PROSESLERİN BİLGİSAYAR ORTAMLARINDA

MODELLENMESİ, ANALİZİ ve SEÇİMİ

Adil BAYKASOĞLU

Türkay DERELİ

Gaziantep Üniversitesi Endüstri Mühendisliği Bölümü

ÖZET

Bu makalede, günümüz üretim ve servis endüstrilerinin performanslarını artırmada modern bir yöntem olarak kabul edilen ve modern üretim yönetiminin vazgeçilmez bir aracı olma yolunda olan proses modelleme tekniği açıklanmakta ve tartışılmaktadır. Proses modelleme ile çözümlenmesi oldukça güç olan birçok endüstriyel probleme pratik çözümler üretmek mümkün olabilmektedir. Örneğin, bir üretim sistemine yeni teknoloji ürünü bir makina eklemek istendiğinde; bu yatırımın beklenen faydayı sağlayıp sağlayamayacağını, üretim hızının artıp artmayacağını ya da birim maliyetlerin düşüp düşmeyeceğini proses modelleme aracılığıyla kestirebilmek olasıdır. Yine, bir servis sisteminde yeni bir iş pratiği uygulanmak istendiğinde; yeni iş pratiği ile birlikte sistemin veriminin eskisinden daha iyi olup olmayacağının tespiti ve sağlanan faydanın düzeyi, sistemdeki darboğazlar, maliyeti en çok artıran ve/veya değer katmayan  faaliyetlerin tespit edilmesi gibi kritik sorulara proses modelleme aracılığıyla cevap aranabilmekte ve hatta, alternatif proses zincirleri oluşturularak, sistem performansını en iyileyen çözüme yaklaşılabilmektedir. Bunlara ek olarak, proses modelleme, ISO 9000 dokümanlarının hazırlanmasında, Toplam Kalite Yönetimi ve Yönetim Mühendisliği uygulamalarında ve maliyetlendirme çalışmalarında da kullanılabilen çok faydalı bir teknik olarak da karşımıza çıkmaktadır. Makalede, yukarıda bahsedilen ve benzeri konu ve sorulara proses modellemenin nasıl çözümler üretebileceği, bir örnek olay çalışması ile açıklanmaktadır. Ayrıca mevcut bazı proses modelleme yazılımlarının değerlendirilmesi yapılmakta ve bunlardan birinin kullanımı bir örnek ile tanıtılmaktadır.

ABSTRACT

In this paper, the process modelling technique, which is accepted as a modern method for improving performance of production and service systems is explained and discussed. Process modelling is becoming an important tool in modern production management practice. The main reason behind this is that, it is possible to generate practical solutions to many complex problems using process modelling. For example; assume that it is required to add a new technology machine tool to the production system. Will this investment generate the expected utility? In other words, will production increase and unit costs decrease? Assume that it is required to apply a new working practice in the service system. Will the firm become more productive or what will be the benefit ratio? What are the bottlenecks in the system? What are the critical activities in terms of cost? What are the non-value adding activities? What will be the performance of a planned alternative process chain? It is possible to find answers to the questions like these in a short period of time by using the process modelling technique. In addition to these, process modelling is a valuable technique in preparing ISO 9000 documents, in applying Total Quality Management and Re-engineering practices, and in doing costing studies. In the paper, by the help of a case study it is presented how process modelling generates answers to the themes mentioned. Moreover, some of the available process-modelling tools are evaluated and SIMPROCESS is introduced in the paper.

GİRİŞ

Günümüzün dinamik üretim koşullarında, işletmelerin rekabetçiliklerini ve dolayısıyla mevcudiyetlerini devam ettirebilmeleri için, maliyetleri düşürmeleri ve aynı zamanda kaliteyi ve tepkiselliği (responsivity) ön plana çıkarmaları beklenmektedir [1]. Çok boyutlu müşteri taleplerine (kalite, hız, fiyat, servis vb) en çabuk bir biçimde tepki verebilen, dinamik değişken piyasa koşullarına ve müşteri isteklerine etkin bir biçimde uyum sağlayabilen işletmeler daima bir adım önde olacak ve pazarda en büyük payı alacaklardır [1,2]. Özetle, TEPKİSEL ÜRETİM (RESPONSIVE MANUFACTURING) günümüz üretim dünyasının çokça kullanıla geldiği sloganlardan birisi olmuştur. Bu durum işletmelerin çalışma şekil ve yöntemlerinde radikal değişiklikler yapmalarını gerektirir.

