İmal Usülleri İmalatta Bilgisayar Destekli Tasarım Ders Notu (Murat Kıyak) YilDIZ TEKNiK ÜNivERSiTESi MAKiNE FAKÜLTESi MAKiNA MÜHENOiSiiGi BÖLÜMÜ MAKiNA MALZEMESi VE iMALAT TEKNOLOJiSi ANABiLiM DAli iMA LA TTA BiLGiSA YAR DESTEKLi TASARiM (Ders Kodu: 6303223) Ögr.GÖr.Or.Murat KIYAK istanbul, 2004IMALATTA BILGISAYAR DESTEKLI TASARiM TASARIM NEDIR? Tasarim, öngörülen veya öngörülebilecek gereksinimleri karsilamak amaciyla, yeni ve mevcut ürün ve/veya üretim sistemlerini, • Tüketici gereksinimleri dogrultusunda, • Bilimsel veriler isinda, • Günün ulasilmis teknik ve teknolojik düzeyi çerçevesinde, • Üreticinin ve tüketicinin geçmis deneyimlerini gerçeklestirineyi hedefleyerek, tasarimcinin yaraticiliginin da katkisiyla probIemin çözümüne yönelik analiz, sentez, malzeme seçimi, ölçme ve kontrol yöntemlerini de kullanarak, yürütülen faaliyetlerdir. Tasarimin yapilma amaci temelde bir ihtiyaci karsilamaktir. Tasanin Kavramina Genel Bir Bakis Tasarim, insanlarin yasamlarini sürdürürken kendileri ile bütünlestirdikleri çevreyi olusturinak için yaptiklari bir eylemdir. Bu, bir yasam biçiminin göstergesidir. Tasarim bir ürünün en ekonomik biçimde imal edilebilecegi nok1:aya kadar bu ürünün tanimlanmasini içerir. Tasarim genis bir bilgi ve beceri yelpazesine ihtiyaç duyar. Gerekli olan bilgi ve becerinin bir kismi tekniktir, fakat çogu birikime baglidir. Tasarim bir gelistirme sanatidir. Her ürün belli bir amaca hizmet etmesi için ortaya konur. Bu nedenle tasarimin bu amaca hizmet etmesini saglamak gerekir. Bilgi ile desteklenmis düsünce gelistirine süreci içerisinde sembolik bir ifadeyle sonuçlanir. Tasarimin degerlendirilmesi asamasi bu kontrolü saglayan süreçtir. Tasarimin degerlendirilmesi günümüzde tasarlama sürecinin ayrilmaz bir parçasi haline gelmistir. Degerlendirme bilinçli veya bilinçsiz insan varligindan bu yana yapilmaktadir. Tasarimin degerlendirilmesinin sistematik bir biçimde gerçeklestirilmesi 20. yüzyilin son yarisindan itibaren yapllmak1:adir. Endüstri ürünlerinin imalatiari, endüstriyel üretim sistemlerinin belirlenmesi, degerlendirmenin bilinçli olarak yapilmasini saglayan baslica nedenlerdir, Endüstriyel bir sistem ile bir amaca yönelik ayni üründen çok sayida üretilmesi gibi özeiiikleri degerlendirine sürecinin önemi de artmaktadir. Günümüzde 19, yüzyilin el isçiligine dayanan üretime yönelik tasarim anlayisindan vazgeçilmis, böylelikle maliyet asagilara çekilirken üretimde makine kullanimi gündeme gelmistir. Tasarim bugün artik dünya ekonomisinde önemli bir güç olmustur. Günümüzde endüstrilesmekavrami, dolayisiyla tasarim, gelismenin anahtari olarak görülmektedir. iyi bir tasarim hem analiz hem de sentez gerektirir. Bir tasarim yaparken tasarimi yapilan parçanm davranis biçimlerinin hesaplanmasi için mümkün oldugunca mühendislik bilimlerinden yaralanilmalidif. Tasarimin analiz evresi, genellikle gerçek sartlarin modeller yardimiyla basitlestirilmesIni içerir. Sentez evresi ise ergonomik bir tasarim olusturmayi saglar. Tasarim prosesinin adimlari sunlardan olusmaktadir; I. ihtiyacin Belirlenmesi: isletmelerde ihtiyaçlar bir çok noktada tanimlanmaktadir. Pek çok isletmede yeni tasarimlar olusturabilmek için arastirina-gelistirme laboratuarlari mevcuttur. ihtiyaçlar genellikle mevcut durumda meydana gelen memnuniyetsizliklerden olusur. ihtiyacin belirlenmesiyle, maliyetlerin düsürülmesi, güvenilirligin veya perforinansm artmasi veya hep ayni ürünü tüketmek1:en bikmis olan kisilere yenilik saglamak amaciyla tasarimlar yapilmaktadir. 2. Problemin Tanimlanmasi: Tasarim prosesinin en kritik nok1:asi problemi tanimlamaktir. Problem mümkün olan en genis bakis açisi ile belirlenmelidir. Problemle ilgili yeterli bilgi toplandiktan sonra analize geçilir ve böylelikle daha detayli tasarimlara ulasilabilir. 3. Bihi:I Toplama: Tanimlanmis problemle ilgili bilgi için basvuru kaynaklari incelenmelidir. Eldeki bilgilerden hangi sonuçlara varilabilecegi belirlenmeli, ayrica spesifik ihtiyaçlara cevap verebilirligi incelenmelidir. 