TAM ZAMANINDA imalat ORTAMINDA SIRALAMA KURALLARININ KARŞILAŞTIRILMASI İÇİN BİR BENZETiM MODELİ

Transkript

1 SAÜ Fen Bilimleri nstitüsü Dergisi 5.Cilt, 1.Saya (M art 2001) TAM ZAMANINDA imalat ORTAMINDA SIRALAMA KURALLARININ KARŞILAŞTIRILMASI İÇİN BİR BNZTiM MODLİ Orhan Trkul, sra Kurt Öze t- Bu çalışmada tam zamanlı bir imalat rtamında üretim yapan bir benzetim mdeli geliştirilmiştir. Mdel üzerinde, ilk larak, hücre ve iş karakteristiklerinin sisteme etkisi incelenmiş, daha snra sıralama kurallannın üç başanın ölçütüne (rtalama tezgah yararlanma ranı, rtalama akış zamanı, rtalama üretim miktan) göre karşılaştınlması için deneyler yapılmış ve snuçlar irdelenmiştir. Geliştirilen benzetim mdeli kşullarında Sn Gelen İlk İşlenir (LCFS) sıralama kuralının daha iyi snuçlar verebileceği görülmüştür. I. GIRIŞ Sn n yıldır imalatçılar verimliliği ve karlılığı artırmak için Tam Zamanında Üretim (TZÜ, just-in-time, JIT) metdlannın önemi üzerinde durdu. Gerçekte, araştırmalar TZÜ hakkındaki karışıklığın hala devam ettiğini, sadece nasıl uygulandığı knusunda değil, aynı zamanda pek çk imalatçı ıçın tanımlamasının da anlaşılamadığım gösteriyr. Bazıları bunun "sadece stk azaltım prgramı" lduğuna inanır. Bazıları da kanbanla eş anlamlı lduğunu ve MRP' ye alternatif lduğunu düşünili [1]. TZÜ geniş anlamda "bir imalatçı kuruluşta sürekli larak israfın önlenmesi ylu ile mükemmelliğe ulaşmak" (burada israf, ürüne değer katmayan herşey anlamındadır); dar anlamda ise "malzemelerin gerekli yerde gerekli zamanda hareketi" demektir. Tam zamanmda üretimin gerçekleşmesinin ideal kşulu, imalatın bekleme ve yığılma lmaksızın su gibi akıp gitmesidir. Bu akışın gerçekleşmesini sağlayan unsurlar;. ürün daklı rganizasyn. tek parça akış tipi imalat. yakın istasynlar. U tipi yerleş im. çekme sistemi. çk taraflı yetenekli persnel ve karma ürün bazında dengeli imalattır. O.Trkul, Sakarya Üniversitesi ndüstri Mühendisliği Bö1ümü, sentepe Kampüsü trkul(ii!sakarva.cd u. tr.kurt, Sakarya Üniversi tesi ndüstri Mühendisliği Bölümü, sentepe Kampüsü ckurt(ü)sakarya.edu. tr Süreçler sanki aralarında görünmez bir taşıma bandı vaıımş gibi birbirleriyle bağlanmalıdır. Kanban; imalatın yönlendirilmesinde uygun bir araç lup; Japncada ''tanımlama kartı" anlamını taşır. Fabrikada kanban; üzerinde parça numarası, sayısı, imalat yeri, stk yeri vs. gibi bilgilerin yazılı lduğu bir karttır. TZÜ, bir üıünün bir işlemden sma yeni bir işleme tam zamanında başlaması demek lan bir çekme sistemidir. Bir snraki süreç, yani müşteri, istediği miktarda ve zamanında parçalan ternin etmek için bir önceki sürece gitmektedir. Bir önceki süreç de yine bundan snra bir snraki süreç için istenilen miktarda parçayı imal edecektir. Yalnızca gerekli lanların atölye üzerinde bulunması stklarda bir azalmaya yl açacaktır. Fazla lan malzemeler için envanter taşıma maliyetlerini önleyerek ve gereksiz stğa para harcamayarak elde edilen düşük stk seviyesi işletme için maliyetin düşürülmesi demektir. Atölyedeki düşük stk seviyesi ile daha kısa çevrim zamanlan luşacak