7 Ekim 2011 | TEKNÄ°K MAKALE 22. Sayı (Eylül - Ekim 2011)

Murat ÖZKÖK, Metin TAYLAN, İsmail H. HELVACIOĞLU İstanbul Teknik Üniversitesi Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği Bölümü
Giriş

Günümüz rekabet koşullarında, tersaneler, gemiyi oluşturan blokları ve dolayısıyla gemiyi minimum sürede üreterek diğer rakiplerine karşı bir rekabet avantajı elde etmek istemektedirler. Bu amacı gerçekleştirebilmek için, tersanelerin mevcut üretim sistemlerini gözden geçirerek, üretim süreçlerini iyileştirmeleri gerekmektedir. Bir geminin üretimini etkileyen en önemli üretim süreci blok üretim aşamasıdır. Blokların üretim süresi kısaltıldığında, önemli bir rekabet avantajı elde edilecektir.
Birçok tersanede, blok yapısı içinde yer alan teçhiz parçaları ve boru sistemlerinin montaj işlemlerinin tamamı blok montaj sahasında yapılmaktadır. Blok montaj sahasında, blokların çelik tekne montaj işlemleri bitirildikten sonra, teçhiz montaj ve ardından boru montaj işlemlerinin yapıldığı düşünüldüğünde, blok montaj istasyonunun iş yükü daha iyi anlaşılabilmektedir. Blok montaj istasyonunun iş yükünün fazla olması, bu istasyonun üretim sistemi içersinde darboğaza neden olan istasyon olmasına neden olabilmektedir. Bu çalışmada, belirlenen iyileştirme süreci modeli gözönüne alınarak, teçhiz ve boru montaj işlemlerinin blok montaj sahasından daha önceki istasyonlara kaydırılmasının ve yapılacak bazı küçük iyileştirmelerin mevcut sistem üzerinde nasıl bir etkiye sahip olduğu ve yapılan bu değişikliklerin avantajlı olup olmadığı teorik olarak belirlenmeye çalışılacaktır.
Gemi üretim süreçleri de dahil olmak üzere imalat teknolojisindeki son trendlerden biri, üretim süreci boyunca imalat temin süresinin yani çevrim süresinin kısaltılmasıdır (Bookman, 1985). Üretim sürecini iyileştirmek ve sonuçta imalat temin sürelerini kısaltmak için, tersanelerin varolan üretim sistemlerinin detaylı bir biçimde incelenmesi ve her bir iş istasyonunun iş yükünün bulunması gerekir. Bu detaylı süreç veya proses analizi sonucunda elde edilen iş istasyonları süreleri incelenerek blokların imalat süreleri belirlenebilir. İmalat temin sürelerinin belirlenmesi sonucunda bir bloğun ne kadar sürede üretimden çıktığı bilinmiş olur. Sonraki aşamada, bulunan bu sürenin nasıl kısaltılabileceği konusunda bazı iyileştirme çalışmaları yapılmalıdır. Bu iyileştirme çalışmaları proses analizi sonucunda belirlenmiş olan iş akışları ve iş öğeleri üzerinde olmalıdır. İyileştirme çalışmaları sürekli olmalıdır. Çünkü, sistemler, kendi haline bırakıldığında sürekli bir kötüye gidiş söz konusu olmaktadır. Prosesler veya süreçler, dizayn edilip kurulduğundan itibaren sürekli olarak iyileştirilmelidir (Santella, 1989).
Geoje Samsung Tersanesi, Kore’de, yıllık 40 adet gemi üretmektedir ve dünya gemi inşa endüstrisinde, en büyük üretim verimliliğine sahip tersane olarak kabul edilmektedir. Amerikan tersaneleri ile kıyaslandığında arada maliyet açısından bir uçurum vardır. Samsung tersanesi, Amerikan tersanelerinde üretilen gemilerin üçte biri maliyetine gemileri satmaktadır. Bunun anlamı, müşteriler malzeme fiyatına Samsung Tersanesinden gemi satın alabilmektedirler. Geoje Samsung Tersanesi ve Amerikan tersaneleri arasındaki verimlilik uçurumu, Amerikan tersanelerinde süreç iyileştirme için bir potansiyel olduğunu göstermektedir. Verimlilikteki bu büyük fark, Amerikan tersaneleri üzerinde rekabet açısından büyük bir baskı  oluşturmaktadır. Bu durumun önüne geçebilmek için, Amerikan gemi inşa sektöründe bazı süreç iyileştirme metodlarının uygulanmasına çalışılmaktadır. Bu süreçler; darboğaz yani OPT teorisi, altı sigma (six sigma), Yalınlık (Lean)’dır (Inozu vd., 2006). Bu süreçler içersinde, sürekli proses iyileştirmede kullanılan etkin yöntemlerden biri darboğaz teorisidir (USA Department of Defence, 2006).
Gemi inşa endüstrisi, dünya ölçeğinde rekabet eden global bir endüstridir (Frankel, 1985). Dolayısıyla, tersaneler ayakta kalabilmek ve özellikle de uzakdoğulu rakipleriyle rekabet edebilmek için, kendi üretim süreçlerini detaylı bir biçimde inceleyip, süreçleri üzerinde bazı iyileştirmeler yapmak durumundadırlar. Tersaneler, eğer bunu yapabilirlerse, daha verimli bir şekilde üretim yapacaklar ve dolayısıyla rekabet güçlerini artıracaklardır.

