güvenilirlik mühendisliği ve ürün tasarımındaki yeri

güvenilirlik mühendisliği ve ürün tasarımındaki yeri

GÜVENİLİRLİK MÜHENDİSLİĞİ VE ÜRÜN TASARIMINDAKİ YERİ
20.04.2012 tarihinde Uzman İlknur Baylakoğlu’nun “Güvenilirlik Mühendisliği ve Ürün Tasarımındaki
Yeri” konulu gerçekleştirdiği konferans metnidir.
Konuşmacı:
İlknur Baylakoğlu (TÜBİTAK Uzay Araştırmaları Enstitüsü Grup Lideri Baş Uzman Araştırmacı)
Not: Konferansta gösterilen videoların dakikaları metin içinde ilgili yerlere yerleştirilmiştir. Dilerseniz
konuyla ilgili videoları izleyebilirsiniz.
Sunucu: Bugün TÜBİTAK Uzay Araştırmaları Enstitüsünden İlknur Baylakoğlu bize
“Güvenirlik Mühendisliği ve Ürün Tasarımındaki Yeri” konulu bir konferans verecek.
İlknur Hanım ODTÜ Kimya Mühendisliği Bölümü mezunudur. 2000-2002 yılları
arasında ABD’de “The Center For Advanced Life Cycle Engineering” kısa adıyla
Calce Araştırma Merkezinde araştırmacı olarak güvenilirlik mühendisliği kapsamında
çeşitli projelerde çalışmış. Halen görev yapmakta olduğu TÜBİTAK Uzay Teknolojileri
Araştırma Enstitüsünde güvenilirlik mühendisliği laboratuarının alt yapısını kurmuştur.
Elektronik ürünler için eko-tasarım uygulamaları ve güvenirlik değerlendirmesi
kapsamında çalışmaları bulunan Baylakoğlu, Avrupa Birliği 7. Çerçeve Araştırma
Proje Teklifleri’nde değerlendirici olarak görev yapmaktadır. Bugün bize bahsedeceği
konu tüm mühendislik dallarını ilgilendiren bir konu, tüm mühendislik dallarını
ilgilendiren, makine mühendisliğinden inşaat mühendisliğine otomotivden enerji
sistemleri mühendisliğine kadar herkesin de ilgi göstermesi gereken bir konu. Tabii
günümüz koşulları ve rekabet ortamı gerek endüstride, savunma sanayinde, uzay
teknolojileri alanında, servis sektöründe yüksek güvenilirlik seviyesine sahip ürünlerin
tasarlanmasını sistemlerin kurulmasını kaçınılmaz kılıyor. Bu anlamda güvenilirlik
alanı çok önemlidir. Son yıllarda artık güvenilirlik mühendisliği adı altında yeni bir
mühendislik alanı da oluşmaya başladı. Bu alanda lisans, yüksek lisans ve doktora
düzeyinde programlar da oluşmaya başladı.
İlknur Baylakoğlu: Bugünkü sunumunda örnekleri bütün mühendislik alanlarının ilgi
duyacağı şeklide yapmaya çalıştım. Güvenilirlik mühendisliği nedir, nelerle uğraşır?
Özellikle kendi tasarılarımızı yaptığımız noktada güvenilirlik mühendisliği faaliyetleri
olmadan bir ürünün üretime geçmesi mümkün olmuyor.
Güvenilirlik mühendisliği ile alakalı birkaç tane örnek durumdan ve kalite kavramları
arasındaki farklılıklardan bahsedeceğim. Bunlar birbirine aslında çok yakın ve çok
ilgili ama farklı. Analiz metodolojisine kısaca değineceğim. Güvenilirlik
mühendisliğinin faaliyetlerinde neler var, güvenilirlik mühendisleri ne tür çalışmalar
yapıyor, tasarım güvenilirliğinden bahsedeceğim. Uygulamada çevresel testler çok
önemli bir yer tutuyor. Tabii ki iyileştirme noktalarından ve hata kök-sebep
analizlerinden bahsedeceğim.
Literatürde güvenilirlik, “Bir ürünün beklenen
ömrü boyunca istenen çevresel ortamda,
istenen performansını yerine getirmesinin
olasılık seviyesidir.” diye tanımlanıyor. Bu
cümlenin altında pek çok kavram var. Bir
kere ömür tanımlamak lazım, genelde bunu
müşteri istiyor. Diyor ki “Böyle bir ürünüm
var, ben üründen on senelik bir performans
bekliyorum” veya ticari firmalar özellikle
piyasadaki ürünleri için “Garanti ömrü” diye bir şey tanımlıyorlar. Bu da rekabet
ortamında serbest piyasanın getirdiği bir takım beklentilerle veya bazı yasal
düzenlemelerle müşteriyi korumak anlamında tüketiciye yönelik ürünlerde üç yıl, on
yıl olabiliyor. Bu konuda çeşitli uygulamalar var.
“Ürünlerle alakalı bir ömür beklentisi oluyor”
Ürünlerle alakalı bir ömür beklentisi oluyor. Ayrıca bu ürünlerin çalıştığı çevresel bir
ortam var, uzayda, denizde, oda koşullarındaki bir ofiste çalışabilir. Bunların ürün
tasarımında çok ciddi etkileri oluyor. Bir de üründen beklenen bir takım performanslar
var; ne tür fonksiyonları olacak, tüm bu fonksiyonların tamamını yerine getirmesini
bekliyoruz.
Bir de emniyet kavramı var.
Örneklere başlayabiliriz. Bir
Toshiba dizüstü bilgisayar var.
1999 yılında ABD’de Toshiba
bilgisayar bulunan verilerin
rastgele bozulmalarından dolayı
2.1 milyon dolar ödeyerek
bilgisayarlarının hatalı olduğunu
kabul etti. Bu durum Wall Street
Journal gazetesinde kapak
olarak yer aldı. Hem ciddi bir
itibar kaybı hem de ciddi bir
para kaybı. Bu dünya çapında
hiçbir firmanın istemeyeceği bir
durum. Özellikle Amerika’da bu
tür davalar yakın zamanda pek
çok oldu. Bu firmalar için
özellikle
mahkeme
yoluyla
sonuçlanabiliyor
ve
ciddi
zararlara yol açabiliyor.
Benzer bir durum İNTEL
firmasının başına geldi.
2000 yılında 1.13 Ghz Intel
Pentium III işlemcisinin
hatalı olduğu gerekçesiyle
ki bu bir şekilde geçici
performans kaybına ve
bilgisayarın
kilitlenerek
çökmesine neden oluyordu.
Şirketin burada da yaklaşık
450 milyon dolar ve tabii
ciddi bir şekilde itibar,
saygınlık kaybı oldu.
Otomotiv sektöründen bir
örnek var. Ford firmasının
ateşleme modülüyle ilgili 22
milyon hata veren ateşleme
modülüyle ilgili sorundan
dolayı
geri
çağırma
yaşanmıştı. Araç otoban
üzerinde
giderken
bir
şekilde
duruyor
ve
hareketsiz kalabiliyor. Tabii
bu sorun hızla giden bir araç
için çok ciddi bir tehlikedir.
Buradaki hata da ateşleme
modülü distribütörün üzerine
monte edilmiş, burası da
otomobilin çok sıcak bir
bölgesi,
125
derece
sıcaklığa kadar çıkabiliyor.
Bu sıcaklık 125 seviyeye
ulaşınca bu modül kapanıyor ve aracın durmasına sebep oluyor. Araç soğuyunca
tekrar çalışıyor ve bunun firmaya maliyeti 2,7 milyar dolar oldu. Tabii ki tasarım
değişiklikleri yapılıyor ama böyle durumlarda ciddi itibar, para kaybı keza can kaybı
olabilir.