4. Kavramsallastirma: Kavramsallastinna adiminda bir ihtiyaci karsilamak üzere yapilan bir tasarimi olusturan elemanlar, mekanizmalar, prosesler veya konfigürasyonlar tanimlanir. Genellikle tasarim ile ilgili kavram olusturulurken bir model izlenir. Bu model analitik ve deneyselolmak üzere iki adimdan olusur. çogu mühendislik uygulamasinda tasarimlar analitik modelleme kiiiianilarak yapilir. Kavramsallastinl1anin önemli bakis açisini bu iki model arasindaki sentez olusturur. Iyi bir tasarimin nasilolmasi gerektigi ana hatlari ile sunlardir; 2 Ögr.GÖr.Or.Müb.Murat KIYAKIMALA TT A BILGISA YAR DESTEKLI TASARIM a) Baska yaklasimlari incelemeden geleneksel tasarim prosesleri olusturulmamalidir. b) Tasarimin tümünü basitlestinnek amaciyla, tasarimin bir parçasina ait bir bileseni gerektigi taktirde karmas iklastiri labiiir. c) Içiiiden çikamayacak kadar karmasik bir tasarim kÜçÜk kisimlara ayirarak olusturulabilir. d) Tasarimi yaparken, üründe kullanilmasi düsünülen malzemeleri bir arada incelenmelidir. e) Bilimsel gelismeler izlenerek, yapilan tasarimlarda mümkün oldugunca uygulanmalidir. 5. Gelistinne: Tasarimin gelistirilmesi adimi tam ve eksiksiz olmalidir. Bu adim, bilgisayar yardimi ile yapilan hesaplamalar ve analitik model Üzerinden tasarimi içerir. Tasarimin her evresinde en önemli konu kontroldür. Kontroller matematiksel ve mühendislik olmak üzere iki gruba ayrilabilir. Matematiksel kontrollerde analitik modelde kullanilan aritmetik durumlar gözden geçirilir. Mühendislik kontrolleri ise daha çok tasarimi yapan kisilerin görüslerine dayanmaktadir. 6. Uzlasma: Tasarimin esas amaci kullanicinin ihtiyacini karsilamaktir. Bu yüzden sonuna ulasilmis bir tasarimda mutlaka bir uzlasmaya varilmahdir. Tasarimin son asamasi olan uzlasma hem sözlü olabilir, hem de kullaniciya bir rapor olarak iletilebilir. Iyi yürütülen bir tasarim projesinde proje yürütücüsü ile kullanici arasinda sürekli bir diyalog olmalidir. Tasarim kavramina kronolojik olarak bakildiginda ve uygulama tarzi olarak incelendiginde, esas olarak, Klasik, Sistematik ve Bilgisayar Destekli olmak üzere üç grupta incelenebilir; KLASIK TASARiM Klasik tasarim süreci, sistematik tasarima geçilmeden önceki, II Dünya Savasi sonlarina kadar olan dönemi içermektedir. Bu çesit tasarimda tasarimi gerçeklestirecek kisinin konuya karsi yetenegi ve konu hakkinda genis bir tecrübeye sahip olmasi gerekir. Tasarimin gelismesinde ivmelendirici yön, bu konuda basarili olan eski modellerin örnek alinmasi ve yenilerinin bunlardan esinlenerek yönlendirilip tasarlanmasidir. Klasik tasarimla gerçeklestiriImis yapitlar incelendiginde ortaya çikan ürünlerin, tasarimeisinin yetenek ve bilgisinin bir ölçütü oldugu görülmektedir. Bu, klasik ekolü benimsemis bir tasarimcinin yetismesi en az birkaç yillik bir tecrübeyle mümkün olabilmektedir Klasik tasarim günümüzde de özellikle az gelismis ülkelerde öneminden hiçbir sey kaybetmemistir Bir alanda teknolojik ilerleme ürünün tasarim veya üretim teknigini degistirerek; ürünün kalitesini ve kapasitesini artiran, ürünün üretim maliyetlerini asagiya çeken, ürüne kullanimda ve üretimde ilave üstünlükler saglamaktir. Günümüzde klasik tasarim uygulamalari ile bunlarin tamamini saglamak mümkün olamamaktadiL Bu bakimdan, tasarimin, sistematik bir sekilde ve konunun uzmanlarindan olusan kisilerce olusturulmasi ile daha uygun sonuçlara ulasilabilmektedir. SiSTEMATIK TASARiM Sistematik tasarim, yeni bir ürünün tasariminda, klasik tasarimda oldugu gibi tasarimcmin yeteneginin kisisel bilgi ve tecrübesinin çözümleyici unsur olmaktan çiktigi buna karsin tasarimin her kademesinde yeni bir sistematigin olusturulup tüm tasarim sürecinin algoritmik yapismin ve isleyisinin düzenlenip denetlenebildigi tasarim seklidir. Özellikle IL Dünya Savasi'ndan sonra tasarim konusunda esasa dayanan bazi düsünce degisiklikleri olusmustur. Savas sonrasi gelisen ihtiyaçlar