Montaj hattı besleme işlemlerinin çizelgelenmesi için bir çözüm yaklaşımı

Abstract

Bu çalışmada ele alınan problem, bir bulaşık makinesi üretim fabrikasındaki montaj hatları malzeme beslemeyle ilgili gerçek hayat probleminden yola çıkılarak oluşturulmuştur. Problem montaj hatlarına malzeme besleme operasyonunun çizelgelenmesidir. Sistemde paralel birden fazla montaj hattı bulunmaktadır ve montaj hatlarının her iki yanında iş istasyonları bulunabilmektedir. Montaj hatlarında bir vardiya boyunca farklı modeller üretilir. Montaj istasyonlarına malzemeler ve parçalar merkezi bir depodan taşıyıcı personel tarafından transpallet denilen taşıma ekipmanı kullanılarak iki farklı ebattaki kutular içerisinde taşınır. Her bir taşıyıcı sorumlu olduğu istasyonların malzeme ve parça ihtiyacını karşılar. Montaj besleme çizelgesinin oluşturulması iki ana problem şeklinde ele alınmıştır. İlk problem üretim planına bağlı olarak her iş istasyonu için vardiya boyunca gerekecek malzeme ve parça ihtiyacı taşınma işinin taşıyıcılara dengeli bir şekilde dağıtılmasıdır. İkinci ana problem ise vardiya boyunca malzeme dağıtım turlarının her taşıyıcı için ayrı ayrı planlamasıdır. İlk problem için farklı taşıyıcılara atanan, vardiya boyunca taşınacak kutu sayılarının mutlak farklarını en azlayan ve bunu yaparken taşıyıcılara atanan iş istasyonlarının belirli bir komşulukta olması kısıtını göz önüne alan matematiksel bir model geliştirilmiştir. Bu problem için bir de etkin sezgisel bir yaklaşım geliştirilerek, optimal çözümlerle karşılaştırılmıştır. İkinci problemde ise iki amaç söz konusudur. Bunlar; 1-Taşıyıcının vardiya boyunca yaptığı malzeme besleme tur sayısının azaltılması. 2-Montaj istasyonlarındaki stok yığılmalarının en azlanmasıdır. Malzeme besleme tur sayısının minimizasyonu malzeme besleme eforunu, harcanan enerjiyi, fabrika içinde oluşan trafik yoğunluğunu en azlama anlamında önemli bir amaçtır. Vardiya boyunca istasyonlarda biriken stokların azaltılması da istasyondaki işlemlerin verimli bir şekilde devamı, malzeme akış trafiğinin rahatlaması ve istasyonlardaki stok alanının limitli olması açılarından önemli bir amaçtır. Bu iki tezat amaçtan ilkini amaç ve ikincisini kısıt olarak göz önüne alan, vardiyanın eşit zaman dilimlerine bölünmesine ve bu zaman dilimlerinde yapılacak malzeme besleme turlarının planlanmasına dayalı bir matematiksel model geliştirilmiştir. Bu ikinci problemin NP-zor sınıfına ait olduğu gösterilmiştir. Bu problemin gerçek hayatta karşılaşılan büyüklüklerinin kısa sürede çözümü amacıyla sezgisel bir yaklaşım da tasarlanmış ve bulaşık makinesi fabrikasından alınan gerçek problem datasına dayalı örnek bir set problem üzerinde sezgiselin etkinliği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Montaj hattı, Malzeme besleme çizelgeleme

The problem addressed in this thesis is motivated by a real problem in the assembly lines of a plant that produces washing machines. The problem is the scheduling of the operations for feeding the materials to the assembly lines. There are several assembly lines in the system with, potentially, stations in both sides of the line. Multiple models are produced in the lines in a single shift. The component and parts used in the assembly are transfered from a central depot location to the lines in two different size containers using the material handling equipment called transpallets. Each transporter carries material to the stations that are assigned to his responsibility. The scheduling of material feeding to the lines is handled as two separate problems. First problem is about balancing the workload of transporters to carry the required materials to the lines during a shift based on the production plan. The second main problem is the scheduling of the tours to carry the required materials for each transporter separately. For the first problem, we developed a mathematical model that minimizes the absolute differences of the assigned containers to different transporters in a shift. We also suggested an effective heuristic approach for the load balancing problem and compared its results with optimal solutions. The second main problem has two objectives; First objective is minimizing the number of tours that the transporter makes in a shift, while the second objective is minimizing the inventory accumulations at the assembly stations. For the second problem we introduced a mathematical model based on dividing the shift into equal time intervals This model takes the tour minimization as the objective while assuming a limit for the inventory at the stations as a constraint. The problem is shown to be NP-hard. We also suggested a heuristic solution approach for the problem in order to solve the bigger problems of real life in short amount of time and we showed the effectiveness of the solution approach on a set of problems based on a real data set obtained from the washing machine producing plant. Keywords: Assembly line balancing, Material feed scheduling