Seru üretim sistemleri ve tedarik zincirinin bütünleştirilmesine yönelik planlama ve çizelgeleme sistemi tasarımı
Design of a planning and scheduling system for the integration of seru production systems and the supply chain
- Tez No: 940803
- Danışmanlar: PROF. DR. EMRE ÇEVİKCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Küresel rekabetin artması ve tüketici taleplerinin giderek daha dinamik bir hale gelmesi, üretim sistemlerinin esneklik ve adaptasyon yeteneklerini ön plana çıkarmaktadır. Geleneksel montaj hatları, değişken talep yapısına uyum sağlayamaması ve dengesiz iş yükü dağılımları nedeniyle dalgalanan talep koşulları altında yetersiz kalmakta, bu durum işletmeleri daha esnek üretim sistemleri arayışına yönlendirmektedir. Bu bağlamda, Seru Üretim Sistemleri (SÜS), yeniden yapılandırılabilir modüler üretim birimleri ve çalışan merkezli organizasyon yapılarıyla geleneksel üretim hatlarına kıyasla önemli avantajlar sunmakta ve tercih edilmektedir. SÜS'ün sağladığı esneklik, iş yükü dengeleme, kurulum ve temin sürelerinin azaltılması gibi unsurlar, işletmelerin rekabet gücünü artırmaktadır. Ancak, üretim süreçlerinin dinamik yapısı ve iş gücünün etkin yönetimi, SÜS ortamında karar verme süreçlerini daha karmaşık hale getirmektedir. Bu bağlamda, SÜS'te üretim süreçlerinin etkin yönetimi açısından parti büyüklüğü belirleme stratejileri kritik bir rol oynamaktadır. Literatürde yaygın olarak ele alınan eşit ve değişken alt parti belirleme stratejileri, iş akışı sürelerini, iş yükü dengesini ve sistem genelindeki verimliliği doğrudan etkilemektedir. Eşit büyüklükte alt partiler, üretim süreçlerinin daha düzenli ilerlemesini sağlarken, değişken büyüklükte alt partiler ise sistemin değişken taleplere daha esnek yanıt vermesine olanak tanımaktadır. Bu sayede, şirketler değişen koşullara hızla adapte olarak performans sürekliliğini sağlayıp rekabet avantajı elde etmektedir. Bunların yanı sıra SÜS'ün en önemli esneklik mekanizmalarından biri olan çalışan transferi (Shojinka) de kritik bir strateji olarak öne çıkmaktadır. Shojinka, iş gücünün talep dalgalanmalarına ve operasyonel değişkenlere uyum sağlayacak şekilde esnek biçimde yeniden dağıtılmasını ifade etmektedir. Bu strateji, iş yükünün serular arasında dengeli dağıtılmasını sağlayarak darboğazları önlemekte, üretim sürekliliğini güvence altına almakta ve sistem genelinde verimliliği artırmaktadır. Çalışan transferi sayesinde, belirli bir seruda iş yükü arttığında, o birime diğer serulardan eğitimli çalışanlar yönlendirilebilmekte ve böylece üretim kesintisiz devam edebilmektedir. Ayrıca, çalışanların çok becerili olarak yetiştirilmesi, serular arasındaki iş gücü hareketliliğini artırarak üretim sisteminin adaptasyon yeteneğini güçlendirmektedir. Bununla birlikte, üretim süreçlerinin tedarik zinciri faaliyetleri ile bütünleşik bir şekilde ele alınması, tüm sistemin performansını iyileştirmek açısından bir diğer kritik faktördür. Üretim planlamasının dağıtım süreçleriyle uyumlu hale getirilmesi, ürünlerin müşterilere zamanında ulaştırılmasını sağlarken, aynı zamanda stok seviyelerinin optimize edilmesine, beklemelerin azaltılmasına ve müşteri memnuniyetinin artırılmasına katkı sunmaktadır. Ayrıca, üretim ve tedarik zinciri çizelgeleme süreçlerinin entegrasyonu, yalnızca üretim sistemleri açısından değil, tedarik zinciri operasyonları bakımından da daha sürdürülebilir ve esnek bir yapı sunmaktadır. Bu konuda literatür incelendiğinde, mevcut çalışmaların büyük ölçüde montaj hatlarına odaklandığı, SÜS bağlamında üretim planlaması ile tedarik zinciri süreçlerinin entegrasyonuna yönelik araştırmaların ise oldukça sınırlı olduğu görülmektedir. Oysa SÜS'ün dinamik ve esnek yapısı, geleneksel montaj hatlarından farklı olarak daha karmaşık bir üretim-tedarik zinciri uyumunu gerektirmektedir. Serular arası iş yükü dengesi, alt parti üretim stratejileri ve çalışan transferi gibi faktörler, üretim çizelgelemesinin dağıtım süreçleriyle entegre edilmesini zorunlu hale getirmektedir. Bu nedenle bu konuda yapılacak çalışmalar, SÜS'ün tedarik zinciri içindeki etkinliğini artırarak hem üretim esnekliğini güçlendirecek hem de operasyonel verimliliği artıracaktır. Bu motivasyonla gerçekleştirilen bu tez çalışması, parti büyüklüğü belirleme stratejilerinin SÜS bağlamında üretim planlaması ve tedarik zinciri entegrasyonu üzerindeki etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Bu kapsamda, SÜS ortamında farklı parti büyüklüğü stratejileri altında üretim ve tedarik zinciri çizelgeleme kararlarının eş zamanlı ve bütünleşik şekilde ele alındığı literatürdeki ilk çalışma olma niteliğini taşımaktadır. Çalışma, üretim ve dağıtım süreçlerinin koordinasyonunu esas alan, ortalama temin süresini minimize etmeyi hedefleyen özgün bir karma tamsayılı doğrusal programlama modeli geliştirmekte ve bu yönüyle literatürdeki önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Model, parti büyüklüğü belirleme (eşit alt parti ve değişken alt parti) ve çalışan transferi (transfere izin verilir ve verilmez) stratejilerini içeren beş farklı modülden oluşan entegre bir yapı ile tasarlanmıştır. Üretim ve tedarik zinciri çizelgeleme kararlarını içeren model aracılığıyla, strateji kullanımlarının amaç fonksiyonuna etkisi analiz edilmiştir. Problemin yüksek karmaşıklığı ve NP-zor sınıfında yer alması göz önünde bulundurularak, büyük boyutlu problemlerin uygun sürelerde çözümünü sağlamak amacıyla Genetik Algoritma (GA) ve Yapay Arı Kolonisi (YAK) algoritması sezgisel yöntemlerinden