Giriş

Teknoloji ağırlıklı sektörler bir ülkenin ekonomideki performansını belirlerler. Özellikle sanayileşmiş ülkelerin giderek artan bir önemle üzerinde durmaya başladıkları bir konu olan Esnek Üretim Teknolojileri de her şeyden önce, bu performansın yükseltilmesiyle ilgilidir.

Avrupa Araştırma Koordinasyon Kurumu EUREKA kapsamındaki projelere ve ortak proje konularının saptanmasına ilişkin araştırmalara göz atıldığında konuya verilen önem daha kolay anlaşılabilir. EUREKA çerçevesinde 1986'da oluşturulan FAMOS koordinasyon ağı, Avrupa ülkelerinin imalat sanayiindeki rekabet gücünü artırmaya yönelik projelerin bir şemsiye altında toplanması ve yürütülmesi amacını gütmekteydi. FAMOS, 1995 ekiminde yerini FACTORY'e bıraktı. FACTORY ağı da aynı amaç doğrultusunda yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve bu teknolojilerden mümkün olan en büyük faydanın elde edilebilmesi için insan kaynaklarının yönlendirilmesini sağlamak üzere oluşturulmuştur. Bu çabanın hangi doğrultuda odaklanması, ya da geleceğin fabrikasının nasıl olması gerektiğinin saptanması için İngiliz, Fransız ve Alman danışmanlık kuruluşları tarafından 107 şirketi kapsayan derinliğine bir araştırma yapılmıştır. Araştırmanın temel bulgularından birisi, gelecekte işletmelerin stratejik saldırganlığa, yani pazardaki değişimi önceden tahmin ederek süratli bir biçimde buna uyum sağlama yetkinliğine sahip olmaları gerektiği yönünde olmuştur. Ayrıca geleceğin fabrikasının oluşturulması için, önem sırasına göre, öncelikli olarak şu konuların ele alınması önerilmiştir:

• Dinamik esnek üretim yapıları,

• Satıcı ve müşteri arasındaki bilgi akışının sağlanması için Elektronik Veri Değişimi (EVD; Electronic Data Interchange ; EDI) bağlantıları ve e-ticaret uygulamaları.

• Üretim sistemine yeni teknolojilerin kazandırılması,

• Bilgi transferi ve deneyimin paylaşımı,

• Yeniliğin/yenile(n)menin (innovation) geliştirilmesi,

• Ürün geliştirme sürecinin geliştirilmesi,

• Bilgisayar Destekli Tasarım, Elektronik Ürün Tanımlama ve sayısal teknolojilere dayalı ürün montajı,

• Müşterinin daha fazla ve en az gecikme ile internet üzerinden bilgilendirilmesi,

• Çalışma şartlarının iyileştirilmesi ve çalışma süresinin kısaltılması,

• Temiz imalat (clean manufacturing) işlemleri oluşturulması,

• İmalat esnekliğinin geliştirilmesi ve

• Yeni motivasyon elemanları tanımlanması.

Değişen ve gelişen dünya pazarlarında pazarın yapısı, çeşitleri ve üretilen malların nitelikleri tüketiciler tarafından belirlenmektedir. Tüketiciler sürekli olarak yeni ve değişik mamuller arzulamakta bu durum talepte esneklik ve dalgalanma yaratmaktadır. Böylece üretimde hız ve esneklik ön plana çıkmaktadır. İşletmelerin bu taleplere cevap vermeleri ancak yeni üretim teknolojilerine uyum sağlamalarıyla mümkün olabilecektir.

Günümüz işletmeleri tüketici ihtiyaçlarındaki değişime bağlı olarak talepteki dalgalanmaları karşılayabilmek için üretimin esnek bir yapıya sahip olması konusunda önemli sistemler geliştirmiştir. Bu sistemler arasında en önemlisi "Esnek Üretim Sistemi"dir.

Günümüz sanayiinde yerleşmeye başlayan, daha küçük partiler halinde üretim, daha kısa ürün ömrü, yeni ürünlerin hızla piyasaya sürülmesi ve benzeri normlar, tasarım ve üretim yöntemlerinin daha esnek hale getirilmesi ve şirketlerin Esnek Üretim Sistemleri (EÜS; Flexible Manufacturing Systems; FMS) olarak anılan üretim sistemlerine yönelmesi sonucunu doğurmuştur. Esnek Üretim Teknolojileri, yani bilgisayar destekli tasarım, bilgisayar destekli mühendislik, simülasyon, robotik, sensör teknolojileri, sistem yönetimi ve benzeri teknolojiler bu çerçevede üzerinde önemle durulması gereken konulardır.

Esnekliğin tanımı

Esneklik, üretim sisteminin piyasadaki değişikliklere hızlı ve etkili şekilde uyum sağlayabilmesiyle ilgili bir kavramdır. Bir üretim sisteminin esnekliği çeşitli açılardan incelenebilir. Literatürde yer alan esneklik tanımlarının bir kısmı aşağıda verilmiştir. Bu tanımlar bize, esneklik için bir ölçü getirmektedir ve üretim sistemleri belirli bir açıdan daha az esnek ya da daha fazla esnek (yani daha esnek) olarak nitelendirilebilmektedir.

Tezgah esnekliği, çeşitli tipte parça işlenebilmesi için tezgahta yapılması gereken ayarların ve değişikliklerin ne kadar kolay ve çabuk yapılabildiğini gösteren bir ölçüdür. Üretim süreci (Process) esnekliği, üretim sisteminin, her biri farklı malzemeler kullanılarak ve farklı biçimlerde üretilen, çeşitli tipten bir dizi parçayı üretebilme yetisiyle ilgili bir ölçüdür.

