MES Sistemlerinin Karmaşık Üretim Hatlarında Değişken Kapasiteye Uyumu

MES Sistemlerinin Karmaşık Üretim Hatlarında Değişken Kapasiteye Uyumu

Anıl YILMAZ
Histogram Makina

1. Giriş

Üretim Yürütme Sistemleri (MES – Manufacturing Execution Systems), üretim sürecinin planlama, izleme ve kontrol işlevlerini gerçekleştiren kritik yazılım altyapılarıdır. Özellikle yüksek karmaşıklığa sahip, çok değişkenli üretim hatlarında MES, operasyonların sürekliliğini ve esnekliğini sağlayarak üretim verimliliğini artırır. Günümüz endüstriyel ortamlarında, talep değişiklikleri, ürün çeşitliliği, ekipman arızaları gibi faktörlerden dolayı üretim kapasitesi sürekli değişiklik gösterebilir. Bu çalışmada, MES sistemlerinin değişken kapasite koşullarına nasıl uyum sağladığı, bununla ilişkili teknolojik yaklaşımlar, avantajlar, sınırlamalar ve örnek vakalar ele alınacaktır.

2. Karmaşık Üretim Hatlarının Özellikleri ve Değişken Kapasite Kavramı

Karmaşık üretim hatları, çok sayıda üretim istasyonunu, manuel ve otomatik operasyonları, yarı mamullerin çeşitli yönlendirmelerini ve aynı hatta birden fazla ürün tipinin üretimini içerebilir. Bu tip üretim sistemleri, sıklıkla otomotiv, havacılık, elektronik ve ilaç sektörlerinde görülmektedir. Değişken kapasite ise üretim hattının belirli zaman dilimlerinde üretim yapabilme gücündeki değişimleri ifade eder. Bu değişimler;

• Talep dalgalanmaları (mevsimsel üretim artışı/azalışı),
• Operatör değişkenliği ve vardiya düzeni,
• Makine performans düşüşleri,
• Malzeme tedarik problemleri,
• Acil siparişlerin devreye alınması gibi nedenlerle oluşabilir.

3. MES Sistemlerinin Değişken Kapasiteye Uyum Sağlama Mekanizmaları

3.1 Gerçek Zamanlı İzleme ve Geri Bildirim

MES sistemleri, üretim hattındaki sensörler, PLC’ler ve SCADA sistemleriyle entegre çalışarak, kapasite değişimlerini anlık olarak algılayabilir. Örneğin, bir üretim hücresinde makine arızası gerçekleştiğinde, MES sistemleri bu durumu derhal kayıt altına alır ve planlama sistemine sinyal göndererek üretim rotasını veya sırasını yeniden yapılandırabilir.

3.2 Dinamik Üretim Planlama

Klasik ERP sistemlerinden farklı olarak MES, kısa vadeli ve detaylı planlamaları yapabilir. Değişken kapasite durumlarında MES sistemi;

• Sipariş önceliğini yeniden sıralayabilir,
• Operasyon sürelerini güncelleyebilir,
• Alternatif makine veya iş istasyonu atamaları yapabilir.

3.3 Kapasite Bazlı Gantt Planlama

Bazı gelişmiş MES sistemleri, kapasite bazlı Gantt şemaları ile üretim çizelgelemesini optimize eder. Bu şemalar, mevcut üretim istasyonlarının kapasitelerine göre operasyonların yeniden konumlandırılmasını sağlar.

3.4 Yapay Zeka ve Tahminleme Modülleri

MES sistemlerine entegre edilen yapay zeka (AI) modülleri, geçmiş üretim verilerini analiz ederek kapasite değişimlerini tahmin edebilir. Bu sayede reaktif değil, proaktif üretim yönetimi yapılabilir. Örneğin, bir makinede artan vibrasyon değerleri geçmişte performans düşüşüne neden olmuşsa, sistem bunu önceden tespit ederek bakım planlamasını tetikleyebilir.

