Üretim Sisteminin Sınıflandırılması
Bir sistemi, belirli parçalarından (alt birimlerden, alt sistemlerden) oluşan, parçalar arasında belirli ilişkileri ve parçaların aynı zamanda da dış çevre ile ilişkisi olan anlamlı bir bütün olarak tanımlamak mümkündür. Birleşik ve bütünleşmiş parçalardan oluşan herhangi bir yapı, olay veya eylem bir sistem olarak ele alınır.
Günümüz şartlarında, sistem yaklaşımı düşüncesinden her alanda geniş olarak yararlanılmaktadır. Söz konusu kavram, üretim yönetimine de geniş görüş açısı sağlamıştır. işletmelerin her birisi bir sistem olarak düşünülürken, işletmenin bir alt sistemi olan üretim sistemlerine, topluma değer yaratabilen faaliyetlerden oluşan bir çatı olarak bakılmaktadır.
Bir çok yazar üretim sistemlerini farklı şekillerde tanımlamıştır. Buffa, üretim sistemlerini "işletmelerin faaliyet alanları ne olursa olsun, girdilerini bazı işlemler aracılığıyla, tümüyle değişik nitelikleri olan çıktılara dönüştürmektir" şeklinde tanımlarken, Black, üretim sistemlerini "girdiler üzerinde dönüştürmeler yaparak çıktılar üreten girdi-çıktı sistemleri" olarak ele almıştır. ilyasoğlu, üretim sistemlerini, "mallar veya hizmetler üretmek amacıyla fiziksel elemanların bir araya getirilerek uyumlu bir şekilde çalışmasıdır" şeklinde tanımlarken, Çınar, "insan, makina, malzeme, para, miktar, maliyet ve diğer sistem bileşenlerini en etkin biçimde biraraya getirerek, içinde bulunulan ortam ve kaynaklarla faydalı ömrü içerisinde, girdi adı verilen belirli üretim faktörlerinin, çıktı adı verilen tüketim faktörlerine dönüştürülerek mal ve hizmetlerin ortaya konulduğu bir süreç olarak" tanımlamıştır.
Bu tanımlar ışığında, üretim sistemleri; "işletmelerin belirlenen amaçlarına ulaşabilmeleri için, sistem içinden ve dışından sağlanan girdilerin en uygun bileşenin bulunarak fiziksel bir çıktıya dönüştürülmesi sürecidir". Bu tanıma göre, üretim sistemlerinin üç temel öğesi vardır. Bunlar; girdiler, dönüşüm süreci ve çıktılar olarak sayılabilir. Çizim 1'de bir işletmenin üretim sisteminin yapısı ve bu sisteme ilişkin öğeler verilmiştir.
a- Girdiler : Bir üretim eyleminde bulunabilmek için, girdi olarak isimlendirilen ve eylem merkezine dışarıdan alınması gereken öğeler vardır. Dönüşüm sürecine yer, zaman, miktar ve kalite açısından yeterli ve uyumlu olarak akması gereken girdileri iki şekilde sınıflandırabiliriz. Bunlar; kontrol edilemez girdiler ve kontrol edilebilir girdilerdir.
Kontrol edilemez girdiler, üretim sistemini etkilemesine rağmen, üretim sistemince etkilenemeyecek nitelikte olan girdilerdir. Bunlar, üretim sisteminin dışında kalan başka sistemlerdir. Yasal sistem, sosyal sistem, ekonomik sistem, doğal sistem ve psikolojik sistem kontrol edilemez girdileri oluşturur ve çevresel faktörler olarak isimlendirilirler. Üretim sistemindeki bir değişme çevresel faktörlerde bir değişiklik yapmamasına karşın, tersi bir durum, üretim sistemini olumlu veya olumsuz yönde etkiliyebilecek hatta yeniden tasarlanmasını zorunlu kılacaktır.