Ürün esnekliği, üretim sisteminin yeni bir ürün dizisine geçiş yapabilme yetisinin ölçüsüdür. Üretim sisteminin tasarlanıp kurulması sırasında gelecekteki ürün tasarımları belirsiz olduğundan ürün esnekliğine hangi boyutta gerek duyulacağına karar vermek oldukça zordur. İş akımı (Routing) esnekliği, sistemde meydana gelebilecek beklenmedik bir aksaklığın üretim miktarını ne ölçüde etkileyeceğinin bir göstergesidir. İş akımı esnekliği, sistemin elemanlarından birinin, meydana gelebilecek bir arıza ya da bir bakım çalışması nedeniyle devre dışı kalması halinde, bu elemanın işlevlerinin üretimi aksatmaksızın diğer elemanlara aktarılabilmesi yetisini ifade eder.

Hacim esnekliği, Esnek Üretim Sisteminin değişik üretim hacimlerinde verimli şekilde üretim yapabilmesiyle ilgilidir. Genişleyebilme esnekliği, üretim tesisinin kolay ve modüler bir biçimde büyütülebilmesiyle (kapasitesinin artırılabilmesiyle) ilgili bir ölçüdür. İşlemsel (Operational) esneklik, her bir parça tipi ile ilgili işlem sıralamasının değiştirilebilirliğinin bir göstergesidir.

Esneklik Ve rekabet gücü

Esnekliğin bir firmanın rekabet gücüne olan katkısının anlaşılabilmesi için yukarıda değinilen bazı esneklik kavramları arasındaki ilişkinin açıklanması yararlı olacaktır. Firma bazında ele alındığında, esneklik, hareket (action) esnekliği ve durum (state) esnekliği olarak ikiye ayrılabilir. (Bazı yazarlar bu iki tür esneklik için, sırasıyla, "dinamik esneklik" ve "statik esneklik" terimlerini kullanmaktadırlar.

Hareket esnekliği, firmanın, değişen piyasa koşullarına karşılık verebilmesi için yeni atılımlarda bulunabilme kapasitesi olarak tanımlanabilir. Durum esnekliği ise, piyasa şartları değiştiği halde verimli şekilde üretim yapmaya devam edebilme yetisidir. Şekil 1'den de görülebileceği gibi, durum esnekliği, sistem yönetimi seviyesinde ve tezgah seviyesinde olabilir. Sistem yönetimi esnekliği ise, tasarım (üretim yöntemleri ve ürün tasarımı) esnekliği, iş (üretim yöntemleri ve ürün) esnekliği ve işlemsel esnekliğe (iş akımı, işlem-zaman çizelgesi düzenleme esnekliği) bağlıdır. Sayılan son üç esneklik, bir bütün halinde, organizasyon esnekliği olarak da tanımlanabilir. (Bellidir ki, sistem yönetimi düzeyindeki esneklik, önemli ölçüde, bunu destekleyen bilgisayar ve enformasyon sistemlerinin esnekliğine bağlıdır.)

Şekil 1 izlendiğinde görülecektir ki, sonuçta bütün bu esneklikler, firma bazında hareket esnekliğinin ve dolayısıyla da rekabet gücünün artmasını sağlar. Günümüzün değişken piyasa şartları göz önünde bulundurulduğunda bir firmanın ayakta kalabilmesi ve rekabet edebilmesi için yüksek bir hareket esnekliğine sahip olması gerekir. Bu da Esnek Üretim Sistemlerinin sağladığı ve önceki bölümde tanımlanan çeşitli düzeylerdeki esnekliklerin kullanılması ile mümkün olabilir.

Esnek üretim

sistemlerinin tanımı

Standart olarak herkesçe kabul edilebilecek bir Esnek Üretim Sistemi tanımı yoktur. Literatürde çeşitli tanımlar verilmiştir. Herhangi bir Esnek Üretim Sistemi konfigürasyonunun avantajlarından yararlanabilmek için Esnek Üretim Sistemlerinin işlemsel (operational) ve kontrol karakteristiklerinin anlaşılması ve bu karakteristiklere uygun olarak yönetilmeleri gereklidir.

Tek bir tezgahtan oluşan bir sistemin işleyiş şeklinin iki ya da daha fazla tezgahtan oluşan bir sistemden yapı olarak farklı olduğu açıktır. İkinci durumda malzeme akışı ve stok problemlerinin göz önünde bulundurulması zorunluluğu vardır. Aynı şekilde, iki ya da daha fazla tezgahtan oluşan sistemler açısından da bir tek malzeme taşıyıcısı olanla birden fazla malzeme taşıyıcısı olan bir sistemin işlemsel karakteristikleri birbirinden farklıdır; çünkü, ilk durumda malzeme taşıma için tek bir seçenek vardır. Kısacası, Esnek Üretim Sistemi, işlemsel ve kontrol karakteristikleri açısından birbirinden farklı yapılardaki geniş bir üretim sistemleri yelpazesini anlatan genel bir terimdir ve bir malzeme taşıma sistemiyle birbirine bağlanmış, Bilgisayar Sayısal Denetimli (BSD; Computer Numerically Controlled; CNC) ya da Sayısal Denetimli (SD; Numerically Controlled; NC) tezgahlardan ve bunların işleyişini kontrol eden bilgisayar sisteminden oluşan ve birbirinden farklı parçalar üretebilen bir üretim sistemi, olarak tanımlanabilir.

Esnek Üretim Sistemlerini sınıflandırmada tezgah ve malzeme taşıyıcısı sayı ve konfigürasyonu baz alınırsa aşağıdaki tanımlar yapılabilir (bknz. şekil 2):

Tek Esnek Tezgah (TET; Single Flexible Machine): Bir malzeme taşıyıcısı ve ara stok (buffer) bölümü olan, takım değiştirme yetisine sahip, Bilgisayar Sayısal Denetimli ya da Sayısal Denetimli tek bir tezgahtan oluşan üretim birimi. Malzeme taşıyıcısı bir robot ya da özel amaçlı bir palet değiştiricisi olabilir.