Diğer örneğimiz Londra’daki
Milennium Bridge. Bu köprüde o
kadar basit bir şey ki 400 dolarlık
bir elektrik kontrol devresinin
hatası yüzünden 42 milyon
dolarlık bir köprü planlanan
tarihte açılamadı. Çok basit bir
hata ama Milennium Brigde
açılışı yapılacak diye tanıtımları
yapılmış ciddi bir hevesle ortaya
çıkarılmış estetik özel bir köprü.
Tabii hem zaman kaybı hem
prestij kaybına neden oluyor.
Toyota örneğini duymuş olmalısınız diye
düşünüyorum. 2010 yılında Toyota ABD’de
arızalanan arabalarıyla ilgili hukuki sorunlar
başladı, en sonunda 2011 yılında bu konudaki
hata analizi işlemlerini NASA’ya verdiler. NASA
bu konuda 15 ay süren 3 milyon dolarlık bir
maliyetle hata analiz çalışması yaptı. Geçen
sene de bu yaptığı analiz raporunu sundu. Bu
arada Toyota ABD’ndeki 2 milyon civarındaki
aracını geri çağırdı. 6 milyon dolar üzerinde çok
ciddi cezalar ödedi. Çok ciddi bir prestij kaybı
oldu. Toyota Amerika’da çok tercih edilen bir
modeldi, hala tercih ediliyor ama çok ciddi
kayıpları oldu.
Bu olayın analizi sırasında NASA kozmik ışınların bu araca etki edip etmediği
noktasını bile araştırdı; çünkü araç istenmeyen bir şekilde hızlanıyor, buna kozmik
ışınlar neden oluyor mu diye. Gördüğünüz gibi otomotiv sektörü gerektiğinde uzay
alanında çalışan mühendislerin deneyimlerinden de yararlanmak isteyebiliyor.
Kısa bir filmimiz var onu izleyelim.
(Video 00:14:00) Filmde beş yıldızlı
bir otelde dans yarışması yapılıyor.
Maalesef can kayıpları da olabiliyor.
Otel o anda çok kalabalık. 114 ölü
200 yaralı. Otel Amerikan tarihinin
en ölümcül yapısal kazası.
Normalde Amerikan standartlarına göre tek parça çubuk kullanılarak eklemelerin
yapılması gerekiyor; fakat uygulamada iki ayrı kirişle bağlantı yapılmış, standarda
uygun olmayan çözüm uygulanmış. Reliability mühendisliğinde elimizde standartlar
vardır. Bu standartlar zaman içinde teknolojinin gidişatına göre revize olur. O revize
standartları izlememiz gerekir. Standartlara uymak hep maliyet getirir, bunların
sonuçları çok ciddi para, zaman prestij en önemlisi de can kaybına neden olabiliyor.
Yine inşaat sektöründen Tacoma
Köprüsü olayı var. (Video 00:16:48)
Köprü uzunca bir süre sallanıyor.
Aslında İstanbul Boğaz Köprüsü de
çok rüzgâr olursa sallanıyor. Tabii o
zamanlar köprülere rüzgâr tüneli
testleri
uygulanmıyormuş.
Bu
olaydan sonra rüzgâr tüneli testleri
yerini almış. Tabii daha önceden
boşaltmışlar köprüyü, bu olay 1940
yılında gerçekleşmiş. Bunun üzerine
rüzgâr tüneli çalışmaları ve rüzgâr
tüneli testleri yapılıyor ve daha sonra
bambaşka farklı bir tasarımla köprü
yenileniyor.
Uçağa binmeye herkes korkuyor
ama en güvenli ulaşım araçları
aslında
uçaklar.
Reliability
engineering zaten en hayati
uygulamaların olduğu yerdir. Bu
da
uçak
ve
havacılık
mühendislikleridir.
Buradaki
vakamız Aloha Havaalanı, daha
çok tatil beldeleri giden bir
havayolu.
Havada
uçarken
gövdesinden kocaman bir parça
kopuyor; ancak uçak inmeyi
başarıyor. (Video 00:19:14) Bu
uçaktaki
vakada
güvenilirlik
mühendisleri bu Boeling 737
model için 75000 uçuş ömrü
belirlemiş. Bu olay olduğunda
uçak 89090. uçuş çevriminde. Uçuş çevrimi bu uçakta şöyle tanımlanmış: Bir uçuş
çevrimi kalkış ve iniş olarak hesaplanıyor. Bir de tatil bölgeleri nemli ve tuzlu havanın
olduğu ortamlara korozyondan dolayı, malzeme yorulmasından dolayı basınç farkı
değişiminden dolayı uçak böyle bir sorunla karşılaşmış.Gördüğünüz gibi Reliability
mühendisleri ömür biçiyor
ama
uygulamada daha çok para kazanılsın
şeklinde devam edebiliyor.
Uzay teknolojileriyle alakalı aslında
çok fazla vaka var; çünkü en riskli
alanlar oluyor, birçok şey ilk kez
denenmiş oluyor. Challenger olayını
biliyorsunuzdur, bunlar tabi çok üzücü.
(Video 00:21:55) Büyük bir hevesle
uzay aracı Space Shuttle kalkıyor.
Bunlar tabii üzerinde birçok görev
yüküyle de gidiyorlar, bilimsel görevleri
de olabiliyor. İçinde yetişmiş çok ciddi
bilim adamları, bilim kadınları var.
Space Shuttle havalandı ve herkes onu izliyor, birkaç dakika sonra maalesef patladı,
bütün parçaları dağıldı. Bu olay 1986 yılında oldu. Daha sonra hata analizi yapılıyor,
yakıt tankının yalıtımını sağlayan halka şeklinde bir conta malzemesi. Ateşleme
esnasında tankın kenarından zaten gri bir duman çıkıyor, bu contanın aslında aşırı
sıcaklıkta esnekliğini ve yalıtkanlığını kaybetmiyor; fakat soğukta bir risk olduğu zaten
biliniyormuş. Bu konuyu vurgulayan bir mühendis var, ağlayarak anlatıyor çok
söylemiş hava soğukmuş fırlatılmasın bu contada bir risk var demiş. Genelde bu
programlar hep bir zaman oluyor, yetişsin deniliyor, projenin yöneticisi riski alıyorum
diyor ama neyin riskini alıyor? Aslında oradaki insanların da riskini alıyor. Bu olaydan
sonra uzay programını bir süre askıya aldılar, şimdi tamamıyla vazgeçildi.
Benzer bir kaza da Columbia’da
bir uzay mekiğinde yaşandı.
(Video 00:25:00) İzolasyon
malzemesiyle
alakalı
bir
sorundu. Atmosferden çıkarken
izolasyon
parçası
kopup
panellere çapıyor, orada bir
zayıflama olmuş. Sonra sebebini
araştırmak için günlerce test
yapıyorlar. Köpük şeklinde bir
izolasyon
malzemesi
ve
kesinlikle emin oluyorlar ki
bundan dolayı oldu. 16 Ocak’ta
gidiyor
1
Şubat
2003’te
dönerken borudaki açıklıktan
yüksek sıcaklıkta hava giriyor ve
aerobik kuvvetler karşısında kontrol kaybedilerek mekik mekanik olarak parçalanıyor.
En büyük felaketlerden biri de
Rusya Baikonur’da oldu. (Video
00:28:17)
Fırlatmanın
olduğu
yerde patlama yaşandı. Programı
Bolşevik Devrimine yetiştirmeye
çalışıyorlar, çok acele ettiriyorlar.
Hatta o zamanın Balistik Kuvvet
Generali
Marshal
Mitrofan
Nederick bütün bu fırlatmayı
yönetiyor. Fırlatma alanında her
şey çok acele ettiriliyor. Seyirci
olarak 250 kişi alınıyor ki fırlatma
alanlarında artık çok sınırlamalar
var, o mesafelerde insanların
bulunmasına
izin
verilmiyor.
