Yalın Üretim Sisteminde Malzeme Taşıma Mesafelerinin Benzetim Yöntemiyle Optimizasyonu İlay GÜLER Celal ÖZKALE İpek AYRANCI Muhammet KAHRIMAN Kocaeli Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği
Yalın Üretim Malzeme Taşıma Sistemleri Benzetim Kullanım Alanı Kullanım Amacı Avantajları ve Dezavantajları Literatür Araştırması Uygulama Çalışması İşletme Tanıtımı Benzetim Modeli Model Sonuçları Alternatif Senaryo ve Sonuçları Sonuçlar ve Gelecek Çalışmalar
Yalın üretim, menşei Japonya olan bir üretim sistemi olup Toyota üretim sistemi ve tam zamanında üretim olarak da bilinmektedir. Kelime anlamı sade, gösterişsiz demek olan yalın kavramı,gereksiz tüm hareket ve düşüncelerden kaçınmayı; doğrudan asıl faaliyete yönelerek bu faaliyetin en kısa zamanda başarılmasını vurgulamaktadır.
Üretim süreçlerinde yer alan ve müşteriye hiç bir değer ifade etmeyip sadece firma maliyetlerini artıran israfın sürekli iyileştirme faaliyetleri ile ortadan kaldırılmasıdır. Müşteriye istediği ürünü, istediği miktarda, istediği yerde ve tam zamanında ulaştırmak
Yapılan iş; - Katma değerli iş, - Gerekli ancak katma değersiz iş (yardımcı faaliyet), - Katma değersiz iş (muda veya israf) Katma değerli iş: Boyama, enjeksiyon, delme, kesme, montaj, örme, dokuma Gerekli ancak katma değersiz iş: Kalıp bağlama, parçayı makineye bağlama, model değişimi İsraf / Muda : Hurda, tamir, gereksiz taşıma, gereksiz işlem, bekleme
Gereğinden fazla üretme Fazla Üretim İlave gereksiz operasyon İleva gereksiz prosedür. Gereksiz Operasyon Operasyonlar arası uzun mesafe. Depo ve üretim arası taşıma.??? Eğilmek Uzanmak Oturmak Aramak Taşıma Tırmanmak Seçmek Etrafında Dolaşmak Yürümek Gereksiz Hareket Hatalı Ürün Fire, Müşteri iadeleri Yeniden işleme Gereksiz Stok Ara stok Aşırı hammadde, yarı mamul Bekleme Malzeme bekleme Ekipman bekleme Destek bekleme Bir sonraki süreci bekleme Yetki, vs bekleme
Malzeme taşıma sistemleri malzemelerin ya da ürünlerin bir yerden başka bir yere taşınmasını sağlayan sistemlerdir. Taşıma sistemleri iç ve dış taşımalar olmak üzere ikiye ayrılabilir: Dış taşıma genel itibariyle hammadde ve yardımcı malzemelerin tedariki ile bitmiş ürünün müşteriye sevk edilme sürecini kapsamaktadır. İç taşıma ise işletme içinde depolardan üretim hatlarına olan taşımalar, üretim hatları arası taşımalar ve üretim hatlarından bitmiş ürün deposuna olan tüm taşımaları kapsamaktadır.
İç taşımalarda sürekli ve kesikli taşıma yöntemlerine göre konveyör bant, askılı sistem, AGV, tren veya forklift gibi alternatif çözümler bulunmaktadır. Tren AGV Forklift
Gerçek bir sistemin veya sürecin zaman içindeki çalışmasının taklit edilmesidir. Bilgisayar yazılımları aracılığıyla bir sistemin sayısal olarak modellenmesi ve model aracılığıyla sistemin gerçek davranışının tahmin edilmesidir. Benzetim, karmaşık sistemlerin tasarımı ve analizinde kullanılan en güçlü analiz araçlarından birisidir.
