İleri Planlama ve Çizelgeleme

İleri Üretim Çizelgeleme Yazılımı
IPS[1]

ÖZET

Türkiye’deki işletmeler, rekabetçi güçlerini koruyabilmek için, verimliliklerini arttırmak ve çok adette ufak partili siparişin hızlı teslimatını gerçekleştirmek durumundadır. Bu ise özünde karmaşık bir üretim çizelgeleme problemidir. Ancak Türkiye’deki pek çok işletmede çizelgeleme bilinci mevcut değildir ve çizelgeleme faaliyetleri gelişigüzel şekilde yapılmaktadır. Bu sebeple IPS (Intelligent Production Scheduling) yazılımı ile değişik sektörlere uygun, bünyesinde pek çok fonksiyonu barındıran, yurtdışı menşeli yazılımlara rakip olabilecek bir üretim çizelgeleme yazılımı geliştirilmesi amaçlanmıştır. IPS’in sahip olduğu fonksiyonlar; değişik performans ölçütlerine göre operasyon çizelgeleme, alternatif çözümler üretebilme, ileri ve geriye doğru çizelgeleme, hat dengeleme, iş gücü planlama, kısa dönemli kapasite planlama, parti büyüklüğü belirleme, parti birleştirme, yeniden çizelgeleme, paralel ve alternatif kaynaklar ve Web uygulamalarıdır. Bu yazılım ile operasyonlarını doğru şekilde planlayabilen işletmeler, düşük maliyetli üretim yaparken terminleri daha istikrarlı şekilde yakalayabilmektedirler. IPS sistemi bilimsel bir yaklaşım ve Uludağ Üniversitesi Endüstri Mühendisliği öğretim üyeleri ile işbirliği sonucunda ortaya çıkartılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Üretim çizelgeleme, yazılım, Endüstri Mühendisliği, sezgisel algoritmalar, yapay zeka, verimlilik, üretim planlama

GiRiŞ

Yazılım sektörü, otomotiv ve tekstil gibi Türkiye’nin aktif olduğu ve pek çok firmanın faaliyet gösterdiği sektörlerden biridir. Yazılım sektöründeki firmalar şimdiye kadar daha ziyade iş yönetimi yazılımları alanında faaliyet göstermişlerdir. İş yönetimi yazılımları da ağırlıklı olarak, ERP, MRP ve fabrika otomasyonu bazlı yazılımlar olmuştur. Bu iş yönetimi yazılımlarını kullanan işletmelerde envanter, satışlar, imalat ile ilgili pek çok veri toplanmakta ve takip edilmektedir. Ancak bu verilerin sadece toplanması yeterli değildir. Bilindiği üzere, verinin faydalı olabilmesi ve bilgi haline gelebilmesi için işlenmesi ve bir amaca hizmet etmesi gereklidir. Mevcut ERP, MRP ve veri toplama yazılımlarını kullanan işletmeler ellerinde yığın veriler bulunduğunu ancak ellerinde bulunan verileri nasıl kullanacaklarını ve nasıl faydalanacaklarını bilmediklerini ifade etmektedirler. Bu sebeple ERP, MRP ve veri toplama yazılımlarına oldukça büyük yatırım yapmış olan işletmeler, yönetim ve üretim problemlerine tam olarak çözüm bulamamış durumdadırlar.

Bu durum Türkiye’de iş zekası yazılımlarının geliştirilmesi gerekliliğine işaret etmektedir. Yurtdışında pek çok iş zekası yazılımı bulunmakla beraber, bu yazılımların bazılarının temsilcisi olmadığı için, bazılarının fiyatı çok yüksek olduğu için, ayrıca da çoğu firmalarda verinin kullanılması ile ilgili uzmanlar ve yol göstericiler bulunmadığı için, mevcut iş zekası yazılımları Türk firmalarınca yeterince kullanılamamaktadır. İş zekası yazılımları Türkiye’nin geri kaldığı bir alandır ve bu konuda ilerleme kaydedilmesi Türkiye için faydalı olacaktır. İş zekası yazılımları değişik konularda olabilir. Görüntü işleme bazlı kalite yazılımlarından, akıllı raporlama ve veri madenciliği yazılımlarına kadar pek çok alanda yazılımlar geliştirmek mümkündür. Bu yazılımlar arasında özel olarak ihtiyaç hissedilenlerden bir tanesi de İleri Üretim Çizelgeleme yazılımlarıdır. Üretim çizelgeleme kavramı firmaların fiziki kapasitelerini arttırmadan, daha fazla üretim yapabilmeleri ve dolayısıyla verimliliklerini arttırmaları için en faydalı yollardan biridir. Bilindiği üzere Türkiye tüm sektörlerde ve özellikle tekstil sektöründe Çin ve Hindistan gibi ülkelerin yarattığı yoğun rekabet ortamında üretimini ve ihracatını devam ettirmek durumundadır. Enerji ve işçilik maliyetlerinin oldukça yüksek olduğu Türkiye’de, verimliliği arttırmak suretiyle maliyetlerde azalmaya gidebilmek son derece önemlidir. Bu sebeple çizelgeleme fonksiyonlarının üretici firmalarda doğru şekilde uygulanması son derece önemlidir.