Kontrol edilebilir girdiler, üretim sistemi tarafından miktarları, biçimleri, yerleri, kaliteleri, oranları ve akışları değiştirilebilen girdilerdir. Bunlar, hammadde, sermaye, işgören ve teknolojiden oluşur .
b- Dönüşüm Süreci : Üretim sistemleri açısından, üretim sistemin bir alt sistemi olan dönüşüm sürecinin karar alanları, Çizim 1'de izlenebileceği gibi, üretim biçiminin belirlenmesi, kapasitenin belirlenmesi, kuruluş yerinin seçimi, üretimin programlanması, malzeme akış yollarının belirlenmesi, makina ve araç-gereçlerin saptanması, yerleşim düzenlemesi, süreçleme ve bakım-onarıma ilişkin eylemlerin belirlenmesidir.
c- Çıktılar : Üretilen mal ve hizmetler sistemin çıktılarını oluşturur. Girdiler üretim sürecinde mal ve hizmete dönüşünce, söz konusu mal ve hizmetler üzerinde kalite ve maliyet bilgileri birikir. Kalite ve maliyet ikilisinin miktar ve özellikleri, daha önceki üretim sisteminin aşamaları tarafından belirlenir.
I.2. ÜRETiM SiSTEMLERiNiN SINIFLANDIRILMASI
Üretim sistemleri, çeşitli yazarlar tarafından değişik şekillerde sınıflandırılmıştır. ilyasoğlu, bu sınıflandırılmaların bir bölümünü karşılaştırmalı olarak vermiştir. izleyen çizimde verilen bu karşılaştırma, sonraki kesimlerde ele alınacak üretim tiplerinin incelenmesine temel alınacaktır. Sınıflamada üretim yöntemleri, ürün türleri, üretim miktarı ve üretim akışı kullanılan ölçütlerdir.
Üretim tiplerini benzer biçimde adlandırıp üçlü bir sınıflama yapan Gavett ve Starr dışındaki yazarların genellikle ikili bir sınıflama yaptıkları görülmektedir. Buffa, Mayer, Boris ve Hopeman gibi yazarlar üretim sistemlerini sınıflandırırlarken ürünün üretim akışı kriterini kullanarak "sürekli" ve "kesikli" terimlerini kullanmışlardır .
Starr ve Gavett 'in yaptığı sınıflandırmada, her üretim sistemi sınıfı geleneksel yerleşim türlerinden birine karşılık gelmektedir. Üretim sitemlerinde yerleşim planlaması ağırlıklı bir yer tuttuğundan bu sınıflama önem kazanmaktadır. Starr ve Gavett üretim sistemlerini üç ana grupta toplamışlardır;
1- Seri Üretim (Flow-shop)
2- Atölye Tipi Üretim (Job-shop)
3- Proje Tipi Üretim (Project-shop)
Birçok yazar seri ve atölye tipi üretimi ayrı ayrı sınıflamakla birlikte, proje tipi üretimi ya atölye tipi üretimin içinde ya da bu sınıflardan birinin özel bir durumu olarak ele almaktadır.
Anlatılan üç üretim tipi dışında, özellikle 1970'li yıllardan sonra gündeme gelen ve yeni bir üretim felsefesi olarak ortaya çıkan grup düzenleme ve grup teknolojisi fikrinden hareketle geliştirilen "Hücre Tipi Üretim Sistemi(Cellular Manufacturing System)" ayrı bir sınıf olarak ele alınacaktır.
Sözü edilen üretim sistemlerine ek olarak, Japonya'da ortaya çıkan ve sıfır stokla üretime dayanan JIT (Just In Time) üretim şekli tanıtılacaktır.
I.2.1. Seri Üretim
Birimlerin standart ve çok miktarda üretilmesinin gerekli olduğu sürekli talep durumlarında seri üretime geçilmesi ekonomik olmaktadır. Bu sisteme giren birimler, ardışık olarak sıralanmış bir işlem noktasından diğerine geçerek üretilirler .