Tasarım sırasında hiçbir emniyet
mühendisliği kavramları da dikkate alınmamış ve kontrol edilmemiş. Bir takım
süreçlerle fırlatmanın organize edildiği ve Nederick’in kendisi de dâhil olmak üzere
120 kişi hayatını kaybediyor. Burada güvenlik konusu çok önemlidir, özellikle uçaklar
güvenlik konusunda onay almadan uçamaz.
Son
örneğimiz
Türk
Hava
Yolları’ndan bir kaza. (Video
00:31:00) Bu 1974 yılında olan bir
kazaydı. Paris’ten Londra’ya giden
bir uçaktı. Buradaki kaza depo
kapağının
farklı
tasarımından
kaynaklanıyor. Normalde içeri doğru
kapanması gerekirken daha fazla
yer olması için dışarıya doğru açılan
bir kapak tasarlamışlar. Maalesef
çok ciddi can kayıpları oldu. 346 kişi
hayatını kaybetti; çünkü o gün
Londra’da ralli maçı varmış sanırım
son anda uçağa çok fazla yolcu
binmiş. Normalde kabin kapıları
uçak basınç ayarlaması yapıldığında açılmayacak şekilde tasarlanıyor; fakat kargo
kapısı çok geniş olması için dışa doğru açılır yapmışlar o da çok karmaşık bir kilit
sistemi ortaya getirmiş. Karmaşıklık güvenilirlikte (Reliability) hiç istemediğimiz bir
şey, ne kadar karışık o kadar az güvenilir (Reliable), ne kadar basit o kadar güvenilir
(Reliable) oluyor.
Kilit sistemini dışarıdan bir kol ile menteşeleri yerine sokuyor ve kapı kilitleniyor, hatta
bunun nasıl yapılacağı Türkçe ve İngilizce olarak yazılmış. Paris’te bunu yapan Faslı
biriymiş, ne Türkçe biliyor ne İngilizce biliyor. Pilot içeriden kapıyı kapandı sinyalini
görüyor, aslında kapanmamış olabiliyormuş. Bu konu Amerikan Airlines 96 sayılı
1972 yılındaki Chicago uçuşunda yaşanıyor. Yalnız uçak yarı doluymuş. Burada yine
benzer sorun meydana gelmiş; fakat bir şekilde uçağı indirmeyi başarmışlar. Uçak
çok dolu olmadığı için biraz daha şanslılarmış.
Bunun üzerine Applegate Memorandum, McDonnell Douglas’ın alt yüklenicisi bir
McDonnell Convair diye bir firmada çalışan Dan Applegate adında ürün mühendisliği
direktörü Amerikan Airlines kazasının sonrasında uyarıda bulunmuş. Murphy
kanunlarından yola çıkıp bildirmiş, bu durumun ciddi bir korku olduğunu bu durumla
ilgili yazı yazarak bildirmiş. Ancak bu tasarım değişikliğinin çok maliyetli olacağı
kendisine bildirerek bu uygulamaya devam edilmiş, tabii bu kazadan sonra
değiştirilmiş ama birçok insanın maalesef hayatını kaybetmesine neden oldu.
Reliability konusunda çalışan kişilerin bir sorun gördüklerinde yine de vazgeçmemesi
lazım. Duygularını paylaşmak isteyen var mı?
Soru: Ben daha önce uçak kaza raporlarını Natıonal Geographıc’de baya bir dinledim.
Ablamda inanılmaz bir uçak korkusu var ve aynı zamanda da Uçak Mühendisi olmak
istiyordu, tabii sonra bilgisayar mühendisi oldu. Bu kazaların neredeyse hepsinde teknik
arızalarda metal sorunu çıkıyor, ya yeni bir parça eklenmiş oluyor ya da bir parça
değiştirilmiş ama testlerden tam olarak geçememiş. Bunu önlemenin bir yolu yok mu?
Sonuçta çok yüksek bir teknolojiyle çalışıyorsunuz. Çok basit bir şey, mesela bir bagaj
kapağının dışarı açılması hakkında testler yapılmaması.
İlknur Baylakoğlu: Ben şimdi güvenilirlik mühendisliğinin çalışma alanlarından
bahsedeceğim. Bütün mühendislik disiplinlerinin bir arada çalışmasını gerektiren bir
yaklaşım. Tabii ki havacılık, uzay sektöründe bir şeyler yapılıyor, özellikle havacılıkta
ama her projelerin bir maliyeti, bütçesi vardır, bu belli şeylerin belli bir zamana
yetiştirilmesi gerekir. Bir tasarım mühendisi ortaya yeni bir fikirle çıkar maliyeti
düşüreceğim der. Belki de bir mühendis dedi ki bu uçak kapısını böyle açarım daha
çok yük alırsın, daha çok para kazanırsın. Böyle şeyler patronların çok hoşuna gider,
bunun karşılığında güvenirlik (Reliability) mühendisi der ki bu böyle olursa şu testi
yapmam lazım şunun maliyeti var, bunun analizini yapman gerekiyor gibi pek
hoşlarına gitmeyen bir sürü iş yükünden bahseder. Bunların denge içinde olması
lazım, insanlıkta bunların örneği var, umarım bundan sonra olmaz. Bu konularda
kaynaklar sınırsız değil. Çok ciddi testler yapıldığını biliyorum ama gözden kaçabilen
şeyler olabiliyor maalesef.
Dinleyici (Prof. Dr. İsmail Bircan): Bizim İncek’te kampusun bulunduğu mekândan gerek
Ankara’ya gerekse yurt genelinde yollar yapıldı. Bunları Büyükşehir’in ASKİ Genel Müdürlüğü
yaptı. ASKİ’yi biliyorsunuz kanalizasyon ve içme suyu yapan bir müdürlük ama asfaltlı yol da
yaptı. Dolayısıyla yapılan virajlarda tasarım hatası olduğu için ilk iki sene çok kazalar oldu.
Dolayısıyla her alanda güvenilirlik çok önemli sizin de verdiğiniz örnekte insan hayatına mal
olmuş o nedenle bu güvenilirlik konusuna mühendislerin çok önem vermeleri lazım. Sonuçta
bu insan hayatı.
İlknur Baylakoğlu: Ülkemizde üniversitelerin mühendislik bölümünde aslında bu
dersin verilmesi gerektiğini düşünüyorum. Bu üniversitede ders açılmış veriliyor ama
pek çok üniversitede halen verilmediğini de biliyorum. Bu konuda hem teorik hem
uygulamaya yönelik çalışmaların da daha etkin ve yaygın bir şeklide yapılması
gerekiyor. Tasarımlarımızı yapmaya başladıkça bu kaçınılmaz oluyor. Bu konuda
mutlaka daha bilimsel uzmanlığı olan kişilerin ya da yasal olarak da bir şekilde
mekanizmaların içinde yer alması gerektiğini düşünüyorum.
Bu noktada güvenilirlik kayıplarını
gördük; can, para, zaman, itibar
kaybına neden olabiliyor.
Güvenilirlik
mühendisliğinin
tarihçesine
baktığımızda
1940’lı
yıllarda II. Dünya Savaşı sırasında
ortaya çıkıyor. 1950’li 1960’lı yıllarda
da güvenilirlik teorileri gelişmeye
başlamış. MH-217 diye bir şey vardır.
Şu anda kullanımı da çok tercih
edilmiyor. Güvenilirlik çalışmaları
mümkün olduğunca bir şeyleri
öngörmeye
çalışmak.
Tahminler
yapıyorsunuz, ayrıntıları görmeye
çalışıyorsunuz bütün bu faaliyetlerin
tamamını kapsayan bir mühendislik
alanı. Genelde sistem mühendisliği
adı altında çalışır, bütün sistemlerle
uyumlu olması gerekir; hem mekanik
hem elektronik her tür sistemin bir arada çalışmasın gerektirir. Özellikle özgün ve
katma değeri yüksek ürünler için yüksek teknolojili ürünlerin performans
beklentilerinin ve de bunların pazara hızlı sürülmesi için güvenilirlik mühendisliği
faaliyetleri çok kritiktir.