Bunun yanı sıra, Çin ve Hindistan gibi çeşitli sektörlerde Türkiye’ye rakip ülkeler her çeşit üründe istenilen kalitede üretimi talep eden ülkelere sunabilmektedir. Ancak bu ülkelerin ticaret stratejisindeki dezavantajları genellikle büyük ölçekli çalışmaları ve ufak partiler halinde ürünleri kısa zamanda AB ülkelerine ve ABD’ye ulaştıramamalarıdır. Türkiye ise, mesafenin de azlığı gözönüne alınarak, özellikle AB ülkelerine çok kısa zamanda ufak partilerle ürün temin edebilmektedir. Sonuç olarak, Türk firmalarının diğer ülkelerdeki firmalara göre avantajı termin tutturabilmeleridir ve Türkiye’de üreticilerin müşteri taleplerine çok hızlı bir şekilde cevap verebilmesi gerekmektedir. Bu durumda ise Türkiye’deki üreticilerin çok hızlı şekilde üretim yapıp, ufak miktarlardaki pek çok değişik talepleri doğru şekilde planlayarak üretebilmesi gereklidir.

Bilindiği üzere üretim çizelgeleme, siparişlerin işletmedeki mevcut kaynaklara atanması problemidir. Çizelgeleme problemleri için tüm dünyada ve özellikle ABD’de pek çok pratik ve akademik çalışmalar yapılmıştır ve yapılmaya devam edilmektedir. Çizelgeleme problemleri Endüstri Mühendisliği disiplininde göz önüne alınan oldukça karışık problemlerdendir. Yukarıda belirtildiği gibi, Türkiye’nin karşı karşıya olduğu ufak miktarlardaki partilerin hızlı şekilde üretilmesi durumu ise son derece karışık bir üretim planlama ve çizelgeleme problemidir ve çalışanlar tarafından herhangi bir algoritmik ve bilişimsel yardım almadan doğru şekilde yapılması imkansız gibidir. Ancak Türkiye’deki işletmelerde maalesef çizelgeleme bilinci eksiktir ve üretim çizelgeleme faaliyetleri, firma planlama personeli tarafından elle veya Excel gibi yazılımlar yardımıyla herhangi bir algoritmik yaklaşım kullanılmadan gelişigüzel şekilde ve deneme-yanılma yöntemi ile yapılmaktadır. Bu durum sadece KOBİ boyutundaki işletmelerde değil, pek çok büyük tesislerde bile bu şekildedir. Ayrıca şimdiye kadar üreticilere sunulmuş olan ERP/MRP yazılımları da, üretim planlama ve üretim çizelgeleme kavramları aslında oldukça farklı olduğundan dolayı, üretim çizelgeleme problemine cevap bulamamışlardır.

Türkiye’nin ihracat yapısı nedeniyle, rekabetçi gücünü sürdürebilmesi ve avantajlı yönünü kuvvetlendirebilmesi açısından, değişik üretim sistemlerine hitap edebilen, işletmelerin çözmekte zorlandıkları pek çok çizelgeleme problemini çözebilen, bünyesinde pek çok fonksiyonu barındıran uygun fiyatlı bir yerli çizelgeleme yazılımının geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Türkiye’de herhangi bir işletme üretim çizelgeleme kavramının önemini fark etse bile, mevcut yazılım alternatifleri sınırlıdır ve genellikle yurtdışı kaynaklı yazılımlar mevcuttur. Bu yazılımlar ise son derece yüksek fiyatlıdır; bu durumda ise zaten maliyet baskısı altında olan özellikle ufak boyutlu firmalar için çizelgeleme çözümlerini alıp uygulayabilmek imkansız olmaktadır. Geliştirilen yerli çizelgeleme yazılımları, uygun fiyatları sebebi ile piyasaya yayılıp Türk işletmelerinde çizelgeleme bilincinin yaygınlaşmasına katkıda bulunmaktadır. Siparişlerini ve operasyonlarını doğru şekilde planlayabilen işletmeler, daha verimli daha düşük maliyetli üretim yapabilirken terminleri daha istikrarlı şekilde yakalayabilmektedirler.