İmalat sistemlerinin tasarımı ve analizi Askeri silah sistemlerinin ve lojistik gereksinimlerinin değerlendirilmesi İletişim ağlarının donanım gereksinimlerinin belirlenmesi Bir bilgisayar sisteminin donanım ve yazılım gereksinimlerinin belirlenmesi Ulaşım sistemlerinin (havalimanı, otoyol, liman ve metro) tasarımı ve işletilmesi Çağrı merkezi, fast-food restoranı, hastane ve postane gibi hizmet sistemlerinin tasarımlarının değerlendirilmesi İş süreçlerinin yeniden tasarımlarının değerlendirilmesi Bir envanter sisteminin sipariş politikalarının değerlendirilmesi Finansal ve ekonomik sistemlerin analizi
Sistem Gerçek sistemle deney yapma Model sistemle deney yapma Sayısal model Fiziksel model Analitik çözüm Benzetim
Değerlendirme : Belirlenen kriterlere göre önerilen sistemin ne kadar iyi çalıştığının gösterilmesi Karşılaştırma: Önerilen sistem tasarımlarının mevcut sistem ile karşılaştırılması Tahmin: Önerilen koşullar altında sistemin performansının tahmin edilmesi Duyarlılık Analizi: Sistemin performansı üzerinde hangi faktörlerin etkili olduğunun belirlenmesi Optimizasyon: En iyi performans değerini veren faktör düzeylerinin bir kombinasyonunun belirlenmesi Darboğaz Analizi: Bir sistemde darboğazların belirlenmesi
Önerilen yeni tasarımların analizinde kullanılabilir. Yeni bir sistemin analizine yardımcı olmak için kullanılır. Benzetim modelinden veri elde etmek, gerçek sistemden aynı verileri elde etmekten daha ucuzdur. Benzetim tekniği, analitik metotları uygulamaktan daha kolaydır. İncelenen olayı hızlandırmak veya yavaşlatmak mümkündür. Analitik modeller ile kısıtlı sayıda performans ölçütleri hesaplanabilir. Benzetim modelleri ile çok sayıda performans ölçütü elde edilebilir.
Benzetim modellerinin kurulması ve geçerliliğinin araştırılması, zaman alıcıdır ve tecrübe gerektirir. Koşum maliyeti yüksek olabilir. Benzetim modellerinin yorumlanması güç olabilir. Maliyeti etkileyen diğer bir faktör benzetim modellerinin birden fazla ( n kez) çalıştırılması ihtiyacıdır. Bu durum maliyeti artırmaktadır.
Rose ve diğerleri (2011) - Otomotiv, elektronik, plastik gibi çeşitli sektörlerde araştırma yapmış, yalın üretimin en uygun sistem olduğu Paula ve Brown (1989) - Malzeme taşıma sistemlerinin önemini vurgulamak için sistemin öneminden bahsederek karlılığı etkilediği Ülgen ve Upendram (1995) - Malzeme taşıma sisteminde yapılacak değişikliklerin risk oluşturduğunu ve deneylerin benzetim yöntemleriyle yapılması Jing ve diğerleri (1998) - Benzetim yazılımlarındaki gelişmeler sonucunda sürekli ve kesikli sistemlerin analizinde benzetim yönteminin kullanıldığını Law ve Kelton (2000) - Üretim sistemlerinin stokastik sistemler olması, karmaşık ve otomatik olması üretim sistemlerinin analizinde benzetimi zorunlu kıldığını
Otomotiv yan sanayi - Plastik Enjeksiyon
Farplas grup şirketlerinin lokomotif işletmesi TOSB 1, TOSB 2 ve TOSB 3 işletmeleri Plastik enjeksiyon Kalıp teknolojileri Vibrasyon kaynağı Ultrasonik kaynak Boyama prosesleri Montaj hücreleri
Çalışmada mevcut malzeme taşıma sistemi modellenmiş ve video analizleri sonuçları ile kıyaslama yapılarak doğrulanmıştır. Daha sonra toplam gidilen mesafenin en azlanması için alternatif rotalar belirlenerek taşıma israflarının düşürülmesi sağlanmıştır. Çalışmada benzetim programlarından Arena (14) paket programı kullanılmıştır.
