Washing machine product family design with modular product design approach
Modüler ürün tasarımı yaklaşımıyla çamaşır makinesi ürün ailesi tasarımı
- Tez No: 660645
- Danışmanlar: PROF. DR. ATA MUGAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Katı Cisimlerin Mekaniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 175
Özet
Günümüzün rekabetçi dünyasında, şirketlerin tek bir ürün çeşidi ile pazara hâkim olması imkansızdır. Geçmiş zamanlarda seri üretim önemli ölçüde kârlıydı. Ancak bu yaklaşımda ürün çeşitliliği sınırlıdır ve üretim yüksek adetlerde yapılmaktadır. Ürünlerle ilgili müşteri algısı ise yıllar içinde tartışmasız bir şekilde değişmiştir. Günümüzde müşteriler bir üründe hangi özellikleri istediklerini ve istemediklerini belirlemeyi, bu şekilde ürünleri kişiselleştirmeyi tercih etmektedirler. Bu, şirketlerin bireysel olarak müşterilere odaklanmasını ve ürün portföyünü genişletmesini gerekli kılmaktadır. Ürün çeşitliliğini artırma konusunda ise oldukça dikkatli olunmalıdır çünkü şirketlerin sadece farklı ürünler sunması değil, aynı zamanda düşük maliyetler, kısa teslimat süreleri ve yüksek kalite de sağlaması gerekmektedir. Daha az ürün çeşidi olduğunda tüm bu kısıtları yönetmek daha kolay hale gelmektedir. Ne kadar çok ürün çeşidi varsa, şirketlerin iç süreçlerinde o kadar çok karmaşıklık gözlemlenecektir. Böylesine karmaşık bir sistemde, her ürün türüne ayrılan mühendislik çalışmalarının miktarı sınırlı kaynaklar nedeniyle azalmaktadır. Bu da kalite, teslimat ve maliyet sorunlarına yol açan hataları artırmaktadır. Şirketler, küresel pazarda rekabet edebilmek için belirli müşteri gereksinimlerine en uygun koşullarla yanıt vermelidir. Esnek bir ürün portföyüne sahip olmak, bu sorunun üstesinden gelmek adına bir yaklaşımdır. Modüler tasarım, bu açıdan uygun olan güçlü bir yöntemdir. Modüler tasarım yapısına uygun ürün ağaçlarının oluşturulması ile müşteriler için özel olarak hazırlanmış ürünler, yönetilebilir çabalarla geliştirilebilmektedir. Modüler tasarım uygulamaları akademik literatürde ve sanayide mobilyacılık, elektronik cihazlar, otomotiv ve uzay sanayi gibi bazı alanlarda ele alınmıştır. Ancak dayanıklı tüketim malları sektörü de yeni ürün tasarlarken müşterinin sesini dikkate alması gereken endüstriler arasındadır. Beyaz eşyalar, çoğu zaman tüm ürün çeşitlerinde ortak olan işlevlere sahiptir. Değişen müşteri taleplerini karşılamak için parça bazında küçük değişikliklere ihtiyaç duyulur. Bu tasarım problemlerinde ortak parça kullanımını en üst düzeye çıkarmak faydalı bir yaklaşımdır. Bu çalışmada, kişiselleştirilmiş çamaşır makinelerinin düşük maliyetle tasarlanması için bir modüler tasarım yöntemi tanımlanmıştır. Bu yaklaşım, müşterilerin tercih ettiği ürün özelliklerinin tanımlanması ile başlayıp müşteri taleplerini karşılayan çamaşır makinelerinin geliştirilmesi ile tamamlanmaktadır. Modüler tasarım yaklaşımında klasik bir ürün ağacında yer alan komponentler modüllere ayrılmaktadır. Birbirinin tasarımı üzerinde belirleyici olan komponentler aynı modüller içerisine koyulmakta, tasarım süreçleri bakımından daha az ilişkili oldukları diğer komponentlerden ayrılmaktadır. Hedef, modül içi tasarım ilişkilerini enbüyüklemek, modüller arası tasarım ilişkilerini ise enküçüklemektir. Böylelikle birbirinden bağımsız modüller farklı tasarım grupları tarafından birbirlerinden bağımsız olarak paralel bir şekilde tasarlanabilmektedir. Ürün ailesinin farklı ürünleri arasında ortak olan özellikler için aynı modül çeşitleri kullanılmakta, değişen ürün özellikleri için ise tüm komponentlerin ele alınması yerine sadece ilgili modüllerin tasarımları özelleştirilmektedir. Böylelikle herhangi bir komponentin tasarımında değişiklik yapılmasının gerektiği durumlarda ürünü meydana getiren tüm komponentlerin teker teker değerlendirilmesine gerek kalmamaktadır. Sadece ilgili komponentin yer aldığı modül üzerinde çalışılması yeterlidir. Bu çalışmada çamaşır makinesi ürün ailesi tasarımı için bir modüler tasarım yöntemi geliştirilmiştir. İlk olarak, müşteri grubu