ve malzemeler daha hızlı ve düzgün akar hale gelecektir. Tam zamanında üretim sisteminin uygulanmasına geçebilmek için, firmada uygulanan üretim sistemi yeniden ele alınıp, hücresel ve akış tipi sistemlere dönüştürülmeli ve parti büyüklükleri (ideali tek parça) sn mntaj hücresine lan talebe göre azaltılmalıdır. Az yığınlar, çalışma sisteminde düzgün dağılan iş yüküne ulaşınaya yardım ederler. Oysa büyük miktarlar, işlem zamanının büyük kalın parçalarını temsil etmeye eğilimlidirler ve bu yüzden iş istasynlarında düzgün dağılan çizelgelerneyi engellerler; küçük miktarlar verimliliği daha etkili değiştirebilirler [2]. Hücreler, benzer perasynların yapıldığı makinalar gruplanarak luşturulur. Hücresel imalat, malzeme taşınınasının azaltılması, tplam akış zamanlannın düşürülmesi, süreç içi stğun azaltılması, tezgah peratörünün uzmanlığının artıtilması hususlannda önemli faydalar sağlar. Akış hatları (Flw lines) nisbi larak daha az esnekliğe sahiptir, çünkü perasynların atıarnası mümkün lmasına 21

2 Tam Zamananda imalat Ortamanda Siralama Kuraliartnin Karşllaşt1nlmas1 için Bir Benzetim Mdeli rağmen, esnek rtalama yktur. Akış tipi atölye, tüm İdeal larak bir hücresel imalat sisteminde hücreler akış tipi atölye larak tasarlanmalıdır. Hücreler, akış tipi atölye larak tasarlanırsa hücresel imalatın yararları en büyüklenir. Tam zamanında üretirnin en önemli özelliklerinden biri; akış tipi üretim lmasıdır. Akış lgusu, malzemenin fabrika içindeki hareketini belirtir ve ham malzemenin satın alınmasından başlayıp bitmiş ürünlerin, yani mamullerin sev ki yatma kadar bu hareketin sürekliliği anlamını taşır. Sürekli düzgün bir imalat akışının sağlanmasında, ürün daklı yerleşim ileri düzeyde bir iyileştiıınedir. İşçilerin bir üretim hattında görev almaları belirli bir fnksiynu üstlerunelerinden daha iyidir. Tezgahların iyileştiriterek süreçlerin daha basit hale getirilmesi snucu işçiler farklı süreçlerin uygulandığı tezgahlarda çalışabilecek bilgi seviyesine erişirler. İşçilerin iş yapabilme kabiliyetlerinin bu şekilde artırılması snucu çalışma zamanından yararlanma da artacak, süreçler tek tek birbirleri ile daha iyi krdine edileceklerdir. Yöntem daklı yerleşimden kaynaklanan israf ve diğer prblemler ürün daklı yerleşime geçince çözülürler. Bu şartlarda lüzwnsuz taşıma, ara stklann birikmesi ve uzun imalat geçişleri önlenecektir. Yöntem daklı yerleşirnde istasynlar arası mesafe büyük lduğundan parçaların birer birer taşınması çk zrdur. Bir ürün daklı imalat sisteminde karar verildiğinde ve işçilerin çeşitli görevleri yürütecek seviyeye geldiklerinde uygulanacak en akıllı yerleşim - U - şeklinde lanıdır. Bu imalat tipine 'Tek parça akış tipi imalat' adı verilir. U şeklinde bir yerleşim tezgahlar arası işçilerin dlaşımını ve lüzwnsuzca uzun mesafeleri gidip gelmesini asgariye indilinektedir. Bunun snucu verimlilik önemli derecede artmaktadır. Aynı çerçevede taşıyıcı bantlann çğuna ihtiyaç kalmadığı gibi, imalattaki parça sayısında büyük miktarda azalma lmuştur. Yeni yerleşirnde yer ihtiyacı daha da