Esnek Üretim Hücresi (EÜH; Flexible Manufacturing Cell): Ortak bir malzeme taşıyıcısına sahip bir grup Esnek Tezgahın oluşturduğu Esnek Üretim Sistemi.

Çok Tezgahlı Esnek Üretim Sistemi (ÇTEÜS; Multi-Machine Flexible Manufacturing

System): İki ya da daha fazla sayıda malzeme taşıyıcısından (ya da aynı anda birden çok tezgaha hizmet verebilen bir ya da daha çok taşıyıcıdan) oluşan bir malzeme taşıma sistemine sahip, Esnek Tezgah gruplarının oluşturduğu Esnek Üretim Sistemi.

Çok Hücreli Esnek Üretim Sistemi (ÇHEÜS; Multi-Cell Flexible Manufacturing System): Birden fazla sayıda Esnek Üretim Hücresi ve gerekirse tamamlayıcı Esnek Tezgahlardan ve bu birimleri birleştiren malzeme taşıma sisteminden oluşan Esnek Üretim Sistemi.

Esnek üretim sistemlerinin avantaj ve dezavantajları

Esnek üretim sistemlerine geçiş kararı veren her firmanın, sistemin başarıya ulaşması için göstermesi gereken kararlılık, diğer üretim şekillerine oranla daha fazladır. Sistemin başarısı için gereken kaynaklar, organizasyonun adaptasyonu ve sadece üreticinin değil tüm arz zincirinin sisteme entegre edilmesi başlıca problemler olarak karşımıza çıkmıştır.

Yatırım maliyetlerinin yüksekliği küçük firmaların esnek üretim sistemlerini uygulamasına olanak tanımamaktadır. Halbuki küçük partilerle üretim yapan firmalar için, küçük partilerle üretim için tasarlanan bir sistemin uygulanamaması önemli bir çelişki doğurmaktadır. Yüksek yatırım maliyetleri sadece büyük firmalara bu sisteme geçiş imkanını tanımaktadır. Organizasyonun sisteme uyumunun sağlanması dikkatle incelenmesi gereken bir konudur. Başarı için katılımcı bir organizasyon yapısının varolması gerekmektedir. Bu da ancak, önceki hiyerarşik yapının esnekleştirilmesi ile mümkün olabilmektedir. Bu yüzden, esnek üretim sistemlerine geçiş sadece üretimsel bir konu olmaktan uzaklaşmaktadır. Katılımcı bir organizasyon yapısına ulaşmak için yatay bir organizasyon şemasının işletmede uygulanması gerekmektedir. Bu şekilde hiyerarşi ve bürokrasi gibi terimler önemini kaybetmekte, onların yerini ise birebir iletişim, fonksiyonlar arası takım çalışmaları ve rahat bilgi alışverişi gibi kavramlar almaktadır.

Esnek üretim sistemlerinin sorunlarından bir diğeri ise kısa ve uzun vadeli hedeflerin birbirleri ile uyumlu hazırlanması aşamasında ortaya çıkmaktadır. Her yatırımcı, yaptığı yatırımın kendisini en kısa sürede geri ödemesini beklemektedir.

Bu yüzden kısa vadede esnek üretim sistemlerinin getirdiği bütün avantajları en üst düzeyde kullanacak üretim modelleri uygulamaya sokulmaktadır. Karmaşık bir sisteme sahip kontrol yazılımları, kısa vadede bu gereksinimler doğrultusunda oluşturulmaktadır. Halbuki, uzun vadede yeni ürün çeşitleri ve yani makinaların sisteme eklenmesi gerektiğinde kısa vadede oluşturulan modellerin karmaşıklığı bu amacın karşısındaki en büyük engeli oluşturmaktadır. Böylece "uzun vadede esnek olmayan bir esnek üretim sistemi" sorunu ile karşılaşılmaktadır.

Direkt işçilik maliyetlerinin azalması, envantere bağlanan parçanın azaltılması, etkin kontrol sistemleri sayesinde üretim kalitesinin arttırılıp üretimde yaşanan firenin azaltılması gibi faydaları sayesinde esnek üretim sistemleri işletmelerin maliyetlerini azaltma çabalarında önemli katkılar sağlamaktadır. Böylece hem yüksek kaliteli üretim hem de düşük maliyet avantajlarına sahip işletmelerin rekabet gücü artmaktadır. Sonuçta esneklik, kalite ve verimliliğe verilen önem neticesinde, gelecekte sipariş üzerine üretim yapıp stoksuz çalışarak yüksek kalitede ve yüksek verimlilikte üretim yapılacaktır. Ayrıca talebi olmayan üretim yapılmayacağından üretilen malı satamama gibi sorunlarla karşılaşılmayacaktır.

Esnek üretim sistemlerinin zayıf yönlerini oluşturan sorunlar bu sistemler kurulmadan önce dikkate alınmalı, esnek üretim sistemlerinin sağladığı yararların ve şirketlerin kendi olanak ve gereksinimlerinin hesaba katılmasıyla yatırım kararları verilmelidir. Firmalar stratejik hedefleri ve ölçek ekonomisi anlayışı doğrultusunda yatırım yapar ve bu sistem bütün organizasyon tarafından katılımcı bir biçimde desteklenirse esnek üretim sistemleri başarıyla uygulamaya geçirilebilmekte ve küçük partilerle üretim yapan firmaların en uygun kalite-maliyet düzeylerine ulaşmasını sağlayabilmektedir.

Esnek üretim sistemlerinin alt sistemleri

Sistem bazında ele alındığında Esnek Üretim Sistemleri, iki alt sistemden oluşan bir üretim sistemi olarak düşünülebilir: Fiziksel alt sistem ve kontrol alt sistemi.

Fiziksel alt sistem üç ana birime ayrılabilir:

• İstasyon: Tezgahlar, muayene cihazları, yıkama alanı, yükleme-boşaltma alanları.

• Depolama Sistemi: Her istasyondaki paletler ya da iki işlem arasında parçanın geçici olarak üzerinde stoklandığı herhangi bir düzenek.

