plastik-ambalaj.com

İşletmelerde PLM Sistemi ile Tasarım ve Üretim Maliyetlerinin Azalması

Giriş

Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi (PLM), 20. yüzyılın sonlarında şirketler arası rekabetin hız kazandığı endüstriyelleşme ortamında ortaya çıkan, firmaların ürünlerini tüm yaşam döngüsü boyunca takibini sağlayan sistemlerin sistemidir. Şirketlerin ürünü tasarlarken, üretirken, bakım ve desteğini sağlarken tüm paydaşların ulaşmak istediği bilgileri sistematik bir şekilde gösterilmesini sağlamaktadır.

PLM sistemi firmaların; maliyetleri düşürmesini, rekabetçi fiyat oluşturmasını ve kârı maksimize etmesini mümkün kılmaktadır. Ürünün maliyetinin büyük bir kısmını oluşturan tasarım ve imalat süreçlerinde yaşanan maliyetlerin PLM sistemi ile nasıl düşürebildiği bu çalışmada aktarılmıştır.

1 – Yaşam Döngüsü Kavramı

“Yaşam döngüsü” kavramı genellikle, bir ürünün doğumundan ölümüne kadar geçirdiği/takip ettiği/gerçekleştirdiği bağımsız aşamalar olarak kabul edilebilecek tüm aşamaları ifade eder. Ürün yaşam döngüsü, Şekil 1'de belirtildiği gibi üç ana aşama ile tanımlanabilir.

Beginning of Life (BOL): Tasarım ve üretim dahil yaşamın başlangıcı

Tasarım, ürün, süreç ve tesis tasarımını içerdiğinden çok seviyeli bir aşamadır. Genel olarak, bir tasarım eylemi, birden çok alt eylemin tekrarlanan bir uygulamasını ifade eder. Bu eylemler gereksinimlerin belirlenmesi, referans kavramların tanımlanması, giderek daha ayrıntılı bir tasarım yapılması, prototiplerin geliştirilmesi ve testlerin gerçekleştirilmesi olarak sıralanabilir [1].

BOL aşamasında, ürün konsepti oluşturulur ve ardından fiziksel olarak gerçekleştirilir. Tasarımcılar, planlayıcılar ve mühendisler birçok araç, teknik ve metodolojiyi kullanarak ürün tasarımını ve üretim sürecini geliştirir, üretim tesislerini planlar ve çeşitli tedarikçilerle ürünlerin üretimini yönetir (genellikle, bir kurumsal kaynak planlama (ERP) sistemi ile bilgi paylaşımı yoluyla) [1].

Middle-of-life (MOL): Dağıtım, kullanım ve destek dahil olmak üzere orta ömür

Bu aşamada ürün, nihai müşterinin, yani ürün kullanıcısının/tüketicisinin veya bazı hizmet sağlayıcıların elindedir. MOL aşamasında, ürünler müşteriler veya hizmet sağlayıcılar tarafından dağıtılır, kullanılır, onarımı ve bakımı yapılır. Ürünlerin durumu hakkında güncel bir rapor oluşturmak için dağıtım yolları, kullanım koşulları, arızalar ve bakım ile ilgili ürün geçmişi toplanabilir [1].

End-of-life (EOL): Ürünlerin kullanımdan kaldırıldığı kullanım ömrü sonu

EOL, ürünlerin toplandığı, demonte edildiği, yenilendiği, geri dönüştürüldüğü, yeniden birleştirildiği, yeniden kullanıldığı veya atıldığı aşamadır. EOL'nin, ürünün kullanıcılarını artık tatmin etmediği andan itibaren başladığı söylenebilir. EOL aşamasında üründeki malzeme hakkındaki bilgiler, ürün durumu ve ürün içeriği hakkında doğru bilgi alabilen geri dönüşümcü ve yeniden kullanıcılara yönlendirilmelidir [1].

