Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özetlere göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı

2018

A decision model for customer order prioritization and facility layout design, a case study for structural steel production in construction industry

Müşteri siparişi önceliklendirilmesi ve tesis yerleşim tasarımı için karar modeli, inşaat sektöründe yapısal çelik üretimi için bir uygulama

Bu tez, YÖK tez merkezinde bulunmaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi'ndeki tarama bölümünde tez numarasını arayabilirsiniz. Tez numarası: 496444

Tezi Bul
Özet:

Dünya pazarındaki rekabet, yapısal çelik üretim şirketleri için sürekli artmaktadır. Üretim firmalarının kapasiteleri dizayn ve üretim kapasiteleri bakımından sınırlıdır. Bunların bir sonucu olarak, öncelikle imalat firmaları potansiyel projeler arasından kapasitelerini göz önüne alarak en uygun projeyi / projeleri seçmeli ve daha fazla kâr elde etmek için seçtikleri bu proje / projeler için fabrika yerleşim sistemini optimize etmelidir. Bu hedeflere ulaşılamadığı durumda üretim firmaları zaman, para ve fırsat kayıpları yaşamaktadırlar. Bu sebeple bu çalışmada, bu hedeflere ulaşmak için faydalı olacak araçlar ele alınmaktadır. Bu çalışma akademik algoritmalarla gerçek endüstriyel yaklaşımların birlikte ele alınmasını sağlayarak bir farklılık yaratmayı sağlamıştır. Ayrıca, genellikle akademik çalışmalarda firmalar kendi verilerinin yayınlanmasını gizlilik prensibi ile istememektedirler, ancak bu çalışmada göze alınan firma ilgili bilgilerin çalışmada kullanılmasına da onay vermiştir. Bu bağlamda, söz konusu çalışma pratik endüstriyel bilgi ile akademik metotların bir kombinasyonu olarak başka benzer çalışmalara bir içgörü sunmaktadır. Bu çalışma çok amaçlı karar verme ve optimizasyonu ardışık olarak ele alarak uygun sipariş seçimi ve fabrika yerleşimi problemlerine çözüm bulmayı hedeflemektedir. Çalışmada, seçenekler arasında en uygun siparişleri seçmek için bir karar destek modeli geliştirilmesi ve seçilen bu siparişler için bir fabrika yerleşimi tasarım modeli oluşturulması amaçlanmaktadır. Öne sürülen söz konusu problem çözümleri Türkiye'de yapısal çelik alanında faaliyette olan bir üretici üzerinden uygulamalı olarak ifade edilmiştir. Müşteri sipariş önceliklendirilmesi, imalat şirketleri için sınırlı kapasiteleri göz önüne alındığında çok kritik ve önemli bir konudur. Mevcut durumda kazanılmış olan projeler firmanın dizayn ve üretim kapasitelerinin büyük bölümünü kaplamaya başladığında, firma kalan kapasitesini en doğru şekilde kullanabilmek için bir sonraki sipariş olarak hangi müşterinin siparişinin alması gerektiği konusunda karar vermesi gereken bir problemle karşı karşıya kalmaktadır. Bu kararın verilebilmesi için, ilgili kriterler literatür taraması sonucunda karar vericilerin de onayları alınarak tespit edilmekte ve sonra müşteri siparişleri bu kriterler temel alınarak değerlendirilmektedir. Bir karşılaştırma temelinden yoksun ve çatışmaya neden olan bir çok kriter olduğu için, çok kriterli bir karar verme süreci gerekli olmaktadır. Bu çalışmada, bir yapısal çelik şirketinin sınırlı kapasiteleri altında müşteri siparişlerine öncelik verme kriterleri kullanılarak bir Analitik