Bu gereksinimlerden yola çıkarak, parametrik yapısı sayesinde değişik sektörlere ve değişik üretim sistemlerine hitap eden; bünyesinde pek çok değişik fonksiyon ve zor çizelgeleme problemlerine çözümler barındıran, uygun fiyatlı, ancak özellikle yurtdışında üretilmiş olan kapsamlı çizelgeleme yazılımlarına rakip olabilecek IPS ileri üretim çizelgeleme yazılımı gerçekleştirilmiştir.
IPS YAZILIMININ YENİLİKÇİ YÖNLERİ, ÖZELLİKLERİ VE MODÜLLERİ

IPS ile belirtilmesi gereken ilk yenilik, IPS’ın yerli bir üretim çizelgeleme yazılımı olmasıdır. Türkiye’de geliştirilmiş üretim çizelgeleme yazılımlarının adedi azdır ve özellikleri sınırlıdır. Yurtdışında geliştirilmiş olan çizelgeleme yazılımlarının bir kısmı üniversite kaynaklı ve bedavadır. Bu yazılımlar LEKIN, Lİsa, Frepple, Open Workbench, A Job Shop Scheduler, job-shop scheduling, EJSP, ERP5 dir. Bu yazılımlar genellikle sektörel ihtiyaçları karşılamaktan uzak olup, daha ziyade eğitim amaçları için kullanılmaktadırlar. Ticari çizelgeleme yazılımları ise SAP APO, ILOG, 4C@Cite, Asprova Scheduling, ComMIT, Giraffe Scheduling System, Preactor APS vb. yazılımlardır. Bu yazılımlar oldukça kapsamlı yazılımlar olmakla beraber, yüksek yatırım maliyetleri gerektirmektedirler.

IPS hem kapsamlı çizelgeleme problemlerini çözebilecek bir yapıya sahip olduğu için, hem de yurtiçinde geliştirildiği için yatırım maliyeti uygun bir opsiyon olarak ortaya çıkmıştır. IPS parametrik bir yapıya sahiptir. Yazılım kullanıcıları kendi sistemlerini tanımlayacak olan opsiyonları seçerek, gerekli üretim çizelgeleme sistemlerini yaratabilmektedirler ve IPS tanımlanan sistemler için çizelgeleme çözümleri verebilmektir. Her ne kadar tüm işletmelerdeki tüm üretim sistemlerini tanımlamak ve yazılım üzerinde çözümler üretebilmek mümkün olmasa da, Türkiye’de ve yazılımın ihraç potansiyeli yüksek olan ülkelerdeki sistemler genel hatlarıyla yorumlanarak, sıklıkla görülen sistemlerin yazılım içerisinde kapsanması mümkün olmaktadır. Ancak burada gözönüne alınması gereken nokta şudur: Akademik literatürde çeşitli değişik sistemler, değişik varsayımlar ve performans ölçütleri için değişik algoritmalar bulunmaktadır IPS’ın geliştirme aşamasındaki kısa süresi ve sınırlı kaynakları gözönüne alındığında her değişik üretim sistemi, değişik varsayım ve performans ölçütü için değişik algoritma tespit edilmesi ve kodlanması mümkün olmamaktadır. Ancak bazı temel çözüm algoritmaları geliştirilip, çeşitli sistemlere bazı sezgisel kuralların adaptasyonu ile entegre edilebilmektedir.

IPS yazılımının parametrik yapısı sayesinde değişik sektörlere ve değişik üretim sistemlerine hitap eden; bünyesinde pek çok değişik fonksiyon ve zor çizelgeleme problemlerine çözümler barındıran, uygun fiyatlı, ancak özellikle yurtdışında üretilmiş olan kapsamlı çizelgeleme yazılımlarına rakip olabilecek özelliklerinin yanı sıra bazı temel özellikleri aşağıdaki gibidir. Bu temel özellikler IPS’in hitap edebildiği üretim sistemlerinin varsayımlarını da göstermektedir.

