İMALAT SİSTEM VE STRATEJİLERİ Esnek İmalat Sistemleri Tijen ÖVER ÖZÇELİK 2016, Sakarya
ESNEK İMALAT SİSTEMLERİ İçerik; 1. Esnek İmalat Sistemi (EİS) nedir? 2. EİS Bileşenleri 3. EİS Uygulamaları ve Faydaları 4. EİS Planlama ve Uygulama 5. Esnek İmalat Sistemi için Miktar Analizi Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing, Third Edition, by Mikell P. Groover.
EİS TEKNOLOJİSİ UYGULAMA ALANLARI Günümüz işletmelerinde yerleşmeye başlayan; daha küçük partiler halinde üretim, daha kısa ürün ömrü, tasarım ve üretim yöntemlerinin daha esnek hale getirilmesi, İşletmelerin Esnek İmalat Sistemleri (EİS; Flexible Manufacturing Systems; FMS) olarak anılan imalat sistemlerine yönelmesini gerektirmiştir.
EİS TEKNOLOJİSİ UYGULAMA ALANLARI Bu sebeple bilgisayarla bütünleştirilmiş imalat sistemlerinin bir uzantısı olarak gelişen Esnek imalat Sistemleri kullanılmaktadır. Esnek imalat sistemleri yoğun otomasyon ve teknoloji ağırlıklı üretimin yapıldığı, üretim faktörlerinin hızla üretime yönlendirilebildiği ve zamanında tüketicilere ulaştırılarak nakde çevrildiği, insanların bu ortama uyum gösterdiği ve değişikliklere hızlı cevap verebildiği üretim süreci olarak tanımlanabilir.
EİS TEKNOLOJİSİ UYGULAMA ALANLARI Günümüzde işletmeler ya yığın tipi üretim yada GT hücrelerinde üretim gerçekleştirirler ve bunları da otomatize etmek isterler. Parçaların gruplanarak üretilmesi de «Esnek İmalat Sistemlerine» ortam yaratır. Parçalarda ki gruplama anlayışı da ya benzer geometriden yada benzer işlemlerden hareketledir. FMS için bu benzerliğin belirli bir düzeyde olması istenir.
EİS TEKNOLOJİSİ UYGULAMA ALANLARI Parça veya ürünlerin işletmede orta hacimde üretilmesi, yani yıllık 5000 adet ile 75000 adet arasında üretilmesi, uygun miktar olarak görülür. Eğer bu aralıktan düşükse FMS kurulması pahallı bir alternatiftir. Eğer üretim hacmi bunun üstündeyse, daha özellikli farklı sistemler göz önünde bulundurulmalıdır. FMS kurulması büyük sermayeye gereksinim duyar.
ESNEK İMALAT SİSTEMİ Yüksek otomasyona sahip bir GT hücresi üretim istasyonu olarak CNC lere, otomatik malzeme taşıma sistemlerine, depolama sistemleri, kontrol sistemleri ve bütünleşik bilgisayar sistemlerine gereksinim duyar. FMS in temelinde GT esasları bulunur.
OTOMATİK BİR İMALAT SİSTEMİNDE ESNEKLİK TESTİ Bir sistemden esnek olarak söz edebilmek için, bu imalat sisteminin aşağıda sorulan soruların tümüne «evet» demesi gerekir; 1. Farklı parçaları yığın tipi imalatın avantajlarını da içerecek şekilde üretebilir mi? 2. Üretim çizelgesindeki değişiklikleri kabul edebilir mi? 3. Ekipmanlardaki arıza ve durmalara cevap verebilir mi? 4. Yeni parça tasarımlarına geçişi destekler mi?
Otomatik imalat hücresi Otomasyona geçmiş bir imalat hücresinde; iki tezgah ve robot. Bu esnek bir hücre midir?
ROBOT ÇALIŞMA HÜCRESİ ESNEK MİDİR? 1. Parça çeşitliliği testi Farklı parça konfigürasyonları bir karışımdan daha çok yığını işleyebilir mi? 2. Çizelgeleme değişim testi Üretim çizelgesi ve parça karışımları değiştirilebilir mi?