Çalışma yapılan alanda toplam 28 makine ve 63 farklı ürün üretilmektedir. Ürünler için akış süreci Makinede parça üretilmesi Boş kasanın makineye getirilmesi Dolu kasanın makineden alınıp boş kasanın makineye verilmesi Dolu kasanın sevkiyat alanına taşınması Sevkiyat Taşımalar forkliftlerle yapılmaktadır ve alanda 2 adet forklift vardır. Forklift hızları dolu ve boş kasa taşırken değişmektedir.
Yapılan çalışma şu aşamalar izlenerek gerçekleştirilmiştir: Verilerin toplanması Veriler için girdi analizi yapılması Veri grupları için dağılımlarının belirlenmesi Benzetim modelinin kurulması Model sonuçlarının elde edilmesi Model sonuçlarının gerçekleşen değerlerle karşılaştırılması Alternatif senaryoların belirlenerek mevcut durum ile karşılaştırılması
İşletmede çalışma yapılan alanda 63 farklı ürün üretilmekte olup taşıma sistemindeki benzerlikleri doğrultusunda 11 farklı veri grubu oluşturulmuştur. Her grup için %95 oranında güvenirlik düzeyine göre veri alınmıştır. 2
Toplanan veriler için Arena paket programı araçlarından Input Analyzer yardımıyla girdi analizleri yapılmıştır. Örnek grafik
Girdi analizi ile birlikte verilere ait dağılımlar Arena paket programının Input Analyzer aracıyla belirlenmiştir. Program tüm dağılımlara göre analiz yaparak en küçük hata karesi değerine sahip dağılımı atama işlemini yapar. (Input Analyzer - Fit all)
Sevkiyat Alanı Boş Kasa Alanı Mevcut yerleşim planı Boş Kasa Alanı Sevkiyat Alanı
Modelin genel görünümü
Alandaki 1 makineye ait üretim süreci
İşlem süresine göre ürünlerin sisteme girişleri Create, ReadWrite ve File data modülleri kullanılarak sağlanır.
Enjeksiyon sonrası ürünlerin paketlenmesi, palete konması ve forkliftin taşıdığı palet sayısına göre üst üste konması
Malzemelerin taşınması için forkliftin çağrılma süreci
Boş kasa alanından kasaların alınması işlemi
Boş kasaların üretim hatlarına getirilmesi
Enjeksiyon hatlarında dolu-boş paket değişim işlemi
Bitmiş ürün kasalarının üretim hatlarından sevkiyat alanına taşınması
Verilen bu bilgiler doğrultusunda model 10 koşum yapılmıştır. Çalışmanın amacını oluşturan göstergeler aşağıdaki gibidir: Bitmiş ürün kasalarının forklift için kuyrukta bekleme zamanı Forkliftlerin kullanım oranları Üretim hatlarına taşıma yapılırken harcanan toplam zaman Üretim hatlarında dolu-boş değişimlerinin yapılmasında harcanan toplam zaman
Bitmiş ürünlerin forklifti bekleme zamanı ortalama 162 sn olarak gerçekleşmiştir.
Üretim hatlarında dolu-boş değişimlerinin yapılmasında harcanan toplam zaman Üretim hatlarına boş kasa verilmesi ve hatlardaki bitmiş ürün kasalarının sevkiyat alanına götürülmesi sırasında harcanan zaman Forklift kullanım oranı % 72,05
Bu modelin çalıştırıldığı periyot için üretim planlama tarafından verilen çizelgelemeye göre boş kasa alanı ve bitmiş ürün alanı ile üretim hatları arasında toplam 439 adet taşıma gerçekleşmesi beklenmektedir.