  • Kullanıcı tarafından tanımlanmış kaynaklar ve işler vardır.
  • İşler arası öncelik ilişkileri göz önüne alınmıştır.
  • Montaj işlemlerini de kapsayacak şekilde geniş bir üretim sistemleri yelpazesine hitap etmektedir.
  • IPS yazılımı ile günlük-haftalık-aylık zaman pencerelerini gözönüne alarak detay operasyon planlarının kullanıcılar tarafından belirlenebilmektedir.
  • İşyerlerinin takvimi göz önüne alınmıştır. Tatil günleri ve hafta sonları hariç tutularak çizelgeleme yapılmıştır.
  • İşlerin dinamik olarak sisteme vardıkları göz önüne alınmıştır.
  • İşlerin teslim tarihleri olduğu kabul edilmiştir. Ancak isterse teslim tarihi olmadan da çizelgeleme yapılabilir.
  • IPS her operasyon için en erken başlama tarihini göz önüne almaktadır.
  • Her operasyon için tek kaynakta işlenebilme kısıtı uygulanabilmektedir.
  • Her operasyon için çoklu kısıtlar göz önüne alınabilir; ardışık operasyonlar arasında kısıtlar göz önüne alınabilir.
  • Tercih edilen kaynak tanımlaması mevcuttur.
  • Paralel ve alternatif makineler göz önüne alınmaktadır.
  • İş atölyesi, akış atölyesi ve montaj çizelgeleme ortamları göz önüne alınmaktadır.
  • Mümkün olan tüm esneklikler sağlanmıştır. Makineler bozulabilir; siparişler ve hammadde varışları iptal edilebilir, sisteme geliş tarihi değiştirilebilir, erkene alınabilir, geciktirilebilir, yeniden işlenebilir, termin tarihleri değişebilir. Taşıyıcılarda bozukluklar olabilir, nakliye ve hazırlık süreleri değişebilir.Yazılımın çözüm metodları ile ilgili özellikleri aşağıdaki gibidir:
  • Operasyon planlarının değişik hedefleri (performans ölçütlerini) tatmin edecek şekilde belirlenebilmesi mümkündür. Performans ölçütlerini kullanıcı seçebilir; tek veya çoklu performans ölçütleri kullanabilir. Kullanılan performans ölçütleri ortalama pozitif geç kalma, ortalama akış süresi, maksimum tamamlanma süresi, vb. ölçütlerdir.
  • IPS yazılımında göz önüne alınan çizelgeleme problemleri Endüstri Mühendisliği, optimizasyon, yapay zeka disiplinleri içerisindeki algoritmalar ile çözülmektedir.
  • IPS yazılımında göz önüne alınan çizelgeleme problemlerine optimale yakın çözümler mümkün olan en kısa zamanda ve birkaç bilgisayarın eşzamanlı kullanımı ile elde edilebilmektedir.
  • IPS yazılımının muadillerinde bulunmayan hat dengeleme, parti büyüklüğü belirleme, kısa dönem kapasite planlama, işgücü planlama, parti birleştirme, parti büyüklüğü belirleme gibi pek çok özelliği ve fonksiyonu bünyesinde barındırmaktadır. Fonksiyonların detayları aşağıdaki paragraflarda verilmiştir.
  • Operasyonlara ve işlere göre fason kaynak kullanımına karar verilerek; hangi fason kaynağın kullanılacağına dair seçim yapılmak suretiyle kısa dönemli kapasite planlama yapılabilmektedir.
  • Çizelgelerde düzeltme yapılması ve acil siparişler, makine bozulmaları, hammaddelerin gecikmesi, işlerin başlangıç tarihlerinin değişmesi, işleme sürelerinin değişmesi, sipariş iptali, yeni işlerin gelmesi, işlerin yeniden işlenmesi, termin tarihlerinin değişmesi durumlarında yeniden çizelgeleme mümkündür ve bu durumların çoğu yerli yazılımlar tarafından göz önüne alınmamaktadır.
  • Bir üretim sistemi için alternatif çözümler üreterek tavsiyeler verilebilmektedir.
  • IPS yazılımı fabrikadan veri toplayan sistemler ve ERP/MRP sistemleri ile bütünleşebilir.
  • Yazılımda Web uygulamaları mevcuttur.