Ağ Süreci tabanlı karar modeli oluşturulmuştur. Firmanın karar vericileri fabrika müdürü, iş geliştirme müdürü ve teknik ofis müdürüdür. Karar vericilerin farklı fikirlere sahip olması nedeniyle, karar süreci çok zor olmaktadır. Bu sebeple, herkesin fikrini dikkate alan ve mümkün olan en iyi karara ulaşmayı sağlayan grup karar verme modeli ANP kullanılmıştır. ANP modeli, alternatifler olarak nitelendirilen müşteri siparişleri seti arasında seçim yapmak için bir rehber olarak kullanılmıştır. Bu alternatifler, farklı öncelikleri olan çeşitli kriterlere göre değerlendirilmiştir. Kriterler, birim zaman başına potansiyel kâr oranı, potansiyel siparişin mevcut kapasite ile uyumluluğu, potansiyel ve daha yüksek kârlı gelebilecek gelecekteki başka sipariş(ler)in düzeyi ve gelecekteki iş fırsatı açısından müşteri kredisi ve iş programının müşteri ile tartışılabilirlik düzeyi şeklindedir. Bunların arasında gelecekteki iş fırsatı açısından müşteri kredisi %35.48'lik öncelikle en önemli kriter olarak ortaya çıkmıştır. Öncelik düzeyi açısından diğer kriterler şu şekilde sıralanmaktadır: birim zaman başına potansiyel kâr oranı (%26.77), iş programının müşteri ile tartışılabilirlik düzeyi (%14.38), potansiyel ve daha yüksek kârlı gelebilecek gelecekteki başka sipariş(ler)in düzeyi (%12,11) ve potansiyel siparişin mevcut kapasite ile uyumluluğu (%11.26). Siparişlerin önceliklendirilmesi sırasıyla "Gemlik idari binası" (% 21.64), ardından "Sapanca alışveriş merkezi" (% 20.82) şeklinde gerçekleşti. Daha sonraki siparişler ise "Cezayir'de konut projesi" (% 15.68), "Pakistan fabrikası" (% 12.68), "Cengelköy'de su sporları merkezi" (% 11.01) ve "Gürcistan'da belediye evi projesi" (% 10.37) olarak tespit edildi. En az tercih edilen sipariş ise "Eskişehir'de kompresör istasyonu" (% 7.81) olmuştur. Bu müşteri siparişleri arasındaki seçim önerisi, kriterlerin önceliklerinin amaç fonksiyonunun katsayıları olduğu ve firmanın dizayn ve üretim kapasitesi kısıtının göz önüne alındığı bir sırt çantası problemi çözülerek yapılmıştır. Bu çözüm yapısal çelik imalat firmasının karar vericilerine sunulmuş ve çözüme istinaden birinci, ikinci ve dördüncü müşteri siparişlerinin seçilmesi önerilmiştir. Karar vericiler bu öneriye uygun olarak bu siparişleri seçmişlerdir. Tesis yerleşimi tasarımı, aynı zamanda, üretim sürecinin verimliliğini en üst düzeye çıkarma ve üretim maliyetini en aza indirme açısından bir üreticinin genel operasyonlarının önemli bir bileşenidir. Tesis tasarımında "ürün çeşitliliği ve miktarı", " fabrika şekli ve ölçüleri", "malzeme taşıma tipi", "fabrikadaki kat sayısı", "geri dönme ve atlama", "alma ve bırakma yerleri" şeklindeki fabrika karakteristikleri göz önüne alınmalıdır. Ürün çeşitliliğine dayanarak, tesis tasarımı statik veya dinamik olabilir. Çalışmaya konu yapısal çelik firması için fabrika dizaynı statiktir ve üstlenen projeler her sipariş için kendine özgü olduğu ve çok geniş bir ürün diyagramı bulundurduğu için tesis tasarımının her sipariş için yeniden tasarlanması gerekir. Tesis tasarımı problemi, departmanların üst üste çakışmamasını ve malzeme taşıma maliyetlerinin toplamının minimize edilmesini göz önüne alarak, değişen ürün siparişlerine dayalı olarak tesis alanında ilgili