Literatür Özeti
Süreç iyileştirme çalışmaları, gemi inşa sektörü ile diğer birçok alanda uygulama alanına sahiptir.
Gemi inşa sektöründe uygulanan bazı iyileştirme çalışmaları şunlardır:

•  Senesco tersanesi, çalışanları, yönetimi, tedarikçilerini ve teknoloji faktörlerini biraraya getirip bir ekip çalışmasıyla verimliliğini %50 oranında artırmıştır (Gebhard ve Jarvis, 2003).
• Bir tersanede yapılan iyileştirme çalışmasında, CNC tezgahlarına dizayn bölümünden gelen tasarım resimlerinin formatının değiştirilmesiyle kesim işlemi daha kısa süre içersinde ve daha etkin bir şekilde gerçekleştirilmiştir (Hardwick vd., 2005).
• Bir tersanede blok inşaatında kullanılan malzemelerin olduğu alana ve iskelelerin (scaffold) depolandığı alana bir iyileştirme süreci uygulanmıştır (DiBarra, 2002).
• Diğer bir uygulamada, bir tersaneyi oluşturan iş istasyonlarının yerleşimlerinin iyileştirilmesine yönelik bir çalışma yapılmıştır (Odabaşı vd., 1997) ve (Odabaşı vd., 1993).
• Bender Shipbuilding and Repair Company’de oluşturulan 13 kişilik bir kalite kontrol grubu fazladan yapılan aşırı kaynak işlemlerini azaltmaya odaklanmış ve kaynak boyutlarını azaltmaya çalışmıştır. Sonuçta, daha az kaynak duman emisyonu elde edilmiştir (Larson ve Tice, 2005).

Modern süreçler
Bu çalışmada, ortaya konulan süreç iyileştirme modeli, bazı süreçleri içermektedir. Bu süreçler; sürekli iyileştirme süreci, darboğaz teorisi olarak da bilinen OPT (Optimized production technology) ilkesi ve Arena simülasyon süreçleridir.
Kaizen, sürekli iyileştirme anlamına gelmektedir (Imai, 1998) ve özellikle Uzak Doğu ülkelerinde her alanda sıklıkla uygulanmaktadır. Kaizen felsefesinde, iyileştirmeler, küçük ama sürekli olmaktadır. En küçük bir iyileştirme bile dikkate alınır ve eğer faydalı ise sisteme yansıtılarak uygulanır.
Darboğaz teorisi yani OPT, 1979 yılında, ABD’de tanınmaya başlanmış ve üretim planlama ve programlamada bir araç olarak büyük ilgi yaratmıştır (Jacobs, 1985). Darboğaz teorisinin en temel ilkesi “akışı dengele, kapasiteyi değil” ilkesidir (Goldratt ve Cow, 1992). Bu ilkeye göre, bir üretim sisteminin çıktı miktarını artırmak için, sistemi oluşturan bütün istasyonlarla değil, darboğaza neden olan istasyon üzerinde durmak gerekmektedir. Darboğaz istasyonundan sağlanan süre kazancı sistemin çıktı miktarını doğrudan etkileyecektir.
Günümüz rekabet ortamında, üretim sistemlerinde yapılabilecek değişimler ve bu değişimlerin şirket performansını etkileyip etkilemeyeceği önemli bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Üretim sisteminde yapılacak bir değişimin, sistem performansı açısından nasıl bir değişikliğe yol açacağını bilmek, şirket yöneticileri için hayati bir önem taşımaktadır. Üretim sisteminde yapılacak bir değişikliği, gerçekte uygulamak ve bunun sonucunu görmek son derece pahalı ve maliyetli bir iştir. Bunun yerine, yapılacak olan değişimlerin bilgisayar ortamında yapılıp etkilerini yine bilgisayar ortamında görmek yöneticilere karar verme sürecinde çok büyük avantaj sağlayacaktır. Bu çalışmada, Arena simülasyon programı kullanılmıştır (Kelton vd., 1998).

