeti n t : tdönemindeki üretim günü sayısı K : Bir dönemde bir işçi tarafından üretilen toplu birim sayısı I 0 : Planlama dönemi başında eldeki stok miktarı W 0 : Planlama dönemi başında eldeki işgücü miktarı D t : tdönemi için talep tahmini

29 Bütünleşik Planlama Problemlerinin Doğrusal Programlama ile Çözümü Karar Değişkenleri W t : tdönemindeki işgücü düzeyi P t : tdönemindeki üretim düzeyi I t : tdönemindeki stok düzeyi H t : tdöneminde işe alınan işçi sayısı F t : tdöneminde işten çıkarılan işçi sayısı O t : tdönemindeki fazla mesai üretimi U t : tdöneminde birim cinsinden kullanılmayan işçilik/üretim miktarı S t : tdöneminde fason ürettirilen birim sayısı

30 Doğrusal Programlama Modeli Kısıtlar İşgücü düzeyinin korunumu: W t = W t-1 + H t F t, 1 t T Stok düzeyinin korunumu: I t = I t-1 + P t + S t D t, 1 t T Üretim düzeyini işgücü düzeyiyle ilişkilendiren kısıtlar: P t = Kn t W t + O t U t, 1 t T

31 Doğrusal Programlama Modeli Amaç Fonksiyonu: En küçük Σ(c H H t + c F F t + c I I t + c R P t + c O O t + c U U t + c S S t ) Kısıtlar: W t = W t-1 + H t F t, 1 t T P t = Kn t W t + O t U t, 1 t T I t = I t-1 + P t + S t D t, 1 t T H t, F t, I t, O t, U t, S t, W t, P t 0

32 Değişkenlerin değerlerini yuvarlama Doğrusal programlama sonucunda bulduğumuz değişkenlerin optimal değerleri genellikle tam sayı değildir. Halbuki işçi sayıları tam sayı olmak zorundadır. Bu durumda optimal sonuç üzerinde aşağıdaki düzenlemeler yapılarak olurlu bir çözüm elde edilebilir: Her bir dönem için bulunan optimum işçi sayılarını bir sonraki tamsayıya yuvarla. Diğer değişkenlerin değerini bulduğun işçi sayılarına göre tekrar hesapla ve üretim planını oluştur.

33 Ürün Karışımı Kararları X i : iürününün üretim miktarı, i= 1, 2,,n. b k : kkaynağının kullanılabilir miktarı, k= 1, 2,, K. a ik : bir birim iürünü üretmek için gerekli kkaynağı miktarı U i : iürününün olası en yüksek satış miktarı L i : iürünü üretiminin alt sınırı r i : iürününün net birim satış fiyatı c i : iürününün birim değişken maliyeti

34 Ürün Karışımı Kararları Maximize Z = ( r ) i ci n i= 1 X i Constraints n i= 1 a ik X i b k, k = 1,2,..., K. X i U i, i = 1,2,..., n. X i Li, i = 1,2,..., n. X i 0, i = 1,2,..., n.

35 Örnek Problem Üretim Süreleri (saat/birim) Bölüm Ürün 1 Ürün 2 Ürün 3 Ürün 4 Üretim Kapasitesi (saat) Pres 0,03 0,15 0,05 0, Matkap 0,06 0,12-0, Montaj 0,05 0,10 0,05 0, Bitim işlemleri 0,04 0,20 0,03 0, Paketleme 0,02 0,06 0,02 0,05 400

36 Örnek Problem Sac (yassı çelik) kısıtı: Ürün 2 ve Ürün 4 için kullanılabilen sac malzemeden dönem başına en fazla 2000 m 2 tedarik edilebilmektedir. Ürün 2 sac gereksinimi: 2 m 2 /birim Ürün 4 sac gereksinimi: 1,2 m 2 /birim

37 Örnek Problem Ürün Net Birim Satış Fiyatı (TL) Birim Değişken Maliyet (TL) Satış Potansiyeli En düşük En yüksek

38 Maximize Constraints Model Z = 4X + X + X + X ,03X 1 + 0,15 X 2 + 0,05X 3 + 0,10 X (Pres) 0,06X 1 + 0,12 X 2 + 0,10 X (Matkap) 0,05X 1 + 0,10 X 2 + 0,05X 3 + 0,12 X (Montaj) 0,04X 1 + 0,20X 2 + 0,03X 3 + 0,12 X (Bitim) 0,02X 1 + 0,06X 2 + 0,02X 3 + 0,05X (Paketleme ) 2X 2 + 1,2 X (Sac malzeme) 1000 X X Talep 0 X X kısıtları 4