departmanların konumlarının bulunmasına odaklanmaktadır. Bu çalışmada, yüzey temizleme, üretim öncesi astarlama, kesme, delme & zımbalama, birleştirme & raybalama, kaynak, bitirme, kalite kontrol ve yüzey işlemleri olmak üzere dokuz farklı proses ve bu proseslere ilişkin yirmiüç farklı departman yer almaktadır. Söz konusu departmanlar eşit olmayan dikdörtgen alanlara ve serbest yerleştirilmeye ihtiyaç duymakta ve yerleşim sürekli bir zemin alanında oluşturulmaktadır. Departmanların en ve boy uzunluk parametrelerinin belirtilmesinde ilgili makinelerin eni, boyu, alma ve bırakma noktaları, malzeme taşınması için gerekli mesafeler, işçinin çalışması için gerekli mesafeler göz önüne alınarak tespit edilmiştir. Departmanlar arasındaki iş akışının tespiti ise fabrika müdürünün deneyimleri doğrultusunda tayin edilmiştir. Tesis tasarımı aşamasında, yapısal çelik üretim sürecinin karmaşıklığı dikkate alınmakta ve tesis yerleşiminin karmaşık tam sayı programlama matematiksel modeli AMPL yazılımı ile tanımlanmakta ve Couenne çözüm aracı kullanılarak departmanların lokasyonlara atanması olurlu çözüm bulunmaktadır. Mevcut fabrika düzeni üretimde göz önüne alınsaydı, toplam üretim maliyeti 1,350,435 USD olacaktı. Öte yandan, önerilen matematiksel modelin toplam üretim maliyeti ise 1,072,442 USD olarak hesaplanmıştır ve bu maliyet mevcut konum maliyetinden %20 daha azdır. Sonuç olarak, problemin bulunan çözümü, incelenen şirket tarafından uygulanmıştır. Çalışmaya genel olarak bakıldığında firmaya uygun kriterler tespit edilerek firmanın kapasitesini aşan olası siparişlerin öncelik sıralamasının yapıldığı ve bu sıralama sonucunda elde edilen öneriler doğrultusunda çalışmaya konu üretici ile siparişlerin seçildiği ve bu siparişlerin bir girdi olarak fabrika yerleşim programına aktarılarak bu siparişlere uygun fabrika taşıma maliyetlerini minimize eden bir fabrika yerleşim yapısının çözülerek firmanın karşı karşıya kaldığı problemlerin ardışık bir şekilde ele almasıyla çözüm sunulduğu görülmektedir. Sonuç olarak, bu çalışma, akademik çalışmalar ve endüstriyel sorunların birlikte ele alınmasına yönelik bir anlayış sunmayı amaçlamaktadır. Literatür araştırmalarına dayanarak, çelik endüstrisindeki imalat şirketleri için çok kriterli karar verme ortamında müşteri siparişlerini önceliklendiren ve tesis düzenini eşzamanlı olarak tasarlayan ilk çalışmadır. En uygun sipariş alternatifleri arasında seçim yapma ve tesislerini, seçilen sipariş(ler)e uygun olarak, taşıma maliyetlerini en aza indirgemek amacıyla tasarlama konusunda doğru kararı almak isteyen şirketler, en önemli kriterler ve kısıtlara dayanan teknikler kullanmalıdır; ancak bu teknikler yönetimsel karar vericiler tarafından kolayca anlaşılamaması durumunda kullanılamaz. Sipariş seçimi değerlendirmesi ve fabrika yerleşimi tasarımı için teknik eksiklik olmamasına rağmen, bu teknikleri mantıklı bir şekilde uygulanabilir bir süreçte düzenlemek için bir çerçeve eksikliği vardır. Bu tezin özü, daha önce literatürde ele alınmayan şekilde yapısal çelik üretimi firmaları için gerçek verileri kullanarak kapasitelerini aşan sipariş alternatiflerinden uygun olan(lar)ı seçmek ve bu sipariş seçimini, fabrika yerleşimi tasarımıyla bütünleştirmektir.