azalmakta, taşıma mesafeleri lsalmakta ve tümü ile taşıyıcı bantlara ihtiyaç alnıamaktadır [3]. II. BNZTiM TKNİGİ Benzetim mdellerinde uygulamada karşılaşılan gerçek değerler ve laylar incelenir. Bu gerçek değerlere benzer değerlerin bilgisayardan yararlamlarak rassal larak üretilmesi sağlanır. Üretilen bu değerler birçk kez gerçek uygulamaya benzetilerek, tekrar edilerek gerçek uygulama hakkında bir snuca varılır. Yapılan tanımlardan bir tanesinde benzetim; "Bir sistemin benzetimi (simülasynu), bu sistemi temsil edebilecek bir mdel luşturma işlemidir. Bu mdel, temsil ettiği sistem üzerinde yapılması çk pahalı lan veya mümkün gözükmeyen işlemlerin yapılmasına imkan verir. Bu işlemlerin etkisi altındaki mdel incelenir. Bundan gerçek sistemlerin veya na ait alt sistemlerin davranışlan ile ilgili özellikler, tepkiler öngörülür" şeklinde tanımlanmaktadır [ 5]. işlerin aynı rtayı takip ettiği basitleştirilmiş bir atölyedir. m. BNZTiM MODLİNİN YAPISI PrMdel (Prductin Mduler) özellikle üretim sistemlerinin mdellenınesi için tasarlanmış benzetim yazıluruna dayanan M crsft Windws'tur. Prmdel benzetim ve tüm byut ve tipteki üretim sistemlerini analiz etmek için güçlü bir yazılımdır. Bu yazılım aşağıdaki ana bölümleri içennektedir. Yerleşimler (Lcatins): Atölye içindeki tezgahıann ve tampn bölgelerin yerleşim planını gösteıınektedir. Girdiler (ntities): Sisteme gelen iş tiplerini gösteıınektedir. Gelişler (Arrivals): Oluşturulan sisteme gelen işlerin gelme sıklıklannı ve gelme sayılannı göstennek:tedir. Süreçleme (Prcess): Sistemdeki her yerleşime gelen her girdi için ylları ve işlemleri belirlemektedir. Yl Ağları (Path Netwrks): Girdi ve kaynaklar içrn yerleşimden yerieşiine gidiş geliş yllarını göstermektedir. Kaynaklar (Resurces): Kaynaklar, işleri taşıma işleın:in yapan işçilerdir ve belirlenen yllar byunca hareket ederler [6]. IV. DNYIN TASARIMI Oluşturulan sistem içerisinde sıralama kurallannu karşılaştırılması istenmektedir. Bu karşılaştırma ele alınan s başarım ölçütü ile yapılacaktır. Hesaplanan 3 başarım ölçütü rtalama tezgah yararlanma ranı, rtalama akış zamarn ve rtalama üretim miktandır. Bu çalışmada PROMODl benzetim dili kullanılarak bir benzetim mdel geliştirilmiştir. Sistem tam zamanında imalat rtamında, benzer işlernlen gerçekleştiren tezgahlar gruplanıp hücreler luşturularak tasarlanmıştır. İş ler yükleme depsuna gelirler ve buradan hücrelere dağılırlar. Hücreler arasında, tam zamanlı imalaı rtamının prensibi lan çekme sistemi uygulanmıştır. i. rtası gereği gideceği hücre talep ettiğinde yüldem depsundan ya da işlemlerini tamamladığı bir önce hücreden hareket eder. Tampn bölge ve tezgahlar arası. hücreler arası taşıma işlemlerini işçiler gerçekleştirir. Heı hücreyi bir işçi kntrl eder. Kalan hücre (atölyenin hücresel sisteme dönüştürülemeyen kısmı) için, artı bir iş, kullamlmamaktadır. Tam zamanlı imalat sisteminin gerekleri larak; hücreler ı:e tezgahlar tek parça akış tipi imalatın mümkün kılındığı C tipi yerleşime göre düzenlendi. 4 mdel için Prmdel benzetim dili kullamlarak luşturulan yerleşim plam k-1 e verilmiştir. Transfer partisi 1 alındı (tek parça akış). Hücreler içerisinde her tezgahın önüne geçici deplama bölgesi larak kapasitesi K1 iş lan tampn bölgeler yerleştirildi. (k-i). j. işlemini tamamladığı tezgahdan snra, gideceği tezga bın önce tampn bölgesine rtalanır. 22