Akış tipi üretim olarak da isimlendirilen seri üretim (Flow-Shop) tipinde makina ve araç-gereçler tek veya az çeşitte standart ürün üretmek için tasarlandıklarından , ürünün fiziksel niteliklerindeki ve bileşenlerindeki herhangi bir değişikliğin yapılması için kısa dönemde esnek değillerdir. Bu nedenle sistemin başarısı için ürüne olan talebin uzun süreli ve dengeli olması önemli bir koşuldur. Bunun yanında talepteki dalgalanmaların ürün değişikliğine sebep olmayacak şekilde karşılanması gereklidir.
Seri üretimde kullanılan makina ve araç-gereçler özel amaçlı olduklarından sadece belirli işler için yüklenirler. Bu sebeple çalışma hızları ve kapasite kullanım oranları yüksektir. Üretilecek miktarlar, piyasanın ve firmanın koşulları dikkate alınarak tahminlenebilmekte ve bu bilgi ile ayrıntılı üretim planlarının hazırlanmasına gidilmektedir.
Seri üretimde yerleşim düzeni, ürünün işlem sırası dikkate alınarak yapılmakta ve hammadde halden son hale gelene kadar işlem göreceği makina ve araç-gereçler, bir hat şeklinde, ardışık sıralanılarak oluşturulmaktadır. Çizimde izlenebilen bu yerleşim düzeni "ürüne göre düzenleme" olarak isimlendirilmektedir. Bu şekilde tasarlanmış üretim sistmlerinde ünitelerinin her birisi "iş istasyonu" olarak tanımlanmaktadır.
Makina ve araç-gereçler ürün üzerinde yapılacak işin öncelik sırasına göre yerleştirildiklerinden iş akışı düzgündür. Hammadde, ürün haline gelene kadar, iş istasyonları arasında bir makinadan diğerine otomatik veya mekanik taşıyıcılarla geçeceği için taşıma miktarı ve mesafesi az olacaktır. Taşıma miktarının azlığı ve kuyrukta bekleme süresinin kısalığı (veya hiç beklememe) üretim içi stokların (yarı mamül stokların) az olmasına sebep olacaktır. Üretim içi beklemelerin azlığı, toplam üretim süresini kısaltacak ve birim zamandaki üretim miktarı ile işletmenin üretkenliğini artıracaktır. iş akışının düzgünlüğü, üretilen ürün sayısının az ve standart tipte oluşu Üretim-Planlama ve Kontrol (ÜPK) faaliyetlerini nispeten başitleştirecektir. Üretim bir hat üzerinde olacağından, işgören sadece kendi sorumluluk alanındaki işlerle uğraşacak ve bu nedenle işgören verimi yükselecektir.
Seri üretimde sınırlı sayıda çıktı üretildiği ve ürüne göre yerleşim düzeni olduğundan, aynı hatta yeni bir ürünün dizaynındaki değişiklik hattın baştan sona yeniden düzenlenmesini gerektirir. Üretim akışı hat üzerindeki en yavaş çalışan makinaya bağlı olması, üretim hattının dengelenmesi problemini getirir. Küçük bir arızada veya herhangi bir makinanın bakımında tüm hattın durması olasılığı yüksektir. Her tipteki ürün çeşidi için ayrı bir üretim hattının gerekliliği makina ve araç-gereç yatırımının yüksek olmasına sebep olacaktır.
I.2.2. Atölye Tipi Üretim
Üretim sistemleri içerisinde en eskisi atölye tipi (Job-Shop) üretim sistemidir. Bu üretim tipinde sisteme sipariş üzerine giren birimler sistem içerisinde amaca uygun olarak çeşitli bölüm ve iş istasyonlarını izleyerek dönüşüm işlemine uğrarlar. Sistemde genellikle çok amaçlı (üniversal) makinalar ve araç-gereçler niteliklerine veya yüklendikleri işlere göre gruplanırlar. Bu gruplama biçimi "işlemsel temele göre düzenleme" olarak isimlendirilmektedir. Çizimde de izlenebilen bu düzenleme biçiminde, örneğin torna tezgahları için ayrı, freze tezgahları için ayrı bir bölüm düzenlenir.