Summary:

The competitiveness of world market is constantly increasing for structural steel manufacturing companies. The design and manufacturing capacities are limited for these companies. As a result, first these manufacturing companies should select the most suitable project(s) among the potential projects and then they have to optimize their manufacturing layout system for selected project(s) to gain more profit. When these targets are not reached; time, money and opportunity losses occur for these manufacturing companies. Therefore, in this study, useful tools for achieving these targets are stated. This study has made a difference by providing real life industrial approaches together with academic algorithms. Also, companies generally do not want to publish their in-house data in academic studies as a result of their confidentiality principle, but the company that has been considered in this study has also approved the use of related data in the study. In this context, the study presents an insight to other similar studies as a combination of practical industrial knowledge and academic methods. This study focuses on multi-purpose decision making and optimization in a sequential way; and aims to find a solution to proper order selection and factory layout problems. In the study, it is aimed to develop a decision support model to select the most suitable orders among the alternatives and to create a factory layout design model for these selected orders. The proposed problem solutions are expressed as a case study for a structural steel manufacturer in Turkey. Customer order prioritization is a very critical and crucial issue for the manufacturing companies as far as their limited capacities are concerned. When the current awarded projects start to cover large portions of the company's design and manufacturing capacities, the company confronts with the decision problem of choosing which customer order next to allocate the remaining scarce capacities properly. In order to make this decision, related criteria are determined based on the literature survey and confirmations of decision makers and then customer orders are evaluated with respect to these criteria. As there are several criteria lacking a basis of comparison and causing confliction, a multi criteria decision-making process is required. At this study, an Analytic Network Process (ANP) based decision framework was developed by using the criteria to prioritize customer orders under the limited capacities of a structural steel manufacturing company. The decision makers of the company were factory manager, business development manager and technical office manager. Because these decision makers have different opinions, the decision process was very hard. Therefore, ANP, a group decision-making model, was used to take everyone's opinion into account and to achieve the best possible decision. ANP model was a guide in selecting among a set of customer orders, which can be regarded as alternatives. These alternatives are evaluated on the basis of several criteria which had different priorities. These criteria were determined as the potential profit rate per unit of time, the compatibility of potential order with the available capacity, the level of potential future order with higher profit, customer credit of future business opportunity, and the negotiability level of production schedule for the order based on the literature review and decision-makers' confirmations. Among them, customer credit of future business opportunity criterion was revealed as the most important one by priority of 35.48%. The other criteria are listed based on priority respectively: the potential profit rate per unit time (26.77%), the negotiability level of production schedule for the order (14.38%), the level of potential future order with higher profit (12.11%), and the compatibility of potential order with the available capacity (11.26%). The prioritizations of customer orders gathered from the study were respectively "administrative building in Gemlik" (21.64%), followed by "shopping center in Sapanca" (20.82%). The subsequent projects were "housing project in Algeria" (15.68%), "factory in Pakistan" (12.68%), "water sports center in Cengelkoy" (11.01%), and "city hall project in Georgia" (10.37%). The least preferred project was "compressor station in Eskisehir" (7.81%). Selection recommendation between these customer orders were made by solving a knapsack problem in which the priorities of the criteria were supposed to be the coefficients of the objective function and there was a constraint which considered company's design and production capacity. This solution was presented to the structural steel manufacturing company's decision makers and they were recommended to choose projects in accordance with the solution which was the first, the second, and the fourth customer orders. DMs chose the orders in accordance with this recommendation. Facility layout design is also an important component of a manufacturer's overall operations, both in terms of maximizing the effectiveness of the production process and minimizing production cost. Factory characteristics which are "product variety and volume", "facility shapes and dimensions", "material handling systems", "number of floors in the facility", "backtracking and by passing", "pick-up and drop-off locations" should be taken into account in factory layout design. Based on the product variety, the facility design can be static or dynamic. The factory layout design for the structural steel company under consideration is static and because the awarded projects are unique for each order, the facility design should be redesigned for each order. The facility layout problem concentrates on finding positions of workstations on the facility floor based on changing product orders such that workstations do not overlap, and the sum of the material handling costs is minimized. In this study, the workstations require unequal rectangular areas and free orientations, and the layout is generated on the continuous plant floor. In the facility design phase, the complexity of structural steel manufacturing process is taken into consideration, the MINLP mathematical model of the facility layout is described by AMPL software, and the feasible solution is gathered by using Couenne solver for assignment of workstations in locations. If the current factory layout was considered in the production, the total manufacturing cost would be USD1,350,435-. On the other hand, the total production cost of the proposed mathematical model is computed as USD1,072,442-, which is more than 20 percent less than the current location cost. As a result, the solution of the problem is implemented by the company under consideration. Consequently, this study aims to present an insight to the cooperation of academic studies and industrial problems. Based on the literature review, this is the first study for prioritizing customer orders in a multi-criteria decision-making environment and designing the facility layout sequentially for the manufacturing companies in steel industry. The companies which wish to make the right decision in selecting among the most appropriate order alternatives and in designing their facility in accordance with selected order(s) to minimize handling costs must use techniques that are based on the most critical criteria and constraints, but these techniques will not be used if they cannot be understood readily by managerial decision makers. Although there is no lack of techniques for order selection evaluation and factory layout design, there is a total lack of a framework for organizing these techniques logically in a practicable process. The essence of this thesis is to choose between the orders demands that exceed the companies' capacities and to consider this order selection in facility layout design by using purely real data on structural steel production, which has never been dealt with in the literature.