3 O.Trkul,.Kurt İş sisteme tanıtılıyr İş gidece i h ticren in talebini (çağrısını) bekliyr H Hücre işi çagırıyr İşçi işi rtası gereği gideceği hücreye taşıyr İş işleneceği tezgahın tampn bölgesine gidiyr İş tampn bölgede bekliyr İşçi işi tezgaha taşıyr İş tezgaha yükleniyr Operasyn gerçekleştiriliyar İş bekliyr H H İşçi işi tampn bölgeye taşıyr İş tampn bölgede bekliyr İş sistemden çıkıyr Sn K : İşin retası gereği gidece i tezgahın tampn bölgesinin kapasitesi Kı: İşin rtası gereği gideceği tezgah tampn bölge kapasitesinin üst sının Şekil 1. Benzetim Mdelinin Kntrl Yapısı 23

4 Tam zamananda imalat Ortaminda Siralama Kurallannan Karşilaştirilmasi için Bir Benzetim Mdeli Sistemde aynı anda birden fazla iş tipine hizmet verilebilmekte. İşierin sisteme geliş aralıkları üstel dağılıma göre belirlenmekte. Benzetim deneylerinde üstel dağılım, benzer laylarm meydana gelmeleri arasındaki zaman aralığını açıklamak için kullanılır. V erilen bir zaman aralığında bir layın meydana gelme lasılığı az ve diğer laylardan istatistiksel larak bağımsız ise, layiann luşları arasındaki zaman aralıklan üstel larak dağılırlar [5]. İşierin gelme sayıları pissn dağılıma göre belirlenmekte. Benzer laylar arasındaki zaman aralıklan üstel larak dağılmış ise birim zaman aralığında meydana gelen lay sayısı bir Pissn Dağılı ma sahiptir [ 5]. işler tezgahlarda nrmal dağılıma uyan perasyn sürelerinde işlenir. Tampn bölge ve tezgahlar arası birimlerin hareketi için geçiş zamanı, TZÜ gereği yerleşirnde yakın istasynlar prensibi uygulandığından kısa ve 1 dakikadır. Hurda ve hatalılar üretilmez. Hattın dunna zamanı yktur. IV.l. ÖN TST MODLLRİ Sıralama yöntemleri üzerine etkiye sahip labilecek pek çk sayıda iş ve hücre karakteristikleri vardır. Snuçlanan deneyin byutundan dlayı tüm karakteristilderin içerilmesi imkansızdır. Bunun yerine ön test, hangi iş ve hücre karakteristiklerinin sıralama kuralları üzerinde etkisi labileceğini belirlemek üzere uygulandı. Hücre byutu 3 lan 3 hücreli bir mdel geliştirildi. Daha sma bu mdel üzerinden değişkenler değiştirilerek 3 ek mdel daha geliştirildi. V DGIŞKNLR Tabl 1. Ön Test Mdelleri MODL MODL MODL la 2A 3A Hücre Sayısı Hücre Byutu (içerdiği tezgah sayısı) Kalan Hücre vet Hayır vet Farklı Tezgah Tip. nin Tp. Sayısı Farklı İş Tipi Sayısı İş tiplerinin izleyeceği rta sabit alındı..... T a bl 2.. [Ş i r ıp 1 ennın z eyecegı R ta İ 1 OPRASYON SIRASI MODL 4A 3 3 vet İş ler Hücre 1 Hücre 2 Hücre 3 Kalan Hücre Nl Ml M2 M N2 N M4M5M6 M7 M8M9 M lo M4M5M6 M7 M8 M9 Ml O N4 Ml M2 M3 M4 M5 M N M7 M10 M10 M8M9 M lo 9 5 Hücre karakteristiklerinde, Kalan Hücre durumu değiştmlerek Mdel 2A ve Hücre Byutu değiştitilerek Mdel 3A; İş karak:teristiklerinde, Farklı İş Tipi Sayısı değiştir il erek Mdel 4 A elde edildi. Oluşturulan tplam 4 mdel, 5 deney ile 3 başarım ölçütü için ANOV A (F testi) ile test edildi. Anva (F testi) testinin seçilme nedeni; bu testte birden fazla grubun birarada ele alınarak, aralarında anlamlı (önemli) bir farklılık bulunup bulunmadığı knusunda snuca ulaşılmasıdır. 