SERAMİK ÜRETİMİNDE BENZETİM

Transkript

1 Endüstri Mühendisliği Dergisi Cilt: 11 Sayı:1 Sayfa: (15-22) Makina Mühendisleri Odası SERAMİK ÜRETİMİNDE BENZETİM Harun Reşit YAZGAN ' Seher POLAT 1 Sakarya Üniversitesi Endüstri Mühendisliği * Nihal SÜTÜTEMİZ 2 Sakarya Üniversitesi İktisadi İdari Bilimler Fakültesi İşletme Bölümü 2 ÖZET Bu çalışmada seramik sanayinde faaliyet gösteren bir firmanın üretimi benzetim yaklaşımı kullanılarak modellenmiştir. Çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, fabrikanın mevcut üretim yapısı analiz edilerek toplam üretim miktarları, yarı mamul stogu, değirmenlerin, kurutma odasının, fırınların kapasiteleri ve çalışan operatörlerin kullanım oranları dikkate alınmıştır. İkinci aşamasında ise mevcut üretimin sorunlarını çözmek ve yönetimin isteklerini başarmak amacıyla alternatif bir üretim modeli önerilmiş ve bu alternatif modelin sonuçları benzetim kullanılarak elde edilmiştir. Önerilen model yönetim tarafından uygun bulunarak uygulamaya başlanmıştır. GİRİŞ ÜRETİMİN AŞAMALARI Benzetim tekniği üretim problemlerini çözmede yaygın olarak kullanılan tekniklerden biridir (Arer, 1997, Domenice, 1997). Öncelikli olarak fabrikadaki mevcut üretim akışı bilgisayar ortamına taşınmıştır. Sistem simüle edilerek sistemdeki belirlenen kriterlerin istatistiki sonuçları alınmaktadır. Sonraki adım ise, mevcut sistemin verilerinden hareketle, sistemde görülen aksaklıkların giderilmesi ve sistemin iyileştirilmesi amacıyla sistemin giriş parametrelerinde değişiklikler yapılmıştır. En iyi sonuçlar elde edilene kadar parametreleri değiştirme işine devam edilmiştir. ( Ören, 1984, Granino, 1989, Sevinç, 1991). Firmanın farklı ürün çeşitleri olmasına rağmen araştırma kapsamına aldığımız ürünleri; tuvalet taşı, lavabo ve klozet olarak sınırlandırılmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde her ürünün üretim aşamaları modellenmiş ve mevcut durumla ilgili detaylı istatistikler elde edilmiştir. İkinci bölümde ise alternatif üretim modeli sunulmuştur. Sonuç bölümünde ise iki modelin karşılaştırılması yapılmaktadır. Tuvalet taşı, lavabo ve klozet nihai ürün olana kadar aşağıdaki üretim aşamalarından geçmektedir. Çamurhane Dökümhane Kurutma Rötuş Sırlama Fırın Kalite kontrol Depo Çamur Maddesinin Hazırlanması: Çamurun oluşmasında feldspat, kaolen, silis kumu, kil, silikat, Ba, C0 3 ve su kullanılarak değirmenlerde 25 saat devir/dak. döndürülerek işlenecek hale getirilmektedir. Sonraki işlemde ise kil açıcıda su ile karıştırılmaktadır. Bu işlemde saat arasında sürmektedir. Elde edilen çamur karışımı elekten geçirilerek ürünlerin kalitesine etki edecek yabancı maddelerden arındırılır ve çamur üretime hazır hale getirilerek stoklama alanına alınır. Bir başka değirmende de albit, kuars, zirkon. 15