sonucunda teknolojinin sinirlari çok gelismis ve bilinmekte olan tasarim sistemlerinin, tezgah, makine ve donatimlarm yanina, sentetik madde isleme makineleri, reaktörler, uzay ve bilgisayar teknolojisi gibi yeni ve çok genis disiplinler eklenmistir. Tasarim konularindaki önemli degisiklik otomatik kontrol ve ölçme tekniginin bu alanlara çok genis ölçüde girmesiyle olusmustur. Ayrica bu teknolojik gelisiiie yaninda, hizla artan rekabet daha üstün nitelikli ve ucuz ürünlerin kisa sürelerde gelistirilmeleri gerekmektedir. Sistematik Tasarimda Islem Sirasi a) Görevi yerine getirecek bir modelin olusturulmasi. b) Çok faktörlü karisik sistemlerden, deneyler yardimiyla ek bilgilerin elde edilmesi. c) Konu ile ilgili diger arastirmacilarin bulgularinin degerlendirilmesi. d) Çalisma tarzinin belirlenmesi ve bu amaçla bir krokinin ol usturulmasi. e) Boyutlu olarak ön tasarimin gerçeklestirilmesi ve tasarim üzerinde hesaplamalarin yapilmasi. f) Ön tasarim hesaplarindan çikan sonuçlara dayanarak son sekillendirme ve detaylandirma gibi asamalarin olusturulmasi Ögr.GÖr.Dr.Müh.Murat KlYAKIMALATTA BILGISAYAR DESTEKLI TASARIM Konstriil'tif Gelistirme ___ 1_- Konsepsiyon (bilgi toplama) Ön Sekillendirme Konstrüksiyon ]- Son Sekillendirme Konsepsiyon teorik modelin olusturulmasidiL Burada hedef teknik gelistirme ile ilgili bilgi toplama doküman temini ve bunlar esas alinarak daha soyut sentezlere gidilmesidiL Sekillendirme temelde ikiye ayrilmaktad~L Ön sekillendirme; çesitli teorik modellerin maddeselolarak gerçeklestirilmesinde ilk adimdir. Burada hedefmaddesel gerçeklestirme için doküman teminidiL Son sekillendirme; üzerinde karar kilinan sekillendirine veya çalisma prensibinin detaylarina kadar inen son sekillendirmedir. Burada hedef maddesel gerçeklestirme için sonuç dokümanlarinin hazirlanmasidir. Tasarimda Çalisma Sekilleri Her tasarim isleminde uygulanan çalisma sekillerinin bir kismini niteliksel bir kismi da niceliksel faaliyetler seklinde aymnak mümkündür. Niteliksel Tasarimda Ana Hatlarm Belirlenmesi Bir tasarima baslamadan önce bazi temel sorularin sistematik bir sekilde cevaplandirilmasi gerekmektedir. i. Uygulama: Tasarlanan sistem nerede ve ne maksatla kullanilacaktir. L Fonksiyon prensibi: Hangi yöntem, prensip veya fonksiyon tarzi sistemde kullanilmaktadir. 3, Fizikselolaylar: Sistem içinde ne gibi fizikselolaylar olusmak'tadir (hiz, ivme vb). 4. Tasarim özellikleri: Hangi tertibat elemanlari veya tasarim özellikleri fonksiyon prensiplerinin gerçeklenmesinde uygulanacaktir. 5. Imal usulleri: Sistemin olusturulmasinda hangi imal usulleri uygulanmaktadir. 6. Malzeme: Sistemde hangi malzemeler kullanilacaktir. Malzemelerin seçim nedenleri ve malzeme-imal yöntemi ikilisinin çok iyi incelenmesi gerekmektedir. 7. Kullanim özellikleri: Tasarimda kLlllaniml kolaylastiracak ne gibi özellikler vardir. Özeiiikle ergonomik bagintilar dikkate alinmali ve emniyet faktörleri incelenmelidir. Sistematik Tasarimda Çözüm Olusturma Çözüm bulma yöntemleri iki grupta toplanabilir. Bunlardan ilki, seziye dayanan yöntemler ikincisi ise bilinçli olarak ilerlemeye dayanan yöntemlerdir. Seziye Dayali Çözüm Bulma Yöntemleri Burada; tasarim. gelistirme amaciyla en yaygin kuliandan yönternlerden üçü, düsünce simsekleri yöntemi, 635 yöntemi ve synektif yönteminden bahsedilecektir. • Düsünce Simsekleri Yöntemi Bu yöntemin esasini, bir çalisma grubunda bulunan kisilerin düsüncelerini birlestirmesi yolu ile yeni fikirlerin ortaya çikmasi olusturur. Yöntemin uygulanmasi su sekildedir. l, En az bes en çok on bes kisiden olusan bir grup kurulur ve grupta tecrübeli bir idareci bulunur. i Grubu olusturanlarin hepsi ayni konunun uzmani olmamali, yan dallardan hatta baska konulardan da birkaç uzman bulunmalidir. 4 Ôgr.Gör.Dr.Müh.Murat KIYAKIMALA TT A BILGISA YAR DESTEKLI TASARiM 3. Grupta, ast-üst iliskisi olmamali, katilimcilar arasinda hiyerarsik bir baginti bulunmamalidir. Böylece sikilganlik yada asiri saygi faktörlerinin kisitlayici etkisi olmayacaktir. 