40 saatlik ( 1 Haftalık) yükleme için benzetim (simülasyn) çalıştırıldığında 3 başanın ölçütü için de bu mdeller istatistiki larak farklı çıktı. Kullanılan sistem karakteristiklerinin, 3 başarım ölçütü için sıralama kuralını etkilediği görüldü. Deney snuçlan grafıksel larak k-2 de verilmiştir. 1 Anva Test Snuçları T a bl 3.. An va T es ts nuç 1 an Kaynak ı F Değerleri / 5 seviyesinde ran Ort. Tezgah Yarar. Or nı. Ort. Akış Zamanı ı Ort. U retim M ik IV.2. SİSTM KARAKTRİSTİGİ DGİŞKNLRİNİN ÖZTi Değişkenierin tümü genel larak, perfrmans ölçümleri üzerinde önemli etkiye sahiptir. Aşağıda her sistem karakteristiğinin başarım ölçütlerinin nasıl değiştiğini anlatan özet bulunmaktadır. Kalan Hücre : Kalan hücrenin kaldınlınası ile rtalama tezgah yararlanma ranında azalma lmuştur. Bu yükleme seviyesinin, tezgahların verimli kullanımı için yetersiz labileceği düşünülmüştür. Ortalama akış zamanında azalma ve rtalama üretim miktarında da artına lmuştur. (k-2). Hücre Byutu: Hücreler içerisindeki tezgah sayısının azaltıını ile rtalama tezgah yararlanma ranında hafifçe biı artış, rtalama akış zamanında ve rtalama üretim miktannda çk az azalma lmuştur. (k-2). Farklı İş Tipi Sayısı: Farklı iş tipi sayısındaki artış rtalama tezgah yararlanma ranında artma, rtalama akış zamarnnda ve rtalama üretim miktarında azalma luşturdu. Ortalama akış zamanında azalmaya rağmen rtalama üretim miktarında artma lmaması, 5 iş tipinin bu sistemi fazla yüklediği ve tıkanıklıklara sebebiyet verdiğini gösterebilir. (k-2). V. DNYve SONUÇLAltl Ön test, sistem karakteristiklerinin sıralama kuralı üzerindt etkisi labileceğini belirtnriş ve bu yüzden deneyd kapsanmıştır. Deneyin amacı sıralama kurallarınu birbirlerine üstün lup lmadığını belirlemektir Karşılaştırılan sıralama kurallan FCFS (ilk gelen ilk işlenir) LCFS (sn gelen ilk işlenir) ve RND (tampn bölged 24

5 O.Trkul,.Kurt bekleyen işlerden herhangi biri tezgaha rastgele larak alınır) dır. başanın ölçütü için ayrı ayrı alınan snuçların grafiksel gösterimi k-2 de verilmiştir. Değiskenler Tabl 4. İçin Değişkenler Hücre Sayısı 3 Hücre Byutu 3 Kalan Hücre vet Farkh Tezgah Tipi Tp. Sayısı 9 Farkh İş Tipi Sayısı 3 İki farklı deney grubu ve her iki grup için de deney sayısı ayrı ayrı 1 O alındı. Benzetim mdeli farklı sürelerde çalıştınlarak elde edilen snuçlarda sistemin ilk deney grubu ile 160 saatte, ikinci deney grubu ile 80 saatte dengeye ulaştığı görüldü. Bu farklı deney gruplarının snuçları (3 başarım ölçütü için ayrı ayrı) K-3 de grafıksel larak verilmiştir. Benzetim ilk deney grubu ile 160 saat ( 1 aylık) çalıştırıldığında; başarım ölçütlerinin alınan snuçlanna yapılan testte, sıralama kuralının tezgah yararlanma ram üzerinde etkili değilken, rtalama akış zamarn ve rtalama