Model sonuçları ile daha önceden yapılan ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. 1. OPERATÖR 2. OPERATÖR 3. OPERATÖR 4. OPERATÖR Boş Kasa Taşıma 22,3% 23,3% 21,3% 24,3% Boş Gitme 6,9% 3,9% 4,9% 7,2% Alan Düzeltilmesi 3,9% 4,0% 3,0% 4,0% Bitmiş Ürün Taşıma 22,4% 22,3% 24,3% 21,4% Boş Kasa Alanı Düzenleme 1,2% 1,3% 1,9% 2,7% Boş Kasa Taşıma 26,2% 25,2% 23,2% 24,2% Bekleme 10,0% 10,1% 11,6% 9,5% Diğer İşler 7,2% 10,0% 9,9% 6,8% Toplam Doluluk 70,9% 70,8% 68,8% 69,9% Video ölçümlerinden elde edilen sonuca göre forklift operatörü ortalama doluluk oranı % 70,01 Benzetim modeli sonucuna göre forklift kullanım oranı % 72,05
Mevcut sistemde boş kasa alanları ve sevkiyat alanları makine odaklı olmadığı için toplam mesafe artmaktadır. Bunun yerine her makinenin boş kasa ve sevkiyat alanı kendine en yakın alan olarak seçilirse toplam mesafe daha az olacaktır. Buna göre alternatif senaryo çalıştırılmış ve aynı göstergelerdeki değişime bakılmıştır.
Bitmiş ürünlerin forklifti bekleme zamanı ortalama 105 sn olarak gerçekleşmiştir.
Üretim hatlarında dolu-boş değişimlerinin yapılmasında harcanan toplam zaman Üretim hatlarına boş kasa ve hatlardan bitmiş ürün kasalarının sevkiyat alanına götürülürken harcanan zaman Forklift kullanım oranı % 61,68
Mevcut durum ve alternatif durumdaki göstergelerin karşılaştırılması Arena programın araçlarından Process Analyzer yardımıyla yapılmıştır. Yapılması hedeflenen alternatif senaryoya göre boş kasa alanı, sevkiyat alanı ve üretim hatları arasında gidilen yolda harcanan toplam zaman %19,7 oranında azalacaktır.
Alanda toplamda 2 adet forklift kullanıldığı göz önünde bulundurulursa elde edilen toplam kazanç Üretim Hatları Taşımalar Dolu-Boş Değişimleri Toplam Kullanım Oranı Günlük Günlük Çalışma (saat) Günlük Taşıma (saat) Mevcut Durum 52,22% 19,80% 72,02% 21 15,12 Alternatif Durum 41,90% 19,80% 61,70% 21 12,96 Enerji Maliyeti (saat) 3,32 TL Yıllık Kazanç 2.072 TL Toplamda yıllık 2.072 TL maddi kazanç sağlanacaktır. Alanda forklift hareketlerinin az olması olası kaza riskinin de azalmasına neden olacaktır. Daha az enerji tüketimi sağlanacak olup çevre boyutu da bulunmaktadır.
Bu çalışmadan çıkan sonuca göre forklift kullanım oranı % 61,68 olduğundan alanda 2 adet forklift kullanılması gerekmektedir. (Toplam ihtiyaç 1,23 forklift) Toplam gidilen yol azaltılmasına rağmen forklift sayısında iyileşme sağlanamamıştır. Ancak sonraki çalışmalarda forklifte alternatif olabilecek diğer malzeme taşıma sistemleri hakkında araştırmalar yapılmasına karar verilmiştir. Yapılacak araştırmalarda aynı anda taşınan parça sayısında artış ve dolayısıyla bu işe ayrılan kaynak sayısı konusunda azalma hedeflenecektir. (Taşıma sistemi ekipmanı sayısı ve bu ekipmanı kullanan operatör sayısı) Alternatif sistemler araştırılarak işletme üst yönetimine fayda-maliyet analizleri ile birlikte sunulacaktır.
TEŞEKKÜRLER