2 – PLM Kavramı

PLM (Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi), ürün veri yönetimine odaklanan bir iş yönetimi ortamı oluşturmak amacıyla kullanılan bir iş stratejisidir. PLM, ilk olarak otomotiv ve havacılık endüstrilerindeki karmaşık ürün yapılarını yönetme ihtiyacı nedeniyle ortaya çıktı. İlk zamanlarında bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve ürün veri yönetimi (PDM) sistemlerinden oluşmaktaydı. O zamandan beri proje yönetimi, süreç yönetimi, kaynak yönetimi ve tedarik zinciri yönetimi gibi disiplinlerin beklentilerine cevap vererek şimdiki formuna ulaşmıştır. PLM, bir ürünün tasarımından satış sonrası hizmetine kadar tüm yaşam döngüsü boyunca bir işletmenin tüm paydaşları ve tedarikçileri arasında işbirliği ve iletişim sağlamayı amaçlar [2].

Bir teknoloji çözümü olarak, ürün yaşam döngüsünün tüm aşamalarında bilgi akışını kolaylaştıran, bir ürünün paydaşları arasında işbirliği oluşturmak için veri yönetimi platformu oluşturan bir dizi araç ve teknolojiye dayanmaktadır. PLM, diğer teknolojik çözümlerden yüksek teknoloji araçlarıyla değil, sürdürülebilir bir iş stratejisi oluşturma kapasitesiyle ayrılır [2].

PLM’in temel elemanları Şekil 2’de gösterilmiştir. Ürünün tüm yaşam döngüsü boyunca yönetilmesi PLM ile mümkün olmaktadır. 

PLM, konsept aşamasından imhaya kadar tüm yaşam döngüsü boyunca bir ürünün bilgilerinin farklı paydaşlar arasında depolanmasını, yönetilmesini ve paylaşılmasını sağlar. Modelleme, mühendislik, üretim ve proje yönetimi yazılımlarını tek bir ortak platforma entegre eder. Beş temel veri taşıyıcısının ilkelerini birleştirir: [3]

(1) Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD);

(2) Mühendislik Veri Yönetimi (EDM);

(3) Bilgisayarla Bütünleşik İmalat (CIM).

(4) Ürün Veri Yönetimi (PDM);

(5) Sistem Mühendisliği (SE)

3 – PLM Sisteminin Süreçlere Sağladığı Faydalar

PLM sistemi ile ürünlerin yaşam döngüsü boyunca takibi yapılabilir. PLM sisteminin süreçlere sağladığı bazı yararlar Şekil 3’de yer almaktadır.

- İmalat sürelerini düşürme (%10 - %50 arası)

- Değişiklik süreçlerini hızlandırma (%10 - %70 arası)

- Tasarım kontrolü sürecini hızlandırma (%50 - %80 arası)

- Üretkenliği arttırma (%10 - %20 arası)

- Ürün geliştirme maliyetlerini azaltma (%25 - %40 arası)

- Yeni parça numarası atamayı azaltma (%5 - %15 arası)

- Bilgiyi arama süresini düşürme (%75 - %90 arası)

- Tasarım hatalarını azaltma (%15 - %70 arası)

3.1 – Tasarım sürecindeki maliyetlerin azaltılması

Ürün maliyetinin %70'i ürünün tasarım aşamasında oluşmaktadır. Ürün tasarım aşamasındayken değişim maliyetleri düşük olmaktadır. Süreç ilerledikçe üretim planlama ve üretim aşamalarında oluşabilecek hataların giderilmesi değişim maliyetini arttıracaktır [4]. Bu sebeple ürünün üretim aşamasına geçilmeden önce hataların tespit edilmesi önemlidir.

PLM sistemi ile tasarım aşamasında oluşabilecek hatalı işlemler minimum hale getirilebilir. Bu hatalı işlemler genellikle tasarımcının güncel olmayan veri üzerinde çalışma gerçekleştirmesi, test ve analiz işleminin yeterli olmaması veya hatalı gerçekleştirilmesi, tasarımdaki değişiklik süreçlerinin uzun sürmesi ve darboğaz oluşturması, tasarım ekipleri arasında bilgi entegrasyonun zayıf olması olarak ortaya çıkabilmektedir.

