Yalın montaj sistemlerinin tasarlanması ve uygulanması
Designing and implementation of lean assembly systems
Yazar: EZGİ BORA
Danışman: PROF. DR. MEHMET BÜLENT DURMUŞOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Rekabetin artması ve talep dalgalanmaları sebebiyle pek çok işletme süreç içi stokları azaltmak ve makine kullanım oranlarını arttırmak için montaj hatlarının verimliliğini sürekli olarak arttırmaya çalışmaktadır. Verimliliği arttırmayı hedefleyen bu çalışmalar montaj hattı dengeleme problemlerini ortaya çıkarmaktadır. 
Bu çalışma kapsamında yalın felsefe ve yalın bakış açısı aracılığı ile yalın montaj sistemlerinin tasarlanması hedeflenmiştir. Yalın düşüncenin özünde "daha azla daha fazlayı yapmak" vardır. Sistemlerin israflardan arındırılarak mevcut sistem çıktılarını en iyilemektir. Fujio Cho; ürüne değer eklemek için gerçekten gerekli olan minimum miktarda donanım, malzeme, parça, alan ve işgücü zamanı dışında kalan her şey olarak israfı tanımlamıştır. Yalın düşünceye göre israf; müşteri açısından değer oluşturmayan, fazladan bedel ödemeyi kabul etmeyeceği her şeydir.
Ürün ailesi temelinde tüm süreçlere topluca bakma, bütünsel etkililik bakımından oldukça önemlidir. Bütünü görmeden parçaya yönelik iyileştirme söz konusu olamaz. Bütünsel etkililik;
•	Hücre ve çevrim sürelerinin takt süresine yakın olması,
•	Temin sürelerinin düşürülmesi olarak açıklanabilir.
Bütünsel etkililik katma değeri olmayan faaliyetlerin ortadan kaldırılmasını gerektirir. Bu sayede daha az maliyetle müşterinin hızlı tepki verme beklentisini daha yakından karşılamak mümkün olmaktadır. Katma değeri olmayan israf niteliğindeki faaliyetleri göstermede değer akış haritalama önemli rol oynamaktadır. 
Ürün ailesinin üretim sistemi içinde işlem görme aşamaları izlenerek değer akış haritaları oluşturulur. Harita, işlem aşamaları boyunca bilgi ve malzeme akışı görselleştirmeye yardımcı olur. Büyük resme odaklanır. Bu çalışma kapsamında bir ofis koltukları üretim tesisi ele alınmıştır. Tesiste süreçlerin gözlenmesi, zaman etütlerinin gerçekleştirilmesi, ara stokların izlenmesi aşamalarının tamamlanmasından sonra mevcut duruma ait değer akış haritası oluşturulmaktadır. Bir ürünün mamul olana kadar sistem içinde kaldığı süreler zaman etüdü aracılığıyla tespit edilerek Little yöntemi ile temin süreleri hesaplanmıştır. Little yöntemine (L= λW) göre; mevcut stok miktarı, günlük talebe oranlanarak iki süreç arası gün olarak stok miktarının hesaplanması ile temin süresi elde edilir.  
Değer akışı;
•	Tüm üretim sürecinin görselleştirilmesi,
•	Sadece israfların değil, akış üzerindeki israf kaynaklarının görselleştirilmesi,
•	Üretim süreci ile ilgili ortak bir dilin oluşturulması,
•	Yalın üretim yaklaşımlarının nerede kullanılacağının belirlenmesi gibi faydalar sağlamaktadır.
Mevcut duruma ait değer akış haritası; üretim tesisindeki dar boğazları ve süreçlerdeki hata oranlarını açıkça ortaya koymaktadır. Buradan hareketle gelecekteki akış doğrultusunda iyileştirme projeleri ve faaliyet planları oluşturulmaktadır.
Ofis koltukları üretim tesisine ait 10 müşteri talepleri üzerinden ürün ailesi bazında 1 günlük üretilmesi gereken ofis koltuğu adedi hesaplanmış ve takt süresine ulaşılmıştır. Gelecek durumda çevrim sürelerini takt süresine yaklaştırmak için iyileştirme ve kaizen planları yapılmıştır.
Üç alternatif hücre yapısı tasarlanmıştır. Hücresel üretim; yalnızca örgütsel bir değişiklik değil, aynı zamanda kültürel bir değişikliktir. Müşteriye (iç veya dış)  doğrudan sevk edeceği birimlerin bütününü üretme yeteneği ve kapasitesine sahip küçük bir takımın bulunduğu bir çalışma ortamı yaratmaktır. Bir hücre;
•	Ürün esnekliği,
•	İşgören esnekliği,
•	Üretim hızı esnekliği,
•	Dışsal rotalama esnekliği,
•	İçsel rotalama esnekliği,
•	Süreç esnekliği gibi özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanmalıdır.