2 Harun Yazgan, Seher Polat, Nihal Sütütemiz çinko oksit, mermer, kaolen, soda ve su kullanılarak mamulün üzerine konulacak sır çamuru elde edilmektedir. Dökümhanedeki Üretim Aşamaları: Dökümhanede tuvalet taşı, lavabo ve klozet döküm aşamaları aşağıda ki gibidir. A) Tuvalet Taşı Döküm Aşamaları: 1- Tuvalet taşının dökümü gece gerçekleştirilmektedir. Gece 01.00'de çamurhaneden çekilen çamur kalıplara dökülür. 2- Çamurun kalıpta kalma süresi bir saat elli dakika. Yani arası. 3- Kalıbın sökülebilmesi için kalıba yarım saat boyunca havanın verilmesi işlemi arası. 4- Kalıptaki çekirdeklerin (yardımcı elemanların) çıkarılması arası. 5- Çekirdekteki çapakların temizlenmesi arası. 6- Mamuldeki deliklerin tıkanması arası. 7- Mamullerin kalıplardan alınıp raflara dizilmesi arası. 8- Raftaki malların çapaklarının ( fazlalıkların ) alınması arası. 9- Kalıpların bir sonraki döküme hazır hale getirilmesi arası. 10- Raflara alınan malların genel rötuşunun yapılması arası. 11- Raflardaki malların saat sonra kurutma odasına alınması, (ertesi güne kalmakta) B) Lavabo Taşı Üretme Aşamaları: 1- Kalıbın kontrol edilmesi arası. 2- Çamurhaneden alınan çamurun kalıplara dökülmesi arası. 3- Çamurun boşaltılması arası. 4- Mamulün kalıptan sökülebilmesi için kalıba hava verilmesi arası. 5- Kalıbın açılmasından sonra mamuldeki deliklerin açılması arası. 6- Kalıptan çıkarılan mamulün regallere (raflara) alınması arası. 7- Bir sonraki döküm için kalıpların hazırlanması arası. 8- Raflara (regallere ) alınan mamullerin genel rötuşunun yapılması arası saat raflarda bekledikten sonra kurutma odalarına alınması.( Ertesi gün. ) C) Klozet Taşının Dökülmesi: 1- Kalıbın kontrol edilmesi arası. 2- Çamurhaneden çekilen çamurun kalıplara dökülmesi arası. 3- Çamurun kalıpta şekil alması için bekletilmesi arası. 4- Kalıbın ters çevrilmesi arası. 5- Kalıpların açılmasından sonra deliklerin delinmesi ve iç haznenin temizlenmesi arası. 6- Mamulün raflara (regallere) alınması arası 7- Mamullerin kurutma odasına alınmadan önce 22 saat bekletilmesi. Kurutma Odası: Dökümhaneden sonra mamullerin uğradığı bölüm kurutma odalarıdır. Kurutma odalarının kapasitesi ürün arasında değişmektedir. Ürünlerin belli bir ısıda tutularak daha iyi kurumaları sağlanıyor. Yirmi iki saatin sonunda mamuller dışarı alınıyor. Rötuş Bölümü: Kurutma odasından çıkan mamuller son düzeltmeleri yapılmak üzere rötuş bölümüne gelir. Sırlama Bölümü: Son rötuşları yapılan mamuller sırlama bölümüne gelir. Çamurhanedeki sır değirmeninden çıkan çamurlarla püskürtme sistemi ile ürünler kaplanmaktadır. Kullanılan renkler mavi, beyaz, krem ve pembedir. Fırınlama Bölümü: Fabrikada bir adet fırın bulunmakta ve iki günde üç defa yakılmaktadır. Fırının günlük kapasitesi adettir. Mamuller fırınlara arabalarla girmektedir. Mamullerin fırında kalma süresi dokuz saat, soğuması için ise yedi saat beklenmektedir. Kalite Kontrol: Çıkan ürünlerin kontrolleri yapılmakta ve hatalı ürünler ayrılmaktadır. Burada bütün ürünler kontrol edilmektedir. Hatalı mamuller çamurlara karıştırılarak tekrar kazanılması yönüne gidilmektedir. Depo: Kalite kontrolü yapılmış sağlam ürünler müşteriye ulaştırılmak amacıyla depoya alınmaktadır. BENZETİM MODELİNİN YAPISI Bu çalışmada kullandığımız Promodel benzetim yazılımı beş ana bölümden oluşmaktadır. a) Path Networks: Hammaddeden başlanarak son mamul olana kadar takip edilen yolu göstermektedir. h) Entities: Modelde ele alınan üç ürün vardır, 16