4. Toplanti genellikle yarim saatten fazla sürn1emelidir. Gerekirse bu çalisma belli bir süre sonra yeniden tekrarlanmali dir. 5. Grup üyeleri birbirleri üzerinde kisitlayici etkide bulunmamalidir. 6. Toplantinin basinda ortaya atilan fikirlerin uygulanabilirlik olanaklarina agirlik verilmemelidir. 7, Ortaya konan önerilerin, katilimcilarca degisik sekilleri veya karsitlari ortaya konulmalidir. 8. Ortaya konan bütün fikirler kayit edilmelidir. 9. Tespit edilen sonuçlar uzmanlar tarafindan degerlendirÜmelidir. Uzmanlar tarafindan yapilan degerlendinneler sonucunda ortaya çikan veriler grup tarafindan bir kez daha tartisilmalidir. LO, Burada idarecinin görevi sadece organizasyon yönünden olup, fikir akimina yönetici olarak etki yapmamahdir. - • 635 YöntemI Bu yöntemde, katilimcilarin her birinden üç farkli çözüm önerisi istenmektedir. Bes dakika sonra her katilimci hazirladigi önerileri yanindaki kisiye vermektedir. Yapilan incelemeden sonra her katilimci önerilerdeki teklifleri düzelterek üç yeni teklif ortaya koymaktadir. Katilimci sayisi alti kisidir. Yöntemde, öneriler sistematik olarak tamamlanmakia oldugundan, gelisme olaylarinda izlenebilir bir süreklilik vardir. e Synektif Metotu Kelime anlami farkli ve görünümde önemsiz sayilan kavramlarin birlestirilmesi anlamina gelir. Düsünce simseklerine benzerdir. Düsünce simsekleri yönteminden farki; teknik çözümlerin bulumnasinda teknik olmayan veya yari teknik alanlardaki degisim veya gelisim benzerliklerinden teknik çözümde yaralanilmasidir. Yöntem su asamalardan olusmaktadir; 1, Problem in çözümü. 2. Benzer gelisme karakieristigi olan, farkli konudaki bir baska olaya geçis. 3. Benzerligin analizi, Sayet ortaya atilip yaralanilan olay benzer olan bir sonuca götürmüyorsa baska bir benzer olaya geçilir. 4. Benzer hal söz konusu ise esas problem ile karsilastirilmasi, 5. Bu karsilastirmada yeni bir fikrin olusturulmasi, 6. Bu fikrin uygulanabilecegi konstrüktifbir çözümÜn bulunabilmes!. Bilinçli Ilerleme Yöntemleri (Disenrsn Yöntemler) Bu yöntemlerden yaygin kullanilanlari; adim adim çözüm arama, diger sistemlerin analizi, benzerlik mekanigi ve analajisinden yaralanma, ölçmeler ve model deneyleri dir . • Adim Adim Çözüm Arama Bu yöntemde önce seziye dayali bir ilk bulusa sahip olmak gerekir. Bunun üzerine çizilen prensip krokileri adim adim düzeltilmektedir. Bu durumda pek çok çözüm sekli ortaya çikabilmektedir. Bu yöntemde tecrübeli tasarimClya gereksinim duyulur. Genellikle bir çok tasarimcinin karsilikli fikir alis verisi ile adim adim düzeltmeler yapilir. • Diger Sistemlerin AnalizI a) Dogal Sistemlerin Analizi: Dogada mevcut sekil, yapi, sistem ve olaylarin incelenmesi ile pek çok teknik bulusa gitmek mümkündür. Bu arastmnalar bionik veya biomekanik adi altinda toplanmaktadir. Bionik, biyomekanik günümüzde kullanilan uygulamalariyla dogadaki modelleri inceleyen ve örnek alinan modellerin tasarimda taklit edilmesiyle problemlere çözüm getinneyi amaçlayan bilim dallaridir. b) Fiziksel denklemlerin Analizi: Burada fizikselolayin basitlestirilmis bir modeli kurulur önemli olan faktörler ilk plana geçirilir. Bunlar arasindaki matematiksel baglar ise sistemin matematiksel modelini olusturur. Gerçek sistemin çikis degerleri ile matematik modelin çikis degerlerinin birbirine yaklastirilabilmesi için ara modelde ve bagintilarda degisiklik yapilir. Her tasarim islemi bir fiziksel olayin tasiyicisi niteliginde oldugundan bu yöntem tasarimlar için geçerlidir. 