Atölye tipi üretim sisteminde, sisteme giren farklı siparişler, alternatif makinalardan boş olanlarında veya boş yoksa makinalar arasında kuyruğa alınmak suretiyle üretime sokulurlar. Diğer bir deyişle makinaların çoğu sırada bekleyen işin yapılması için yüklenirler. Karmaşık bir iş akışına neden olan bu düzenleme biçimi işletmenin uzun dönemli programlarını etkilemektedir.
Atölye tipi üretimde genellikle üretilen ürün miktarı düşük, çeşidi fazladır. Karmaşık iş akışı ve ürün sayısının çokluğu, iş hazırlama faaliyetleri, malzeme istekleri, iş takibi ve kontrolüne ilişkin eylemleri artıracaktır. iş yükü dengesinde ortaya çıkabilecek aksaklıklar, iş istasyonlarında beklemelere ve ara stokların artmasına sebep olacaktır. Diğer bir deyişle, üretim içinde bir anda çok çeşitli parçalar ele alındığında, bir önceki işlemi bitmiş bir parça, bir sonraki işlemi için bitişik makinaya, hemen yüklenememektedir. Bu sebeple parçalar için bekleme zamanları üretim içi stokları oluşturacaktır.
Çok sayıdaki parçanın işlemsel temele göre düzenlenmiş çok sayıdaki makinaya rotalandırılması pratik olarak ÜPK sisteminin kurulmasını engeller, bu da, uzun üretim zamanına ve bilgi akışında aksaklıklara yol açar.
Bir makinanın çok çeşitli işler için hazırlanması, ayarlanması, yüklenmesi ve boşaltılması için gerekli zamanın yüksek olması, toplam üretim zamanının uzamasına, farklı işlerin farklı işlem bölümlerinde yapılıyor olması, taşıma miktarlarının ve mesafelerinin artmasına sebep olacaktır. Bunun yanında işgörenler çok çeşitli parçaları işlemek zorunda kalacaklarından verimleri düşük olacaktır.
I.2.3. Proje Tipi Üretim
Genellikle çok büyük bir hareket kabiliyeti olmayan bir ürün veya hizmetin oluşturulmasına yönelik üretim tipine proje tipi (Project-Shop) üretim denir. Sistemin girdileri çok sayıda ve çeşitli olup, üretim süreci bir işlem merkezinde toplanmış ve tek amaca yönelmiş birimlerden oluşur. Bu üretim tipi ancak belirli özel koşulların varlığında kullanılabilir. Örneğin, gemi, köprü üretimi gibi.
Proje tipi üretimde, ürünün ana parçası, genellikle büyük olduğundan, ana parçasının sabit konumda olduğu bir yerleştirme düzeni uygulanır. Diğer malzemeler, makina ve araç-gereçler, işgörenler ana parçanın çevresine yerleştirilirler ve ana parça sabit olduğundan, bunlar hareketli durumdadırlar. Çizim 3-c'de böyle bir düzenleme biçimi verilmiştir.
Proje tipi üretim sisteminde, üretimin gerçekleştirilmesinde ekip çalışması uygulanır, bu sebeple, iş dağıtımı, gözlem ve kontrol kolaydır. Ekipler birbirlerinden bağımsız çalıştıkları için, toplam üretim süresinin kısaltılma olanakları mümkündür ve bu amaçla CPM ve PERT kullanılabilir.
Sabit konumlu düzenlemede makina ve araç-gerecin ürünün ana parçasının bulunduğu yere taşınması güç ve pahalıdır. Ekip çalışması için gerekli işgören nitelikli olmalıdır. Bu üretim tipinin seri üretim veya atölye tipi üretim gibi, endüstrinin bir çok iş kolunda yaygın bir uygulanabilirliği yoktur.
I.2.4. JIT Üretim
Japon işletmeleri son yıllarda fabrika içindeki parçaların etkin bir akışını, başka bir deyişle, küçük parti üretimini sağlamayı amaçlayan çeşitli uygulamalar geliştirmişlerdir. JIT olarak isimlendirilen bu yaklaşımın temel fikri tam anında üretimle sıfır stok seviyesine ulaşmaktır.