3 Seramik Üretiminde Benzetim bunlar tuvalet taşı, klozet ve lavabo dur. e) Arrivals: Seçilen ürünlerin üretiminde kullanılan kil toprak ve üzerilerine atılan sır hammaddesini göstermektedir. d) Process: Üretimin hammaddeden başlayarak son mamul olana kadar olması gereken işlemleri göstermektedir. e) Locations: Fabrika içindeki değirmenlerin, kalıpların, fırınlar, kurutma odaları, rötuş, sırlama ve kalite kontrol merkezlerinin yerleşim planını göstermektedir. (Promodel, 1995). MODEL 1: MEVCUT ÜRETİM MODELİ Öncelikli olarak işletmenin mevcut üretim modeli incelenmiş ve üretim bilgisayar ortamında benzetimi yapılacak şekilde oluşturulmuştur. MODEL li: GELİŞTİRİLEN ÜRETİM MODELİ Bu model de ise mevcut üretim modelinin benzetim sonuçlarından ve yapılan istatistik analizlerin sonuçları dikkate alınarak üretimin ve kapasite kullanım oranlarının artırılması amacıyla alternatif model önerilmiştir. Alternatif model de, kurutma kapasitesi artırılmış ve yeni bir fırının ilavesi düşünülmüştür. Kurutma odasının kapasitesi 1200 adet ürün ve yeni fırın kapasitesi 250 adet ürün olacak şekilde tasarlanmıştır. Her iki modelin grafik tasarımı EK-1 'de verilmiştir. İSTATİSTİKSEL ANALİZ Her iki modeldeki üretim süreleri 590 saat, bir aylık işgücüdür. Sistem bu süreden sonra dengeye ulaşmakta ve kararlı bir yapıya kavuşmaktadır. Modelin dengeye gelmesindeki koşum süresi yaklaşık 20 dakika sürmektedir. Farklı parametreler seçilerek 30 farklı benzetim deneyi sonuçları alınmıştır. Bu deney seti ise, birinci değirmenin kapasitesi, kalıp sayıları, kurutma odası kapasitesi, birinci ve ikinci fırın kapasiteleri için farklı değerler seçilerek oluşturulmuştur. Bu farklı deneylerin sonuçları EK-2 ve EK-3 de grafiksel olarak üretim miktarları, yarı mamul stoku, ortalama üretim akış zamanları, fırın 1, sırlama ve rötuş da çalışan operatörlerin kullanım oranları verilmiştir. ANOVA TESTİ : Bu bölümde Model 1 ve Model 2 nin birbirinden farklı olup olmadığı araştırılacaktır. Bunun içinde varyans analizi seçilmiştir. Varyans analizi, iki farklı modelin toplam değişkenliğini kısımlara ayırmaya ve her kısmın farklılığını belirli bir kaynağa (nedene) dayandıran bir tekniktir. Her iki modeldeki sonuçlar gruplandırılacak ve bu gruplarla ilgili ana kütle ortalamalarının birbirlerine eşit olup olmadığı araştırılacaktır. Seçilen her iki modeldeki değişken sayısı birden çok olduğu için ANOVA testi bu karşılaştırılmaya uygundur. ANOVA testi Tablo 1 de verilmiş ve sonuçlara göre Model 1 ve Model 2 arasında %5 güven aralığında farklılık olduğu sonucu görülmektedir. Tablo 1. Anova Test Sonuçları Anova Test Sonuçlar i Lavabo Üretimi (Model l-model II) Tuvalet Taşı Üretimi (Model l-modë II) Klozet Üretimi (Model l-model II) F Değerleri 661,53 364, ,474 REGRESYON ANALİZİ: Bu farklılıktan yola çıkarak üretim miktarlarına etki eden parametrelerin araştırılması amacıyla regresyon analizi yapılmıştır. Bağımlı ve bağımsız değişkenlerin seçiminde işletmenin öncelikleri dikkate alınmıştır, işletme için en önemli konu üretim miktarı ve onu öncelikli olarak etkiyen nedenlerin ortaya konulmasıdır. Bu yüzden üretim miktarı bağımlı değişken ve fırınların kapasiteleri, birinci değirmen kapasitesi, üretimde kullanılan kalıp sayıları ve kurutma odasının kapasiteleri bağımsız değişken olarak regresyon denklemine girmiştir. Sırlama ve Rötuş bölümlerinde kullanılan operatörler ve sayıları işletme için kısa süre içinde artırılma veya azaltma kolaylığı olduğundan dolayı denkleme alınmamıştır Bu amaçla her ürün için aşağıdaki denklemler yazılmıştır. Model 1 : Lavabo Üretimi l 1=0,495Fırın1 0,03Değirmen1 +0,182L1 kalıp+0,635kurutma Kapasitesi Tuvalet Taşı Üretimi T1= 0,485 Fırın 1-0,12 Değirmen T1 kalıp+0,873 Kurutma Kapasitesi Klozet Üretimi K1= 0,349 Fırın 1-0,05Değirmen 1+0, 155K1 kalıp + 0,745 Kurutma Kapasitesi 17