Ürünün tasarlanması, test ve analiz işlemlerinin yapılması ve tasarımın onaylanarak imalata hazır hale getirilmesi sırasında farklı kişi ve ekipler görev almaktadır. Bu sebeple tasarımdaki ürüne ait verilerin güncel olması ve ürün üzerinde çalışacak ekiplerin doğru veri ile çalışması önemlidir. PLM sisteminin sahip olduğu yetenekler ile tüm ekipler arasında bilgi birliği sağlanabilir [5]. Ürüne ait hangi değişiklik işlemlerinin ne zaman ve kim tarafından gerçekleştirildiği PLM sistemi ile izlenebilir. Veri üzerinde gerçekleştirilen işlemler kayıt altında tutularak tasarımın yaşam döngüsü görüntülenebilir. 3 boyutlu datanın ve dataya ait bilgi ve dokümanların revizyonlarının takibi yapılabilmektedir.

Tasarım aşamasında oluşabilecek olası hatalar, datanın test ve analiz işlemleri sırasında ortaya çıkabilir. 3 boyutlu data üzerinde yapılacak test ve analiz işlemleri, tasarım ve analiz programları ile simule edilip imalata uygun olup olmadığı imalat aşamasına geçilmeden önce yapılabilmektedir. PLM yazılımlarının sahip olduğu yetenekler ile test ve analiz senaryoları hazırlanıp simule edilebilir ve uygun olup olmadığı onay akışları ile onaylanabilir veya değişiklik yapılması için reddedilebilir. 

3.2 – Üretim sürecindeki maliyetlerin azaltılması

İmalat sürecinde yaşanan maliyetler olarak; yanlış kurgulanmış üretim prosesleri, prosesler arasında gereksiz beklenen süreler, gerekli olmayan üretim adedi, zamanından önce üretim hattına giren ürünler, hatalı tasarıma sahip ürünün üretilmesi, rework işlemlerinin fazla olması, üretimde ortaya çıkan hurda miktarının fazla olması, yeterli kaliteye sahip ürünün üretilememesi, tedarikçi firmadan gelen ürünlerin hatalı olması veya zamanında gelmemesi, üretim çalışanlarına yeterli eğitimin verilmemesi olarak sayılabilir.

Bu maliyetlerin minimum hale getirilmesi; üretim planı ve proseslerinin doğru oluşturulması, tasarım ile üretim arasındaki bilgi alışverişinin hızlı olması, üretim aşamasından önce test ve analiz işlemlerinin yeterli düzeyde yapılması ve çalışanlara yeterli eğitimin verilmesi ile mümkün olabilir. PLM sistemlerinin sağlamış olduğu yetenekler ile imalat sürecinde yaşanan maliyetlerin oluşumu önemli ölçüde engellenebilir.

Üretim proseslerinin verimli hale getirilmesi: PLM yazılımlarının sahip olduğu simülasyon, sanal proses ve sanal fabrika vb. uygulamaları sayesinde üretim süreçleri önceden simule edilebilir. Bu kapsamda, üretim planları ve üretim takımlarının paralel çalışması sağlanarak esnek üretim planları oluşturulabilir ve planlama süreleri azaltılabilir [6].

Bilgi entegrasyonunun sağlanması: Tasarım ekipleri tarafından oluşturulan mühendislik ürün ağaçları (EBOM – Engineering Bill of Materials), PLM yazılımlarının sahip olduğu uygulamalar ile otomatik olarak imalat ürün ağaçları (MBOM – Manufacturing Bill of Materials) oluşturabilmektedir. 3 boyutlu dataya ait teknik resim, üretim prosesi ve yöntemi, üretim talimatı ve tedarik durumuna ait bilgi ve dokümanlar 3 boyutlu model ile birlikte hareket ederek imalat ve tasarım ekipleri arasında bilgi birliğinin oluşmasını sağlayabilir[7]. Bilgi entegrasyonu ile birlikte üretim sürecindeki oluşabilecek olası maliyetler azaltılabilir.