“Güvenilirlik ve kalite kavramları birbirleriyle çok iç içe girmiş”
Güvenilirlik ve kalite kavramları
birbirleriyle çok iç içe girmiş
kavramlar. Aslında kalite kontrol
bir ürünün belli bir noktadaki
durumundaki
tespitlerdir.
Güvenilirlik analizi dediğimizde ise
bu ürünün bütün süreçlerini
dikkate almak durumundayız.
Daha kavramsal aşamada ürün
üretimi
testleri
ömür
sonu
aktiviteleri olabilir, kimi durumda
bütün
bu
bütünlük
içinde
performans
değerlendirmesi
önemli tabii, güvenilirliğin garanti
altına
alınabilmesi
için
de
kullanılan bu parçaların hepsinin kalite kontrolünün muayenesinin çok düzgün
yapılması ve bu girdilerin güvenirliğe sağlanması kritiktir.
“Yüksek bir güvenilirlik için maliyet artışı kaçınılmaz oluyor”
Maliyet çok önemlidir. Yüksek bir
güvenilirlik için maliyet artışı
kaçınılmaz oluyor. Üretim maliyeti,
tasarım geliştirme maliyeti hepsi
maalesef artıyor, çok tercih edilen
bir şey değil. Pek çok test
yaptığınızda daha çok hata
mekanizmasını görebiliyorsunuz.
Bakım ve tamir maliyetlerini
düşürüyorsunuz ama tasarım ve
ürün maliyetlerinin bir şekilde
artırmış oluyorsunuz. Pek çok
istatistik ve olasılık hesapları işin
içine giriyor.
“Güvenilirlik Analizi Metodolojisi” dediğimiz
zaman kavramsal fikir, tasarım, üretim,
entegrasyon, operasyon, geri dönüşüm,
sürekli değerlendirme bunların hepsinin
birlikte güncellenerek yürümesi gerekiyor.
Bitmek bilmeyen bir süreç şeklinde devam
etmesi gerekiyor.
“Güvenilirlik mühendisliği neler yapıyor?”
Güvenilirlik
mühendisliği
neler yapıyor? Planlama
aşamasında
hedefleri
belirliyoruz, bazen müşteri
belirliyoruz ama yeni bir
teknolojik ürün için ürünü
yapan kişinin belirlemesi
gerekli oluyor. Bu çalışmalar
için nasıl bir ekibe ihtiyacımız
var, onu ortaya çıkarıyoruz.
Proje
başladığında
bir
güvenilirlik
programı
yayımlanıyor.
Tasarımların
güvenilirlik
beklentisine
uygun yapılması, yazılım
güvenirliliği çok önemlidir.
Yazılım, donanım analizleri
dediğimiz bir durum var.
Örneğin laptoplarda bir süre
sonra soğutucu devreye girer, burada belli bir sıcaklığa çıkınca onu koruma ünitesi
devreye giriyor. Üretim çok kritiktir, bu süreçlerinin de kontrol edilmesi gerekir; çünkü
üretimde de ürün ciddi streslere maruz kalabilir. Mesela bizim rasat uydusu fırlatıldı,
bize sahadan veriler geliyor, bir takım sensörlerle ölçümlerimiz var, ne oluyor ne
bitiyor, gerekirse bazen uyduya operasyonel işlemler yapılabiliyor. Radyasyon
etkilerine maruz kalacağını biliyorsak, güneş patlamaları olacağını biliyorsak
kapatılıyor gibi. Bu şekilde tüm faaliyetlerin planlanması gerekiyor.
“En çok tasarım sırasında çalışıyoruz”
En
çok
tasarım
sırasında
çalışıyoruz;
çünkü
amacımız
sağlam, istediğimizi yapacak bir
ürün tasarlamak, ortaya çıkarmak.
Mesela “FMECA” analizi dediğimiz
hata, türleri ve etkileri kritik analizi
yapıyoruz. Bu pek çok yere
uygulayabileceğimiz
bir
metodolojidir. Ömür tahminleri
yapıyoruz.
Gereksinimlerimize
uygun olarak güvenilirlik blok
şemaları
çıkartıyoruz.
Ürünün
çalışacağı çevresel ortama uygun
malzemeler seçiyoruz.
Mesela uzay ortamı için radyasyon
etkisinden bahsedelim. Kozmik
ışımalar, güneş patlamaları gibi
etkiler dolayısıyla uzay ortamında
çok kritik olan bir çevresel stres var. Bu radyasyon etkisinin çok çeşitli hata
mekanizmalarına özellikle elektronik devrelerde yol açabiliyor. Buna dayanacak
şekilde malzeme seçmemiz lazım.
Bunlarda radhard denilen radyasyon harnalt malzeme denilen özel komponentler
oluyor ve bunun ne kadarlık bir radyasyona dayanıklı olacağını karar vermek lazım.
Bunu önce uzay ortamının çeşitli simülasyon tuğlarıyla uydu hangi yörüngeye
gidecekse ve ne kadar süre kalacaksa ona göre ne kadarlık radyasyona maruz
kalacağını çıkarıyoruz. Bunları daha tasarım aşamasında yapacağız. Buna göre ne
kadarlık bir kalkanlama ihtiyacı var, farklı kalkanlama malzemelerinin kalınlıklarına
göre radyasyonun etkisini bir nebze düşürebiliyorsunuz ama tabii sıfır olmuyor.
Seçtiğiniz komponentin bir şekilde ona uygun olması lazım. Bu radhard
komponentleri genelde Amerika’dan temin edebiliyoruz, onlarda arter dediğimiz bir
uygulama var ulusal ticaret trafiği diye çevirebiliriz. Yani her malzemenin her ülkeye
satılmasına izin verilmiyor, Amerikan’ın buna onay vermesi gerekiyor. Hem fiyatlar
astronomik şekilde yüksek hem de satılmayabiliyor, bazı kurallara tabi olabiliyor.
Ürünün çalışacağı ortama göre hangi testler yapacağımızı belirlememiz gerekiyor;
sıcaklık, mekanik testler, titreşim testleri gibi hızlandırılmış testleri planlamamız
gerekiyor.
Bizim için en önemli kriter
hatalar,
yani
güvenilirlik
açısından ne kadar sıklıkta
hata verdiği önemli. Burada
hata
oranlarından
yararlanılarak ömür süresini
tahmin etmeye çalışıyoruz.
Bunun için çeşitli yazılım
araçları var. Baskılı devre ve
lehim bağlantı sadece diğer
uygulama sırf komponentlerin
fear verisi kullanılıyor, hâlbuki
o komponentler elektronik kart
üzerine
monte
edilmiş,
lehimlenmiş durumda. Aslında
orada en zayıf nokta lehim
bağlantı; çünkü iki ayrı
malzemeyi birbirine bağladığınız bir nokta. Bunların da güvenilirlik hesabına dâhil
edilmesi gerekiyor, onu da metodolojimizde kullanıyoruz. Uzay alanında pek çok
standart var. ESA’nın ECSS standartları var, standartlara erişebiliniyor. Ancak
Türkiye hala ESA üyesi değil, o yüzden maalesef her tür çalışmada yer alamıyoruz.
Güvenilirlik derslerinizde sanırım
banyo küveti eğrisinden herhalde
bahsediliyordur. Zamana bağlı hata
oranlarını göstermek bizim temel
yaklaşımımız. Mesela yeni bir ürün
tasarladınız, yeni bir malzeme
çıkardınız ortaya burada bazı testler
yaparak ilk hataları görmek istersiniz
ki gerekli düzeltmeleri yapalım.