İyileştirme süreci modeli
Ele alınan çift dip bloğunun çevrim süresinin iyileştirilmesi amacıyla, bir iyileştirme süreci modeli belirlenecektir. Burada, iyileştirme süreci modeli, sürekli iyileştirme, darboğaz teorisi olarak da bilinen OPT ilkesi ve Arena simülasyon programını içine almaktadır. Modele bakıldığında, modelin ana hatlarını kaizen sürekli iyileştirme ilkesi oluşturmaktadır. Mevcut durum ve ortaya konulan yeni durum, Arena simülasyon programında modellenecek ve buradan birtakım sonuçlar elde edilecektir. Model içersinde, simülasyon, ortaya konulan yeni durumun ve başlangıçta belirlenen mevcut durumun performansı ile ilgili veriler sağlayacaktır. Burada, ortaya konulan durumun performans kriteri olarak sistemin ürettiği çıktı miktarı (throughput) dikkate alınacaktır. Oluşturulan ve ortaya konulan yeni durumun performansı, ürettiği çıktı miktarına göre değerlendirilecektir.
Darboğaz (bottleneck) ilkesi, bilindiği gibi, sistemi oluşturan iş istasyonlarından çok, sistemin bütününün performansı ile ilgilenmektedir. Yani bir üretim sistemi içersinde, o üretim sisteminin nihai olarak ne kadarlık çıktı ürettiği önemli bir faktördür. Darboğaz ilkesi, üretim sistemi içersinde, istasyonların boş beklemesi ile çok fazla ilgilenmemektedir. Önemli olan sistemin nihai çıktısıdır.
Şekil 1, bu çalışmada önerilen iyileştirme süreci modelini göstermektedir. İyileştirme süreci modeli içersinde, yukarıda belirtilen darboğaz ilkesi dikkate alınmıştır. Arena simülasyon programından gelen darboğaza neden olan istasyon belirlendikten sonra, sistemdeki iyileştirmeler bu darboğaza neden olan istasyon üzerinden yapılacaktır. Böylelikle, darboğaz ilkesi burada uygulanmaya çalışılmıştır.

Uygulama
Bu bölümde, aşağıda belirtilen iyileştirme süreci modeli, bir çift dip bloğunun çevrim süresinin iyileştirilmesi problemine uygulanacaktır. Model içersinde belirtilen her bir aşama sırasıyla takip edilerek en fazla çıktıyı veren sürecin belirlenmesine çalışılacaktır.
Çift dip bloğu, gemiyi oluşturan en önemli yapılardan biridir. Bir gemi yapısı içersinde çok sayıda oluşu ve üretim sürecine hemen hemen bütün çelik işleme istasyonları dahil olduğundan dolayı bu çalışmada çift dip bloğu ele alınmıştır.
Çift dip bloğu çelik imalatında 16 adet iş merkezi yer almaktadır. Her bir iş merkezinin, çift dip bloğu üretim sürecinde farklı görevleri bulunmaktadır. Bu çalışmada, her bir iş merkezi istasyon olarak adlandırılacaktır. Tablo 1, çift dip bloğu üretiminde görev alan istasyonları göstermektedir:
Yukarıdaki tabloda verilen istasyonlarda, çift dip bloğunun üretimi için gerekli olan faaliyetler gerçekleştirilmektedir. Bu bağlamda, herbir istasyon farklı bir fonksiyonu yerine getirecektir. Diğer bir değişle herbir istasyonun farklı görevi vardır. İstasyonlar bu görevleri yerine getirirken birbirleri arasında da malzeme geçişleri olacaktır. Yani, istasyonlar kendine düşen görevi yaptıktan sonra, ilgili yapıyı ilgili istasyona göndermektedir. İstasyonlar arasındaki malzeme akış ilişkisi Tablo 2’de gösterilmektedir:
Tablo 2, çift dip bloğunun üretiminde görev alacak olan istasyonların birbirleri arasındaki malzeme akış ilişkisini göstermektedir. Örneğin, I1 kenar kesim istasyonundan çıkan yapı, I2 kenar temizleme ve taşlama istasyonuna, I2’den çıkan yapı ise I3 panel imalat istasyonuna gitmektedir. Böylece, istasyonların birbirleri arasındaki malzeme akış ilişkileri bu tabloda gösterilmiştir.

Uygulama adımları

1. Adım: Konunun Seçilmesi (Kalite Çemberi):
Burada seçilen problem “çift dip bloğu üretim süresinin kısaltılması” problemidir.