İşletmeler için radikal değişikliklerin sonuçlarını kestirmek genellikle çok zordur. Bu nedenle, bu tip değişiklikler çoğu zaman riskli kabul edilmektedir. Fakat, günümüzün inanılmaz bir hızla ilerleyen teknolojisi, düşünülen değişiklikleri uygulamadan önce test ederek, değişimlerin sonuçlarını kestirebilmeyi adeta zorunlu hale getirmiş durumdadır. Bu kestirimleri yapabilmek için kullanılabilecek araçların önde gelenlerinden bir tanesi de; 'Bilgisayar Destekli Proses Modelleme' yöntemi ve araçlarıdır. Proses Modelleme, var olan bir proses üzerinde radikal değişiklikler yapmadan veya yeni bir prosesi tesis etmeden önce riskleri en aza indirgemek için çok detaylı analizler yapmayı mümkün kılar ve işletmelerin nasıl çalıştıklarını ve gerçekte neler yaptıklarını anlamalarına yardımcı olur [3].

Proses modelleme halen alanlarında lider konumunda bulunan bazı Avrupa ve Amerikan firmalarında uygulanmaktadır. Bu firmalar proses modellemeyi Toplam Kalite Yönetimi, ISO 9000 uygulamaları, Eğitim ve Yönetim Mühendisliği (Re-Engineering) çalışmaları için çok kıymetli bir araç olarak görmekte ve çoğunlukla bu uygulamalarda da kullanmaktadır. Bu işletmelerin hemen hepsi proses modelleme uygulamalarının verimliliğe olumlu yönde katkı yaptığını belirtmektedir. Ülkemizde yeteri kadar faydalanılmayan bu yöntemin uygulanması halinde, işletmelerimizin performansının olumlu yönde etkileneceğini düşünmekteyiz.

PROSES MODELLEME'NİN AMAÇ ve KAPSAMI

Girişim Modellemenin (Enterprise Modelling) bir alt kolu olan proses modellemenin amacı iş teşebbüslerinin basitleştirilmiş fakat faydalı işe-yarayan bir modelini oluşturmaktır. Girişim büyük bir işletmeler topluluğu olabileceği gibi, bir işletmenin bir bölümü, veya birbiri ile bağlantılı birkaç kısmı da olabilir. Geliştirilen proses modeli, teşebbüsün bilgisayar veya kağıt üzerine çizilmiş durağan bir modeli olabileceği gibi, tamamen bilgisayar ortamında geliştirilmiş devinimli bir modeli de olabilir. 

Tipik bir proses modelleme çalışması genellikle aşağıda belirtilen amaçların gerçekleştirilebilmesini hedefler [4]:

•   Sistemdeki darboğazların (bottleneck) belirlenmesi,

•   Sistemdeki değer katmayan faaliyetlerin belirlenmesi,

•   Sistemin performansını artıracak değişikliklerin keşfedilmesi,

•   Alternatif proses tasarımlarının gerçekleştirilmesi ve en iyi sonucu veren tasarımın seçilmesi,

•   Planlanmış alternatif tasarımların ekonomik açıdan sağlamasının yapılması,

•   Performans hedeflerinin belirlenmesi.

Proses modelleme aynı zamanda Yönetim (Değişim) Mühendisliği (Business Process Re-Engineering) için faydalı bir önkoşul olarak da düşünülebilir.

PROSES MODELLEME YAZILIMLARI

Proses modelleme çalışmalarının hızlı bir şekilde yapılabilmesi ve istenilen faydaların etkili bir biçimde elde edilebilmesi için bilgisayar destekli proses modelleme yazılımlarına ihtiyaç vardır. Piyasada, bu amaçla geliştirilmiş birçok yazılım mevcuttur. O halde işe iyi bir proses modelleme yazılımı elde etmekle başlanabilir. Burada dikkat edilmesi gereken en önemli konu hangi yazılımın seçileceğidir.

Son yıllarda proses modelleme için birçok yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılımların pek çoğu görsel tabanlı olup, prosesleri tanımlamada grafik semboller ve nesneler (objects) kullanırlar. Prosesleri ve onları oluşturan faaliyetlerin mantık ve rotaları bir seri kutucuk ve bunları bağlayan oklarla tanımlanmaya çalışılır. Her bir prosesin ve faaliyetin özel karakteristiği daha sonra proses ve faaliyete nitelik olarak atanır.   