Ondan sonra artık ürün beklenen
ömrü için rastgele hata döneminde
ömrünü yerine getiriyordur deriz,
şuradan itibaren garanti ömrü bitiyor
demektir, eskimeye yönelik hataları
verecektir. Şuradaki dönem için
güvenilirliği R(t)=e-xt formülü ile tahmin ediyoruz. Güvenilirlik blok şemaları çok
önemli. Ürünün mutlaka sistem seviyesine kadar altında neler var, hangi olaylar
oluyor, hangi fonksiyonlar oluyor, bunların blok şemalarıyla ortaya çıkarılması
gerekiyor. Bunların hepsi ciddi bir ekip çalışmasıdır. Mesela modülün bir tasarımcısı
vardır o tasarımcıyla birlikte çalışmanız gerekiyor. Güvenilirlik mühendislerinin insan
ilişkileri çok önemlidir.
Bu blok şemalarında seri bağlıysa veri
çarpımıyla güvenilirlik değerini buluyoruz.
Paralel bağlı olduğunda ise güvenilirlik
değerimiz artıyor. Yedeği olduğu için
bunu da yandaki formülle hesaplıyoruz.
Tabii ki yedeklerimiz güvenilirliğimizi
artırıyor ama orada da kısıtlarımız var.
Yani maddi kısıtlar, yer kısıtları, enerji
kısıtları
özellikle
uzay
ortamında
kullandığınız bir piliniz var, bu pilden
kullandığınız enerji sizi zorluyor. Pek çok
kısıt var, hiçbir zaman bir mühendis bir
tasarımcı
rahat
rahat
istediğini
yapamıyor.
Burada
bir
örnek
var.
Paralel
yaptığımızda
güvenilirliğin
artmış
olduğunu görüyoruz. Bu rakamlara hangi
verilerle ulaşıyorsunuz önemli olan o,
burada metodoloji çok önemli, yoksa bu
rakamlar açıkçası tek başına bir şey
ifade etmiyor.
HTEKA (Hata türleri ve etkileri
kritiklik analizi) çok önemli. Bizim
tasarımcılarla beraber yaptığımız
bir analiz. Burada muhtemel
hatalar neler olabilir ve hangi
parçalar
çok
kritik,
onları
görmeye çalışıyoruz. Tasarımın
mümkün
olduğunca
erken
safhasında bunu belirleyelim ki
iyileştirme
yapalım,
yoksa
sonradan yapmanın bir anlamı
yok. Ancak bu FMECA çalışması
yaşayan
bir
çalışmadır.
İyileştirmeler oldukça bu analizler
yaşar, her safhada bu tablolar
gözden
geçirilir,
gerekiyorsa
güncellenir.
Burada amacımız hataları kategorize
etmek, kritik parçaları tespit etmek.
Burada hataları dört seviyeye
ayırıyoruz:
1. Ölümcül Hata
2. Kritik Hata
3. Major Hata
4. Minör Hata olabiliyor.
Ürünün kullanım yerine göre bunlar değişebilir ama insansız biz araç için
konuştuğumuzda uydular açısından bu önemlidir. Diğer alt sistemlere yayılıyorsa ve
diğer sisteme veya sistemin kaybına neden olabilecek bir hataysa biz bunu ölümcül
hata olarak değerlendiriyoruz. Burada bazı durumlarda insan hayatı da devreye
girebilir. Fonksiyon kaybı varsa kritik, tabii bütün bunları tasarımcılarla birlikte
yapıyoruz.
Bir
de
böyle
tablolar
dolduruyoruz.
Bunlar
standartların bizden istediği
bilgiler. Bu şekilde olması
gerekiyor. Hangi birimde hangi
fonksiyon var, hangi hata var,
hata hangi safhada görülmüş,
bu hatayı ne şekilde tespit
edebiliyoruz, bu hatanın olasılık
değeri ne, kritiklik değeri ne?
Bütün bu bilgiler çok ayrıntılı bir
çalışma
ve
öneriler.
Biz
buradaki çalışmayla nümerik bir
veri ve kritiklik değerlerini elde
ediyoruz. O kritiklik değerlerine
göre kritik malzemelerimizi ortaya çıkarıyoruz. Bu kritik malzemeler içinde önlem
almamız lazım, ya yedeğini yapacağız belki malzemeyi değiştireceğiz, orada birçok
alternatif ortaya çıkabilir. Mesela bir açık devre konnektörlerin temas yüzeyine
oturmaması nedeniyle olan hata, fırlatma sırasında titreşme ve yer çekimi
kuvvetleriyle ortaya çıkabilir veya radyasyon etkisiyle korozyon olabilir, malzemelerde
açık devre olabilir, parametrelerde kayma veya lehin bölgedeki boşluk çatlaklardan
dolayı malzemelerde yorulma olabilir gibi birçok sebepler ve nedenleri bu noktada
değerlendiriliyor.
Elektronik devre tasarımında bir de
“Derating” dediğimiz bir analiz
yapıyoruz. Burada gerilim azaltmasını
izliyoruz, bunda sektörel bazda
birtakım farklı standartlar olabiliyor.
Burada amacımız ürünün üzerindeki
yükü azaltabilmek ki ürünümüz biraz
daha uzun çalışsın.
Olasılık yoğunluğuna baktığımızda
gerilim dağılımı ile mukavemet
dağılımın kesişim alanının yüksek
olması lazım ki yüklere karşı
dayanabilsin. Bu bakış açısıyla biz
malzemeyi seçiyoruz, standartları
değerlendiriyoruz.
Güvenilirlik
metrikleri
dediğimizde şeyden bahsettim
biraz FIT (Failure in time). Bu
daha çok komponentlerin data
shiftlerine
baktığımızda
karşılaşacağınız bir şeydir.
Burada hata/ saat, hata/
milyon saat veya FIT gibi daha
çok FIT değeri sizlere verilir.
Bazen de verilmez data shiftte
tasarımcıdan
kullandığımız
verileri çıkartmasını isteriz.
Ancak o bilgiler olmayabiliyor.
Bu durumda direkt üretici
firmayla yazışarak bu bilgileri
elde etmek istiyoruz. Üretici
firmalarda
bunların
tüm
çevresel testlerini yaparak
kendileri bu failure in time değerlerini belirlemiş oluyorlar. Komponent bazında bizim
bu bilgilere ihtiyacımız var. MTTF de meantime to failure, meantime between
failure’la da karşılaşabilirsiniz, yani arıza giderilebilen bir sistem ise daha çok
between failure’la kullanılıyor ama arızası giderilemeyen bir üründen bahsediyorsak
MTTF kullanılır ama bazen her ikisini de birbirinin yerine kullandıkları oluyor.
Ortalama olarak her ürün bir milyon saat çalışması durumunda hata vereceği
anlamına gelen bir bakış açısı var. Sabit hata döneminde failure in time 1, MTTF’e
eşittir. Eğer sabit dönemde MTTF değerini elde ederseniz FIT değerini de
geçebilirsiniz.
Bu analizler için hep çevresel yüklerden bahsediyoruz, mülakat sırasında çevresel
test diye sorduğumuzda birkaç kişi çevreye zarar vermeye yönelik egzoz testleri dedi.
Bizim çevresel testimiz ürünün maruz kalacağı çevresel ortamlardaki yüklerden
bahsediyoruz. Bunun için ömür çevrim programını başlatmamız lazım. Life cycle
environmental profile streslerini tanımlamamız lazım.
Mesela bir fırlatma noktasında
itici roketin ayrılmasında veya
hangi safhalardan oluşuyor,
yani bu ürünün life cycle nedir?
Roket kapağının açılması, ana
paraşütün
açılması,
suya
çarpma gibi bir çevrim var. Sırf
burayla
ilgili
bir
çalışma
yapıyorsanız
fırlatma
noktasında böyle stresleri analiz
etmeniz gerekiyor.