yararlanılmıştır. Parti büyüklüğü belirleme, çalışan transferi ve araç atama (rastgele atama ve ilk biteni ilk gönder atama) stratejileri dikkate alınarak 16 farklı çözüm kombinasyonu oluşturulmuştur. Ayrıca, iki farklı çaprazlama operatörünün algoritmaların çözüm kalitesi üzerindeki etkisi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen deney tasarımı ile kontrol faktörlerinin sistem üzerindeki etkileri kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, ilk biteni ilk gönder araç atama stratejisinin sistem performansı üzerinde kayda değer bir etkisinin olduğunu göstermektedir. Bunun yanı sıra, değişken alt parti stratejisinin uygulanması ve çalışan transferine izin verilmesi, sistem performansında belirgin iyileşmeler sağlamaktadır. Ayrıca, seru ve çalışan sayısının dengeli belirlenmesinin sistem performansı üzerinde önemli bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması üretim ve tedarik zinciri süreçleri arasındaki etkileşimlerin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlayarak, SÜS'ün verimliliğini artırmaya yönelik teorik, metodolojik ve yönetsel açılardan önemli katkılar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Nowadays, the product variety with low-volume manufacturing has shaped the way producers control operations as it requires quick adaptation to satisfy the modern market challenges. The adaptability of the production system refers to responding to the changes in demand concerning product mix and volume flexibility in a short response time. With that in mind, it can be ensured by achieving the veneer of normalcy in operations through flexibility, high efficiency, and fast response. Seru production system (SPS) combines the efficiency of assembly lines with the flexibility of job-shop production, resulting in a dynamic production pattern that can rapidly adapt to changes in demand. Distinguished from the assembly lines, SPS is a more flexible, responsive, and efficient production mode with its adjusting ability. In contrast, the assembly lines are ideal for high-volume standardized products and require significant investment in specialized machinery and equipment. SPS emphasizes worker empowerment and collaboration, making it ideal for smaller lot sizes and variable demand conditions for industries where customization and rapid adaptation are essential. Since companies from the electronic assembly industry have faced the volatile market environment over the last decade, they start to reconfigure their traditional assembly lines to adapt to short-term product replacements through human-centered assembly cells, so-called serus. Thus, these companies gain a competitive advantage to suit such conditions with performance continuity thanks to the reconfigurable characteristics of SPS. Additionally, lot streaming strategies play a critical role in the efficient management of production processes in SPS. Studies on lot streaming have been conducted since the 1960s. Thenceforth, it has become a widely used method in various manufacturing systems to achieve efficiency by means of resource utilization. There are three sublot division strategies that can be implemented for scheduling problems in SPS: equal sublots, variable sublots, and consistent sublots. Since the SPS consists of autonomous and independent serus, the variable and consistent sublots are interchangeable for SPS. Sublot sizes are the same for equal sublots however, vary for variable sublots. Nonetheless, these division methodologies are preferred to compare with each other with respect to resource utilization efficiency. In today's competitive market conditions, the effective utilization of worker resources is another critical factor for enhancing the performance of production systems in terms of various metrics. In this regard, Shojinka (worker transfer), one of the most vital flexibility mechanisms of SPS, plays a fundamental role in enhancing production efficiency. The term 'Shojinka' comes from the Japanese words 'sho,' which means change, and 'jinka,' which means worker resources. In this context, Shojinka is akin to the flexibility achieved by worker transfer in SPS when a seru needs more worker resources to complete a set of tasks in a reasonable response time. Furthermore, it emphasizes the importance of cross-training employees, enabling them to perform multiple tasks and roles within the production process. This enables the workforce to be more agile and responsive to changes, as they can be quickly shifted to different serus as needed. In a nutshell, lot streaming allows for improved flexibility, responsiveness, and efficiency by dividing lots into smaller sublots, while Shojinka, a philosophy of lean manufacturing, emphasizes maintaining adaptable production systems to meet dynamic customer demands. Moreover, the integration of production processes with supply chain activities is crucial for improving overall performance. Synchronizing production scheduling with distribution processes ensures timely and cost-effective product deliveries while optimizing inventory levels, reducing lead times, and enhancing overall supply chain efficiency. Hence, integrating production and supply chain scheduling not only benefits production systems but also provides a more sustainable and flexible structure for supply chain operations. Nevertheless, existing studies predominantly focus on assembly lines, while research on the integration of production planning and distribution processes