Bu yazılımlar ile proses modelleme kapsamında çeşitli analizlerin yapılması mümkündür. Yapılacak olan analizlerin çeşitliliği, seviyesi ve niteliği kullanılan yazılımın metodolojisine ve düzeyine bağlıdır. Mevcut proses modelleme yazılımları üç ana kategori altında toplanabilir [5]:

• Akış Diyagramlama Tabanlı Yazılımları: En basit anlatımla, akış diyagramlama tabanlı proses modelleme yazılımları faaliyetleri ve rotaları tanımlamada kullanılmaktadır. Bu tip yazılımlar herhangi bir metodolojiyi esas almazlar ve öğrenilmesi en kolay olanlardır. Fakat, öğrenmedeki kolaylığın yanında bu tip yazılımların modelleme, benzetim ve analiz yetenekleri oldukça sınırlıdır. Bunun yanında bu tip yazılımları kullanarak prosesleri çok ayrıntılı bir şekilde grafiksel ve metinsel olarak elektronik ortamda tanımlamak mümkündür. Bu yazılımlar genellikle hiyerarşik modellemeye olanak tanıyarak prosesleri etken bir şekilde ve kompleksite yi azaltarak haritalamaya olanak verirler. Modellenecek olan proses çeşitli alt-proseslere ayrılarak sistematik olarak haritalama gerçekleştirilir. Bu gruba giren yazılımlar proses modelleme yazılımları içindeki en basit seviyeyi oluştururlar. Akış diyagramla tabanlı benzetim yazılımlarına örnek olarak Process Charter, Octave Process Manager, Optima ve Kaisha verilebilir.

• Sistem Dinamiği Tabanlı Yazılımları: Proses modellemede bir üst seviyeyi oluşturan bu yazılımlar sistem dinamiği metodolojisini esas alan kesiksiz (sürekli) benzetim programlarıdır. Bu yazılımlarla seviyeler, yığınlar, akışlar, dönüştürücüler, bağlayıcılar ve benzeri gibi metodolojiye özel yapılar kullanılarak modeller oluşturulabilir. Sistem dinamiği tabanlı benzetim yazılımlarına örnek olarak, ithink ve PowerSim verilebilir.

• Ayrık-Olay Tabanlı Yazılımları: Proses modelleme yazılımları arasında en yetenekli ve kapsamlı olanları ayrık-olay (discrete-event) tabanlı yazılımlardır. Bu yazılımlar nesne akışlarını modelleyerek animasyon yapabilme yeteneklerine de sahiptir. Kullanıcı oluşturduğu modelde nesnelerin hareketlerini benzetim sürecinde gözlemleyebilir. Bu tip yazılımların bazıları nesne tabanlı ve hiyerarşik modelleme özelliklerine de sahiptir. Bu ileri özellikler sayesinde, çok büyük ve kapsamlı proses modellerinin oluşturulması kolaylaştırılmaktadır. Ayrık olay tabanlı benzetim yazılımlarına örnek olarak BPSimulator ve SIMPROCESS verilebilir.

Uzmanların tecrübeleri ve proses modelleme çalışmasından beklenenler göz önüne alındığında, bir proses modelleme yazılımında olması beklenen üç temel yetenek şunlardır:

•   Proses haritalama (tercihen hiyerarşik) (Minimum gereksinim),

•   Dinamik benzetim,

•   Maliyetlendirme (tercihen faaliyet  tabanlı) .

Bu üç yeteneğin etkili bir proses yazılımında bütünleşik olarak bulunması gereklidir.

Klasik ayrık olay benzetim yazılımları ile proses modelleme yazılımları arasındaki temel farklılık proses modellemenin proses haritalama ve maliyetlendirme fonksiyonlarını içermesidir. Klasik bir benzetimde ana amaç bir program yardımı ile modellenen sistemin performansını ölçmektir. Geliştirilen model genellikle prosesi yazılı metin dosyaları ile tanımlamaz ve proses hakkında ayrıntılı bilgiler içermez. Proses modelleme yazılımlarında ise durum farklıdır. Proses haritalama teknikleri ile prosesler ve alt-prosesler genellikle hiyerarşik bir yapıda grafiksel ve metinsel olarak ayrıntılı bir şekilde haritalanır. Bu haritalar gerekirse html ve diğer formatlara da dönüştürülebilir ve web ortamlarında kullanılabilir. Klasik benzetim yazılımları maliyetlendirme fonksiyonlarını da içermezler. Modern proses modelleme yazılımlarında ise bu konu da çözüme kavuşturulmuştur. Birçok proses modelleme yazılımında faaliyet tabanlı maliyetlendirme fonksiyonu bulunmaktadır. Proses modelleme yazılımlarında olması gereken diğer önemli özellikler ise, kolaylıkla öğrenilebilme, diğer yazılımlarla veri alışverişi yeteneği ve Internet ortamında veri alışverişi yapabilme yeteneği olarak sıralanabilir. Detaylı bir gereksinimler analizi (requirement analysis) için, Şekil 1’de gösterilen modelde irdelenebilir.

