Yüksek verimli bir otomatik depolama ve boşaltma sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and realization of a high efficient automatic storage and retrieval system
Yazar: BARIŞ KABLAN
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN METİN ERTUNÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli otomasyon = Computer aided automation ; Depolama sistemleri = Storage systems ; Otomatik depolama ve geri alma sistemleri = Automated storage and retrieval system

Özet:
Otomatik Depolama ve Boşaltma Sistemleri (ODBS), endüstriyel otomasyonun önemli bir bileşeni olarak, üretim süreçlerinde verimliliği artırmak ve manuel müdahaleyi en aza indirmek amacıyla geliştirilmiştir. Bu sistemler, malzemelerin depolanması ve geri alınması işlemlerini otomatikleştirerek operasyonel verimliliği önemli ölçüde artırır. ODBS'ler, seri üretim yapan büyük ölçekli firmalarda genellikle üretilen ürünlerin stoklanması, dış lojistik kapsamında sevkiyata hazırlanması süreçlerinde veya tedarikçilerden gelen malzemelerin depolanıp üretim hatlarına malzeme tedariği sağlanmasında kullanılmaktadır. ODBS sistemleri incelendiğinde, ürünlerin depolanma şekilleri, depo kurulum tipleri, robot tipleri ve yerleştirme algoritmaları depolanacak ürünlerin özelliklerine göre değişiklik gösterebilmektedir.

Bu tez kapsamında geliştirilen ODBS'ler, tedarikçilerden gelen malzemelerin depolanıp üretim hattına malzeme tedariği sağlama işlevi üzerine odaklanarak tasarlanmıştır. Farklı kutu tiplerini raflara yerleştirebilen iki farklı ODBS tasarımı geliştirilmiştir. Geliştirilen sistem tasarımları, büyük ölçekte depolama ve malzeme boşaltma ihtiyacı olan diğer tüm sektörlere de adapte edilebilecek şekilde esnek tasarlanmıştır. Geliştirilen bu iki farklı ODBS tasarımı, büyük ölçekli bir endüstriyel firma tarafından eşit şartlarda başarılı bir şekilde uygulanmıştır. ODBS'nin endüstriyel firmaya uygulamadan önceki mevcut durum ile uygulandıktan sonraki durum; zamansal kayıp, mekan boyutları, güvenlik riskleri, iş sağlığı ve güvenliği faktörü kapsamında değerlendirilmiştir ve geliştirilen iki sistem tasarımının verimliliği arasındaki farklar karşılaştırılmıştır. Değerlendirme sonucunda Sistem Tasarımı-2'nin diğer tasarıma göre operasyonel verimlilik, depolama verimliliği ve robot hızları bakımından daha verimli olduğu sonucu elde edilmiştir. Ayrıca ECO modu, ODBS sistemlerinde enerji verimliliğini artırmak amacıyla geliştirilmiştir ve enerji tasarrufu sağlayarak karbon ayak izinin küçülmesine katkıda bulunduğu gözlemlenmiştir.

Sonuç olarak, bu tez çalışmasında geliştirilen ODBS tasarımları, endüstriyel firmaların depolama ve malzeme tedariği süreçlerinde önemli iyileştirmeler sağlamıştır. Sistem Tasarımı-2'nin operasyonel verimlilik, depolama verimliliği ve robot hızları bakımından üstün performans sergilediği tespit edilmiştir. ECO modu ile enerji verimliliği artırılarak, sürdürülebilirlik hedeflerine katkıda bulunulmuştur. Bu bulgular, ODBS'lerin endüstriyel uygulamalarda geniş bir kullanım alanı bulabileceğini ve farklı sektörlere adapte edilebileceğini göstermektedir.

Abstract:
Automated Storage and Retrieval Systems (ASRS) have been developed as a crucial component of industrial automation to enhance production efficiency and minimize manual intervention. These systems significantly improve operational efficiency by automating the storage and retrieval of materials. ASRS are typically employed in large-scale manufacturing firms for the storage of produced goods, preparation for shipment within external logistics, or the storage and supply of materials to production lines from suppliers. The configuration of ASRS varies based on the characteristics of the stored products, including storage methods, warehouse setup types, robot types, and placement algorithms.

In this thesis, the ASRS systems developed focus on the function of storing materials received from suppliers and supplying them to the production line. Two different ASRS designs have been created to place various types of boxes onto shelves. These system designs are flexibly developed to be adaptable to other sectors with large-scale storage and material retrieval needs. The two different ASRS designs were successfully implemented under equal conditions by a large-scale industrial firm. The status of the industrial firm before and after the application of ASRS was evaluated in terms of time loss, spatial dimensions, safety risks, and occupational health and safety factors. The differences in efficiency between the two system designs were compared. The evaluation revealed that System Design-2 was more efficient than the other design regarding operational efficiency, storage efficiency, and robot speeds. Additionally, the ECO mode was developed to enhance energy efficiency in ASRS systems. It has been observed to contribute to energy savings and the reduction of the carbon footprint.

In conclusion, the ASRS designs developed in this thesis have provided significant improvements in the storage and material supply processes of industrial firms. System Design-2 demonstrated superior performance in operational efficiency, storage efficiency, and robot speeds. By increasing energy efficiency with the ECO mode, sustainability goals were also supported. These findings indicate that ASRS can find broad applications in industrial contexts and can be adapted to various sectors.