ROBOT ÇALIŞMA HÜCRESİ ESNEK MİDİR? 3. Hatalardan korunma testi Eğer bir makine durursa sistem çalışabilir mi? Örneğin; arızalanan makine tamir edilirken, çalışmalar geçici olarak diğer makineye aktarılabilir mi? 4. Yeni parça testi Yeni parça tasarımları geliştirildiğinde, NC parça programları sistemin çalışması için off-line yazılarak, sonrada sisteme yüklenebilir mi?
EİS TİPLERİ Operasyon çeşitleri Montaj işlemi Operasyon tipleri İşlemenin dönel ya da dönel olmaması Tezgah/iş istasyonu sayısı: 1. Tek tezgah hücresi (n = 1) 2. Esnek imalat hücresi (n = 2 veya 3) 3. Esnek imalat sistemi (n = 4 veya daha fazla)
TEK MAKİNELİ İMALAT HÜCRESİ Tek Esnek Tezgah (TET," Single Flexible Machine): Bir malzeme taşıyıcısı ve tampon stok (buffer) bölümü olan, takım değiştirme yetisine sahip, tek bir tezgahtan oluşan üretim birimi. Malzeme taşıyıcısı bir robot ya da özel amaçlı bir palet değiştiricisi olabilir.
TEK TEZGAHLI CNC İŞLEME HÜCRESİ (CİNCİNNATİ MİLACRON)
ESNEK İMALAT HÜCRESİ Esnek İmalat Hücresi (EİH; Flexible Manufacturing Cell): Ortak bir malzeme taşıyıcısına sahip bir grup tezgahın oluşturduğu EİS.
İKİ TEZGAHLI İMALAT HÜCRESİ (CİNCİNNATİ MİLACRON)
BEŞ TEZGAHLI ESNEK İMALAT HÜCRESİ CİNCİNNATİ MİLACRON) Çok Tezgahlı Esnek İmalat Sistemi (ÇTEİS; Multi - Machine Flexible Manufacturing System): İki ya da daha fazla sayıda malzeme taşıyıcısından (ya da aynı anda birden çok tezgaha hizmet verebilen bir ya da daha çok taşıyıcıdan) oluşan bir malzeme taşıma sistemine sahip, Tezgah gruplarının oluşturduğu EİS.
BU ÜÇ KATEGORİNİN ÖZELLİKLERİ
EIS TİPLERİ ESNEKLİK SEVİYESİ 1. Adanmış esnek imalat sistemi Daha sınırlı saydaki parçaları üretmek için tasarlanmıştır Parça aileleri geometrik özelliklerden ziyade işlem özelliklerini temel almıştır 2. Rasgele siparişli esnek imalat sistemleri Geniş ürün aileleri için uygundur Yeni parça tasarımlarına giriş yapılabilir Üretim çizelgesi günlük değişikliklere göre düzenlenebilir
ADANMIŞA KARŞI RASSAL SİPARİŞE GÖRE FMS
EIS BİLEŞENLERİ İş istasyonları Tezgahlar, muayene cihazları, yıkama alanı, yükleme-boşaltma alanları Malzeme taşıma ve depolama sistemi Her istasyondaki paletler ya da iki işlem arasında parçanın geçici olarak üzerinde stoklandığı herhangi bir düzenek Işık, elektrik ya da lazer kontrollü taşıyıcılar, taşıyıcı bantlar ve diğer taşıyıcı araçlar Bilgisayar kontrollü sistem Kontrol sistemi ise yazılım ve donanım olarak iki gruba ayrılabilir. Kontrol yazılımı, fiziksel alt sistem işletiminin yönetim mantığını oluşturan bir Komut Dizini Yazılımın kullanılabilmesi için gerekli olan bilgisayarlar, bilgi saklama sistemleri, iletişim ağları ve iletişim protokolleri de kontrol donanımı olarak adlandırılır İş gücü
İŞ İSTASYONLARI Yükleme ve boşaltma sistemleri CNC makine takımları CNC machining centers Delme modülleri Tornalama modülleri Montaj makineleri