4 Harun Yazgan, Seher Polat, Nihal Sütütemiz Tablo 2. Bağımlı Değişken ile Bağımsız Değişkenler Arasındaki Regresyon Analizi Sonuçları Bağımsız değişkenlerin t değerleri Fırın 1 Fırın II Değir Kalıp Kurutma R 2 F men 1 sayısı Odası Kapasitesi Model 1 Lavabo Üretimi 14,35 5,4 5,187 12,619 0,89 9,975 T. Taşı Üretimi 14,075 4,9 4,264 15,928 0,85 20,376 Klozet Üretimi 13,56 3,8 3,417 11,266 0,92 72,524 Model II Lavabo Üretimi 14,125 15,43 6,3 3,23 15,965 0,90 11,455 T. Taşı Üretimi 15,288 14,89 4,1 4,88 14, ,989 Klozet üretimi 14 15,90 5,6 5,36 16,333 0,92 10,666 Model 2 Lavabo Üretimi L1 =0,245 Fırın 1 +0,203 Fırın 2-0,01 Değirmen L2 kalıp+0,245 Kurutma Kapasitesi Tuvalet Taşı Üretimi T111,35 Fırın 1+0,305 Fırın 2-0,08 Değirmen T2 kalıp+0,3 Kurutma Kapasitesi Klozet Üretimi Yukarıda verilen denklemlerin anlamlılığını test amacıyla F testi uygulanmış ve F değerlerinin tamamı 4 den büyük çıkmıştır bu yüzden denklemler için seçilen bağımlı ve bağımsız değişkenlerin anlamlı olduğu sonucuna varılmıştır. F değerleri Tablo 2'de verilmiştir. Denklemlerin hangi oranda bağımlı bir değişkenin bağımsız değişkenler tarafından açıklandığı incelenmiş ve R 2 %85 ila %92 oranı arasında açıkladığı sonuçları bulunmuştur. Örnek olarak birinci modeldeki Lavabo üretimini, bağımsız değişkenler %89 oranında açıklamaktadır. Tuvalet taşını %85 ve Klozet üretimini ise %92 oranında açıklamaktadır. Model II ise bu oranlar %90 oranında Lavabo üretimi, %89 oranında Tuvalet taşı ve %92 oranında klozet üretimini açıklamaktadır. R 2 değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Denklemlerin açıklanmayan kısmı ise denkleme alınmayan başka parametrelere bağlı olarak değişebilecektir, bu çalışmada denklemlere Rötuş ve Sırlama bölümlerinde çalışan operatörler dikkate alınmamıştır. Bu denklemlerden yola çıkarak, bağımsız değişkenlerin bağımlı değişkeni hangi oranda ve hangi yönde değiştirdiğini belirleyen t testi uygulanmıştır. Elde edilen t değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Bağımlı değişkene en fazla fırınların ve kurutma odası kapasitesinin pozitif olarak etki ettiği Tablo 2 de görülmektedir. Bunlarda fabrikadaki en önemli darboğazı oluşturmaktadır. Bu sonuçlardan çıkarılacak sonuç ise, fırınların ve kurutma odasının kapasiteleri artırıldığında üretimlerin pozitif olarak artacağıdır. Eğer işletme üretimde artışı düşünüyorsa öncelikli olarak fırın ve kurutma odası kapasitesinin artırımını kalıp ve değirmen kapasitelerinin artırımından daha öncelikli olarak düşünmelidir. 18