5 Ögr.GÖr.Dr.Müh.Murat KIYAKIMALA TT A BILGISA YAR DESTEKLI TASARIM c) Tanimlanmis tasarimlarin veya çözüm yollarinin analizi: Çözülecek problemlere benzer veya ona yakin basarili çözümlerin analizi yeni çözümler için faydali bilgiler kazandirabilir. Yöntemin sakincali yani bazen örnege fazlaca bagli kalinmasidir. • Benzerlik Mekanigi ve Analojisinden Yaralanma Benzerlik mekanigi yardimi ile temel tiplerin modüler tasarimlarinin meydana çikmasi saglanir. Örnegin; mekanik bir titresim sisteminin incelenmesinde, eleh.1:rikbenzesiminden yararlanilarak problemlerin çözümü, hem problemin çözümü hem de sistemde ne gibi yenilestirmelerin yapilacagi ortaya çikar. * Ölçmeler ve Model Deneyleri Mevcut tasarimlar üzerinde belirli hedeflere yönelik ölçmeler, örnegin, deneysel gerilme analizleri titresim ölçmeleri gibi benzerlik mekaniginden yaralanma sonucunda daha gelismis tasarimlarin meydana çikarilmasi mümkündür. Sistematik Tasanmda Üretim Maliyeti Bir ürünün maliyetini olusturan çesitli etmenler mevcuttur. Bir ürünün üretim masraflarini azaltmak için onun üretim, montaj ve malzeme harcamalari minimuma indirilmelidir. Tasarim faaliyetlerinin niteliksel veya niceliksel bütün fazlarinda degisen agirliklarda üretim maliyeti üzerinde durulmalidir. Üretim maliyetlerini düsürücü tedbirler bir faaliyet bölgesindeki maliyeti düsürürken diger faaliyet bölgesindeki maliyeti artirabilir. Örnegin, parçalarin montajlarinin kolayolabilmesi için sekillendirmeyi bir miktar karmasik hale getirmek gerekebilir. Bu ise üretim maliyetini artirir. Bu durumun tasarim asamasinda dikkate alinmasi gerekmektedir. BILGISAYAR DESTEKLI TASARiM Bilgisayar Destekli Tasarim (CAD) Bilgisayar Destekli ~ Çizim (CAD) Son lu Eleman A""'''' (CeA~ .. ':~ , i i i i. Sekil I. Bilgisayar Destekli tasarimin grafik olarak gösterimi Tasarim ve üretimde bilgisayar kullaniminin tarihi 1946'da ENIAC ve onu izleyen ilk bilgisayarlarin ortaya çiktigi yillara kadar uzanmaktadir. ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer), 5 haziran 1943 yilinda, Amerikan Ordu Donatim Birimi tarafindan, Moore School ofElectrIcal Engineering'da arastirilmasi ve olusturulmasi için teklifte bulunulmustur. ENIACin tamamlanmasi, Prof. Brainard, Dr. Eckert ve Dr. Mauchly tarafindan 1945 sonbaharinda gerçeklestirilm istir. 15 Subat 1946 yilinda Pennsylvania Üniversitesinde kullanilmaya baslanmistir. 6 Ögr.GÖr.Dr.Müh.Murat KIYAKIMALATTA BILGISA YAR DESTEKLI TASARIM Sekil 2 ENIAC'in genel görünümleri 1955-1959 yillari arasinda MIT (Massachusetts Institute of Technology)'de sürdürülen ve ilk yüksek düzeyli NC programlama dili olan APT(Automatically Programmed Tools)'un gelistirilmesi ile sonuçlanan çalismalar sirasinda arastirmaci DLRose ilk kez CAD (Computer Aided Design) terimini ortaya koymustuL ilk bilgisayar destekli tasarim sistemi akademik düzeyde i963 yilinda ortaya konmustuL Bunu General Motors(GM)'un büyük bilgisayarlarda çalisan ilk endüstriyel sistemleri izlemistir. Özellikle donanimin çok pahali olmasi ve piyasa yazilimlarinin bulunmamasi bilgisayar destekli tasarim ve bilgisayar destekli imalat sistemlerinin kullaniminin uçak, otomotiv ve gemi sanayi ile sinirli kalmasina yol açmistiL 1970'lerde dünyada yalnizca 50 firma, sadece karmasik yüzeylerin tasarimi ve bu yüzeylerin nümerik kontrollü tezgahlarda imalatinda bilgisayar destekli tasarim ve bilgisayar destekli üretim kullanilmaktayd!. Sistemlerin tüm sektörlerde yayginlasmaya baslamasi ancak 1980' li yillarda gerçeklesmistiL Bilgisayar Destekli Tasanmm Endüstriye Katkilan Bilgisayar destekli tasarim ve bilgisayar destekli üretim (CAD/CAM), verimliligin artirilmasi amaciyla tasarim ve üretimde bilgisayarlarin kullanildigi sistemlere verilen genel addir. Üretim ve üretim öncesi imalata yönelik çalismalarin bilgisayar yardimiyla yürütülmesidiL Bilgisayar destekli tasarim sistemlerinin en önemli özelligi grafik bilgileri çok hizli ve dogru sekilde depolayip geri çagirabilmesi degistirip ekranda gösterebilmesidir. Bu yolla mühendislik hizmetleri daha verimli hale gelmekte; enerji, hammadde ve insan gücünün yararli kullanilmasiyla ürün kalitesi artmaktad~L Tasarim ile ilgili boyut ve açiklayici bilgiler grafiklerle birlikte depolanabildigi için karmasik mühendislik analizleri üretim maliyeti hesabi, raporlama faaliyetleri ve tasarimdaki uyumsuzluklar daha üretime geçilmeden belirlenebilmekte