• Malzeme Taşıma Sistemi: Işık, elektrik ya da lazer kontrollü taşıyıcılar, taşıyıcı bantlar ve diğer taşıyıcı araçlar.

Kontrol alt sistemi ise yazılım ve donanım olarak iki gruba ayrılabilir. Kontrol yazılımı, fiziksel alt sistem işletiminin yönetim mantığını oluşturan bir Komut Dizini (Instruction Set) ve dosyalardan oluşmaktadır. Yazılımın kullanılabilmesi için gerekli olan bilgisayarlar, bilgi saklama sistemleri, iletişim ağları ve iletişim protokolleri de kontrol donanımı olarak adlandırılır.

Tamamlayıcı ve aralarında

değiştirilebilir esnek üretim

Sistemleri

İki esnek üretim hücresini birbirinden oldukça farklı biçimde oluşturmak ve yine de, bir dizi ürünü aynı verimle üretmelerini sağlamak mümkündür. Bu hücrelerden biri, yalnızca, yüksek derecede uzmanlaşmış (esnekliği olmayan) tezgahlardan oluşturulabilir. Burada, hücreye esneklik kazandırabilmenin koşulu, söz konusu tezgah parkını, imal edilebilecek değişik ürün tiplerine uygun, değişik tipten yeterli sayıda tezgah içerecek biçimde düzenlemek ve hücre içi harekette etkinliği sağlamaktır. Diğer hücre ise, birbirinin aynı ama yüksek esnekliğe sahip (değişik bir çok işlem yapabilen) tezgahlardan ve hücre içi hareket en az düzeyde olacak biçimde oluşturulabilir. Bu iki hücreden ilki, bir tesis bağlamında, tamamlayıcı tip Esnek Üretim Sistemi (complementary-type FMS); ikincisi ise, aralarında değiştirilebilir tip Esnek Üretim Sistemi (interchangeable-type FMS) olarak tanımlanabilir . Bu örnek, üretim esnekliği sağlamanın çok önemli bir özelliğini vurgulamaktadır: Hiçbir esnekliği olmayan tezgahlardan oluşan bir düzenleme ile yüksek bir esneklik derecesi elde edilebilir. Tam tersine, yüksek esneklikteki tezgahlardan oluşan bir düzenlemede de, denetim sistemi bu esnekliğin gereklerini yerine getiremeyecek düzeyde ise, beklenen çeşitlilikte üretim mümkün olmayabilir.

Esnek üretim eleman ve

teknolojileri

Bir Esnek Üretim Sistemi, yukarıda da belirtildiği gibi, birbirine bir malzeme taşıma ağı ile bağlanmış, yarı bağımsız sayısal denetimli tezgahlardan oluşan, bilgisayar benzetim yöntemlerinden (simülasyon) yararlanan, bilgisayar denetimli bir üretim sistemidir. Sayısal denetimli tezgahlar parça işlemek için gerekli esnekliği sağlarken malzeme taşıma sistemleri de aynı esneklik çerçevesinde tezgahlar arası fiziksel bağlantıyı sağlar. Bilgisayar sürekli olarak bu elemanları denetler. Simülasyon ise, sistemi oluşturan elemanların durumuna ilişkin olasılıkları hesaba katarak gerekli düzeltici önlemleri zamanında alabilmek için kullanılır (Simülasyonun diğer işlevleri daha sonraki bölümde anlatılmıştır). Bu araçların her biri ayrı bir teknolojinin ürünüdür. Buna göre Esnek Üretim Sisteminin temelini oluşturan teknolojileri sayısal denetimli tezgah teknolojisi, malzeme taşıyıcıları teknolojisi ve sistem elemanlarının birbirinden haberdar olmasını ve sistemin bir bütün olarak denetlenebilmesini sağlayan enformasyon teknolojisi olarak sınıflandırabiliriz. Bu teknolojilerin temel taşı mikroelektroniktir. Mikroelektronikte ileriye doğru atılan her adım, sipariş değerlendirmeden başlayarak, sisteme hammadde girişinden hazır ürünün çıkışına kadarki süreçte ihtiyaç duyulan çok fazla miktarda verinin akışını ve değerlendirilmesini hızlandırmakta, bu da yukarıda sözü edilen teknolojilerin daha etkin bir şekilde uygulanabilmesini sağlamaktadır.

Esnek Üretim Sistemini oluşturan fiziksel elemanlar, üretim sürecinin, uzunca bir süredir kullanılagelen, bilinen elemanlarıdır. Yeni olan bu elemanların verimli ve esnek bir üretim sistemi oluşturacak şekilde tümleşiminin sağlanmasıdır. 1960'ların ortalarında Esnek Üretim Sistemi ilk şekliyle ortaya çıktığında çok kısıtlı çeşitlilikte ve birbirine çok benzeyen parçalar belirli bir düzen izleyerek işlenebiliyordu. Günümüzde, esnek üretim teknolojilerinde kaydedilen ilerlemelerin bir sonucu olarak, birbirinden oldukça farklı karakteristikte ve çeşitlilikte üretim, gelişigüzel bir sıralamayla yapılabilmektedir. 1990 Elektronik Fabrikaları Otomasyon Ödülü'nü kazanan Unisys firmasının, Roseville tesisinde "baskı devre kart" (printed circuit board; PCB) montajı prosesine kazandırdığı esneklik, buna örnek gösterilebilir. Bu tesisin üretim hattında, haftada 2500 PCB'nin montajı, 64 değişik konfigürasyonda ve 1327 değişik parça kullanılarak gerçekleştirilebilmektedir. Parçaların belli bir sıralamaya bağlı olmaksızın montajının mümkün olması ve herhangi bir tipe ait partiyi oluşturan ürün sayısının bire kadar indirilebilmesi, pazara sürüm süresini önemli ölçüde azaltmaktadır. Hattı yeni bir konfigürasyona göre ayarlamak ortalama olarak bir dakikadan daha kısa sürmekte ve her bir kartın üretilmesi yalnızca iki saat kadarlık bir zaman almaktadır.