Şekil 1. Proses Modelleme Yazılımları İçin Gereksinimler Modeli

Yukarıda belirtilen teknik özellikler kullanılarak yapılan bir karşılaştırmalı araştırma çalışmasında, SIMPROCESS yazılımı diğer yazılımlar arasından en öne çıkan yazılım olarak belirlenmiştir [6]. Bu araştırma, yazar ve iki araştırmacı tarafından 1999 yılında Nottingham Üniversitesi Üretim Mühendisliği bölüme alınacak olan proses modelleme yazılımının belirlenmesi amacı ile gerçekleştirilmişti. SIMPROCESS yazılımı ilgili bölümde açılan teşebbüs modellemesi yüksek lisans programında halen aktif olarak kullanılmaktadır. SIMPROCESS yazılımının en dikkat çekici özelliklerinden bir tanesi , kısa sayılabilecek bir sürede (ortalama 1 hafta) iyi seviyede öğrenilmesine imkan tanıyan özelliklerle donatılmış olmasıdır. Bu özellik, işletmelerde bilgisayar v.b. konularda bilgi birikimi ve deneyimi fazla olmayan fakat, prosesler hakkında bilgili ve yetkili kimselerin bu yazılımı kolayca kullanabilmeleri açısından oldukça önemlidir. Çünkü, proses geliştirme çalışmaları öncelikli olarak bu kişilerin görev ve sorumlulukları arasındadır. Tablo 1'de yapılan bu karşılaştırmalı çalışmanın sonuçları gösterilmiştir. Tablo 1’deki karşılaştırma modelinde izlenilen yaklaşım kısaca şu şekilde özetlenebilir. Yapılan ön çalışmadan sonra tabloda gösterilen dört yazılımından birinin alınmasına karar verilmiştir. Bu dört yazılımın deneme kopyaları projedeki üç kişilik grup üyelerine üç aylık bir deneme süresi için dağıtılmıştır. Üç ayın sonunda Tablo 1’de belirtilen yedi kriteri Şekil 1 deki alt kriterleri de göz önünde bulundurarak ne ölçüde sağladıklarını belirtmeleri istenmiştir. Değerlendirme 1 ile 6 arasında en iyiden en kötüye doğru bir skala kullanılarak yapılmıştır. Daha sonra her kritere bir ağırlık atanarak ağırlıklı toplam elde edilerek yazılımlardan bir tanesi seçilmiştir. 

 Makalenin ilerleyen bölümlerinde, SIMPROCESS yazılımı tanıtılmakta ve proses modelleme pratiği bu yazılım yardımı ile açıklanmaktadır.

Tablo 1. Dört Proses Modelleme Yazılımının Karşılaştırması

SIMPROCESS YARDIMI ile BİLGİSAYAR ORTAMINDA PROSESLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

SIMPROCESS ve diğer ayrık-olay tabanlı proses modelleme yazılımlarının üç temel yapı taşı vardır [7]:

•   Prosesler,

•   Kaynaklar,

•   Objeler (sistemde hareket halinde olan nesneler).

Prosesler, yerine getirilmesi belirli bir zaman gerektiren davranışları (kayıt, montaj v.b gibi) gösterir. Kaynaklar, faaliyetleri gerçekleştirmek için gerekli olan nesnelerdir. Objeler, prosesler arasında akar (transfer edilir) ve genellikle prosesler tarafından dönüşüme uğratılır. Örnek olarak, bir montaj prosesinde, çeşitli birleştirme faaliyetlerini yerine getirebilmek için işçiler ve montaj gereçleri gibi kaynaklara ihtiyaç vardır. Malzeme ve ürün objeleri ise, montaj faaliyetleri sırasında nitelik değiştirerek proses içinde ve prosesler arasında akmaktadır.