gereksinimleri belirlenerek, kalite fonksiyonu yayılımı yöntemi ile ürün özellikleriyle eşleştirilmiştir. Belirsizlikleri de analize dahil etmek adına bulanık küme teorisini de kapsayan bir kalite fonksiyonu yayılımı analizi yapılmıştır. Kalite fonksiyonu yayılımı sonunda her müşteri grubu için en önemli ürün özellikleri, daha sonra ürün yapısının modülerleştirilmesi sırasında dikkate alınmak üzere tanımlanmıştır. Ürün modüllerini tanımlamak için çamaşır makinesi ürün ailesi tasarımı problemine özgü bir genetik algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen genetik algoritma kullanılarak mevcut çamaşır makinesi ürün ağacı 2 modül, 3 modül, 4 modül, 5 modül ve 6 modül senaryoları için ayır ayrı analiz edilmiştir. Literatürde yer alan mevcut modüler tasarım yaklaşımları yalnızca farklı modüller arasındaki ilişkilerin en aza indirilmesini dikkate almaktadır. Bu faktörün dışında, kalite fonksiyon yayılımı analizinin sonuçları da bu çalışmada modüller tanımlanırken değerlendirilmiştir. Oluşturulan, farklı modül sayılarına sahip modüler ürün yapıları, çok kriterli karar verme analizi yapılarak değerlendirilmiş, müşteri talepleri de bu analize dahil edilerek 4 modül içeren ürün yapısı seçilmiştir. Modüler yapı tanımlandıktan sonra, bir matematiksel programlama modeli oluşturularak her müşteri grubunun taleplerine uygun modül çeşitleri belirlenmiş, bireyselleştirilmiş ürünler oluşturulmuştur. Son olarak, geliştirilen yöntemin performansı geleneksel ürün tasarım optimizasyonu ile karşılaştırılmıştır. Ürünlerin detay tasarımlarının başlaması için bilinmesi gereken ana tasarım parametreleri bu şekilde belirlendikten sonra yapısal elemanların detay tasarımlarının ve mukavemet analizlerinin nasıl yapılması gerektiği tanımlanmıştır. Bu şekilde geliştirilen yöntemin etkinliği sorgulanmış, sistemin detay tasarımlarına başlamadan önce yapısal elemanlarda hasar görülmeyeceği ortaya konmuştur. Sadece 3 üründen oluşan bir ürün ailesi için bile iki durumun analizinin sonuçları modüler tasarım yaklaşımında tasarlanması gereken toplam modül çeşidi sayısının daha az olduğunu ortaya koymaktadır. Beklendiği gibi her ürünün bireysel optimizasyonu, her ürüne özgü modül çeşitlerinin ayrı ayrı geliştirilmesini gerektirmektedir. Bununla birlikte modüler tasarım optimizasyonu bazı modül çeşitlerinin ürün ailesindeki farklı ürünler arasında ortak kullanılmasına olanak sağlayarak daha az modül çeşidinin geliştirilmesine olanak sağlamıştır. Ayrı ayrı ürün optimizasyonu durumunda ele alınan çamaşır makinesi ürün ailesi 312 günde 12 farklı modül geliştirilerek tasarlanırken modüler tasarım yaklaşımında 8 farklı modül 258 günde tasarlanmıştır. Modüler tasarıma dayalı yaklaşım daha az sayıda modül çeşidinin tasarlanmasına olanak sunmuş, nispeten daha az mühendislik kaynağı gerektirmiştir. Önerilen metodolojide ürünlerin geliştirilmesi yaklaşık %17 daha az zaman almıştır. Yöntemin uygulanmasıyla, hangi ürünler arasında hangi modüllerin ortak olması gerektiği ve ana tasarım parametrelerinin ne olması gerektiğini gösteren, ürün ailesi için bir konsept tasarım elde edilmiştir. Ardından bu konsept tasarım parametreleri kullanılarak modülariteye uygun detay tasarımların nasıl yapılacağı tarif edilmiştir. Geliştirilen yöntem, bir çamaşır makinesi ürün ailesi geliştirme problemi uygulaması ile aktarılmıştır. Araştırmanın sonucunda modüler ürün ailesi tasarım optimizasyonunun modül ortaklaştırma sayesinde bireysel ürün tasarım optimizasyonundan daha iyi performans gösterdiği anlaşılmıştır. Akademik literatürde yer alan geçmiş çalışmalar, modüler platform tabanlı yaklaşımlarla ürün ailesi tasarımının geleneksel ürün geliştirme yöntemlerine göre daha etkin olduğunu göstermektedir. Bu yöntemin kullanılmasıyla daha esnek bir ürün tasarım metodoloji benimsenmekte ve ürün geliştirme maliyetleri düşmektedir. Bu araştırmada da bu ifade, bir çamaşır makinesi ürün ailesi için test edilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları önceki araştırmalar ile aynı doğrultuda olmuştur.
Özet (Çeviri)