Burada önemle vurgulanması ve gözden kaçırılmaması gereken nokta, esnek üretim sistemlerinin, pratikte, otomasyon yoğun sistemler olmasıdır. Üretim sürecinde genel gidiş, zaten otomasyon yoğunluğunun artması ve ileri, sistemik otomasyona doğrudur. Doğaldır ki, esnek üretim sistemleri de, hem kendilerini doğuran özgül gereksinmelerin bir gereği, hem de üretim sürecinde işaret edilen bu genel gidişin bir sonucu olarak, otomasyon bazına oturacak ve ancak o bazda gelişecektir. Esnek üretim ve otomasyon arasındaki tümleşmeyi bugün esnek otomasyon kavramı karakterize etmektedir. Hemen belirtmek gerekir ki, eğer, esnek otomasyona olanak tanıyan sistemler geliştirilmemiş olsaydı, bugün bir esnek üretim sisteminden söz etmek de pek mümkün olmazdı. Bu açıdan, esnek otomasyona olanak tanıyan bilgisayar tümleşik üretim sistemi, esnek üretim sistemlerinin temelini oluşturmuştur.

Konuya bu acidan bakarak soylersek; esnek uretim sistemleri, bilgisayar tumlesik uretim sisteminin bir turevi ya da yan urunu olarak da ele alinabilir.

Onun içindir ki, esnek üretim sistemleri/teknolojileri dendiğinde, bunu mutlaka bilgisayar tümleşik üretim sistemleri, otomasyon sistemleri ve teknolojileriyle bir bütün olarak kavramak gerekir. Aşağıda, bu yaklaşım çerçevesinde, önce bilgisayar tümleşik üretim sistemine ilişkin genel tanımlar verilecek, daha sonra da esnek üretim ya da bilgisayar tümleşik üretim ayırdına girilmeksizin, her iki sistemin de olmazsa olmaz türünden ana bileşenlerini oluşturan eleman ve teknolojiler gözden geçirilecektir.

Bilgisayar Tümleşik Üretim (BTÜ) ve esnek üretim sistemleri

Üretim süreci, temelde, malzeme işleme, malzeme taşıma ve enformasyon teknolojilerine dayanmaktadır. Bunların içinde, özellikle enformasyon teknolojisi, üretim elemanlarını tümleştirici ve bu elemanlar arasındaki orkestrasyonu sağlayıcı işlevi nedeniyle, önemli bir role sahiptir. Ulusal ve uluslararası düzeylerdeki rekabetin boyutları, bu rolün önemini giderek artırmaktadır. Çünkü, söz konusu rekabet, üretim sürecinde, prodüktivite artışını ve bu artışı sağlayabilmenin başlıca unsurları arasında yer alan esnek üretim/esnek otomasyon tekniklerinin uygulanmasını zorunlu kılmaktadır. Bu uygulama ise, üretim sürecini giderek daha karmaşık bir hale getirmektedir. Bu karmaşıklığın üstesinden gelebilmenin ve üretim sürecinde orkestrasyonu sağlayabilmenin de, ancak, günümüz enformasyon teknolojisinin sunduğu olanaklardan yararlanmakla mümkün olabileceği çok açıktır. Sonuç, enformasyon teknolojisinin anahtar rolü oynadığı, bilgisayar tümleşik esnek üretim ve esnek otomasyonun giderek egemen hale geldiği bir fabrikadır. Bu bağlamda, enformasyon teknolojisi üretim organizasyonunu yeni bir gelişim sürecine sokmuştur ve ürünün ortaya çıkması için gerekli olan bütün araçları ve yöntemleri etkilemektedir.

Bilgisayar Tümleşik Üretim, söz konusu etkilemenin bir ürünüdür ve üretim işlevlerinin, enformasyon teknolojisi aracılığıyla tümleşimi anlamına gelmektedir .

Bir diğer tanıma göre Bilgisayar Tümleşik Üretim Sistemleri, üretimin her aşamasında bilgisayar desteği, kontrol ve tümleşik otomasyon sağlayarak, otomasyon adalarını birleştiren sistemlerdir

Bilgisayar Tümleşik Üretim Sistemi üç ana alt sistemin oluşturduğu bir bütün olarak düşünülebilir:

Yönetim Bilgi Sistemi (YBS) (Management Information System; MIS)

Yönetim Bilgi Sistemi,yöneticilerin fabrikayı yönlendirmedeki karar alma işlevini destekleyen bilgisayar tabanlı bir veri iletim ve işleme sistemidir.

Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT) (Computer Aided Desing; CAD) Sistemi

Bir Bilgisayar Destekli Tasarım Sistemi temelde bir grafik terminalinden oluşur. Tasarlanan parçanın teknik çizimi bilgisayar ekranında görülebilir ve klavye, tablet gibi araçlarla çizim yapılabilir. Bilgisayar Destekli Tasarım teknolojisinin Bilgisayar Tümleşik Üretim ortamındaki önemi, tasarımla ilgili verilerin veri tabanlarında saklanmasını ve gerektiğinde bu verilerin (örneğin, tasarımda yapılan değişikliğe ilişkin verilerin) bilgisayar aracılığıyla üretim sistemlerine aktarılabilmesini sağlamasından kaynaklanır. Bilgisayar Destekli Tasarım, üretim süreciyle tasarım süreci arasında tümleşik ve sistemik otomasyonu sağlamanın önemli kilit taşlarından biridir.