MALZEME TAŞIMA VE DEPOLAMA Fonksiyonlar: Parça hareketlerinin istasyonlar arasında rasgele ve bağımsız olması Çeşitli parça stillerini işleme yeteneği Standart sabitleyiciler İş bağlayıcıların sabitleyicilerin uyarlanabilir olması Geçici depolama Yükleme ve boşaltma için kullanışlı girişler Bilgisayar kontrolde uyumluluk
MALZEME TAŞIMA EKİPMANLARI Temel FMS sistemlerinde birincil taşıma sistemleri İkincil taşıma sistem fonksiyonları: Birincil taşıma sistemlerinden iş istasyonlarına iş transferi Operasyonlar için parçaları yeterli doğrulukta pozisyonlayabilme Makine faydalılığını artırma için ara depolama alanları
EİS YERLEŞİMİNİN BEŞ TİPİ FMS yerleşimi malzeme taşıma sitemi tarafından belirlenmiş FMS yerleşiminde 5 temel tip 1. Hat tipi yerleşim/in-line 2. Döngü tipi yerleşim/loop 3. Döngüsel-basamaklı yerleşim/ladder 4. Açık alan 5. Robot merkezli hücre
EİS-HAT TİPİ YERLEŞİM Düz hat akışı, tüm iş birimleri için iyi tanımlı işlem basamakları İş akışı soldan sağa dorudur İkincil taşıma sistemi yoktur
EİS-HAT TİPİ YERLEŞİM İkincil parça taşıma sistemi ile doğrusal transfer sistemi her bir iş istasyonu iki yönlü akışa göredir
EİS-DÖNGÜ TİPİ YERLEŞİM Tek yönlü akış, fakat farklı parça tipleri için mümkün işlem basamak varyasyonları Her bir iş istasyonu için ikincil taşıma sistemi
EİS-DİKDÖRTGEN TİPİ YERLEŞİM Dikdörtgen tipi yerleşim son istasyonda boşaltma işleminden sonra ilk istasyona diğer sirkülasyonları gerçekleştirecek şekilde çalışır
EİS-DÖNGÜSEL YERLEŞİM Döngüsel yerleşim daha fazla işlem basamaklarına izin verir
EİS-AÇIK ALAN TİPİ YERLEŞİM Çoklu döngüsel ve merdiven yapısı çok daha geniş parça ailelerini işlemede uygundur.
ROBOT MERKEZLİ HÜCRE Dönel parçalar ve tornalama için uygundur
EİS-BİLGİSAYAR FONKSİYONLARI 1. İş istasyonu kontrolü Bireysel istasyonlar genellikle bilgisayarla kontrole gereksinim duyar 2. İş istasyonlarına kontrol yönergelerinin dağıtımı Bireysel istasyonların işlemlerini koordine etmede merkezi sistemlere gereksinim duyar 3. Üretim kontrol Ürün karışımı, makine çizelgeleme ve diğer planlama faaliyetleri
EİS-BİLGİSAYAR FONKSİYONLARI 4. Trafik kontrol İş istasyonları arasındaki hareket için birincil taşıma sistemlerinin yönetimi 5. Araç kontrolü Birincil taşıma sistemleriyle ikincil taşıma sistemlerinin koordinasyonu 6. İş parçası izleme Sistem içindeki her bir parçanın durumunu izleme
EİS-BİLGİSAYAR FONKSİYONLARI 7. Araç gereç kontrol Takım konumu Sistemdeki her bir takımın izlenmesi Takım ömrü izleme Her bir kesici takımın ne zaman değiştirileceğinin belirlenmesi 8. İzleme ve rapor performansı Uygunluk, faydalılık, üretim parçası sayısı 9. Teşhis Arızaların sebepleri ve tamir önerileri
ÇALIŞANLARIN GÖREVLERİ Sistemden parçaların yüklenmesi ve boşaltılması Kesici takımların hazırlanması ve değişimi Ekipman bakımı ve tamiri NC parça programlama Bilgisayar sisteminin programlanması ve yürütülmesi Tüm sistemin yönetimi
EİS UYGULAMALARI İşleme FMS teknolojisinin en yaygın uygulaması Montaj Muayene Saç metal işleme (delme, kesme, bükme ve şekil verme) Dövme/haddeleme