in SPS remains limited. Unlike traditional assembly lines, the dynamic and flexible structure of SPS necessitates a more intricate production-distribution coordination. Factors such as workload balancing across serus, lot streaming strategies, and worker transfers make the integration of production scheduling with distribution planning even more critical. However, a comprehensive study that simultaneously optimizes production and supply chain scheduling decisions in SPS has not been sufficiently explored in the literature. Addressing this gap would enhance the efficiency of SPS within supply chains, strengthen production flexibility, and improve operational efficiency in supply chain processes. Motivated by this, this study investigates the impact of lot streaming strategies on the integrated production and supply chain scheduling problem in SPS. A comprehensive mixed-integer optimization model is formulated, incorporating Shojinka and lot streaming strategies as operational decisions while aligning them with supply chain scheduling decisions. As previously mentioned, Shojinka is characterized by interseru worker transfers, while lot streaming is achieved through equal and variable sublot division methodologies. In alignment with these strategy combinations, the optimization model is structured into five modules, each representing a different scenarious of the SPS production and supply chain scheduling problem. Given the complexity of the problem, Genetic Algorithm (GA) and Artificial Bee Colony (ABC) heuristic methods are employed to provide the solution for large-scale problems within reasonable computational times. To compare different strategy implementations, 16 approaches are generated based on lot streaming (equal sublots vs. variable sublots), worker transfer (allowed vs. not allowed), and vehicle assignment strategies (random assignment vs. first-finished-first-assigned). Additionally, the impact of different crossover operators on the solution quality of the approaches are extensively analyzed. Furthermore, a design of experiment framework is introduced to analyze the effect of controlled factors on the SPS performance in terms of the average customer lead time. To achieve this, a set of computational experiments are performed with an empirical ground for the problem instances through the proposed approaches to attain remarkable managerial insights. The findings indicate that the first-finished-first-assigned vehicle assignment strategy significantly improves system performance. Furthermore, the implementation of variable sublot size and worker transfer enhances overall system efficiency. Additionally, maintaining a balanced number of serus and workers is identified as a crucial factor for optimizing system performance. The study demonstrates that an optimal ratio between available workers and serus significantly reduces lead times and the resource allocation. A well-balanced workforce allocation mitigates the negative impact of sudden demand shifts, ensuring continuous production flow. Moreover, the results suggest that integrating production scheduling with distribution planning allows for better coordination between manufacturing and supply chain operations, ultimately leading to lead time reductions and improved service levels. As an overall assessment, this study contributes theoretical, methodological, and managerial insights by improving the understanding of production and supply chain integrations in SPS, ultimately enhancing its overall efficiency. The findings offer valuable implications for industries seeking to optimize SPS-based manufacturing, particularly in environments characterized by fluctuating demand and the necessity for agile production systems. The results also provide practical guidance on the selection of lot streaming, worker transfer, and vehicle assignment strategies, supporting decision-makers in achieving higher efficiency levels in production and distribution networks. By addressing the gap in integrated production and supply chain scheduling, this study paves the way for future research exploring further enhancements in SPS performance through advanced optimization technique and heuristic approaches.
Benzer Tezler
- Seru üretim sisteminde hat-seru dönüşümü ve çizelgeleme probleminin matematiksel modellenmesi
Mathematical modelling of line-seru conversion andscheduling problem in seru production system
MELİS HALİLOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiAkıllı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHAD FURUGİ
- Geleneksel montaj hattı üretim sisteminin Seru üretim sistemine dönüştürülmesi ve bir uygulama
Transforming the traditional assembly line production system into a Seru production system and an implementation
ÇAĞDAŞ YILDIZ
- Müşteri ilişkileri yönetiminde kritik başarı faktörleri
Critical success factors of customer relationship management
ALİ ÇAĞLAR UZUN
- Teknoloji transferinin ekonomik siyasi etkileri
The economical and political effects of technology transfer
NAZIM ARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Savunma ve Savunma TeknolojileriGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüStrateji Bilimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SALİH ZEKİ İMAMOĞLU
- Man and his place in the world in Harold Pinter's plays
Başlık çevirisi yok
SELDA ÖNDÜL
Doktora
İngilizce
1989
İngiliz Dili ve EdebiyatıHacettepe Üniversitesiİngiliz Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLSEN CANLI