Bandı Dengelemek İşe Yarar mı?

Matías Birrell   03/09/2021 

Bir çok yerde maliyetleri düşürmek ve verimi yükseltmek için bant dengesi yapmamız gerektiği söylenir. Gerçekten işe yarar mı? Bu yazıda Dr. Goldratt’ ın denemelerine dayanarak bandın dengelenmesi halinde aslında verimin düşeceğini ve maliyetin artacağını göstereceğim.

Üretim / montaj hatları birer sistemdir.

Sistem ortak bir amaç için bir araya getirilen birbirine bağımlı parçalardan oluşur. Üretim bandı bu tanıma uygundur: İş istasyonları ürünü oluşturacak şekilde birbirlerine bağlanmıştır ve hammadde tüm istasyonlardan geçerek ürüne dönüşür. Sistemin ana karakteristiği tüm parçalarının senkronize olmasıdır. Ürün, sistemin amacıdır, ana çıktısıdır. İstasyonların hiç biri tek başına veya bir grup olarak ürünü ortaya çıkarmaya yeterli değildir. Sadece bir grup istasyon yeterli olsaydı sistem bu gruptan ibaret olurdu, diğer istasyonlar başka bir işe verilirdi… Yani sistemin tüm bileşenlerine ihtiyacımız vardır ancak azami verime nasıl ulaşacağız?

Gerçek hayatta değişkenlik vardır.

Bir istasyondaki üretim zamanı doğal değişkenlik nedeniyle aslında bir aralıktır, tek bir sayı değildir. Örneğin bir ürün için 2 dakika gerekiyor dediğimizde bunun aslında ortalama zaman olduğunu biliriz, kimi zaman 1 dakika veya 5 dakika da olabilir. Proses sürelerinin uzayacak yönde asimetrik olduğu bilinir. Aşağıdaki örneğe bakın lütfen: 

Bir iş istasyonunda eş parçalar üretilirken uzun bir zaman aralığında gözlem yaptığımızda buna benzeyen büyük değişkenliği olan bir sonuç görürüz. Elbette sıfır saniyede üretim olmayacaktır. Birkaç sefer 50-70 saniye arasında çıktı alınabilmiştir, çoğu zaman 70-120 saniye arasındadır ancak azımsanamayacak kadar çok gözlem 120-250 saniye arasında fark edilmiştir. Hatta bu aşırı uzun olanlar tüm gözlemlerin yarısıdır! 15 yıı aşan kariyerimde çok farklı iş kollarındaki çok sayıda fabrikanın çok sayıda prosesinde bu sonucun tipik olduğunu gözlemledim. Medyan ve ortalamanın farkını biliyorum ama kolaylık açısından ortalamayı kullanacağım. Proses için %50 ihtimalle ortalamadan hızlı çalışacağını söyleyebiliriz. Bunu aklımızda tutarak devam edelim.

Birbirine bağımlılığın etkisi nedir?

Değişkenlik tüm kaynakları etkiler. Enerji kesintisi vb gibi özel sebepli değişkenliği (special causes)  değil, normal değişkenliği (common causes) dikkate alalım. Normal değişkenliğin çok sayıda sebebi olabilir, istasyonları farklı şekillerde etkiler, bazen ortalamanın altında bazen ortalamanın üzerinde sonuçlara neden olur. 7 istasyondan oluşan bir montaj hattımız olsun:

Akışın yönü sağa doğrudur ve her istasyon kendisinden önce gelen istasyonun verdiği yarı mamulü işler. Bandımızı saatte 10 ürün verecek şekilde tasarlayalım. Üretime başladığımızda her istasyon elinden geldiğince verimli üretim yapacaktır. Bandımızı dengelediysek her istasyonun ortalama çıkışı 10 adet / saat olmalıdır. Biraz önce proseslerin %50 ihtimalle ortalamadan hızlı (10 adet/saatten daha fazla) çalışacağını görmüştük. Örnek olması açısından ilk iki istasyonun ilk üç saatine bakalım:

İstasyonların ilk üç saatteki ortalama üretimleri 10 adet/saat  olduğu halde her saat içinde iki istasyonu “birleştirdiğimizde” kapasiteleri senkronize olmadığı için Dr. Goldratt’ ın işaret ettiği gibi sistem en yavaş olanın hızıyla hareket eder. Bunu bilmiyor muyduk? Elbette biliyorduk ama üniversitelerde bize sistem etkisi üzerinde durulmadan sadece “bant dengelemesi” öğretildi. Sadece iki istasyona değil tamamına baksaydık tasarlanan kapasiteyi gerçekleştirme olasılığının (0,5)^n olacağını görecektik (n= istasyon sayısı). Bu örnekte 7 istasyon vardı, (0,5)^7 yaklaşık %0,8 olacaktı, yani 300 iş günü olan bir yılda sadece 2 iş günü tasarlanan 10 adet/saat ile üretim yapabilecektik. Dengeyi iyileştirdikçe performans bozulacaktır.

Bant dengelemenin maliyete etkisi nedir?

Biraz önce dengelenmiş bandın tasarlanandan %20 veya daha az üretim yapabileceğini gördük. Bu durumda toplam maliyeti daha az sayıda ürüne dağıtacağımız için birim maliyet %25 veya daha fazla artacaktır. Yani birim maliyeti düşürebilmek için iş istasyonlarının değil, sistemin tamamının verimli çalışması gerekmektedir.

Peki ya entegre bir montaj bandıysa?

Genellikle fabrikalarda iş merkezleri izoledir, WIP (yarı mamul stoklar) merkezden merkeze taşınır. Ancak süreci hızlandırmak için Ford’ dan ilham alınarak merkezlerin arasındaki stok alanları kaldırılmış, entegre edilmişlerdir ve tüm montaj bandı en yavaş olanın hızıyla hareket etmektedir. Dengelenmiş bir banda bakmıştık, şimdi henüz dengelenmemiş entegre montaj bandına bakalım. En yavaş istasyon hangisidir? Grafiğe bakalım: 

Bazı proseslerin sağ tarafa doğru uzayan “kuyruk” performansında çalışabileceğini görmüştük (yarıdan fazlasıydı). Bir çok olağan bantta istasyonlar arasında kısmi stoklar tutularak bağımlılık etkisi azaltılabilir ama entegre montaj bandında bu opsiyon yoktur. Dolayısıyla bandın tamamı uzun kuyruk performansıyla çalışan prosesin hızında ilerleyecektir. 7 istasyonlu bir proseste istasyonlardan en az birinin uzun kuyrukta olma olasılığını %99 hesaplamıştık. Otomobil montaj bantları gibi daha büyük organizasyonlarda bandın tasarlanandan çok daha yavaş çalışması kaçınılmazdır. Böyle bir bantta değişkenliği azaltmak  (6sigma gibi) çok kritik önemdedir, firmayı çok büyük ölçekli – süreli – pahalı bir iyileştirme seferberliğine sürükler. Üstelik tüm proseslerde istenen sonuçlara ulaşılamayacaktır. Hiç bitmeyen Sisyphus çabasına benzeyecektir.

Bu etkiyi gördüğü için veya başka sebeplerle Elon Musk Tesla fabrikasındaki aşırı otomasyondan pişmanlık duymuştur, beklenen üretim çıktısı tasarlanandan çok önemli derecede düşüktür.

Çözüm sistemdeki en düşük ortalama kapasiteye sahip darboğazı (kısıtı) bularak öncesinde ve sonrasında WIP birikimi için alan sağlamaktır. Bu sistemin performansını bir miktar artıracaktır, artan performans WIP alanı için gereken yeniden yerleşim – taşıma vb masraflarını karşılayacaktır.

"Bandı dengelemezsek bir sürü israf olacaktır"

Örneğimizdeki kısıtın 10 adet/saat kapasiteyle 3.istasyon olduğunu ve diğer istasyonların kapasitelerinin 20 adet/saat veya üzeri olduğunu düşünelim. Önce iki kat fazlalığın abartı/aşırı olmadığını söylemeliyim. Kendi kariyerimde değişkenliği sönümlemek için gereken ekstra kapasitenin (Kısıtlar Teorisi jargonuyla Koruyucu Kapasite)  az olması halinde yetmediğini ve %30-50 veya daha fazlasının gerektiğini gördüm.

