Döngüsel malzeme sistemi tasarımı için çok amaçlı model önerisi ve bir beyaz eşya fabrikası için uygulama
Multi – objective model proposal for cyclical material distribution system design and implementation for a white goods factory
Yazar: ELİF İREM TÜRKMEN
Danışman: PROF. DR. ŞULE ITIR SATOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Gelişmekte olan dünya ile, işletmeler arası rekabetlerden ötürü, maliyet ve teknolojik üstünlük kapsamında önde olma çabası çok üst seviyelere ulaşmıştır. Bu üstünlük göstergelerini iyileştirmenin birçok potansiyel alanı olmak ile beraber lojistik faaliyetleri bunların en önemlilerinden biridir. Bu kapsamda, birçok işletme hem iç hem de dış lojistik operasyonlarında verimlilik arttırıcı yöntemlere başvurmaktadır. Bu çalışmada, bir beyaz eşya fabrikasının iç lojistik operasyonuna ait araç rotalaması üzerine bir gerçek hayat problemi ele alınmıştır. 
Çalışmada adı geçen fabrikada bulunan montaj hatlarının ihtiyaçlarını karşılamak için süpermarketten montaj istasyonlarına belirli periyotlarda taşıyıcılar ile malzeme dağıtımı gerçekleştirilmektedir. Bu taşıyıcılar insansız malzeme dağıtımı yapan, elektrikli ve otonom bir şekilde yönlendirilen AGV (Automated Guided Vehicles)'lerdir. Dağıtılacak malzemeler süpermarket adındaki fabrika içinde bulunan ara malzeme deposuna getirildikten sonra, burada elleçlenip, AGV'lere yüklenir. Ardından AGV'ler atanmış olan istasyonlara uğrar ve rotasını tamamlayan AGV'ler süpermarkete geri dönmektedirler. Problemde her bir AGV'nin belirli bir taşıma kapasitesi olduğu var sayılmaktadır.
Çalışmada, montaj istasyonlarının ihtiyacını karşılamaya yönelik malzemelerin süpermarketten istasyonlara teslimini içeren AGV rotalama problemi üzerinde durulmuştur. Bununla birlikte her bir AGV'nin tek bir rotada ve periyotta hizmet ettiği kabul edilmiştir. Problem, literatürde NP-Zor olarak adlandırılan araç rotalama problemlerinin bir türü olan kapasite kısıtlı araç rotalama problemi olarak değerlendirilmiştir.
Bu çalışma Türkiye'de faaliyet gösteren bir beyaz eşya firmasının yeni kurulacak olan fabrikası için uygulanacaktır. Kullanılan veriler yeni kurulacak olan fabrikadaki gerçek verilerdir. 
Bu kapsamda istasyonların ihtiyacına göre malzeme dağıtımının yapılacağı, AGV'lerin izleyecekleri rotaların ve periyotların belirlendiği, bunun yanında da ana amaçlar olarak AGV'lerin vardiyada aldıkları tur sayılarının ve istasyonların toplam bant başı stoklarının minimize edileceği çok amaçlı karma tamsayılı bir lineer matematiksel model geliştirilmiştir. Bu çok amaçlı matematiksel modelin çözümü için ise AUGMECON2 (Arttırılmış 𝜀 𝑘𝚤𝑠𝚤𝑡 yöntemi) uygulanmıştır. Metodun sonucunda problemdeki pareto optimal çözümler elde edilmiş olup, çözümlerin sonuçlarına göre yönetsel kararlar uygulanmıştır. Bu kapsamda, firma stratejileri doğrultusunda ideal bant başı stok değerleri ve vardiyadaki tur sayılarını belirlemiştir.
Bunun yanında farklı amaç ve değişen parametreler ile matematiksel model değiştirilmiş ve model her bir durum için tekrar çözdürülmüştür. 
Modeldeki bu değişkenlerin sonuca etkisi incelenmek istenmiştir. Bunun sonucunda ise daha esnek ve verimli, uygun maliyetli üretim operasyonuna ulaşılmak hedeflenmiştir. 
Öncelikli olarak model 4 farklı amaç ile tekrardan çözdürülmüş olup, yeni rotalar, periyot ve rota süreleri, AGV'lerin doluluk oranları ve batarya durumları ve de bant başı stok alanlarının değişimi incelenmiştir. Bu 4 amaç sırasıyla, istasyonlardaki maksimum bant başı stokunun minimize edilmesi, AGV'lerin her periyotta aldığı rota sürenin minimize edilmesi, AGV sayısının minimize edilmesi ve AGV'lerin boşta kalma sürelerinin minimize edilmesidir.
Akabinde ise modeldeki parametre değişikliklerinin modelin sonucuna etkisi incelenmek istenmiştir. Burada talep değişkenliği ve periyot sürelerindeki değişiminin, AGV kapasitesinin ve AGV sayısındaki değişiminin çıktılara etkisi incelenmiş olup, yönetsel karar destek mekanizmaları geliştirilmiştir.

Abstract:
Due to the competition among businesses in the developing world, the effort to be ahead in terms of cost and technological superiority has reached very high levels. Logistics activities are one of the main areas where these indicators of superiority can be improved. In this context, many companies are resorting to efficiency-enhancing methods in both inbound and outbound logistics operations. This study focuses on a real-life problem related to vehicle routing problem for the inbound logistics operation of a white goods factory.
In that factory, materials are distributed from the supermarket to assembly stations at regular intervals to meet the needs of the assembly lines. These carriers are Automated Guided Vehicles (AGVs) that perform unmanned material distribution and are electrically and autonomously guided. Once the materials to be distributed are brought to the intermediate material depot in the factory called the supermarket, they are handled there and loaded onto the AGVs. Then, the AGVs visit the assigned stations and the AGVs that complete their routes return to the supermarket. It is assumed that each AGV has a certain carrying capacity in the problem.
The study focuses on the AGV routing problem, which includes the delivery of materials from the supermarket to the stations to meet the needs of the assembly stations. It is also assumed that each AGV serves a single route and period. The problem is considered as a capacity-constrained vehicle routing problem, which is a type of vehicle routing problem referred to as NP-Hard in the literature.
This study will be implemented for a newly established factory of a white goods company operating in Turkey. The data used are real data from that factory.
In this context, a multi-objective mixed integer linear mathematical model is developed, which determines the routes and periods to be followed by the AGVs according to the needs of the stations and aims to minimize the total number of shifts taken by the AGVs and the total buffer stocks of the stations as main objectives. AUGMECON2 (Augmented ε-Constraint method) is applied to solve this multi-objective mathematical model. As a result of the method, Pareto optimal solutions to the problem are obtained, and managerial decisions are implemented based on the results of the solutions. In this context, the company has determined the ideal buffer stock values and the number of shifts according to its strategies.
In addition, the mathematical model has been modified with different objectives and changing parameters. And the impact of these variables in the model on the result has been examined by solving the model again for each case. As a result, it is aimed to achieve a more flexible, efficient, and cost-effective production operation.
Firstly, the model was solved again with 4 different objectives, and the changes in the new routes, periods and route durations, AGV occupancy rates and battery.
statuses, and the area of buffer stock were examined. These 4 objectives are, respectively, minimizing the maximum buffer stock at the stations, minimizing the route duration taken by the AGVs in each period, minimizing the number of AGVs, and minimizing the idle time of the AGVs.
Then, the effect of parameter changes in the model on the results was examined. The effect of demand variability and changes in period durations, as well as changes in AGV capacity and the number of AGVs on the outputs, were analyzed, and decision-support mechanisms were developed.