Rework işlemlerinin azaltılması: Tasarımı bitmiş parçanın üretim prosesleri sırasında karşılaşabilecek hataların önceden tespit edilmesi PLM sistemleri ile mümkündür. PLM yazılımlarının sahip olduğu sanal üretim tezgahları sayesinde parçada karşılaşabilecek olası hatalar sanal ortamlarda senaryolaştırılarak hatalar tespit edilebilir ve olası rework işlemler minimum hale getirilebilir.

Hurda miktarının azaltılması:  Üretim aşamasından önce PLM uygulamaları ile simülasyonu yapılan üretim proseslerinin doğru planlamasının yapılması ve kullanılacak malzeme miktarlarının önceden tespit edilmesi mümkündür. Malzemelerin en doğru şekilde kullanımı sağlanarak olası ortaya çıkabilecek hurda miktarı minumum hale getirilebilir. 

Sonuç

Ürünlerin tüm yaşam döngüsü boyunca yönetilmesini sağlayan PLM ile firmalar birçok faydadan yararlanmaktadır. Özellikle, ürünlerin toplam maliyetinin %95’ini oluşturan tasarım ve üretim aşamalarında maliyetler PLM sistemi ile azaltılabilir. PLM yazılımlarının sahip olduğu yeteneklerle bu maliyetler minimum hale getirilebilir. Bu sayede firmalar ürünleri ile pazar içerisindeki diğer rakipleri ile fiyat konusunda rekabet edebilir. 

Kaynaklar

[1] Terzi, Sergio & Bouras, Abdelaziz & Dutta, Debashi & Garetti, Marco & Kiritsis, Dimitris. (2010). Product lifecycle management - From its history to its new role. Int. J. of Product Lifecycle Management. 4. 360 - 389. 10.1504/IJPLM.2010.036489

[2] Gurman, E., K.Ventura and H. Soyuer, (2017). Product lifecycle management as a whole business management system: an exploratory research. Research Journal of Business and Management (RJBM), V.4, Iss.3, p.336-346

[3] Fielding, E. A., McCardle, J. R., Eynard, B., Hartman, N., & Fraser, A. (2014). Product lifecycle management in design and engineering education: International perspectives. Concurrent Engineering, 22(2), 123–134. https://doi.org/10.1177/1063293X13520316

[4] Sayer, S., Ülker, A. 2014. “Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi ,” Mühendis ve Makina, cilt 55, sayı 657, s. 57-64.

[5] Ameri, Farhad & Dutta, Debasish. (2013). Product Lifecycle Management: Closing the Knowledge Loops. Computer-Aided Design and Applications. 2. 577-590. 10.1080/16864360.2005.10738322

[6] Çalışkan, Z. , Yüksel, H. "Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi (PLM) Yazılımlarının Seçiminde Kullanılan Kriterlerin ANP Yöntemi İle Sıralanması" . Yaşar Üniversitesi E-Dergisi 16 (2021 ): 1480-1495 https://dergipark.org.tr/en/pub/jyasar/issue/64642/896155

[7] Alemanni, Marco & Destefanis, F. & Vezzetti, Enrico. (2011). "Model-based definition design in the product lifecycle management scenario" The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 52. 1-14. 10.1007/s00170-010-2699-y

Sertaç Akar-a,c, Prof.Dr.Semih Ötleş-a,b

a Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi Anabilim Dalı

b Ege Üniversitesi, Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi (PLM) Mükemmeliyet Merkezi

c Mühendislik Uygulamaları Uzmanı, BMC Otomotiv Sanayi ve Tic. A.Ş.