Eğer bandı ilk istasyonların kapasitesine göre beslemeye devam edersek kısıtın kapasitesi gelen tüm yarı mamulü işlemeye yetmediği için kısa süre zarfında koridorların bile WIP ile dolduğunu görürüz. Kimi zaman kısıtın yer değiştirdiğini düşünebilirsiniz.  Aşırı stoklar aslında işletmede ekstra kapasite olduğunun göstergesidir. Aşırı stok varken kısıt dahil her noktada kapasite israfı vardır. Kısıtta kaybedilen bir saat, tüm işletmede kaybedilmiştir. Kısıtta her zaman yeterli miktarda iş olmasını sağlayacak şekilde işletme içindeki WIP kontrol edilmelidir. Aşırı stokların sebep olduğu kapasite israfını başka bir yazıda açıklayacağım.

WIP kontrolüyle kısıtın işleyebildiği kadar hammadde beslenecektir, diğer tüm istasyonlarda boş zamanlar ortaya çıkacaktır. Ancak bu boşluklar israf değildir, sistemin senkronize olabilmesi için gereken bekleme süreleridir. Kısıtlar Teorisi jargonunda tampon denilen ve azami verime ulaşmak için kullanılan mekanizmadır. Çoğu zaman YALIN uygulamaların israf azaltma çabası verimliliğe zarar verir. Ayrıca çalışanın maaşı çalıştığı makinenin kapasitesinden bağımsızdır, makinenin boş kalması maaş maliyetini değiştirmez. Makinanın fiyatıyla kapasitesi arasında doğrusal ilişki yoktur, iki katı kapasitedeki bir makinenin fiyatı diğerinin iki katından düşüktür. Oluşan boş zamanlar israf değildir, 5S, önleyici bakım veya çok işlevlilik için eğitim amacıyla kullanılabilir.

Artık verimlilik ölçümünü güncelleyebiliriz: Eğer siparişler “tam istenen kadarsa” makinelerin boş zamanı artarken verim de artıyordur.

"Bir şeyler yerine oturmuyor ..."

Bant dengelemenin etkisini göstermek üzere evde veya işyerinde ekibinizle yapabileceğiniz bir denemeyi öneriyorum.

100 adet jeton/marka/pul/… ve 7 adet zar alın. 7 istasyonlu, değişken süreli dengeli bant kurmuş olacaksınız. Zar asimetrik değildir, 1-6 arasında uniform dağılım verir, dağılımı abarttığını söyleyebilirsiniz ama yine de değişken kapasite için güzel bir ölçüdür. İlk istasyonun girişi depodur, attığı zar kadar her defasında üretim yapar. Sonraki istasyonlar ancak kendilerinden önceki istasyonun aralarına biriktirdiği stok kadar üretim yapabilirler. Oynan turda atılan zarlar dahil edilmez. Örneğin 5 attınız ama arada sadece 3 jeton varsa sadece 3 adet jetonu ilerletirsiniz, o turda sizden önceki istasyonun üretimi dahil edilmez. Zarın ortalaması 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 = 21 ve 21 / 6 = 3,5 tur. 20 günlük simülasyonda 20 x 3,5 = 70 adet üretim yapılmasını bekleriz. Stabil bir deneme olabilmesi için her istasyona 4 jetonluk ara stok dağıtın, artık başlayabilirsiniz.

20 günlük dönemin sonunda kaç adet üretebildiniz? 70 adede ulaşabildiniz mi? Bu simülasyon saatler sürecek tartışmalardan, matematiksel ispatlardan daha hızlıdır, etkindir, üstelik çok daha eğlencelidir. Ufak tefek düzenlemelerle farklı senaryoları deneyebilirsiniz, örneğin istasyonların yerlerini değiştirmeyi, birbirlerine yardım etmelerini,… ve son tahlilde bu çabaların sadece değişkenliği artırdığını-üretime fayda etmediğini deneyimleyebilirsiniz.

Sonuç

Bandı dengelemek sistemin çıktısını düşürür. Daha kötüsü fiili kapasite planlanandan önemli ölçüde düşüktür, siparişlerin gecikmesine, fazla mesailere, düşen üretim nedeniyle cironun düşmesine neden olur.