Gelecek duruma ait değer akış haritaları oluşturulurken hücre yapısı yanı sıra diğer yalın üretim araçlarından da faydalanılmıştır. SMED (Hızlı kalıp değişimi) ile Lazer kesim sürecine ait hazırlık sürelerinin düşürülmesi, Toplam Üretken Bakım, Standart İş, Poka – Yoke, Ergonomi ve Süreç kaizenleri ile çevrim sürelerinin düşürülmesi, işin standartlaştırılması ve işgörene daha elverişli çalışma koşullarının sağlanması hedeflenmiştir. FIFO – "İlk giren ilk çıkar" yöntemi ile de ara stokların eliminasyonu sağlanmaktadır.Üç alternatif hücre yapısı ile tasarlanan gelecek durum değer akış haritaları oluşturulmuş ve sonuçları karşılaştırılmıştır.
Alternatif Hücre yapısı 2 ye ait değer akış haritalaması diğer alternatifler ile kıyaslandığında temin süresi bakımından en optimal çözümü sunmaktadır, en yüksek iyileştirme oranına sahiptir. Temin süresi 3,31 günden 1 gün 0,55 dakikaya düşürülerek, 70% oranında iyileşme öngörülmektedir.
Mevcut duruma ait değer akış haritası aynı zamanda süreçlerin güvenilirlik oranlarını ve hata oranlarını da içermektedir. Mevcut durumda 1% ile en yüksek hata oranına sahip olan süreç "ürün bileşenlerinin eklenmesi" olarak tespit edilmiştir. Müşteriye gönderilen her 100 ürünün 1 tanesinde hatalı ya da eksik bileşen gönderilmektedir. Müşteri taleplerini karşılamak için bir günde 62 adet ofis koltuğu üretmesi gereken bir işletme için 1% oranı çok yüksek bir etkiye sahiptir.
Kök neden analizinden faydalanılarak ürün bileşenlerinin eklenmesi sürecinde karşılaşılan hata oranının nedeni açıklanmaya çalışılmıştır. Çekirdek neden; bileşenlerin farklı kasalarda yer alması ve işgörenin uygun kasayı bularak doğru bileşeni seçmesinin yarattığı işlem karmaşıklığı olarak tespit edilmiştir. Karşı önlem olarak; set yapma metodu önerilmiştir.
Set yapma;
Birincil bileşen ve alt montaj parçalarını merkezi bir alanda depolayarak üretim alanından tasarruf sağlamaktadır ve iş istasyonlarında bekleyen yarı mamul sayısını düşürmektedir.
Yalnızca set kasalarının montaj sistemine yönlendirmesini yaparak daha iyi kontrol ve daha yüksek esneklik sağlamaktadır.
Bireysel bileşen kasası tedarikine yönelik ihtiyacı ortadan kaldırarak iş istasyonlarına yapılan malzeme teslimini kolaylaştırmaktadır.
Yüksek maliyetli ya da bozulabilen bileşenler ve alt montajlarda daha iyi kontrol ve görünürlük sağlamaktadır.
Ürün değişimini kolaylaştırdığı için çok fazla çeşit ürün ile küçük parti operasyonlarını desteklemektedir.
Set yapma metodunun uygulanmasında karşılaşılan sıkıntılar ise;
Katma değer yaratmayan bir süreç olan setlerin hazırlanması için zaman ve işgücü gereklidir. (atık) 
Setler önceden hazırlanmış olacağı için depolama alanına duyulan ihtiyaç artmaktadır. 
Farklı setler ortak bileşenler içerebilmektedir, mevcut bileşenlerin ilgili sete atamalarının yapılması gerekmektedir. 
Eksik bileşen bulunması set yapma uygulamasının toplam verimliliğini düşürmektedir.
Setlerde hasarlı ya da yanlış bileşen bulunma olasılığına karşılık yedek parçaların bulundurulması gereklidir, aksi halde üretim kesintiye uğrayabilir.
Bir sete ait bileşenlerde eksiklik olma durumunda sete ait mevcut parçalar farklı setlere aktarılabilmektedir ancak bu durum bileşen sayıları ve stok takibinde karmaşıklık yaratabilir.
Setlerin doğru bileşenlerle hazırlanabilmesi için işgören bileşenleri iyi tanımalı ve eğitim almalıdır. 
Çalışma kapsamında sabit set kullanılmaktadır. Ofis koltukları üretim tesisinde de set yapma metodu uygulandığında gelecek duruma ait yerleşim planında yaklaşık 25 metrekarelik alan tasarrufu sağlanmaktadır. İşörenlerin görev dağılımları yeniden gözden geçirildiğinde 2 işgören işgücünden tasarruf edilmiştir. 2 işgören iş gücü tasarruf edilmesine rağmen takt süresi aşılmayacağından tüm süreçler sıkıntısız devam edecektir. Bu 2 işgören ise büyüme amaçlı olarak farklı alanlarda istihdam edilecektir.

Abstract:
Nowadays, many companies investigate increasing productivity in assembly line to increase machine usage rate and reduce buffer stock in processes thanks to demand fluctuations and competition. These researches which aimed increase productivity, remark assembly line balancing problems.