    IPS yazılımının içerdiği modüllerin irdelenmesi gerekirse:
  • İş atölyesi çizelgeleme: İş akışlarının karmaşık olduğu ve doğrusal olmadığı durumlardaki çizelgeleme problemlerini çözebilen modüldür. Montaj atölyesi çizelgeleme de gerçekleştirilebilmektedir.
  • Akış atölyesi çizelgeleme: İş akışlarının doğrusal olduğu çizelgeleme problemlerini çözebilen modüldür.
  • İşgücü planlama: İşletmelerin çizelgeleme ihtiyaçları arasında sadece ekipmanın değil işgücünün de çizelgelenmesi önem arz etmektedir. Bu nedenle yazılıma bir de işgücü planlama modülü eklenmiştir.
  • Hat dengeleme: Belli bir akış hızının söz konusu olduğu sistemlerde hat dengeleme faaliyetleri gerçekleştirilmesi gerekmektedir. İlgili fonksiyonlar yazılıma entegre edilmiştir.
  • Darboğaz çizelgeleme fonksiyonlarının geliştirilmesi: Gerçek çizelgeleme sistemlerinde darboğazlar sıklıkla karşılaşılan bir durumdur. Darboğaz çizelgeleme için gerekli algoritmalar üzerinde karara varılmış ve kodlama çalışmaları gerçekleştirilmiştir.
  • Parti birleşme algoritmasının geliştirilmesi: Bazı işlerin bir noktada birleşerek aynı makinede işlenmesi söz konusu olabilir. Bu sebeple parti birleşme algoritmaları yazılıma entegre edilmiştir.
  • Parti büyüklüklerinin belirlenmesi: Üretilecek parti büyüklüklerinin belirlenmesi önemli bir problemdir. Parti büyüklüklerinin belirlenmesi için gerekli algoritmalar geliştirilerek yazılıma entegre edilmiştir.
  • Kısa dönemli kapasite planlama çalışmaları: Talebin çabuk cevap isteyen bir yapıda olduğu günümüzde kısa dönemli kapasite planlama önem arz etmektedir. Bu alt faaliyette kısa dönemli kapasite planlama ile ilgili olarak işler için tesis içinde yap/fasonda yaptır ve fasoncu seç kararlarının verilmesi, çalışma ve vardiya takvimi revizyonu gibi fonksiyonlar geliştirilmiştir.
  • Termin belirleme: Herhangi bir müşteri fuar ortamında geldiği zaman veya acele bir termin istediği zaman, sipariş için termin verilmesini sağlayan modüldür.
  • Çizelgeleme koşullarının değiştiği durumlarda yeniden çizelgeleme yapılması: Üretim sistemlerinde her an ani değişiklikler ortaya çıkabilir. Bu sebeple yazılımda makinelerin bozulması, işlerin başlangıç ve termin tarihinin değişmesi, siparişlerin iptali, acil işlerin gelmesi, vb. durumları göz önüne alan yeniden çizelgeleme algoritmaları geliştirilmiştir.
  • Hazırlık ve nakliye süreleri: İş atölyesi ve akış atölyesi algoritmalarına hazırlık ve transfer sürelerinin eklenmesi ile adaptasyonlar gerçekleştirilmiştir.
  • Geriye doğru çizelgeleme: Çizelgeleme sistemleri için akademik arenada daha yaygın olan ve IPS’de mevcut olan ileriye doğru çizelgelemenin yanı sıra, terminler göz önüne alınarak geriye doğru çizelgeleme de bir opsiyon olabilir. Bu tarz bir yaklaşım reel ortamda sıklıkla kullanılmaktadır. Bu sebeple geriye doğru çizelgeleme de bir alternatif olarak IPS içerisine entegre edilmiştir.

 

Yağmur Melih GÜRTUNCA
Yalın Bilişim Yazılım Danışmanlık Hizmetleri Elektronik San.Ve Tic.Ltd.Şti.

Prof. Dr. Hüseyin Cenk Özmutlu
Uludağ Üniversitesi Endüstri Mühendisliği Bölümü, Bursa

 

Endüstri Mühendisliği Yazılımları ve Uygulamaları Kongre ve Sergisi, 30 Eylül – 01/02 Ekim 2011, İZMİR