Bilgisayar Destekli İmalat (BDİ) (Computer Aided Manufacturing; CAM) Sistemi

Bilgisayar Destekli İmalat, genel olarak bir hammaddeyi satışa hazır hale gelmiş ürüne çeviren bilgisayar denetimli üretim teknikleri ve onların ön hazırlık basamaklarının tamamı olarak tanımlanabilir (Ö.Anlağan, İ.Kılınç,1992). Bu açıdan, Esnek Üretim Sistemini de Bilgisayar Destekli İmalatın içinde düşünebiliriz Başka bir tanımda ise, Bilgisayar Destekli İmalatın, Sayısal Denetimli ve Bilgisayar Sayısal Denetimli tezgahlara, robotlara, Koordinat Ölçme Makinalarına (KÖM; Coordinate Measuring Machines; CMM) ve diğer programlanabilir üretim donanımına, program hazırlamakta kullanılan veri işleme desteği olarak düşünülebileceği belirtilmiştir.

Bir Bilgisayar Tümleşik Üretim sisteminin işlevleri CASA/SME'nin (Computer and Automated Systems Association of the Society of Manufacturing Engineers) Bilgisayar Tümleşik Üretim Çemberi ile kolayca açıklanabilir. Bilgisayar Tümleşik Üretim sistemi, yürütmek zorunda olduğu işlevleri bilgisayar destekli veri akışı ile gerçekleştiren bir sistem olarak düşünülebilir. Sistem, malzeme taşıma, montaj, muayene/test ve malzeme işleme işlevlerinin otomasyonu; ürün ve üretim yöntemlerinin tasarımı, analizi, benzetimi (simulation), dokümantasyonu; işlem-zaman çizelgesi düzenleme, kalite yönetimi ve olanakların planlanması, iş yeri ve malzeme planlama ve denetim elemanlarını içinde barındıran bir bütündür. İdeal bir Bilgisayar Tümleşik Üretim sisteminde bu elemanların ortak bir veri tabanı aracılığıyla bağlanmış olması ve dolayısıyla sürekli olarak birbirlerinin durumundan haberdar olmaları beklenir. Bunların yanında finansman sağlama, imalat yönetimi, pazarlama ve stratejik planlama işlevleri de şirketin hedeflerine ulaşmasında önemli rol oynayan yapı taşlarıdır ve Bilgisayar Tümleşik Üretim sisteminin içinde yer almaktadır.

Bilgisayar Tümleşik Üretim sistemleri, akıllıca uygulandıklarında şirketlere önemli yararlar sağlamaktadırlar. Belki de bu yararları vurgulamanın en iyi yolu gerçek bir uygulamanın örnek olarak açıklanması olacaktır. Örnek, en iyi Bilgisayar Tümleşik Üretim uygulamalarına verilen LEAD ödülünü 1995 yılında kazanan Pekin 1. Tezgah Fabrikası (BYJC) ile ilgilidir ve 1981 yılından beri bu ödülü kazanan şirketlerin yer aldığı CASA/SME'nin hazırladığı mavi kitaptan (1996) alınmıştır.

BYJC Çin'in en büyük freze tezgahı üreticisidir ve 300 kadar farklı tipte ve boyutta freze üretmektedir. Bu makinalar 50 farklı ülkeye ihraç edilmektedir. 1990 yılında şirket yöneticileri rekabet güçlerini artırmak ve dünya pazarından daha büyük bir pay alabilmek için kalite, maliyet, teslimat zamanı gibi faktörleri iyileştirmeleri gerektiğini, bunun da bir Bilgisayar Tümleşik Üretim sistemiyle mümkün olabileceğini saptadılar ve şirketin Bilgisayar Tümleşik Üretim sistemi, üç farklı sistemin tümleşik hale getirilmesi ile oluşturuldu:

• Bilgisayar Destekli Tasarım / Bilgisayar Destekli Üretim Planlama (BDÜP; Computer Aided Production Planning; CAPP) sistemi,

• İmalat Kaynakları Planlama sistemi (Manufacturing Resource Planning; MRP II) ve

• Esnek Üretim Sistemi.

Bu sistemle sipariş izleme, işlem-zaman çizelgesi düzenleme, malzeme kullanımı, fabrika denetimi, satınalma, finansman ve karar alma işlevleri birbirlerine bağlanmıştır. Ürünle ilgili tasarım, işlem planlama, imalat verileri ve finansman verileri ortak bir veri tabanında tutulmakta ve gerektiğinde tüm birimlere dağıtılabilmektedir. Parçalar Bilgisayar Destekli Tasarım/Bilgisayar Destekli Üretim Planlama sisteminde tasarlanmakta, İmalat Kaynakları Planlama sisteminde hazırlanan işlem-zaman çizelgesi çerçevesinde Esnek Üretim Sisteminde üretilmektedir.

Bilgisayar Tümleşik Üretim sisteminin sağladığı gelişim şu örneklerle verilmiştir:

• 1990'da büyük bir sayısal denetimli freze tezgahının tasarım süresi altı ay iken, bu süre 1994 yılında bir ile üç ay arasında değişmekteydi.

• Aynı dönemde karmaşık parça üretim süresi yetmiş saatten sekiz saate indi.

• Tekrar işlenmesi gereken karmaşık parçalar 25'ten hemen hemen sıfıra düştü.

Yukarıda Bilgisayar Tümleşik Üretim için verilen tanımların da ortaya koyduğu gibi, aslında Esnek Üretim Sistemi, Bilgisayar Tümleşik Üretimin, esneklik sağlamaya yönelik bir uyarlamasıdır. Dolayısıyla, üretim bazında esneklik sağlanabilmesi ve bu esnekliğin sağlayacağı üstünlükten yararlanabilmek için, Esnek Üretim Sisteminin, temelde, Bilgisayar Tümleşik Üretimi doğuran teknolojilere dayandırılması doğaldır. Bu nedenle, yine yukarıda belirtildiği gibi, her iki sisteme de şu ya da bu ölçüde temel oluşturan teknolojiler ve üretim elemanları aşağıda, bu iki sistem arasında bir ayrıma gidilmeksizin listelenecek ve genel bir değerlendirme yapılabilmesi için, bu teknolojilerdeki gelişme trendleri açıklanmaya çalışılacaktır.