Goal of this master thesis is redesign assembly lines via lean philosophy and lean approach. Fundamental thinking of lean approach is "doing more with less". It means optimize current system outputs by decreasing wastes. According to Fujio Cho; everything excluding required machine, materials, parts, facility area and work force which provide creating value, represents waste. In lean approach, waste means non – value added everything and customers refuse paying additional cost for them. 
General overview based on product family have high importance in terms of total efficiency. Improvement for parts cannot be done without assess total system. Total efficiency includes that;
•	Reduction cell and process cycle times to equal takt time,
•	Reduction of lead times.
Non – value added operations should be eliminated to provide total efficiency. In addition, customer expectations which are changed fast, can be met with less cost. Value stream mapping is an important tool in order to show non – value added operations and wastes.
Value stream mapping are created by following all operations in manufacturing system for a determined product. Value stream mapping helps to visualize material and information flow during all operations. Map focus whole picture in manufacturing facility. In this master thesis, office seats manufacturing facility was examined. Value stream map is created after completing some statements such as following process, making time studies, tracking buffer stocks in manufacturing facility. Cycle time is determined until one product finished via time studies and lead time is calculated via Little method. According to Little method (L= λW); current stock amount is divided with daily demand and lead time is obtained by calculating the stock amount as a day between two processes.
Value stream mapping provides that;
•	Visualization of all manufacturing processes,
•	Visualization of not only wastes but also source causing wastes,
•	Creation of a common language in manufacturing facility,
•	Determining where lean manufacturing approaches use.
Value stream map which belongs to current situation, describes bottlenecks and process failure rates clearly in manufacturing facility. After that, improvement projects and action plan are created for future. Office seat demands for ten months are examined and required office seats amount in a day to produce are calculated for each seat type and model. Then, takt time is obtained. Improvement and kaizen plans are prepared in order to equal cycle time and takt time for future situation. 
Three alternative cell structure are designed. Cell production is not only an organizational approach, but also a change culturally. That means creating a work environment which has production ability and capacity for whole of the unit are shipped directly internal and external customers. A cell should be designed with many qualifications such as;
•	Product flexibility,
•	Operator flexibility,
•	Manufacturing speed flexibility,
•	External routing flexibility,
•	Internal routing flexibility,
•	Process flexibility.
When creating value stream maps for future situations, different lean manufacturing tools are used in addition to cell production. This master thesis aims reducing set up time in laser cutting process via SMED (Single Minute Exchange of Die), TPM (Total Productive Maintenance), decreasing cycle times via standardization process, Poka – Yoke, providing more efficient and suitable working environment via ergonomics. Moreover, eliminating buffer stock is provided FIFO which means "First In First Out". Value stream maps which belong to future situation is prepared with three alternative cell structures and their system results are compared. 
Alternative cell structure 2 presents the most optimal solution in terms of lead times when compared the other alternatives. Cell structure 2 has the highest improvement rate on the manufacturing system. In cell structure 2, lead time is reduced from 3,31 days to 1 day 0,55 minutes. That means approximately 70% improvement. 
Value stream map which belongs to current situation, includes reliability and failure rates. "Adding product components" process has the highest failure rate with 1% in current. One office seat in hundred seats are sent with incorrect or missing components for customers. 1% has an extremely important effect for a company which produces 62 office seats in a day in order to meet customer demands. 
This master thesis studies to describe main reason of high failure rate in adding product components process via root – cause analysis. Main reason is determined as operation complexity. There are too many model and type components and each of them located on a different container. An operator should find suitable container and choose the required and right component in takt time. So, that causes operation complexity. Kitting method is suggested as a reactive precaution.
Kitting has many benefits like that;
Saving space from manufacturing area and reduction of buffer stocks by storing components and subassemblies at a central storage area.
Providing better system control and higher flexibility by routing only the kit containers for assembly system.
Making easier material delivery to workstations by eliminating the need to supply individual component containers. 
Providing better visibility and control for high cost or violable  components and assembly parts.
Make easier product changeover and supporting small batch size operations with a large product variety.
Approaches of some companies for kitting;
Time and effort are required to prepare kits as a non – value added process. (waste) 
Kits are prepared before assembly, so storage space requirement is increased. 
When different kits contain common components, an assignment of available components to kits needs to be done.
When shortages of components, all efficiency performance of kitting is affected negatively.
Spare components should be needed at the assembly line for probability of wrong or defected kit. In the contrary case, the production will be disrupted.
If a kit has shortage of components, the other components which belong to same kit, can get cannibalized. But, it may causes complexity in components accountability and tracking. 
Operators should be trained about kitting to prepare kit with right components.
Stable kits are use in the master thesis. 25 square meter area is gained by implementation kitting method in future layout plan of office seats manufacturing company. After review of operator task distribution, work force for 2 operators is saved. Although these saving, takt time is not exceeded. So, all processes can be continued without troubles. These 2 operator will be used for different areas to support company development.