JIT üretim, daha düzgün üretim akışı sağlayan, ürün ve üretim süreçlerinin sürekli olarak gözden geçirilip iyileştirilmesine olanak sağlayan bir yaklaşımdır. Bu üretim tipinde üretim içi stok düzeyinin sıfırda tutulması amaçlanır. Bu nedenle herhangi bir üretim sistemini; parçaların birbiri ardınca işlendiği, stokta tutulmadan üretimin sağlandığı, sürekli bir üretim sistemine dönüştürmeye çalışır .
JIT üretim, temelde talebe göre üretim yapmayı hedefleyen bir yaklaşımdır ve üretim sürecinde, malzeme akışının planlanması, programlanması ve kontrol edilmesi için en etkin çözümleri bulmaya ve kullanmaya çalışır. Bunu yaparken müşterilerin talep ettikleri ürünleri istenildikleri zaman ve miktarlarda, en iyi kalitede, stokta bulundurmadan, en uygun işgören, makina ve araç-gereç ve enerji kullanımıyla karşılamaya çalışır.
JIT üretimin temel varsayımı, müşteri talepleri hakkında her zaman tam bilgiye sahip olunduğu ve firmanın bu istekleri karşılama yeteneğine sahip olduğu ve dış sistemlerden sağlanan girdilerin istenildiği anda istenilen miktar kadar temin edileceği, işgören veriminin yüksek ve makina ve araç-gereçlerin tam kapasite ile kullanıldığıdır.
JIT üretim, üretim sürecinde grup düzenleme yaklaşımını kullanarak üretim içi stokların en aza indirilmesini amaçlar. Bu yaklaşım düşük maliyetli, yüksek kaliteli ve gecikmelerin olmadığı bir üretim sisteminin temelidir. JIT üretimde üretim içi stoklardaki dalgalanmalar en küçüklenerek, çıktıdaki stok kontrolü kolaylaştırılır. Geriye doğru bilgi akışı sayesinde hatalı üretim miktarı en aza indirilecektir.
JIT üretimde, KANBAN olarak isimlendirilen bir bilgi sistemi kullanılır. Kanban, her üretim sürecindeki üretim miktarlarını kontrol etme imkanını veren, üretimin her aşamasında gereken malzeme miktarının belirlenmesini ve düzenli bir şekilde akışını sağlayan Japon bilgi sistemidir. Bu bilgi sistemi JIT üretimin gereğidir.
JIT üretim tipinde bahsedilen amaçlara ulaşabilmek için işletmenin içinde bulunduğu çevre koşullarının ve işletme içi koşulların bu sisteme uygun olması gereklidir. Birbiriyle ilişkili sistem elemanlarının çalışma biçimleri, ihtiyaçları ve üretim süreci, birbirlerini olumlu yönde etkilemeleri sistemin başarısını arttırmaktadır. Japonya'da JIT sisteminin beklenenin üzerinde sonuçlar vermesi, iç ve dış koşulların iyi uyarlanmış olmasından kaynaklanmıştır.
JIT üretim mantığı, işletme içinden ve dışından elde edilen malzeme, hammadde ve techizatın zamanında temin edilmesi, üretim kapasitesini karşılayacak talebin sürekliliği ile olumlu sonuçlar vermektedir. Hammadde temininde meydana gelecek dalgalanma, sistemin başarısını düşürecektir. Bu nedenle, talep tahminlerinin ve malzeme ihtiyaç planlamasının iyi yapılması gereklidir.
I.2.5. Hücre Tipi Üretim
Sözü edilen geleneksel üretim sistemleri ve JIT üretimin yanısıra Grup Teknolojisi (GT) fikrinden hareketle yeni bir üretim sistemi tipi daha geliştirilmiştir. Bu üretim tipi "Hücre Tipi Üretim (Cellular Manufacturing System)" olarak isimlendirilmektedir.
