Karma modelli U tipi montaj hatlarında ergonomik riskleri azaltmaya yönelik yeni çözüm yöntemleri
New solution methods for reducing ergonomic risks in mixed model U-type assembly lines
Yazar: AYBALA ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. TALİP KELLEGÖZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Modern üretim sistemlerinde otomasyonun artmasına rağmen, otomasyon sistemlerinin insan dikkatini, becerisini ve esnekliğini yeterince sağlayamadığından dolayı hala insan gücüne dayalı manuel işlemler gerçekleştirilmektedir. Bu durum montaj hatları için de geçerlidir. Ancak, montaj hatlarındaki dengesiz güç kullanımı, sabit duruş pozisyonları, benzer hareketlerin defalarca tekrarlanmasını gerektiren manuel işlemler işçilerde Kas-İskelet Sistemi Rahatsızlıklarına (KİSR) sebep olabilir. Bu rahatsızlıklar oluştuktan sonra tedavileri zaman almakta ve işletmelerde işgücü kayıplarına dolayısıyla verimlilik azalmasına yol açmaktadır. Ayrıca, istasyonlardaki ergonomik risk düzeylerindeki artış yorgunluğa bağlı iş kazalarını artırabilir. İlişkili olarak, tazminat ve tıbbi harcama maliyetlerinin de arttıracağı açıktır. Sıralanan nedenler, KİSR'lerin önlenmesi için ergonomik risklerin belirli bir seviyenin üzerine çıkmasına izin vermeyen çalışma ortamlarının hazırlanmasını motive eder. Montaj hatlarında KİSR'e neden olabilecek bu durumların iyileştirilmesi ve ortadan kaldırılması için dengeleme problemlerinde ergonomik risk faktörlerinin de dikkate alınması gerekmektedir. Bu amaçla montaj hattı dengeleme problemlerinde geleneksel amaç fonksiyonlarına ek olarak istasyonların ergonomik risk seviyelerinin de göz önünde bulundurulması gerekir. Bu çalışmada, ergonomik karma modelli U tipi montaj hattı dengeleme problemleri ele alınmıştır. İncelenen problemde montaj hattında açılacak olan istasyon sayısının en küçüklenmesinin yanı sıra istasyonlardaki ortalama ergonomik risk değerlerinin de en küçüklenmesi amaçlanmıştır. Çözümlerin değerlendirilmesi sürecinde istasyonların ergonomik risk düzeyleri OCRA metodu kullanarak hesaplanmıştır. Problem tanımı yapıldıktan sonra problemin matematiksel formulasyonu oluşturulmuştur. Problemin karmaşıklığından dolayı çözümü için MMU-RPWT, COMSOAL ve tavlama benzetimine dayalı 3 farklı sezgisel yöntem önerilmiştir. Yöntemlerin, literatürden alınan karşılaştırma problemleri kullanılarak performansları analiz edilmiş ve sonuçları sunulmuştur.

Abstract:
Despite the increasing automation in modern production systems, manual operations that rely on human labor are still performed due to the inability of automation systems to adequately provide human attention, skill, and flexibility. This also applies to assembly lines. However, the imbalanced use of power, fixed posture positions, and manual operations requiring repetitive similar movements in assembly lines can lead to Musculoskeletal Disorders (MSDs) in workers. Once these disorders occur, their treatments take time and result in labor losses and consequently decreased productivity in businesses. Additionally, the increased ergonomic risk levels at stations can increase fatigue-related work accidents. Consequently, it is evident that it will also increase compensation and medical expenditure costs. The reasons listed above motivate the preparation of work environments that prevent ergonomic risks from exceeding a certain level to prevent MSDs. In order to improve and eliminate these situations that can cause MSDs in assembly lines, ergonomic risk factors should be taken into consideration in balancing problems. For this purpose, in addition to traditional objective functions, the ergonomic risk levels of stations should be considered in assembly line balancing problems. This study addresses ergonomic mixed-model U-type assembly line balancing problems. In the examined problem, the minimization of the number of stations to be opened in the assembly line is aimed, as well as the minimization of average ergonomic risk values at the stations. In the process of evaluating the solutions, the ergonomic risk levels of the stations are calculated using the OCRA method. After defining the problem, its mathematical formulation is established. Due to the complexity of the problem, three different heuristic methods, namely MMU-RPWT, COMSOAL, and simulated annealing, are proposed for its solution. The performance of the methods is analyzed using comparison problems obtained from the literature, and the results are presented