FMS AT CHANCE-VOUGHT AİRCRAFT (COURTESY OF CİNCİNNATİ MİLACRON)
SAÇ METAL FABRİKALARI İÇİN EIS
EİS FAYDALARI Artan makine faydalılığı Sebepler: Yatırımı amorti etmeye izin veren 24 saat çalışma Otomatik takım değişimi İstasyonlarda otomatik palet değişimi İstasyonlardaki kuyrukları maksimum düzeye çıkarma Talepteki değişimlere göre üretim için dinamik çizelgeleme Daha az makine gereksinimi Daha az üretim alanı ihtiyacı
EİS FAYDALARI Değişime hızlı cevap verme Envanter ihtiyacını düşürür Yığın tipi üretimdense farklı parçaların sürekli üretimine izin verme Daha düşük teslim süreleri İşçilik ihtiyaçlarını düşürür Yüksek verimlilik Gözetimsiz üretim olanağı Geceleri de makinelerin çalışması(«elektrikler kapalıyken de üretim")
EİS DEZAVANTAJLARI Oldukça pahallıdır, bazen kuruluş maliyetleri milyon dolarları bulur Ön planlama faaliyetleri oldukça fazladır Oldukça karmaşık imalat sistemleridir
EİS UYGULAYAN FİRMALAR FORD HONDA TOYOTA Ford motor co, Çin'dekı 3. yolcu aracı fabrikasını açarak, ülkedeki toplam üretim kapasitesini 600.000 aracın üzerine çıkardı. Ford'un Çin yöneticisi David Schoch, 490 milyon dolarlık esnek montaj hattı sayesinde dünya'nın en büyük otomotiv pazarı olan Çin'de agresif büyüme stratejilerine uygun olduğunu ifade etti. -dırectfn haber merkezı- haber@dırectfn.com www.dırectfn.com.tr, www.dırectfn.com, www.duınvest.com.tr
EİS PLANLAMA VE TASARIM KONULARI Parça ailelerini göz önünde bulundurma Gerçekleştirilecek işlemlere göre parça ailelerini belirleme Parça benzerliği temelli Müşterek ürün temelli İşlemsel ihtiyaçlar Gereksinim duyulan işlem ekipmanlarını belirleme İş parçalarının fiziksel özellikleri Malzeme taşıma ekipmanları ve işlem ekipmanlarının boyut ve ağırlıklarını belirleme
EİS PLANLAMA VE TASARIM KONULARI Üretim hacmi Yıllık üretim miktarları için gereksinim duyulan makine sayıları İş istasyonlarının tipleri Süreç rotalarındaki varyasyonlar İmalat içi envanter/wip ve depolama kapasitesi Takımlar Sabitleyiciler
EİS İŞLEMSEL KONULAR Çizelgeleme ve sevketme Uygun zamanlarda sisteme parçaları gönderme Tezgahları yükleme Her bir iş istasyonunda hangi işlemlerin ve takımların bulunacağının belirlenmesi Parçaları yönlendirme/rotalama Her bir parçanın izleyeceği rotanın seçilmesi
EİS İŞLEMSEL KONULAR Parça gruplama Hangi parçaların hangi zamanda sistemde olacağını belirleme ve düzenleme Takım yönetimi Takım değişim zamanlarının düzenlenmesi Palet ve sabitleyici durumları Parçalara göre gereksinim duyulan sabitleyiciler farklılık gösterebilir
ESNEK İMALAT SİSTEMLERİNİN SAYISAL ANALİZİ FMS analiz teknikleri; Deterministik modeller Zincir modelleri Kesikli durum simülasyonu Diğer yaklaşımlar, herustiğide içeren Deterministik modeller Darboğar model- üretim hızı tahmini, faydalılık, ve diğer ölçütler Genişletilmiş darboğaz modeli- temel modele imalat içi envanteri/wip ekleme