Akıllı sensörler

Sensörlerin üretimdeki rolü Uyarlanmalı (Adaptive) Kontrol Sistemleri için veri toplamaktır. Robotlara yön bilgisi vermek ya da Kalite Güvencesi (Quality Assurance) ve Muayene Sistemleri için ölçümler yapmak sensörlerin rolüne ilişkin örneklerdir.

Sensörler otomatik cihazlara görme, dokunma ve diğer duyular aracılığıyla çevrelerindeki olayları araştırma, çözümleme ve bunun sonucu olarak da daha akıllıca davranma yeteneğini sağlar. Görme Sensörleri (Vision Sensors) parça tanımlama ve parça ölçümünde kullanılır. Sıcaklık, güç ve şekil ölçümü yapan sensörler de vardır.

Sensör teknolojisi günümüzde çok yoğun bir araştırma alanıdır. Gelecekte önem kazanması beklenen araştırma alanlarından bazıları derinlik algılama için Üç Boyutlu Görme, sıcaklık ve temas algılama için Yapay Ten (Artificial Skin) ve çeşitli özel amaçlı sensörlerdir.

Akıllı robotlar

Akıllı sensörlerin en önemli kullanım alanlarından birisi robotları daha akıllı hale getirmektir. Robotun 'zekası', sensörleri, merkezi kontrolörü ve yazılımı tarafından belirlenir. Gelişmiş bir robot sistemi akıllı sensörleri sayesinde çevresindeki değişimleri algılar ve robot yazılımı gerekli program değişikliklerini yaparak yeni şartlara uyumu sağlar.

Bir robot sisteminin toplam maliyetinin yaklaşık üçte birini robotun önüne parçayı hep aynı şekilde getirmeye yarayan sabitleme sistemi oluşturur. İstenen parçayı küçük bir program değişikliğiyle hangi konumda olursa olsun tanıyabilen akıllı bir robot sistemi bu maliyeti önemli ölçüde azaltabilir.

Ayrıca robotların çok daha kolay programlanabilmesini ve yapılacak iş belirtildikten sonra bunu nasıl yapacağına kendisinin karar vermesini sağlayan programlama dilleri üzerinde de çalışılmaktadır.

Sistem simülasyonu ve modelleme

Üretim sistemleri geliştikçe ve daha otomatize hale geldikçe sistem elemanlarının hareketlerini bilgisayar yardımıyla simüle edebilmek de önem kazanmaktadır. Üretim sistemleri tasarımında iki çeşit simülasyon kullanılır. İlki, tek bir işlemin ya da robotun grafiksel olarak simülasyonudur. Diğeri ise, bütün bir sistemin, örneğin bir Esnek Üretim Sisteminin genellikle matematiksel olarak modellenmesidir.

Bu tanımlardan ilkine örnek gösterilebilecek olan robot sistem simülasyonu, bir iş için en uygun robotun seçiminde kullanılmaya başlanmıştır. Ayrıca üretim hücresinde, malzeme akışıyla ilgili çarpışmaları önleyebilmek için de sistem simülasyonu kullanılmaktadır. Sistem modellemenin ise ileride büyük ölçekli üretim sistemlerinin tasarlanması ve kurulması için vazgeçilmez hale gelmesi beklenmektedir. Yapay zekanın da modellemeye eklenmesiyle modelleme sistemi bir optimizasyon sistemine dönüştürülebilir. Bu da kaynakların en verimli şekilde kullanılmasını sağlayabilir.

Sistem simülasyonu ve modelleme, sistem mühendisleri tarafından ya mevcut bir üretim sistemini geliştirmek ve performansını arttırmak, ya da yeni üretim sistemleri tasarlamak amacıyla kullanılır. Diğer kullanım alanlarından bazıları ise Sistem Kontrolü, İşlem-Zaman Çizelgesi Düzenleme (scheduling) ve Stok Analizidir.

Yapay zeka

Yapay zeka karmaşık problemlerde optimal çözümü bulabilen gelişmiş bilgisayar yazılımlarıdır. Önümüzdeki yıllarda yapay zekanın üretim sisteminin tümleşik bir parçası haline gelmesi beklenmektedir. Üretim alanında önemli bir yer edinmesi beklenen yapay zeka ürünlerinden bazıları:

İnsan uzmanların problemlere yaklaşım ve problem çözme yöntemlerini kurallar halinde öğrenerek otomatik karar verme işlemi yapan Uzman Sistemler (ExpertSystems).

Planlama, test ve teşhis (diagnostic) sistemleri. Karmaşık, eksik ya da birbiriyle çelişen verileri yorumlayan problem çözücüler.

Yerel alan ağları (Local Area Networks ; LAN)

Birbiriyle çok sıkı bir bağlantı içinde olması gereken robot ve sensör gibi elemanlar ve Bilgisayar Tümleşik Üretim Sisteminin diğer bütün elemanları arasında gerçek zamanlı bir veri akışı mümkün olmalıdır. Birbirinden farklı yapıdaki bu elemanlar arasındaki veri akışının fiziksel mekanizmasını yerel alan ağları oluşturur. Bir yerel alan ağı sadece veriyi olduğu gibi iletmekle kalmayıp aynı zamanda anlamını da korumalı, böylece farklı bir bilgisayar sisteminin de bunu kullanabilmesini sağlamalıdır.

Zaten Bilgisayar Tümleşik Üretimin bir amacı da birbirinden farklı donanımlar kullanan çeşitli üretim etkinliklerinin sanki ortak bir dilleri varmışçasına iletişimini sağlamaktır.

Üretim sisteminde etkili bir iletişim sağlanabilmesi için yerel alan ağlarından başka Arayüz Standartlarına (Interface Standards) da gereksinim vardır. İletilen verinin anlamını kaybetmemesi ancak standartlaşmış bir veri sunumu sayesinde mümkün olabilir. Fabrika içi veri alışverişi için Üretim Otomasyon Protokolü (ÜOP; Manufacturing Automation Protocol) adı verilen bir standart geliştirilmiştir ve bunun bir sanayi standardı haline getirilmesi üzerinde çalışılmaktadır.