4. Sektörel Uygulama Örnekleri

4.1 Otomotiv Sektörü: Toyota

Toyota, karmaşık üretim hatlarıyla yüksek çeşitlilikte ürün üretmektedir. Toyota Production System (TPS) ile entegre çalışan MES altyapısı, üretim hattındaki her istasyonun performansını gerçek zamanlı olarak izler. Kapasite düşüşü olduğunda sistem hemen alternatif iş emirleri devreye alarak hattın durmasını önler.

4.2 Elektronik Üretimi: Siemens

Siemens, Almanya’daki Amberg fabrikasında MES sistemleriyle üretim süreçlerini %99.998 doğrulukla yönetmektedir. Ürünler değiştikçe veya sipariş adedi farklılaştıkça MES, üretim planlarını yeniden düzenler. Bu sayede her vardiyada kapasiteye uygun esnek üretim yapılır.

4.3 Gıda ve İçecek: Nestlé

Nestlé’nin MES altyapısı, süt işleme gibi yüksek değişkenliğe sahip proseslerde tank doluluğu, sıcaklık ve zaman parametrelerini gerçek zamanlı izler. Üretim hattında kapasite düşüşü olursa MES, başka ürünlerin üretimine geçerek duruş süresini azaltır.

5. MES Sistemlerinin Kazanımları

• Verimlilik Artışı: Kapasite uyumu sayesinde duruşlar ve darboğazlar minimize edilir.
• Hızlı Tepki Süresi: Anlık değişimlere hızlı tepki vererek müşteri talepleri karşılanır.
• Kaynak Optimizasyonu: Ekipmanlar ve personel daha etkin kullanılır.
• Sipariş Teslimat Doğruluğu: Üretim planları sürekli güncellendiği için termin tarihleri daha isabetli olur.

6. Zorluklar ve Geliştirme Alanları

• MES’in ERP ve shopfloor sistemleriyle entegrasyonu karmaşık olabilir.
• Tüm üretim alanının dijitalleşmesi yüksek yatırım gerektirir.
• İnsan hatası kaynaklı veri girişleri kapasite hesaplarını etkileyebilir.
• Eski makinelerde veri toplamak zor olabilir.

Bu zorluklara rağmen IoT cihazları, edge computing sistemleri ve bulut tabanlı çözümler bu sorunlara karşı alternatifler sunmaktadır.

7. Sonuç

Karmaşık ve değişken üretim koşullarında MES sistemleri, üretim hatlarının esnekliğini artırarak üretim sürekliliği sağlar. Kapasite dalgalanmalarına gerçek zamanlı tepkilerle üretim planlarını güncelleyebilen bu sistemler, işletmelere maliyet avantajı, müşteri memnuniyeti ve yüksek kalite gibi önemli kazanımlar sunar. Gelecekte MES sistemlerinin yapay zeka, dijital ikizler ve 5G teknolojileriyle daha da entegre hale gelerek üretimdeki esneklik kapasitesini maksimum seviyeye taşıması beklenmektedir.

Anıl YILMAZ
Histogram Makina

Kaynakça

1. McClellan, M. (1997). Applying Manufacturing Execution Systems. CRC Press.
2. Kühn, A. & Thiede, S. (2021). “Adaptive MES for Smart Manufacturing Environments,” Procedia CIRP, 99, 482–487.
3. Siemens AG. (2022). “MES in Practice: Digitalization in Electronics Manufacturing.” [Online]
4. Toyota Motor Corporation. (2020). “Production System Strategy.” [https://global.toyota/en/company/vision-and-philosophy/production-system/]
5. Nestlé S.A. (2021). “Smart MES Adoption in Dairy Process Industry.” [Company Whitepaper]
6. International Society of Automation (ISA). (2010). ISA-95 Standards for Enterprise-Control System Integration.
7. IndustryWeek. (2023). “How MES Helps Manufacturers Manage Complexity and Change.” [https://www.industryweek.com/]