Dijital ikizler gömülü gerçek zamanlı üretim yürütme sistemi tasarımı: Kitlesel özelleştirme ile üretim yapan bir firmada uygulama
Design of a real-time manufacturing execution system embedded with digital twins: An implementation at a firm with mass customized production
Yazar: İLHAN VELİ KOCABAY
Danışman: PROF. DR. MURAT CANER TESTİK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ REZA VATANKHAH BARENJI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Birçok kurum verimli çalışmak ve iç iletişimlerini doğru sağlayabilmek için bilgi yönetim sistemlerini kullanmaktadır. Orta ölçekli firmalardan tutunda büyük sermayelere sahip firmalara kadar birçok kurum doğru iş akışlarını sağlayabilmek, stoklarını kontrol edebilmek, üretimlerini düzenleyebilmek gibi sebeplerden dolayı kurumsal kaynak planlaması yapmaktadır. Kullanılan kurumsal kaynak planlama programları üretimdeki akışları, iş yoğunluklarını, depoların durumlarını ve benzeri birçok anlık durumu gösterme konusunda eksik kalmaktadır. Kurumsal kaynak planlaması ile üretim hattı arasında gerçek zamanlı bilgi akışında kopukluklar, iletişimsizlikler olmaktadır.
Bu sebepten ötürü, müşteri taleplerindeki ani değişikliklerde kurumsal kaynak planlamasını kullanan kritik personel üretim hatlarının ne durumda olduğunu, yapacakları değişikliğin neyi etkileyeceğini, hangi parçalarda gecikme olacağını veya hangi iş istasyonunda değişiklik olacağını tespit edememektedir. Karar verme mekanizmaları doğru çalışmayabilmektedir. 
Çalışma ile bir üretim yürütme sistemi tasarlanmış, bunun gösterimi için birleşik modelleme dili kullanılmıştır. Üretim yürütme sistemi sayesinde ürünlerin tasarım süreci, depodaki malzeme durumları, üretim içi iş istasyonlarının yoğunlukları ve nihai ürünün depoya teslimine kadar olan bütün iş adımlarındaki anlık durum izlenebilmektedir. Çalışma kurumsal kaynak planlaması kullanan bir savunma sanayi şirketi ele alınarak yapılmıştır. İlgili firmanın üretim hattındaki gerçekleşmelerle, kurumsal kaynak planlaması arasında oluşan farkları gideren bir yapı tasarlanmıştır. 
Bu yapı;
•Ürün tasarımındaki iş adımlarını ve iş gücünün takibini,
•Ürünlerin prototip üretim ve test aşamalarında takibini,
•Üretim planının oluşturulmasını,
•Depodan malzeme akışlarının takibini,
•Üretim hattındaki iş yükünü,
•İş istasyonlarındaki öncelikleri ve işlem bekleyen malzemeleri,
•Üretim içi stokları,
•Kalite denetimi devam eden cihazları ve takımları,
•Bitmiş ürünün ambara teslim edilmesini anlık olarak gösterebilecek şekilde tasarlanmıştır.
Anlık olarak yoğunluk ve iş akışını görebilme kabiliyetiyle değişim gösteren durumlara karşı, karar vericiler tarafından üretim hattı rahatlıkla gözlemlenebilmektedir. Yapılacak değişikliklerin sonuçlarının hangi iş istasyonlarını etkileyeceği ve nasıl çözümler bulunacağı üretim yürütme sistemi sayesinde sağlanmıştır.
Tasarlanan sistemin analizi için dijital ikizi oluşturulmuştur. Bunun iki farklı amacı vardır. Birinci kullanım amacı sistemin uzun dönemli değerlendirilmesidir. Bu amaçta üretim hattından örneklem alınan beş farklı ürün kullanılmıştır. Ürünlerin üretim planlarına bağlı olarak bir yıl süre ile üretiminin raporları alınmıştır. Böylece üretim hatlarındaki iş yoğunlukları, dar boğazlar, beklemeler, toplam işlem süreleri elde edilmektedir. İkinci kullanım amacında ise üretim yürütme sistemi çıktısı ile dijital ikiz entegre edilmiştir. Sisteme plan dışı giren bir ürünün üretim hattından ne zaman çıkacağı, hangi operasyonda kuyruklar oluşacağı, kuyruk büyüklüklerinin ne olacağı ve dar boğazların nerelerde olacağı çevrimiçi olarak belirlenebilmektedir. Tasarlanan üretim yürütme sistemi sayesinde kurumsal kaynak planlama sistemi ile üretim hattı ve mühendislik çalışmaları arasında canlı bağlantı sağlanmıştır.

Abstract:
Many companies use information management systems to ensure their efficiency and internal communication. From medium-sized companies to large-scale companies, enterprise resource planning systems are used for reasons such as ensuring accurate workflows, controlling stocks and regulating their productions. These enterprise resource planning systems lack to show current status of production flow, workloads, status of warehouses and many other similar instant situations. Disruptions and lack of communications occur between enterprise resource planning systems and production lines.
For this reason, in the event of sudden changes in customer demand, critical personnel using enterprise resource planning cannot determine the state of production lines, what their change will affect, which parts will be delayed or which workstations will change. Decision making mechanisms may not work properly.
In this study, a manufacturing execution system is designed, in which product design processes, material conditions in warehouses, workloads in production lines and instant status of all work steps from the delivery of the final product to the warehouse can be monitored. This manufacturing execution system is also represented by using unified modeling language.
The study is based on the operations of a defense industry company that uses enterprise resource planning. The structure eliminates the differences between the realization of the production line of the company and the enterprise resource planning systems. This structure is designed to:
•Determine the work steps in product design stage and follow up the workforce,
•Follow the status of product prototype production and testing stages,
•Create the production plan,
•Monitor the material flows of the warehouse,
•Determine workload in the production line,
•Prioritize workstations and materials waiting for processing,
•Monitor in-production stocks,
•Control quality of devices and kits,
•Deliver finished products to warehouse.
The production line can be easily monitored by decision makers against situations that causes changes in the system and ability to instantly see the workload and workflow can be gained. Workstations which will be affected by the system changes and alternative solutions can be found by the use of manufacturing execution system.
A digital twin has been created to show how the system works. This twin is used for two different purposes. In the first use, five different products were sampled from the production line. Production of the products for one year, depending on the production plans, was used. Work densities, bottlenecks, waiting and total processing times are obtained by using the model. With the second use, digital twin is integrated in to the manufacturing execution system by using its online system status data. When an unplanned order for a product enters the system, the time of the order to leave the production line, queues in the operations and number of queues with bottlenecks are determined by the use of the digital twin.
With the designed manufacturing execution system, a live connection is provided between the enterprise resource planning systems and the production line and engineering works.