ve gerekli önlemler alinabilmektedir. Bilgisayar destekli tasarim ve bilgisayar destekli üretim sistemlerinin önemli bir özelligi de bir uygulamanin degisik asamalarinda çizimleri ve hesaplamalari yapan kisilerin ayni sistemi ayri ayri uyum içinde kullanabilmesidir. Ürün tasariminda ürüne ait teknik çizimler iki yada üç boyutlu görüntüler ve yapilar ile tanimlanir. Üç boyutlu grafik sistemi kullanarak yapilan benzetim, iki sekilde olmaktadir. Birincisi, üretim asamalarini ekran üzerinde olusturarak üretim süresi ve ürünün üretim sirasindaki davranislarini ekranda izlemektir. Ikincisi de tasarimin gerçek bir ortamda davranislarini incelemek için uygulanir. Bunun için kullanilan en uygun yöntem sonlu eleman analizi (FEA ~ Finite Element Analyses) yöntemidir. Sonlu eleman analizi, nesneyi küçük bloklara bölerek belli etkiler altinda ne sekilde deforme oldugunu inceleyen matematiksel analiz teknigidir. Isi, basinç, akis karakteristikleri vd. elde edilmesiyle model üretimine gerek kalmadan imalat öncesi testlerin yapilmasini saglar. (Bilgi için, http://www.feaincad.com/products/robodemo.htm web adresine bakiniz). Sekil 3. Tasarimi yapilan bir motosiklet pistonunun sonlu eleman analizI uygulanmasi 7 Ögr.Gör.Or.MÜh.Murat KIYAKIMALA TTA BILGISA YAR DESTEKLI TASARIM TASARIM KRITERLERI Tasarim mühendisleri, herhangi bir ürünün tasarlanmasinda, bir çok önemli faktörü belirlemeli ve bunlari optimize etmelidir. Bir ürünün üretim sürecine kadar ve ürün hayati boyunca pek çok etken tasarnTI asamasinda ortaya konulmali ve detayli incelenmelidir. Konu ile ilgili yaptirimlar, tüzük ve kanunlar incelenmelidir. Tasarim asamasinda bazi faktörler detayli bir sekilde incelenmeli ve ürün bazinda ortaya konulmalidir. Bu faktörlerden önemli olanlari tasarim kriterleri olarak; Kalite Için Tasarim, Çevre Için Tasarim, Bakim Için Tasarim, Güvenilirlik Için Tasarim, Yasal Sorumluluk Için Tasarim, Montaj Için Tasarim ve Üretim Için Tasarim olgulari seklinde incelenmelidir. e Kalite Için Tasanm Isletmelerin en büyük hedefi kullanici memnuniyetidir Kullanilan üründen her açidan memnun olunmasi gerekmektedir. Bu açidan bakildiginda kalite, kullanici memnuniyetinin bir ölçüsüdür. Burada dikkat edilmesi gereken husus kullanici memnuniyetinin isletmelerde kalite için tasarim olgusu seklinde ele alinmasidir. Kalite kriteri itici güç niteliginde olmalidir. Böylelikle kullanici, üründen en yüksek degeri elde ederek kullanim olanagina sahip olur. Bu da isletme karinm artmasina neden olur. Bunun yani sira minimum maliyetle tasarim yapilirsa yine elde edilecek kazanç artacaktir. Bir ürünün kalitesi söz konusu ürünün gelistirilmesi sonucunda olusur. Bu asamada belirlenen ürün özellikleri ürünün niteligini olusturdugundan tasarim süresinde ortaya konmalidir. Burada asamalar; Gl Kalite karakteristiklerinin belirlenmesi, •• Gerek duyulan ve ön görülen kalite düzeyinin belirlenmesi, •• Kesinlesen kalite düzeyine ulasilmasi, Gl Ulasilan kalite düzeyinin sürekli kontrolü, .• Degerlerin hedef degerlerle karsilastirilmasi dir. tl Çevre Için Tasanin Gelisme ve kalkinmanin kaçinilmaz bir bedeli olarak görülen çevre kirliligi ile ilgili olarak 1970'lerden sonra pek çok kural ve kanunlar konmustur. ÇEVRE KANUNU Kanun No: 2872 Kabul Tarihi: 9 Agustos 1983 Yayini: II Agustos 1983 tarih ve 18132 sayili Resmi Gazete Madde 3 d) Ekonomik faaliyetlerde ve Uretim metodlanmil tayininde çevre sorunlanmn önlenmesi ve sllllrlandmlniasl amaciyla en elverisli teknoloji ve yöntemler seçilir ve uygulamr Çevre için tasarim olgusu çerçevesinde tasarimin ana unsurlarina baktigimizda dünyadaki hammadde kaynaklarinin giderek azalmasi nedeniyle daha fazla geri dönüstürülebilir ürünlere ve daha az enerjiyle üretime yönelim söz konusudur. Özellikle ISO 9000 ve ISO 14000 serisi standartlar kalite ve çevre yönetimi olgularina destek vermektedir. Tasarim asamasinda yeniden kullanim için tasarim, geri dönüsüm için tasarim, kolay ve güvenilir atik için