Uydu sistemleri için ne tür evreler var? Mesela üretim, montaj, nakliye, uyduyu
taşıyorsunuz, fırlatma alanında test yapıyorsunuz. Bu arada da maruz kalınan
stresler var. Fırlatma öncesi yapılan birçok operasyonlar var, fırlatma uydu
yörüngesinde operasyon görev sırasında birtakım yükler var.
Atmosfere girmesi gibi bir durum varsa eğer ki bu artık yakın zamanda zorunlu
olacak; çünkü şu anda “Uzay çöpü” diye bir konsept var, o kadar çok atılmış ve
görevini tamamlamış parçalanmış uydular var ki bunlarla ilgili bizim de yer aldığımız
yeni projeler var, temizlemeye yönelik veya yeni tasarlanan uyduların bir şekilde
çöplerden korunmasına yönelik; çünkü uzay çöpü uydunun güneş paneline çarpıyor,
orada ciddi bir hasara yol açıyor, ya operasyonel manevralarla kurtulmak ya da
çöpleri bir şekilde temizlemek gibi yaklaşımlar var. Çöpleri temizlemek için çeşitli
yöntemler geliştiriyorlar. NASA’nın da projeleri var. Yeni uygulamalarda uyduların geri
indirilmesine, orada bırakılmamasına yönelik bir takım yasal uluslararası
uygulamamalardan bahsediliyor ama tam anlamıyla hayata geçmiş değil.
Bunların her bir evresinde zorlayıcı kaynaklarını tanımlıyoruz ve bunların testini
yaparak ürünü doğrulamamız gerekiyor. Aşağıda bir tane örnek görüyorsunuz,
titreşim testi yapılıyor. Enstitümüzde de bir güvenilirlik laboratuarımız var. Şu anda
yörüngede olan rasat uydusunun bütün titreşim testlerini laboratuarımızda
gerçekleştirdik. Diğer uydu projelerimizin testlerini de standartların ihtiyacına göre
yapıyoruz.
Bu çevresel yükleri çok iyi bilmemiz gerekiyor. Yükleme ve depolama ile ilgili
standartlar var. Mesela kamyon için, uçak için helikopter, tren, gemi her biri için
karşılaşan hangi tür yükler var, benzer şekilde bunların çalışma ortamındaki yükler
nelerdir? Bunları standartlardan yararlanarak oluşturabiliriz. Dokümante edip ürünün
hangi streslere maruz kalabileceğini ortaya çıkarabiliriz. Neler olabiliyor? İşte titreşim,
elektro manyetik, düşük sıcaklıklar, yüksek sıcaklıklar, nem, tuz var, pek çok çevresel
faktör etki edebilir. Özellikle uçaklarda termal şok var, çok ani inip yükselme olduğu
için sıcaklık değişimlerine maruz kalabiliyor.
Ürünün
çalışma
ortamını
da
bilmemiz lazım, hangi sıcaklığa
giriyor, çıkıyor, özellikle uçaklar için
yüksekliğe bağı sıcaklık bilgisi
önemli. Kimi zaman bize bunların
saha verileri gelir. Diyelim ki
sahadan askeri helikopter projesi
yapacaksınız, bir takım manevralar
var
ve
bu
Türkiye’nin
belli
bölgelerinde çalışacak, manevraları
yaparken üzerinde silah sistemleri
de var, bütün bu fonksiyonları yerine
getirirken özellikle titreşim çok kritik
bir etken olduğu için sahadan veri
toplanır. Standartların verileri vardır
ama her zaman yeterli olmayabilir.
Saha
verileri
daha
gerçekçi
olacaktır. Oradan toplanan verilere göre size test programını hazırlarız ona göre testi
yaparız ki sahadan toplanan gerçek veriler karşısında bu ürün nasıl bir davranış
sergiliyor. Bir keresinde bir testimiz sırasında mesela kamera bağlantı bacağı kırıldı
ve tüm tasarım yeniden değişti; çünkü çok ciddi sonuçlar verdiğini biliyorsunuz.
Uyduların maruz kaldığı çevresel
etkenler mekanik, titreşim, akustik
titreşim, şok, yer çekimsizlik durumu var.
Bizim vakum çemberimiz de var, bunun
testlerini
de
yapıyoruz.
Bizim
laboratuarımızdaki
titreşim
test
cihazımızla sıcaklık dönüşüm testlerini
de
yapıyoruz.
Ayrıca
radyasyon
dayanıklılığının da değerlendirilmesi
lazım ama test imkânımız yok, analiz
yapıyoruz. Bir de hızlandırılmış testler
diye
bir
test
kavramından
bahsedeceğim. Bu çevresel etkileri daha
kısa
sürede
oluşturarak
hata
mekanizmalarını görmeye çalışıyoruz, bunu özellikle ürünü geliştirirken yapmak
istiyoruz. Hızlandırılmış testlere yönelik çeşitli modeller kullanılıyor. Buradaki
amacımız hızlandırma faktörünü elde etmek; çünkü biz bu hızlandırma faktörüyle bir
test yapacağız. Kaynaklarımız hep kısıtlı, hata mekanizmalarını görebilmek için
ekstra ürüne ihtiyacımız oluyor. Ürünün ömrünü daha kısa sürede görmeye
çalışıyoruz.
Arrhenius
modeli
kullanılması
durumunda hızlandırma faktörü bu
şekilde bir formülle hesaplanıyor.
Mesela yüksek sıcaklık test süresini
belirlemek istiyoruz. Burada şu çok
önemli, ürün bütün performansıyla
çalışırken bir termal kamerayla
görüntüsünü alıyoruz. O termal
kamera görüntüsü bize zayıf noktayı
veriyor, en sıcak nokta neresi?
Bazen çok ciddi ısınmalar olabiliyor,
tasarım değişikliğiyle, soğutmayla
falan çözmemiz lazım. O sıcaklık
bilgisini referans alarak mesela burada 15 derece üzerinde bir sıcaklık farkı
okumuşuz ve 110 derecede biz bunu test yapalım diyoruz. Ürünün de 40 derece
sıcaklığa kadar çalışabiliyor olmasını istiyoruz, buna göre “10 yıllık ömür için ben ne
kadar test yaparım?” sorusunun cevabını basit bir örnekle vereyim.
Hesapladığımızda 10 yıl için
87600 saat yaklaşık 47 günlük
test
süresine
ihtiyacımız
olduğunu
görüyoruz.
Bu
hızlandırılmış testler kendi içinde
ikiye ayrılıyor:
1. Nitel (Qualitative) testler
2. Nicel (Quantitative) testler
Nitel testler olası hata türlerinin ortaya çıkmasına yönelik testler. Burada biz ürünün
yaşam kalitesiyle ilgili bir bilgi elde edemiyoruz. Nicel testlerde daha çok ürünün
yaşam kalitesiyle ilgili bilgiler elde ediyoruz, hata olasılıklarını ortalama ömrünü,
garanti bilgilerini elde edebiliyoruz. Bu testleri planlarken şunlara dikkat etmemiz
lazım: Ürünün üzerindeki komponentler, malzemeler kaç derece sıcaklığa dayanıyor?
Onu bilmemiz lazım. Testi planlarken de bir sürü veriye ihtiyacınız var. “Ben bu testi
daha yüksek sıcaklığa çıkartırım, bu testi daha çabuk yaparım” deme şansınız yok.
Birçok bilgiye ihtiyacımız var. Endüstriyel malzeme seçildiyse çalışma sıcaklıkları
farklıdır, askeri seçildiyse farklıdır veya üzerinde özel bir malzeme varsa bozulabilir,
yapısal olarak ayrılabilir. Yani bizi sınırlayan faktör neyse bütün onları bilerek bu
testleri planlamanız gerekiyor. Güvenilirlik mühendisi olayın her şeyine girmek
zorunda, her konuyu bilmek durumunda kalıyor. O yüzden tasarımın her ayrıntısına
girmek zorunda olduğunuz için diğer mühendislik kadar rahat olmuyor.