5 19 Seramik Üretiminde Benzetirin

6 Harun Yazgan, Seher Polat, Nihal Sütütemiz Şekil 2 20

7 Seramik Üretiminde Benzetim Şekil 3 21

8 Harun Yazgan, Seher Poiat, Nihal Sütütemiz Değirmen ve kalıpların kapasiteleri arttığında eğer fırın ve kurutma odası kapasiteleri artırılmaz ise beklenen üretim artışlarına ulaşılamayacaktır. Belki de kurutma odası ve fırın kapasiteleri yeterli seviyede artırıldıktan sonra, değirmen ve kalıp sayılarının artırılması düşünülmelidir. SONUÇLAR Bu bölümde bulunan sonuçların değerlendirilmesi ve mevcut durum ile önerilen durumlar karşılaştırılmaktadır. Öncelikli olarak firmanın mevcut durumu simüle edilmiş ve elde edilen sonuçların istatistiksel analizleri yapılmıştır. Firmanın üretimi artırmak için en önemli sorun kurutma odasının ve fırın kapasitelerinin yetersiz oluşudur. Kurutma odası ve fırının önünde beklemeler oluşmakta buda yarı mamul stoğunun artmasına sebep olmaktadır. Geliştirilen alternatif model de ise kurutma odasının kapasitesi artırılmış ve günlük üretimi tamamen içeri alarak beklemeler azalmıştır. Böylece kurutma odasından çıkan parça sayısı artırılmış ve bu sayede rötuşa ulaşan parça sayısı artmıştır. Birinci durumda aynı süreli bir yanma ile altı yüz elli parça içeri alınabilirken alternatif çözüm ile içeriye bin parça alınmaktadır. Bu da doğal olarak üretimin artışına neden olmaktadır. Üstelik kurutma odasının kapasitesini artırmak ürün artışındaki getiriden daha düşük bir maliyete katlanılmaktadır. İkinci olarak fırın önünde meydana gelen beklemeleri azaltmak için yapılan çalışmadır, ilk modelde fırının kapasitesi üç yüz birimdir ve günlük çıkarılan üretimi pişirecek kapasitede değildir. Bu nedenle fırın iki günde üç kere yanarak ürünleri içeri almaktadır. Fırın sürekli üretimde olmasına rağmen önünde beklemeler meydana gelmektedir. İkinci modelde ise fırın kapasitesini artırmak amacıyla ikinci bir fırın eklenmiştir. Bu yeni fırının kapasitesi iki yüz elli olarak belirlenmiş, bu sayede birinci fırının yoğunluğu azalmıştır. Bu iki fırın ile birinci model de fırın önünde meydana gelen bekleme azalmış, sonucunda da yarı mamul stogu düşmüştür. Sonuç olarak üretim artışı öncelikli olarak kurutma odası ve fırın kapasitelerinin birlikte artırılması ile mümkün olabilecektir. İkinci model de birinci modele göre daha düşük yarı mamul stok seviyeleri ve ortalama akış zamanları elde edilmiştir. Bunlarda üretimi direk olarak artıracak etmenlerdendir. Mevcut durum ile aylık üretim kapasitesi sekiz bin ile on bin arasında değişirken, geliştirilen durum ile aylık üretim kapasitesi on iki bin ile on dört bin arasında olmuştur (Şekil.2) Kurutma odası ve Fırın 1 kapasiteleri artırılmıştır. Her iki modeldeki kullanım oranları karşılaştırıldığında ortalama %85 civarında gerçekleşmiştir. Kapasite artırımına rağmen kullanım oranlarının düşmemesi sistemin yeni kapasiteleri kullandığını göstermektedir. Operatörlerin kullanım oranları açısından modeller karşılaştırıldığında, ikinci model de daha yüksek kullanım oranları elde edilmiştir. Bunun en önemli sebebi ise, Rötuş ve Sırlama bölümlerine daha çok ürün girişi olmuş ve böylece operatörlerin bekleme süreleri azalmıştır. (Şekil.3) Önerilen alternatif model firma yönetimi tarafından uygun görülerek gerekli değişiklikler yapılmış ve benzetim senaryoları ile bulunan üretim sonuçları fiili üretim değerleri'ile gerçekleştirilmiştir. KAYNAKÇA 1. Arer, M.,M., Özdemirel N.E., Simulation of Capacity Expansion and Sequencing Alternatives for a Make-to-order Sheet Metal producer.11 Th European Simulation Multiconferance, June 1-4,1997, Türkiye. 2. Checkland RB., System Thinking, System Science, John Wiley & Sons, New York. 3. Domenico, F, Felice, F., 1997, Planning of Automated Assembly Line by Means of Simulation Techniques in an Electromechanical Company. 11 Th European Simulation Multiconferance, June 1-4,1997, Türkiye 4. Fishwick, RA. 1995, Simulation Model Design and Execution, Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliff, New Jersey. 5. ' Granino, A. Körn, interactive Dynamic System Simulation, McGraw-Hill, New York. 6. Law, A., Kelton, WJD.,1991, Simulation Modeling and Analysis. McGraw-Hill International Editions. 7. Ören T,l, Model-Based Activities: A Paradigm Shift. Editors, T.I. Ören, B.P. Zeigler and M.S. 8. Elzas,Simulation and Model-Based Methodologies: An Interagtive View, pp. 3-40, Springer-Verlag, New York. Interactive 9. Promodel Training Work Book, Introductory. Course notes and modeling exercises, Sevinç S. 1991, Learning events from simulation Model Runs: From Procedurel Models to relational Abstractions, International Journal of General Systems, 19(32),.s