Esnek üretim sistemlerinin süreç tabanlı petri ağları ile modellenmesi
Modeling of flexible manufacturing systems with process based petri nets
Yazar: ALİ KOÇ
Danışman: PROF. DR. MURAT CANER TESTİK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Esnek üretim sistemleri, çağdaş imalat sistemleri arasında yeni bir rekabet gücü
olarak görülmektedir. Ne var ki bu sistemler; üreticiye sunduğu bir çok avantajla
birlikte, planlama ve modelleme aşamasında oldukça karmaşık çözümleme
yöntemlerini beraberinde getirmiştir. Yapılan çalışmada bir esnek üretim sistemi
ele alınmış, bunun modellenmesi hususunda iki farklı yaklaşımın birleştirilmesi
gerçekleştirilmiştir. Bu birleştirmede nesne odaklı modelleme yöntemi ve süreç
tabanlı Petri Ağları kullanılarak bazı avantajlar elde edilmiştir. Nesne odaklı
modelleme yöntemi, ilgilenilecek her süreci birimsel düzeyde ele alarak; süreçlerin
belirlenen ana hat üzerinden ihtiyaca göre eklenip çıkarılabilmesi temeline
dayandırılmıştır. Bu sayede, esnek üretim sistemi modeline yeniden ayarlanabilirlik
özelliği katılması amaçlanmıştır. Her hangi bir esnek üretim sisteminde
kullanılacak alt süreçler, sınıflar halinde gruplandırılmış ve alt süreçlere ortak
modelleme yapıları atanmıştır. Modelleme yapıları oluşturulurken süreç tabanlı
Petri Ağları'ndan faydalanılmıştır.
Çalışmada esnek üretim sistemleri ve Petri Ağları üzerine geniş bir literatür
araştırması yapıldıktan sonra bu iki yaklaşımın nasıl birleştirilebileceği ortaya
konmuş ve daha önce yapılmamış bir çalışma olarak süreç tabanlı Petri Ağları ile
nesne odaklı modelleme yöntemi senkronize edilip yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir.

Öne sürülen yaklaşımda, bir esnek üretim sisteminin modellenebilmesi için
gereken adımlar belirlenmiştir. Sıralanan bu adımların hayata geçirilebilmesi için
"1AXYZ nesne sınıflandırması gösterimi" ve "süreç tabanlı Petri Ağları'nın 101
notasyonu" olmak üzere iki gösterim tekniğinden faydalanılmıştır.
1AXYZ nesne sınıflandırması gösterimine göre bütün süreçler "operasyonlar"
başlığı altında birleştirilmiş ve her sınıf alt sınıflarıyla birlikte kodlama yapılarak
bireyselleştirilmiştir. Başka bir deyişle; bu gösterim tekniğine göre her bir süreç
kendine özgü bir kodla tanımlanmıştır. Bu sayede sisteme katılmak istenen her
süreç önceden bilinebilecek, listelenebilecek ve modelleme yapacak tasarımcının
işini kolaylaştıracaktır. Aynı zamanda bu gösterim tekniğiyle, sisteme birimsel alt
elemanlardan oluşan bir görünüm kazandırılarak model tasarlama sürecine
yeniden ayarlanabilirlik özelliği getirilmiştir. Bu anlayışla modelin esneklik
kabiliyetinin artacağı hedeflenmiştir.
Süreç Tabanlı Petri Ağları'nın 101 notasyonu ile de sınıflara ayrılmış süreçler için
ortak bir gösterim mantığı oluşturulmuş ve bu mantık iki aşamada ele alınmıştır.
Bunlardan birincisi ana hat düzeyinde süreç tabanlı Petri Ağları'nın 101 notasyonu,
diğeri ise istasyon düzeyinde süreç tabanlı Petri Ağları'nın 101 notasyonudur. Bu
sayede tasarımcıya modelleme aşamasında, imalathaneyi tanıtan bir modelin
nasıl ortaya konacağı belirtilmiş ve imalathane içerisindeki istasyonlar seviyesinde
gerçekleştirilen işlemlere ana hat modeli içerisinde nasıl yer verileceği
gösterilmiştir. Daha sonraki aşamada bu iki gösterim esnek üretim sistemlerine
uyarlanabilen tarzda birleştirilip, tasarımcıya tasarlayacağı sistemi böyle bir yoldan
da modelleyebileceği tavsiyesinde bulunulmuştur.

Önerilen bu yöntemler, literatürden alınan örnek bir esnek üretim sistemine
uyarlanmış ve modellenen sistem üzerinden, modelleme aşamasında karşılaşılan
zorluklara, bu zorluklara ait çözüm önerilerine ve bu çalışmanın geliştirilebilir
olduğunun vurgulanması amacıyla gelecekte yapılabilecek çalışmalara yer
verilmiştir.

Abstract:
Flexible manufacturing systems are seen as a new competitive force among
contemporary manufacturing systems. This system, however, offers many
advantages to the manufacturer, have led to highly complex analysis methods at
the planning and modeling stages. The modeling of a flexible manufacturing
system discussed in the study is based on the idea of combining two different
approaches, namely object-oriented modeling and process-based Petri Nets. The
object-oriented modeling method can be used at the unit level, based on the fact
that processes can be added to and subtracted from the main line. At this point, it
is aimed to incorporate the re-configurability feature into the flexible manufacturing
system model. Sub-processes to be used in any flexible manufacturing are
grouped into classes and common models are assigned to sub-processes. While
modeling the processes, process-based Petri Nets are used.
After a comprehensive literature review on flexible manufacturing systems and
Petri Nets, we discuss how these two approaches could be combined and propose
a new approach by synchronizing the object-oriented modeling technique with the
process- based Petri Nets. This proposed idea involves the steps necessary to
model a flexible manufacturing system. Two notations have been utilized to show that these steps can be implemented, with "1AXYZ object classification notation"
and "101 notation of process-based Petri Nets".
According to the 1AXYZ object classification notation, all processes are combined
under the operations and individualized by coding. Hence, each process is defined
by a unique code number. In this way, every process that will be added to the
system is known beforehand. At the same time, with this notation, the system is
given the appearance of modular sub-elements and the ability to re-configure the
model designing process has been introduced. Therefore, it is aimed to increase
the flexibility of the model.
The 101 notation of process-based Petri Nets has also created a common notation
rationale for processes separated by classes and this logic is used within two
stages. The first of these is the 101 notation display method of process-based
Petri Nets at the main line level and the other is the 101 notation of process-based
Petri nets at the station level. In this respect, a model that introduces the
manufacturing process in the modeling stage, as well as the design of the
processes performed at the stations' level of the factory are shown in the
manufacturing model. It was later suggested that these two representations could
be combined in a style adaptable to flexible manufacturing systems so that the
designer could model the system in such a way as well.
These advanced methods have been adapted to a flexible manufacturing system
from the literature. Difficulties encountered during the modeling phase are highlight
together with the suggested solutions for these and the future studies.