Biz bu “bad up curve” biraz kaydırak
daha
erken
safhada
gerilim
yükselterek daha erken zamanda hata
vermesini sağlayıp ürünün ömrüyle
ilgili bilgiler elde Burn-in testi genelde
erken hata dönemindeki bilgileri verir.
Mesela daha çok çevresel yük
taraması dediğimiz sevk edilmeden
önceki çevresel yükün etkisini görmek
için kullanırız. Birçok test var bunları
optimize etmek ihtiyacındayız.
Çevresel yükler ve mukavemet
çok önemli. Ürünün mukavemeti
o yüklere dayanacak şekilde
olacak. Ne olabiliyor bu yükler?
Sıcaklık değişimi çok önemli bir
etken, nem, titreşim, ürünün
yapısal
durumu,
mimarisi,
malzeme
özellikleri
yani
birbirinden çok farklı malzeme
kullanılmışsa
sıcaklık
değişimlerinde bunlar çok farklı
stresler
oluşturacaktır
ve
çatlamalara neden olacaktır.
Bunların değerlerinin birbirine
yakın malzemelerden seçilmesi
gerekir.
Bu bilgileri elde etmek için “Hata kök sebep analizi” dediğimiz yani güvenilirlikte neler
düşündük? Ömür analizleri, blok şemaları, ömür tahminleri yapıyoruz dedik, sonra da
çevresel testler yapıyoruz dedik, bir üçüncüsü de bizim hata kök sebep analizleri çok
kritik, özellikle sahadan geliyorsa bunlar çok önemli, bize veri sağlıyor. Bunlarla stres
ve strength’lerini bir sonraki tasarımımızla ayarlayabiliriz veya buradaki girdilerle
iyileştirme yapabiliriz.
Hata kök sebep analizi, yani biz o hatayı ortadan kaldırabilirsek eğer buradaki
yaşanan sorunun tekrarını önlemiş oluruz. Kök sebep onun için çok önemli. Tam kök
sebebi tespit edemezsek aynı hatanın tekrarını yaşayabiliriz. O açıdan doğru
mekanizmayı tespit edebilmek için ciddi bir bilimsel ve sanat bakış açısı işin içine
girebilir. Öncelikle hatayı kabul etmek gerekiyor, varlığını ispat edeceğiz. Bu hata ne
şekilde oluyor, nasıl bir mekanizmayla ortaya çıkıyor? Belirtilerini tespit edeceğiz.
Mekanizmalarını belirleyeceğiz ve tekrarını önleyecek tedbirleri alacağız.
Bu hata analizi yaptığımızda zayıf noktaların neden kaynaklarını belirlemiş oluyoruz.
Mümkün olduğunca erken bir safhada bu bilgilerden ders alıyoruz. NASA’nın web
sitesine girerseniz bir sürü dokümana ulaşıyorsunuz. Sistematik bir şekilde yaşanılan
hataları yazıyorlar, bu hatalardan ders çıkarmış oluyorsunuz. Stresimizi biz biliyoruz.
Neler
var?
Mekanik,
ısıl,
elektriksel, radyasyon, kimyasal
gibi yükler ne tür sorunlara yol
açıyor? Çatlama, yoğun bir ısıl
baskı, iyonik kirlenme olabiliyor.
Elektriksel
olarak
malzeme
üzerinde aşırı elektriksel yük
olabiliyor. Bir de yıpranmaya
yönelik, ürünün eskimesiyle,
yaşlanmasıyla ortaya çıkan hata
mekanizmaları
olabiliyor;
yorulma, deformasyon, mekanik
parçalarda aşınma olabiliyor,
kimyasal olarak korozyon, iyonik
dallanma gibi çeşitli yıpranmaya
yönelik hata mekanizmaları ortaya çıkabiliyor.
Örneğin yanda lehim bağlantı
yorulmasıyla ilgili açık devre ortaya
çıkmış. Bu hatalar sonra kendi
kendine düzelebiliyor, tekrar aynı
hatayı verebiliyor, bazen oldukça
zor olabiliyor. NASA’nın Toyota
araçlarındaki raporunu incelerseniz
o kadar çok şey araştırmışlar ki,
bazen kolay tespit edilemiyor.
Karmaşık bir şey olabiliyor. Mesela
gerginlik oluşması sonucu lehim
bağlantı kopuyor, açık devre
oluyor. Lehim bağlantı yapılırken
gerginliğini, rahatlatmasını verecek
bir şekilde yapılması lazım. Eğer
buna uygun tasarlanmamış, buna uygun üretilmemişse orada bir stres olacaktır ve
çatlayacaktır. Kalite kontrol bu noktada çok önemli, çok iyi bir kalite kontrolcünün
bunları yakalaması gerekir. Mesela bir tane kılcal uzama olmuş. Bunun yüzünden
uydular falan kaybedilmiş, kendi kendine mekanik bir yapının oluşması, bu tabii kısa
devre yapıyor veya başka şeyler de yapabiliyor.
Elektronik kimyasal taşıma dedik.
Yanda üretim sırasında kullanılan
birtakım kimyasal maddeler var.
Eğer iyi temizlenmemiş ise bu
malzemelerin
kart
üzerinde
kalıntıları olabiliyor. Bu kalıntılar da
genelde tuz bazlı ve ortamda
bulunan nem, su da var, elektronik
kartı çalıştırıyoruz, montajı da
verince pil reaksiyonu başlıyor. Bu
şekilde iyonların akması başlıyor
ve zaman içinde kısa devreye yol
açıyor. Bunlar birkaç gün içinde
olan mekanizma değil, zaman
içinde olan bir mekanizma.
Whiskers şimdi elektronik sektörüne
yönelik Avrupa Birliği’nin direktifleri
oldu. Bu direktifler kapsamında bizim
malzemelerde değişiklikler olması
gerekiyor. Kurşun kullanımı sağlığa
zararlı olduğu için yasaklandı; fakat
kurşunun yıllarca var olan bir bilgisi
var. Kurşunda whisker olmazken
kalaya geçildi. Saf kalayda whisker
dediğimiz bir mekanizma, kılcal
uzamalar oluşuyor. Bu olay uzayda
falan da oluyor. Bu şekilde birçok
hata mekanizmaları kısa devreler yol
açıyor. Bunu önlemek için pek çok
çalışmalar yapıldı ama maalesef
tamamıyla yok edilemiyor; ancak biraz azaltılıyor. Özel malzemelerle kaplandı, onu
bile delerek çıkabiliyor.
Biz bu hataları tespit etmek için
birtakım önlemler kullanıyoruz.
Mikroskopla elektriksel testler,
akustik mikroskop, x ışını
tahribatlı birtakım muayeneler
yapıyoruz. Mekanik dayanıklılık
testleri yapıyoruz.
Örneğin bir akustik mikroskopta
elektronik komponent içinde mısır
patlağı
mekanizması
olabiliyor;
çünkü bu malzemeler nem sever
malzeme, bu nem komponent
montaj sırasında yüksek sıcaklığa
maruz
kalınca
genleşiyor
ve
çatlamalara sebep oluyor. Bunu
gözle görmemiz mümkün değil,
akustik mikroskopla tespit etmemiz
mümkün olabiliyor.
