Mixed-model assembly line design : a weapon factory application

Abstract

Kitle üretimi, parça üretimi veya montaj üretimi şeklinde olabilir. Parça üretimleri imalat hatlarında makineler tarafından malzemeler şekillendirilerek yapılır. Montaj hatlarında ise işlemleri önceden tamamlanmış parçalar genellikle küçük el aletleri ile bir araya getirilerek ürün oluşturulur. Montaj hatları elektronik, dayanıklı ev aletleri, otomotiv gibi pek çok kitle üretiminin yapıldığı alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Montaj hatlarının efektif çalışabilmesi için, hatta yapılan işlemlerinin zamanlarının tutulması,istasyonların işlem sürelerine göre istasyon sayısının dengede tutulması gerekir. Aksi takdirde hat üzerinde beklemeler ve darboğazlar oluşacak ve hat verimliliği düşecektir. Montaj hattı dengeleme problemleri, literatürde yaygın olarak incelense de, ürün gamındageometrik ve tasarım farklılıkları gösteren sektörlerin en güzel örneklerinden biri olan silah üretiminde montaj hatlarının tasarlanması, dengelenmesi ve montaj hatlarının karşılaştırılması konusunda literatürde herhangi bir çalışma bulunmamaktadır.Geleneksel montaj hatlarında, önceden tanımlanmış işler, montaj sürecinde çok fazla beceri gerektirmeden, nispeten daha az vasıflı işçilerle, tanımlanmış yöntemlerle yapılır.Silah endüstrisinde neredeyse tüm silahların, geleneksel montaj hattına aykırı olan, ince ayarlı ustaca süreçleri vardır. Silah sanayinde ürün çeşitlerine olan talepler yıllara ve gelişmelere bağlı olarak dönemsel değişiklikler göstermektedir. Bu, bir ürün tipine özelbir montaj hattı oluşturmada risk oluşturur. Birden fazla modelin aynı hat üzerinde dinamik taleplere göre üretilmesi sektöre büyük bir avantaj kazandırma potansiyeline sahiptir. Tez çalışması kapsamında bir silah üretim fabrikasının montaj hattı incelenerek, aynı hat üzerinde üretilmesi uygun olan farklı modellerin eş zamanlı olarak karma modelli bir şekilde üretilmesi sağlanmış, montaj hattı tasarımı ve dengeleme işlemi yapılmıştır. Hatüzerinde yapılan hesaplamalarda, U-tipi hatların düz hatlara göre avantajlar sağladığı görülmüştür. Hat dengeleme işlemi ile birlikte hatta yalınlaştırma ile akışı bozan düzensiz işlemlerin elimine edilmesi sağlanmıştır. Değişken taleplere göre aynı hat üzerinde karmamodellerin üretimi, benzetilmiş tavlama algoritması ile planlanmış, 21 istasyonlu mevcut hat yapısı, 9 istasyona kadar iyileştirilmiştir. Montaj süreleri kısaltılmış, ürün birim maliyetleri düşürülmüştür.

Mass production can take the form of part production or assembly of parts. Part production is carried out by machines on production lines by shaping the materials. In assembly lines, finished parts are usually assembled with small hand tools to reach thefinal product. Assembly lines are essential in serial production for electronics, durable household appliances, and automotive industries. In order to have efficient assembly lines, the time of the tasks should be considered, and the workstation number must bebalanced according to the processing times of stations. Otherwise, waiting times and bottlenecks may occur on the line, and line efficiencies may decrease.The design and balancing of assembly lines and comparison of assembly lines in weaponproduction have not been studied in the literature, despite the broad research on assembly line balancing, which is one of the best examples of sectors with geometric and designdifferences in the product range. In traditional assembly lines, predefined tasks are performed by defined methods with relatively less skilled workers, without requiring much skill in the assembly process. In the weapon industry, almost all weapons have fine-tuned, skillful processes that are contrary to the traditional assembly line. The demand for product types in the weapon industry changes periodically over the years and in response to developments. This creates a risk in creating an assembly line specific to a producttype. Assembling of multiple models on the same line according to dynamic demands can bring a great advantage to the sector. Within the scope of the thesis study, the assembly line of a weapon factory was examined, and the assembly line design with balancing was carried out to ensure that different models that are suitable to be produced on the same line are produced simultaneously ina mixed-model way. In the calculations made on the line, it was seen that U-shaped lines provide advantages compared to straight lines. Line balancing process eliminates irregular processes that disrupt the flow by simplifying the line with a lean approach. The production of mixed models on the same line according to changing demands was planned with the simulated annealing algorithm, and the existing line structure with 21 stations was improved to 9 stations. Assembly times were shortened and product unit costs were reduced.