üretim miktarı üzerinde etkili lduğu görüldü. T a b1 5. İlk D e ney Grub İl A Anva Test Snuçlan u e nva T es ts nu_y_ ı an Kaynak F Değerleri % 5 seviyesinde ran Ort. Tezgah Yarar. Oranı Ort. Akış Zaman ı Ort. Üretim Mik Benzetim ikinci deney grubu ile 80 saat (2 hafta) çalıştırıldığında yapılan test ile sıralama kuralının rtalama tezgah yararlanma ram üzerinde etkili lmadığı görülürken, )rtalama akış zamanı ve rtalama üretim miktarı üzerinde ' tkili lduğu snucu rtaya çıktı. Tabl 7. İlk Deney Grubunun 160 saat (1 aylık) Çalıştınlması Snucunda Başanm Ölçütleri Ort. Tezgah Yarar. Oranı S ıra 1 ama K ura Ila n nın K arşı 1 a_1 t ın 1 ması Sıralama kurallan FCFS LCFS RND Ort. Akış Zamanı Ort. Üretim Miktan Tabl 8. İkinci Deney Grubunun 80 saat (2 hafta) Çalıştınlması Snucunda Başanın Olçütleri S ıra I ama K ura ll annın K ar_ l 1 a_ş_ t ın I ması.. S ıralama kurallan FCFS LCFS RND Ort. Tezgah Yarar. Oram Ort. Ak1ş Zamanı Ort. Üretim Miktan KAYNAKLAR [1] By D. Jerry Brwman, 1991, If Yu Dnt Understand JIT H w Can Yu Implement it? [2] Vllman T.., Berry W.L., D. Clay Whybark, 1992, Manufacturing Planning and Cntrl Systems (3] Suzaki K., Nisan 1994, Çeviri: Dr. S. İzgiz, Üretim İşletmelerinde Mdern Yönetim [4] Martinich J. S., 1997, Prductin And Operatins Management An Applied Mdem Apprach [5] rkut H., 1992, Yönetirnde Simülasyn Yaklaşımı [ 6] Prmdel Training W rkbk, Intrductry Curse Ntes and Mdeling xercises, 1995 [7] Acar N., 1995, Tam Zamanında Üretim [8] G\eene T. J.,l 980, Lading Cncepts fr the Cellular Manufacturing System, Ph. D. Thesis, Purdue University [9] SRPR, Ö., "Uygulamalı İstatistik", Cilt: 2, T bl 6 İk.. a ı ncı D en ey Grub u İ1 e A nva T es ts nu ı an Anva Test Snuçları Kaynak F Değerleri % 5 seviyesinde ran Ort. Tezgah Yarar. Oranı Ort. Akış Zamanı Ort. Üretim Mik \lınan farklı deney gruplan ile yapılan deneyler snucunda; ezgah yararlanma ranı başanın ölçütünün sıralama kurallan izerinde etkili lmadığı, diğer iki başanın ölçütünün ise ıralama kuralları üzerinde etkili lduğu görülmüştür. :Jeliştirilen benzetim mdeli kşullarında rtalama akış ı:amanı ve rtalama üretim miktarı başarım ölçütlerinin her.kisi içinde en iyi snucu, LCFS sıralama kuralının verdiği ı:özlernlenmiştir (Tabl 7 ve 8). İki deney grubu ile 3 ' " 25

6 Tam Zamaninda imalat Ortaminda Siralama Kurallannin Karştlaştar1lmas1 için Bir Benzetim Mdeli k 1. Mdel Yerleşim Planları 26 c

7 ----. >.Trkul,.Kurt Ön Test Mdeli Ort. Tezgah Yarar. Oran1 Ön Test Mdeli Ort. Ak IŞ Zam an ; ep..: Den ler !!' ; N Q tvodl1 --tvodl2 tvodl3 --- OODL4 Ön Test Mdeli ilk Deney Grubu 150 c ftl ::: Cl)... 1 Ort. Üretim Miktar 2 Oen er " - - rvıa1 I\J l\f0da3.. MODa4 - c 0.> ı- ı...: >- Ort. Tezgah Yarar. Oran1 --FCFS LCFS RND ilk Deney Grubu Ort. Üretim Miktarl r ikinci Deney Grubu ikinci Deney Grubu ; 100 i 50 :; >- Ort. Tezgah Yararlanma Oran1 --FCFS --LCFS RND -3000!!' ;2000 c Ort. Aktş Zamani --FCFS L CFS RND ı.,..._ 30 ikinci Deney Grubu Ort. üretim Miktarl 1-- FCFS ;.., - LCFS RND k 2. Deney Snuçlarının GrafikseJ Gösterimi 27

8 28