In today's global economy, providing goods and services with reasonable prices is the key element for success in the market. One factor which supports low product prices is surely reducing the costs. During the life cycle of any type of product, early design phases have the most impact on costs. Thus, efficient management of engineering design phase leads to better economical results for companies. It is essential to still offer products, which are favored by the customers, while aiming for low product development costs. However, today, customers have a desire for specialized, individualized products. Current approaches that are employed in industries handle development of each individualized product separately, thus jeopardizing the economical use of resources. A powerful approach for developing a family of products specially designed for distinct customer groups with low development costs, is modular design. Modular design is widely studied in the academia. Additionally, successful implementations are also adopted in some industries such as furniture, electronics, automotive, and aerospace. However, product requirements change frequently in durable consumer goods industry too. In connection with that, a modular design-based product family development method for durable consumer goods, namely washing machines, is valuable to efficiently manage the design process. In this study, a method for designing a washing machine product family is developed. Firstly, customer group requirements are identified, then matched with product specifications with quality function deployment. To address the uncertainties, fuzzy sets theory is combined with the quality function deployment analysis. At the end of the quality function deployment, most important product characteristics for each customer group are defined to be later considered during the modularization of the product structure. Then, a genetic algorithm is developed to define the product modules. Common modular design genetic algorithms in the literature consider only the minimization of the relationships between different modules. However, other than this factor, results of the quality function deployment are also evaluated in this study while defining the modules. Accordingly, different modular product structures are obtained with genetic algorithm. Following that, one of them is selected with using a multi-attribute decision making method, namely technique for order preference by similarity to an ideal solution. After defining the modular product structure, individualized products are built with selecting appropriate module instances with binary quadratic optimization. Performance of the developed method is compared with the traditional individual product design optimization. Finally, design and analysis of the structural components are described in detail with modularity point of view. Results of this study revealed similar outcomes with the previous studies in the literature. Product family design with modular product structure is proved to be requiring less product development effort than design of each product individually.
Benzer Tezler
- Tam zamanında üretim sistemi ve imalat kaynak planlaması (MRP II) sistemi ile ilişkileri
Just-in-time productıon system and its relatıons with MRP II (Material Resource Plannıng)
BAYBARS ELİÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. MEHMET TANYAŞ
- Çamaşır makinesi için V kayışlı varyatör sistemi tasarımı
V-belt variator design for washing machine
TUNAHAN CEYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ VEDAT TEMİZ
- Orta nitelikli toplu konutlarda boyutsal standartlar açısından banyo büyüklüğünün araştırılması
A Study on the spatial standards of bathroom sizes in middle quality mass-housing
ARZU KÖPRÜLÜ
- Trabzon yöresinde makinada yapılan beyaz iş teknikleri ve bazı ürün çeşitleri
Başlık çevirisi yok
YAKUTE DEVELİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
El SanatlarıGazi ÜniversitesiEl Sanatları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİHA GÜLER