tasarim olgulari göz önünde bulundurulmalidir. a} Yeniden kullanim için tasarim Herhangi bir ürün üzerinden çikan bir parçanin temizlenerek veya onarilarak diger bir ürün üzerinde kullanimini öngören bu anlayis tasarimcilarin ürün gelistirme sürecinde malzemelerin seçimine ve çesidine önem vermeleri gerektigini ön plana çikarniaktadir. Örnek olarak, atik durumda olan elektronik devrelerin üzerinden kullanilabilecek olan parçalarin demonte edilerek ayristirilmasi ve sonrasinda bu parçalarin tekrar kullanimidir. b} Geri dönüsüm için tasarim Bu yaklasim, geri dönüsümü olan malzemelerin yeni bir üründe hammadde olarak ~uiianilmasina olanak verecek sekilde tasarlanmasIni da beraberinde getirmektedir. c} Kolay ve güvenilir atik için tasarim Bu uygulamada da kolayca ve güvenilir bir sekilde ayrisacak malzemeler kullanilmalidir. Sonuç olarak bir ürün tasarimcisi çevre koruma konusunda da yeterli birikim ve bilince sahip olmalidir. "';~-"ö'gr.GÖr.Dr.Müh.Murat KIY AK[MALA TTA BILcIsA YAR DESTEKLI TASARIM lt Bakim Için Tasanm Bakim için tasarim hizmet maliyetlerini azaltmayi ve kullanici memnuniyetini artirmayi saglar. Tasarim esnasinda bakliT!için tasarim çerçevesinde su noktalar göz önünde bulundurulmalidir. " Bilesenlerin bakim kolayligi " Ortak yedek parça kullanimi e Uzaktan teshis olanagi " Kullaniciya teshis olanagi saglama!! " Önleyici bakim kavrami olmasi gerekir. Bir ürünün bakimi ile ilgili faaliyetlerin tasarim asamasinda düsünülüp optimum bakim sürelerinin belirlenmesi buna bagli olarak da degismesi gereken parça veya malzemelerle ilgili olarak kullanicinin bilgilendirilmesi saglanirken satis sonrasi servis hizmetlerinin planlanmasiyla da üründeki beklenmedik arizalarin olusumu engellenmis olur. lt Yasal Sorumluluk Için Tasanm Ürünler ve üretim sistemleri olusturulurken uyulmasi gereken bazi standartlar oldugu gibi ulusal ve uluslar arasi kanun, yönetmelik ve baglayici hükümlere de uyulmasi gerekliligi vardir. Yasal sorumluluk için tasarim ayni zamanda güvenilirlik, kalite, çevre için tasarim tekniklerine dogrudan baglidir. Yasal sorumluluk için tasarim ürün ve üretim sistemlerinin olusturulmasinda ön kabulleri ve sinir degerleri belirleyen bir nitelik tasir. Yasal çerçeveye aturtulmus kosullara aykiri bir tasarim yapilamaz. Örnegin; nikel alerjisi adi altinda gündeme gelen problem ürün tasariminda nikel kaplama veya nikel kullanimini özellikle ciltle temasi olan ürünlerde yasaklanmasi seklinde kendini göstermistir. lt Güvenilirlik. Için Tasarim Güvenilirlik uzun vadede kalitedir. Ürün hayati çevrim süresi, kullanici beklentilerinin yükseltilmesi, firelerin yüksek maliyeti güvenilirligin önemini ortaya çikarmaktadir. Tasarim güvenilirligini artirmak birçok faktörün dengelenmesiyle elde edilir. Güvenilirlik için tasarim çerçevesinde ürün Ömrü - ürün maliyeti optimizasyon u: " Gelistirme önce ve sonrasinda güvenilirlik modellemesi ve simülasyonu " Parça bazinda güvenilirlik analizi " Yari mamul asamasinda güvenilirlik denetimi " Islem esnasinda güvenilirlik analizi " Mukayese gibi yöntemlerle desteklenmesi ürün güvenilirligini de beraberinde getinnektedir. Güvenilir ürünlerin tasarimi için gerekli temel kriterler sunlardir; a) Mümkün oldugunca az bilesen kullanimi b) Standart bilesen kullanimi c) Sistem içindeki bilesenlerin düzenlenmesi d) Kisa sürelerde bakim ve onarimi önleyici sistemlerin düzenlenmesi • l\!9ntaj Için Tasarim Es zamanli mühendislik uygulamasinda tasarim olgusunda göz önünde bulundurulmasi gereken bir konuda montajdir. Montaj esnasinda ortaya çikan montaj hatalarin] önlemek ve dolayisiyla montaj maliyetlerini azaltmanin yolu montaj için tasarim kavrami ile olusur. Montaj için tasarimin amaçlari sunlardir; a) Montajdaki parça sayisini azaltmak b) Parçalarin montaj edilebilirligini optimize etmek c) Montaj maliyetini azaltmak d) Parçalarin ve montaj in islenebilirligini optimize etmek Montaj için tasarim genis ve kapsamli bilgi gerektirdiginden, üretim