Elektronik sistemler ne tür hatalardan kaynaklanıyor diye baktığımızda komponent
hatası çok yüksek. Dışarıdaki gerilimlerden dolayı hatalar çok yüksek. Üretimdeki
mekanizmalardan dolayı hatalar %15, yazılım kaynaklı olabiliyor. Burada biz
parçalarımızı çok iyi muayene edeceğiz demek ki doğru seçeceğiz demek ki %22
oranındaki hata sebebini bertaraf edebilelim. Uçak elektronik komponentlerindeki
çevresel etkende gördüğümüz en büyük etken %40 oranında sıcaklık, ondan sonra
titreşim, nem geliyor. Onun için bu sıcaklık, titreşim, nem testleri kaçınılmaz testler.
Bazı hata örneklerini görürsek
mesela yüksek sıcaklıkta malzeme
erimiş dayanmıyormuş demek ki bu
sıcaklığa, burada korozyon olmuş, bir
ark oluşmuş devremiz yanmış. X
ışınıyla
lehim
bağlantısındaki
boşlukları görmek durumundayız.
Bunların
yüzde
yüz muayene
edilmesi lazım. Özellikle topçuk
bağlantılarda bu boşluklar olursa
bunlar güvenilirlik açısından bu
malzeme hemen kopacak demektir
ve standart bunu geçmesine izin
vermez.
Sonuçta
ürünler
neden
hata
veriyordu ya tasarım iyi, yeterli
değildir, üretim imalatı, montaj
yanlış yapılmış, uygun şekilde
muayene edilmemiş, ambalajlanıp
depolanması
uygun
şekilde
yapılmamış olabilir, nakliyesi uygun
şekilde yapılmamıştır, çok fazla
yüke maruz kalmıştır, malzeme
eskimiş olabilir ve bu arada sabote
ihtimalini de gözden kaçırmayalım.
Bazı kritik projelerde maalesef
sabotaj durumuyla da karşılaşmanız
mümkün. Bunların hepsi bizim tespit
ettiğimiz bir takım hatalar. Kılcal uzamalarla ilgili NASA’nın çok güzel bir web sitesi
var. Burada ciddi sistemleri whisker yüzünden kaybetmişler. Çok basit bir hata
yüzünden neler kaybedilebiliyor.
Soru: Elektromanyetik uyumlulukla ilgili test yapıyor musunuz?
İlknur Baylakoğlu. Mutlaka yapıyoruz, testi yapılmadan hele hele uyduda bir ürün
çıkması mümkün değil. Onu biz kendi altyapımızda yapmıyoruz, Hacettepe Beytepe
kampusunun güzel bir altyapısı var, biz uydumuzun testlerini orada yaptık. Ülkemiz
kaynakları açısından da herkesin her kaynağı yapması bana çok anlamlı gelmiyor;
çünkü var olan altyapıyı kullanmak çok daha etkin oluyor. Bazı testlerde yurt dışına
gitmek zorunda kalıyor, mesela şok ve akustik teste sıkıntımız var, yurt dışına
gidiliyor.
Yazılım güvenirliği de önemli çok önemli. O konuda Türkiye aslında yeterli durumda
değil. SNL diye bir şey var, yani firmalara SNL veriliyor, kalite sistemi gibi bir şey ama
bu tam anlamıyla yazılım güvenirliliğini ölçeklendiren bir şey değil. Yazılım
güvenilirliği de başlı başına bir konsept, başka bir çalışma alanı. Onun da kendine
göre standartları, metrikleri var. Benim özel bir çalışmam olmadı ama konsept olarak
ne olduğunu biliyorum. Şu anda gerçek anlamda uygulanmıyor ama uygulanmasına
yönelik birçok raporumda bunu yazıyorum. Her yönetime bildiriyorum. Özellikle
hardware, software, ıntroduction anlamında da bu çok önemli, özelikle uydu, uçak
işlerinde etkileşim çok önemli, onun için yazılımın da güvenilir olması gerekiyor.
Soru (Prof. Dr. İsmail Bircan): Biliyorsunuz Türkiye’de 170 üniversite var ve
üniversitelerimizin neredeyse yarısından fazlasında mühendislik fakültesi var.
Türkiye’nin 2023 hedefleri de var, ilk ana ekonomisi arasında yer alacağız, insan
gelişme endeksinde ilk 25 içinde yer alacağız. Dolayısıyla bu hedefler de ulaşmak
için hem mühendislikte hem sosyal alanlarda çok daha iyi, nitelikli, işini iyi yapan
vizyonu olan gençlere ihtiyacımız var. Dolayısıyla bu güvenilirlik mühendisliği dersi
seçmeli olabilir, zorunlu olabilir TÜBİTAK olarak belki siz üniversitelere böyle bir ders
konulması konusunda siz YÖK’e önerseniz; çünkü zaman zaman Bologna süreci
kapsamında böyle öneriler geliyor. Çünkü orada biliyorsunuz Avrupa Birliği
bağlamında üniversitelerin uluslar arasılaşmasına yönelik bir çalışma. Böyle bir
önerge yapabilir misiniz?
İlknur Baylakoğlu: Biz 2010 yılında hem laboratuarımızı tanıtmak amaçlı hem de
güvenirlik mühendisliği ile ilgili farkındalık yaratalım diye bir güvenirlik semineri
yaptık. Savunma sektöründen çok katılım oldu, belki üniversitelere yeterince
duyurulamadı mı bilmiyorum üniversitelerden çok fazla katılım olmamıştı. Sonunda
da bir çalıştay yaptık, o konu vurgulanmıştı ama gördüğüm kadarıyla bu konuda
akademisyen sayısı da çok kısıtlı.
Belki TÜBİTAK burslarıyla bu programlara
öğrenci gönderebilir; çünkü Amerika’da birkaç üniversitede var, sonra onlar
Türkiye’de hoca olabilirler. Tabii bunun yaygınlaşması lazım. TUBİTAK’da da şu anda
yeniden yapılanma süreci var, yeni hedefler belirleniyor.
Ben uzun yıllar savunma sektöründe çalıştım, o zamandan beri hep hazır proje
Amerikan firması geliyor, teknoloji transferi diyor ama tasarımı bitmiş eski teknoloji
ürünü siz burada montaj yapıyorsunuz. Böyle çok para harcayarak çok da sonu
olmayan bir teknolojiye sahip oluyorsunuz. Tabii ki kendinizin yapması tercih edilen
bir şey ama çok kolay değil, çok fazla parametre var. Bir kere KOBİ dediğimiz o
küçük firmaların olması çok önemli, mekanizmaların bir bütünlüğünü ayağa
kaldıracak şekilde olması gerekiyor. Üniversite, KOBİ, sanayi, ar-ge kurumu bunların
hep iş birliği içinde olması lazım. Hep bir araya gelinmesi lazım, fonlanan projelerde
zaten yöntem o. Birlikte çalışma kültürünü oturtmamız lazım ya da yönetim,
mekanizmaların buna göre kurulması gerekiyor.
Diyelim bir elektronik komponent, öncelikle biz data shifte bakıyoruz, data shift verisi
bizim için önemli ama özel tasarlanan bir ürünse raporlarını istiyoruz. Modelleyerek
kendimiz hesaplıyoruz. Bazen bunları karşılaştırıyoruz. Tabii ki test etmek en güzeli
ama çok maliyetli ve vaktiniz olamayabiliyor. Test konusunu şu anda çok etkin
kullanabildiğimizi söyleyemeyeceğim. Komponent bazında onu karşılamıyor ama bir
kere biz uzay ortamında ürünlerimiz için tüm komponentler kartlar hepsi %100
muayene ediliyor. Herhangi ufacık bir hata bile olsa geri dönüş oluyor. Özellikle
üretici firmayla yakın temas içinde olduğumuz durumlar oluyor. Genelde güvenirlik
mühendisi yazışıyor, orada tasarımcıya bırakırsak başka kaygıları oluyor. O yüzden
güvenirlik mühendisi o değerleri istiyor, raporlarını istiyoruz kimi zaman, tabii onların
verdiği verilere bir yere kadar güvenmek zorundayız.