SIMPROCESS bu üç yapı taşını kullanarak, faaliyet tabanlı maliyetlendirme (Activity Based Costing, ABC), dinamik proses analizi ve proses haritalama (process mapping) arasındaki entegrasyonu sağlar. Faaliyet tabanlı maliyetlendirme tekniği, proseslerin faaliyetlerden oluştuğu ve girdilerin çıktılara dönüştürüldüğü gerçeğinden hareket ederek maliyetlendirmeyi yapar. SIMPROCESS faaliyet tabanlı maliyetlendirme tekniğini kullanarak, maliyet bilgisini faaliyet esasına göre organize ve analiz eder.

SIMPROCESS ya da diğer yazılımları kullanılarak yapılan proses modelleme çalışmalarında genel olarak uygulanacak dört temel adım bulunmaktadır. Bunlar aşağıda sıralanmıştır:

ADIM-1:  Bir proses modeli oluştur

•   Öncelikle faaliyetleri ve prosesleri belirle, daha sonra bunları proses akışını belirlemek üzere rotalarla bağla.

•   Daha sonra modelde kullanılan objeleri ve kaynakları tanımla

•   Son olarak modeli gerçekçi veriler ile donat.

ADIM-2: Proses benzetimini gerçekleştir

•   İlgili performans kriterlerini seç (üretim zamanı, kapasite kullanım oranı, faaliyet maliyetleri vb. gibi)

•   Oluşturulması istenilen raporları tanımla

ADIM-3: Sonuçları analiz et

•   Benzetim sonucunda elde edilen istatistiklerden detaylı raporlar elde etmek mümkündür. İstatistikler ışığında, hangi kaynağın veya faaliyetin darboğaz oluşturduğu, hangi faaliyetlere veya kaynaklara en fazla para harcandığı gibi birçok faydalı sonuç elde edilebilir. Bu sonuçlar kullanılarak, proseslerin alternatif tasarımı için bir alt yapı oluşturulmuş olur.

ADIM-4: Alternatifleri değerlendir

•   Proses modellemenin ana amacı alternatif proses tasarımlarını değerlendirmektir. SIMPROCESS bunu Alternatif Alt-Proses Yapıları tanımlayarak gerçekleştirmektedir.

ÖRNEK OLAY ÇALIŞMASI

Bu örnek olay çalışmasında, bir makina parçası montajının proses modeli geliştirilmekte ve alternatif üretimi için yeni proses zincirleri tasarlanmakta ve bu alternatifler incelenmektedir. Ürünün basitleştirilmiş teknik resmi Şekil 2’de gösterilmektedir. Bununla birlikte, kullanılan üretim teknolojisine bağlı olarak ürün tasarımında bazı küçük değişiklikler olabileceğinin altı çizilmelidir. Örnek olay çalışmasında kullanılan ürün taşıtların hidrolik sistemlerinde kullanılan bir kontrol kolu görevini görmektedir.

Şekil 2. Örnek Ürün

Öncelikle mevcut proses zinciri SIMPROCESS kullanılarak modellenmiş ve incelenmiştir. Daha sonra mevcut proses zincirinin bazı proseslerini değiştiren, bazılarını da geliştiren iki uygulanabilir alternatif proses zinciri modellenerek olası değişikler için incelenmiştir. Proses modelinde, üretim sistemi üç temel prosese ayrılmıştır: TALEP, ÜRETİM ve DEPOLAMA (Bkz. Şekil 6). Bu çalışmada daha çok ÜRETİM prosesi üzerinde durulmaktadır. TALEP, seçilen proses zincirine göre hammaddeler için gerekli olan isteği belirtmektedir. Şekil 7'de mevcut proses zinciri için talep oluşturma faaliyetleri ve bunların SIMPROCESS yazılımındaki nasıl oluşturulduğu gösterilmiştir. Modelleme hiyerarşisinde en üst seviyeyi oluşturan TALEP prosesini (Şekil 3) gösteren insan figürünün üzerinde iken farenin (mouse) sağ tuşuna basıldığında gösterilen üretim alternatiflerinden mevcut proses zinciri seçilip, daha sonra aynı figüre fare ile çift tıklatıldığında Şekil 4'deki talep oluşturma faaliyetleri penceresi açılmaktadır. Bu şekilde, talebi oluşturacak faaliyetin sembolü üzerine çift tıklatıldığında ilgili nesne için talep oluşturulabilmektedir (Şekil 4). Talep sabit olabileceği gibi, belirli bir çizelge dahilinde de oluşturulabilir.

Şekil 3. Proses Modeli: En Üst Seviye