New approaches to minimizing cycle time in assembly line balancing problems: Task paralleling and station paralleling

Bu tez çalışmasında, montaj hattı dengeleme literatüründe henüz çok yeni teknikler olan paralel görev atama ve paralel istasyon oluşturma yaklaşımlarından yararlanılmıştır. Paralel görev atama yaklaşımı gereği, işlerin (görevlerin) bölünemezliği varsayımı korunarak, bazı görevlerin birden fazla istasyona atanabilmesine izin verilmektedir. Paralel istasyon oluşturma yaklaşımında ise birbirleri ile aynı ekipman ve donanıma sahip eş istasyonların, üretim hattının herhangi bir aşamasında birden fazla sayıda yer alabilmesine imkân tanınmaktadır. Bu yaklaşımlar, özellikle işlem süresi çevrim süresinden büyük görevlerin bulunduğu veya görev süreleri arasındaki farkın çok yüksek olduğu montaj hatlarında, çevrim süresinin düşürülerek üretim oranlarının istenilen seviyelere çıkarılmasında en etkili yöntemler arasındadır. Bununla birlikte, bu yaklaşımların; mevcut işgücü ve sürenin verimli kullanılması, atıl sürelerin minimize edilmesi, müşteri taleplerindeki dalgalanmalara ve üretim ortamında meydana gelebilecek olası aksaklıklara karşı zamanında önlem alınabilmesi gibi birçok avantajı mevcuttur. Bu çalışmanın amacı, paralel görev atama ve paralel istasyon oluşturma yaklaşımlarından yararlanılarak geliştirilen matematiksel programlama modellerinin ve paralel istasyon oluşturma yaklaşımını temel alan sezgisel bir yöntemin, montaj hattı dengeleme problemlerinde uygulanabilirliğini göstermek ve bu yöntemlerin literatüre kazandırılmasını sağlamaktır. Çalışmanın ilerleyen bölümlerinde, önerilen sezgisel yöntem ve matematiksel modellere yönelik açıklamalara ayrıntılı olarak değinilmiştir. Bu çalışma kapsamında önerilen sınırlandırılmamış özellikteki modellerin montaj hattı felsefesine aykırı sonuçlar ürettiği belirlenmiştir. Bu sebeple, önerilen modellere ek olarak, görevler arası geçiş süreleri ve açılan her bir paralel istasyon için söz konusu olan ceza katsayısı değerlerini de içeren yeni matematiksel modellerin geliştirilmesi sağlanmıştır. Çalışmanın son aşamasında ise yapılan kapsamlı bir uygulama çalışması ile önerilen çözüm yöntemlerinin ürettikleri sonuçlar ve çözüm performansları karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştirThis thesis utilizes the approaches of task paralleling and station paralleling, which have been recently developed in assembly line balancing literature. The task paralleling approach allows some tasks to be performed on more than one station, assuming that jobs (tasks) are indivisible. Station paralleling approach, on the other hand, is based on the existence of identical stations, having same equipment and hardware, at any stage on the assembly line. Both approaches are among the most effective methods for decreasing the cycle time and increasing the productivity up to the desired levels, especially in assembly lines, where task durations are larger than cycle time and processing times of tasks vary significantly. Furthermore, these approaches have many advantages in terms of productive use of available capacity and time, minimizing idle time and taking timely measures against customer demand fluctuations and potential disruptions in production. The purpose of this study is to demonstrate the applicability of mathematical models and a heuristic method, which utilize task paralleling and station paralleling, in solving assembly line balancing problems, and make a contribution to literature. In the following sections, the heuristic method and proposed mathematical models are explained in detail. The proposed models with some unlimited parameters produced results that do not comply with assembly line philosophy. Therefore, in addition to present models, some new mathematical models with transition times between tasks and penalty coefficients for each new parallel station, were developed. In the last section of the study, the results of the proposed mathematical models are analyzed and compared, within a comprehensive case study