Veri tabanları

Bilgi alışverişi, İletişim Ağları ve Bilgi Arayüz Standartları (Information Interface Standards) aracılığıyla gerçekleşir, ancak verilerin yalnızca bir yerden başka bir yere aktarılması yeterli değildir. Aynı zamanda verilerin anlamları kaybedilmeden ve gerektiğinde erişilebilecek şekilde saklanması (depolanması) da önemlidir. Veri tabanı bu iş için gerekli belleği sağlar ve bilgi erişim sistemleri de bu veri tabanlarından verilere erişirler.

Günümüzde aynı fabrikada çok fazla veri tabanı ve bilgi erişim sistemi bulunabilmektedir. Her sistemin muhasebe, Malzeme İhtiyaç Planlaması (Material Requirements Planning-MRP), kalite kontrol gibi ana bir görevi vardır. Bunlar veri saklamak ve gerektiğinde yenilemek için kendine özgü yöntemleri olan karmaşık sistemlerdir. Veri Tabanı Yönetim Sistemleri (VTYS; Database Management System), bilgi erişim sistemleri ve veri tabanları arasındaki bağlantıyı sağlarlar. Günümüzde temelde iki tür Veri Tabanı Yönetim Sistemi kullanılmaktadır:

• Navigasyonal sistemler: Veriler arası bağlantı işaretçilerle (pointer) sağlanır. Bu hem çok verimli, hem de güvenli bir yöntemdir.

• İlişkili (Relational) sistemler: Veriler tablolar halinde düzenlenmiştir ve bu sayede yüksek derecede erişim esnekliği sağlanmıştır.

Uyarlanmalı kontrol (Adaptive Control)

Uyarlanmalı kontrol, optimuma yakın performans elde etmek üzere, kontrol parametrelerinin, ölçülen proses değişkenleri doğrultusunda, geri besleme (feedback) yoluyla otomatik olarak uyarlandığı bir kontrol yöntemidir. Bu geri besleme, sistemin, o anki durumdan haberdar olmasını, ortaya çıkabilecek dengesizlikleri ortadan kaldırmak için gerekli önlemleri almasını, yani kendini uyarlamasını sağlar. Uyarlanmalı kontrol, üretimin her aşamasında kullanılabilir. Robotlara ve Bilgisayar Sayısal Denetimli Tezgah takımlarına sensör tabanlı geri besleme, muayene istasyonlarından üretim birimlerine yapılan geri besleme ya da fabrikadaki bir veri tabanından işlem planlama sistemine yapılan geri besleme buna ilişkin örneklerdir (Tubitak,96/3).

Sonuç

Gelişen ve değişen dünyada işletmelerin verimliliklerinin arttırılmasında teknolojideki değişmelere uyum sağlamak büyük bir önem taşımaktadır. Müşteri zevk ve ihtiyaçlarının sürekli değiştiği günümüzde, pazarların görünümü ve yapısı tüketiciler tarafından belirlenmekte, değişik ürün yaratmak günümüz rekabetinin temelini oluşturmaktadır.

Ürün çeşitliliğin arttırılması, değişimin gerçekleştirilebilmesine, bu da esnekliğin sağlanabilmesine bağlıdır. Bu amaçla otomasyona yönelik olarak geliştirilen bilgisayar destekli sistemler ve bilgi teknolojisi ile ilgili yatırımların hızlandırılması ve kullanıma geçirilmesi gerekmektedir.

Esnek üretim teknolojileri birbirleri ile çelişen şu iki problemin çözümünü amaçlamaktadır.

• Düşük proses içi stokla yüksek kapasite kullanımı ve çıktı hızı

• Yüksek esneklikle yüksek verimlilik

Esnek üretim sistemlerinin amacı, esnekliği yüksek, ancak etkenliği düşük atölye tipi üretimin ürün çeşitliliği avantajını yakalarken, aynı zamanda verimliliği yüksek, ancak esnek olmayan transfer hatlarındaki makine kullanım performansına erişebilmektedir.

Kaynakça

1. Anlağan, Ö. ve İ. Kılınç, 1992, "Bilgisayar Tümleşik Üretim", Mühendis ve Makina, Cilt 33, Sayı 384, 1992

2. Atalay, Nevda ve ark.,1998, Kobilerin Esnek Üretim Sistemleri Yönünden İrdelenmesi ve Bir Uygulama, Ankara

3. Aydın,Nevin,1998, Grup Teknolojisi İmalat Sistemleri Tasarımı İçin Bir Metodoloji Ve Bu Metodolojinin Endüstri’ De Uygulanması,İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi

4. Chung, C., and I. Chen, 1990, "Managing the Flexibility of Flexible Manufacturing Systems for Competitive Edge", (in) Selection and Evaluation of Advanced Manufacturing Technologies, Ed. Liberatore, M.J., Springer Verlag, Berlin, 1990

5. Gupta, D., 1993, "On Measurement and Valuation of Manufacturing Flexibility", Int. J. of Production Research, Vol. 31, No. 12, 1993

6. Kasap, Gülay Çoşkun, 1998 Esnek Üretim Sistemine Geçiş Aşamasında Yönetimin Rolü ve Değerlendirilmesi, Uludağ Üniversitesi İBBF Dergisi

7. Maleki, R. A., Flexible Manufacturing Systems:The Technology and Management, Prentice-Hall, Inc., 1991

8. TÜBİTAK, 1996, Esnek Üretim/Esnek Otomasyon Sistem ve Teknolojileri, Bilim ve Teknoloji Stratejisi ve Politika,Ankara.

9. Vesey, J.T., "Speed-To-Market Distinguishes The New Competitors"., Research and Technology Management, November / December, 1991

kaynak : www.turkmekatronik.com