mÜhendislerini de içine alan uzmanlarla çalismayi gerektirmektedir. Montaj için tasarim olgusu çesitli tekniklerdenolusmaktadir. Bunlar; 9iMALATTA BILGISAYARDESTEKLITASARiM 1. Montaj Için Tasarim Ana Hatlari Teknigi 2. Hitachi Montajlanabilirlik Degerlendirme Metodu 3. Bootroyd - Dewhurst Montaj Için Tasarim Prosedürü 4. Lucas Montaj Için Tasarim Tek.Digi Montaj için tasarim bilgisayar yardimi ile yapilabilir. Montaj ile tasarim ile ilgili olarak kriterler üzerinde degerlendirme yapilmasi öngörülmektedir. a) Parça sayisini en aza indirgemek. b) Montaj yüzeylerini en aza indirgemek. c) Montaj bölgesinin kolayerisimi. ct) P.?rçalarm yanlis baglama olasiligini azaltmak veya sifirlamak. e) Parça simetrisini en yüksek düzeye çikarmak. f) Parçalarin tasinmasini optimize etmek. g) Belli islevler için standart modüller kullanmak. li) Birlikte çalisan parçalarda kalici yön isaretlerinin bulunmasi. Montaj için tasarim ile montaj süresini kisaltma montaj i kolaylastirma ve montaj hatalarini minimuma indirme kolayligi saglanir. • Üretim Için Tasanin Birçok imalat problemi ve uygunsuzluklari tasarim prosesi ile ilgilidir. Tasarim sirasinda yapilan degisiklikler imalat maliyetlerinin azalmasiyla sonuçlanir ve alinan bu önlemler de uygun üretimler saglanir. Maliyet, güvenilirlik, çevre kirliligi ve yasal gereklilikler gibi sinirlamalarla birlikte üretimi yapilan ürün efektif ve ekonomik olarsak en etkin sekilde elde edilebilir biçimde imalati için tasarimi yapilmalidir. Üretim için tasarim çerçevesinde gelistirilen ürünün nasil üretilecegi anlayisi ön plana çikmaktadir. Bu asamada düzenleyici faaliyetlerin maliyeti ve tamamlama süresi tasarim asamasindaki revizyonlardan daha fazla olacaktir. Buda gecikme ve ek maliyet getirir. Ayrica üretim asamasinda düsünülmeden malzeme seçimi yapilirsa, hangi tezgah yada imalat proseslerinin kullanilacagi belirlenmezse bu durum sonucUilda ortaya çikan problemler ek maliyet getirdigi gibi üretim aksamasina da sebep olmaktadir. Tasarim asamasinda müdahale edilen üretim problemleri sayesinde üretim maliyetleri azaltilir ve üretim miktari artirilir. Üretim için tasarimda da çesitli ilkeler mevcuttur. BUIllar; a) Parça sayisini en aza indirmek. b) Modüler tasarim. c) Parça degisikliklerini en aza indirmek. d) Çok islevli parçalar kullanmak. e) Çok yerde kullanilabilecek parçalar(standartlasma). f) Üretimi kolay parçaIar. g) Montaj yönIerini en aza indirgemek. li) Kolay tasima, kolay tutma. i) Ayara gerek birakmamak veya basitIestirmek. Bütün bu maddeler ürün gelistirme için tasamn prosesini es zamanli mühendislik ön kosullari çerçevesinde degerlendirme imkani verir. Ayni zamanda minimum montaj maliyetlerini de göz önünde bulundurarak optimum kalite ve güvenilirlik sagIar. ,/""" ., ' ... '- ,"", ..." ,/' .. \TASARIMDAlMALZEME'SEÇIMI Tasarimin gerektirdigi kosullari saglayacak, öngörüIen özelliklere sahip oIan ve tasarimIa uyumIu ürün ve üretim sistemleririin gerçeklestirilrnesine olanak verecek malzemenin seçimi, malzeme seçim kriterleri göz önüne alinarak tasarimla es zamanli olarak gerçeklestirilmelidir. Diger taraftan seçiIen maIzemeIerin imal ediIecek üründe öngörülen kaIitenin saglanmasini garanti altina alacak özellikleri tasiyip tasimadiklarinin belirlenmesinde kullaniIan öIçme ve muayene yöntemleri de ortaya konmalidir. Tasarimda malzeme seçimi prosesleri sunlardan oIusmaktadir. Malzeme Gereksinimlerinin Analizi. Kullanim kosullarini ve ürünün islev görecegi çevre kosullari belirlenerek bunlar kritik malzeme özeiiikleri olarak ortaya konmalidir. Seçilmesi Muhtemel Mahemelerin Belirlenmesi: UyguIama için gerek ve yeter kosullara sahip malzemelerin seçimini yapabilmek için uygun bütün malzemeIeri kapsayan büyük bir veri tabani esas aIinarak seçim yapilmalidir. Uygun A1al:eme Seçimi. Ürün perfolll1ansi, maliyet, üretilebilirlik ve uygunluk kriterleri göz önüne alinarak uygun malzemeler arasinda bir analiz yapilir. 10 Ögr.GÖr.Dr.Müh.Murat KIYAK