2. Adım: Konunun Seçilme Nedenleri:

Aşağıda, belirtilen problemin neden seçildiğini gösteren maddeler bulunmaktadır.

a.    Hızlı gemi teslimatı yapmak,
b.    Blok montaj sahasını hızlı tahliye etmek,
c.    Yıllık gemi üretim sayısını artırmak,
d.    Ciro artışı,
e.    Rekabet gücünü artırmak,

3. Adım: Kalite Kontrol Ekibinin Oluşturulması:
Bu çalışmada, yukarıda belirtilen problem, bu çalışmayı yapan araştırmacı ve yapılan değişikliklerin uygulanabilirliğinin danışıldığı iş sahasındaki çalışanlar ile birlikte çözülecektir.
 
4. Adım: Balık Kılçığının Oluşturulması

Balık kılçığı diyagramında, 1. adımda belirlenen probleme neden olabilecek ana sebepler belirlenmeye çalışılmıştır. Çevrim süresinin uzun olmasına neden olabilecek problemlerin, blok montaj istasyonu (I16), pres istasyonu (I15), jig istasyonu (I14), nest kesim istasyonu (I12), profil kesim istasyonu (I10) ve panel hattını oluşturan istasyonlardaki gecikmelerden kaynaklanabileceği düşünülmüştür. Dolayısıyla, balık kılçığı diyagramını bu sebepler oluşturacaktır.

5. Adım: Mevcut durum analizi:

Mevcut durumun detaylı proses analizi sonucunda her bir iş istasyonu için istasyon bitiş süreleri belirlenmiştir. Tablo 3’de, her bir istasyonun istasyon bitiş süresi görülmektedir.

6. Adım: Mevcut Durumun Değerlendirilmesi ve Kritik İstasyonun Belirlenmesi

Mevcut durum değerlendirilirken Arena simülasyon programından elde edilen verilerden yararlanılacaktır. Buna göre, istasyonlar ve istasyonlar arasındaki ilişkiler Arena’da modellenecek ve bir takım veriler elde edilecektir. Bu veriler, kuyruk süreleri ve belirli bir çalışma süresi sonucu üretilen blok sayısıdır. Tablo 4’e bakıldığında, I16 blok montaj istasyonu önünde kuyruklar meydana geldiği görülmektedir. Dolayıyla, burada kritik istasyon I16 blok montaj istasyonudur. Mevcut durumdaki üretim sistemi 720 saatlik çalışmanın sonucunda, 18 adet blok üretecektir. Bunun anlamı, mevcut durumda her 40 saatte bir (2400 dk) çift dip bloğu üretimi yapılmaktadır.

7. Adım: Mevcut Durum Üzerine Öneriler

Mevcut durum incelendiğinde, kritik istasyonun I16 blok montaj istasyonu olduğu görülmüştür. Dolayısıyla yapılacak değişikliklerin bu istasyondan başlaması gerekmektedir. Çünkü, darboğaz teorisine göre, sistem üzerinde yapılacak iyileştirmelerin, darboğaza neden olan istasyon üzerinde yapılması gerekmektedir. Darboğaz teorisinin burada kullanılan ilkesi, “akışı dengele, kapasiteyi değil” ilkesidir.

a. Teçhiz montajlarının:
a.1. Panel kesim (I4) istasyonunda yapılması;
•    P01 tanktop paneli üzerine 4 adet manholün montajı ve bir tarafının kaynak işleminin bitirilmesi,
•    P02 dış kaplama paneli üzerine 2 adet lavra tapasının montajı ve bir tarafının kaynak işleminin bitirilmesi,
•    P02 dış kaplama paneli üzerine 6 adet tutyanın montajı,
•    1 adet punto kaynak, 2 adet gazaltı kaynak ve  2 adet taşlama motoru ilavesi.
a.2. Ön imalat istasyonunda (I13) yapılması;
•    3 adet merdivenin ilgili seksiyonlara montajı,
•    32 adet tutyanın ilgili seksiyonlara montajı,
a.3. Blok montaj istasyonunda (I16) yapılması;
•    Blok ters durumdayken 1 adet merdivenin montajı,
•    Blok ters durumdayken 2 adet lavra tapası kaynak işlemlerinin tamamlanması,
•    Blok düz durumdayken 4 adet manholün kaynak işlemlerinin tamamlanması,
•    Blok düz durumdayken 20 adet konteyner dablinginin montajı,
•    Blok düz durumdayken 2 adet sintine kuyusu montajı,
•    Blok düz durumdayken 4 adet tutyanın montajı.