Hücre tipi üretim sistemi (HTÜS), sistem içinde benzer üretim karakterlerine sahip belirli bir parçalar grubunun tamamen üretimi için işlem, işgören ve özellikle makina, araç-gereçleri gruplarının var olduğu veya oluşturulduğu sistemlerdir. Bu üretim sistemlerinde, gruplardaki tüm tesis ve birimler, grup içine giren tüm parçaları kendi kendine yeter bir seviyede üretmek üzere düzenlenmişlerdir.
HTÜS 'nin temel fikri, çizimden de izlenebileceği gibi, parça ailelerinin ve makina hücrelerinin oluşturulmasıdır. Parça aileleri, birbiriyle ilişkili olan benzer üretim işlemlerini gerektiren ve/veya benzer geometrik şekildeki parçaların biraraya getirilmesiyle oluşturulan parçalar kümesidir.
Makina hücreleri (makina grupları), bir veya daha fazla parça ailesinin işlenmesi için gerekli olan farklı veya aynı tipteki makinaların biraraya getirilerek oluşturulan makina gruplarıdır.
GT olarak bilinen HTÜS 'de, bir üretim sistemi alt sistemlere bölünerek (hücre oluşturma) üretim işlemi gerçekleştirilir. Alt sistemlere bölünen üretim akışının kontrolü kolay ve etkin olacaktır. HTÜ'de yerleşim düzeni "Grup Düzenleme"dir. Bu durum izleyen çizimde verilmiştir.
HTÜS'inde, diğer üretim sistemlerine göre toplam üretim zamanı ve makina hazırlık zamanı düşük, makina yükleme oranı yüksek, üretim içi stoklar az, parça ve techizatın akışı kolaydır. HTÜS'de merkezi bir sorumluluk yerine alt sistemlere yüklenen sorumluluk vardır ve işgörenin kendi içindeki ilişkisi güçlüdür .
Hücre tipi üretim (HTÜ) işlemlerde basitleştirmeler sağlanabileceği gibi, makina, araç-gereçlerde birleştirmeler yapılabilir. Ayrıca bazı otomasyon olanakları da ortaya çıkacağından verimliliğin artmasına önemli katkılarda bulunur.
I.2.6. Üretim Tiplerinin Karşılaştırılması
Geleneksel üretim sistemleri ile HTÜ ve JIT üretimi birbirlerinden ayıran kesin çizgi fabrika düzenleme biçimidir. HTÜ ve JIT'de grup düzenleme uygulanırken, diğerlerinde işlemsel temele göre, ürüne göre ve sabit konumlu düzenleme yapılmaktadır. Geleneksel yerleşim düzenlerinde bazı işlem bölümleri ve iş istasyonları grup düzenlemeyi gerektirse bile, bu üretim sisteminin tamamı için söz konusu olmadığından JIT ve HTÜ'den ayrı düşünülürler.
JIT üretimde makina ve araç-gereçler gruplanırlar, fakat parçalarda bir gruplama söz konusu değildir. Buna karşılık HTÜS'inde parçaların da gruplandırılması zorunluluğu vardır ve parça-makina grupları birlikte düşünülmelidir.
HTÜ sisteminde parçalar sınıflama ve kodlama sistemlerinden birisiyle kodlanmakta, buna karşılık JIT'de formal sınıflandırma ve kodlama sistemi kullanılmamaktadır.
JIT üretim tipi sıfır stokla üretime dayanmakta diğer bir deyişle, stok kontrolü üretim aşamasında yapılmakta, HTÜ'de ise stok kontrolü yerine üretim akışının kontrolü yapılmaktadır.
JIT üretim çeşitli iç ve dış koşulların sağlanmasını gerektirirken, HTÜ'de bu tip koşulların ve varsayımların etkisi daha azdır. Bu da HTÜ'in bir çok sistem içinde uygulanabilirliğini artırabilir. JIT üretim özellikle endüstride ilerlemiş ülkelerde başarıyla uygulanabilirken, HTÜ diğer ülkelerde uygulanabilir.