b. Boru montajlarının:
•    Ön imalat istasyonunda (I13) üretilen modüle 26 adet boru sisteminin montajı,
•    Jig istasyonunda (I14) üretilen kutu bloklara 9 adet boru sisteminin montajı,

c. Boru montajlarının yapılabilmesi için, ön imalat istasyonunda (I13) modül üretiminin yapılması,

d.    Blok montaj istasyonunda (I16) teçhiz montajları ile çelik tekne montaj işlemlerinin birbirlerine paralel olarak yürütülmesi,

e.    Blok montaj istasyonunda (I16), çelik montaj işleminde, gazaltı kaynakçı sayısı 14’ten 16’a, punto kaynakçı sayısı 14’ten 16’a çıkarılacaktır. Punto kaynak ve gazaltı kaynak işlemlerini aynı işçiler yapacaktır. Ekipman sayıları da aynı şekilde artırılacaktır. Gazaltı kaynak makinesi sayısı 14’ten 16’a, punto kaynak makine sayısı 14’ten 16’a çıkarılacaktır.

f. Seksiyon punto kaynak istasyonunda (I7) seksiyon montajı yerine modül montajı yapılacaktır.

8.    Adım: Önerilerin mevcut sisteme yansıtılması (Yeni durum’un elde edilmesi)

Mevcut durum üzerinde yapılan önerilerden; panel kesim (I4), seksiyon punto kaynak (I7), ön imalat (I13), jig (I14) ve blok montaj (I16) istasyonları etkilenmektedir. Tablo 5’den, yeni durumda, her bir istasyonun istasyon bitiş süresini görülmektedir.  

9. Adım: Yeni Durum’un Değerlendirilmesi

Yeni durum değerlendirilirken Arena simülasyon programı kullanılacaktır. Yeni durum’da üretim sistemi 720 saatlik çalışmanın sonucunda, 24 adet blok üretecektir. Bunun anlamı, Yeni Durum’da her 30 saatte bir (1800 dk) çift dip bloğu üretimi yapılmaktadır.

10. Adım: Mevcut Durum ve Yeni Durum’un Karşılaştırılması      
                              
Şekil 2, Mevcut Durum ve Yeni Durum’da, 720 saatlik çalışma süresinde kaç adet blok üretimi yapıldığını göstermektedir. Buna göre, mevcut üretim sisteminde, 18 adet blok , Yeni Durum’da ise 24 adet blok üretilmektedir.
Şekil 3, Mevcut Durum ve Yeni Durum’da, 720 saatlik çalışma süresinde, bir adet çift dip bloğunun ne kadarlık sürede üretildiğini göstermektedir. Mevcut durumda bir adet çift dip bloğu 2400 dk’da, Yeni Durum’da ise 1800 dk’da üretilmektedir.

Sonuç ve öneriler
Bu çalışmanın sonucunda, mevcut sistem üzerinde, darboğaza neden olan istasyon yani blok montaj istasyonu baz alınarak bazı değişiklikler yapılmıştır. Yapılan bu değişiklikler ana hatlarıyla, teçhiz montaj işlemlerinin kısmen önceki istasyonlarda yapılması, boru montaj işlemlerinin tamamının önceki istasyonlarda yapılması ve buna bağlı olarak modül imalatının yapılması olarak belirtilebilir. Yapılan simülasyon çalışmalarına göre, mevcut sistem, 720 saatlik çalışma süresinde 18 adet blok üretmektedir. Yapılan değişikliklerin, mevcut sistem üzerine yansıtılmasıyla elde edilen Yeni Durum’da ise, yine aynı çalışma süresinde yani 720 saatte, sistem 24 adet blok üretmektedir. Dolayısıyla, ön teçhiz ve ön boru montaj işlemleri ve bunlarla birlikte yapılan değişiklikler sistem üzerinde yaklaşık %33’lük bir iyileştirme sağlayacaktır. Bir diğer ifadeyle, teçhiz ve boru montaj işlemlerinin tamamının blok montaj sahasında ve seri olarak yapılması yerine, ön teçhiz ve ön boru montaj işlemlerinin önceki istasyonlarda yapılması sistem çıktısını artıracaktır.
Sonuç olarak, bu çalışmada, ön teçhiz ve ön boru montaj işlemlerinin uygulanmasının teorik olarak tersanelere kazandırdığı fayda gösterilmiştir. Ön teçhiz ve ön boru montaj işlemlerinin uygulanması bloğun daha kısa sürede üretimini sağlayacak, bir diğer ifadeyle belirli bir süre içersindeki blok üretim miktarı artacaktır. Dolayısıyla, tersanelerin bu uygulamaları fiili olarak hayata geçirmesi önerilmektedir.
 

---

R E K L A M