Konstruktionslehre 14 bölüm öğr versiyonu

Çeviri: Dr. Kadir Çavdar
03.09.2010
1
Konstruktionslehre, Gerhard Pahl, Wolfgang Beitz, 4. Baskı, 1997, Springer.
14. Araştırma ve Kullanılan Kavramlar
14.1 Metotların Kullanılması
Konstrüksiyon işleminde (ki bu işlem bir ürünün planlanmasından başlar, ödevlerin
açıklanması ile devam eder ve bir ürünün ortaya konması ve kullanım kılavuzunun hazırlanmasına
kadar giden süreçteki konsept, geliştirme ve son işlem aşamalarından oluşur.) kullanılmak üzere
hazırlanmış olan bu kitabın içeriğinde çözüm ve hüküm verme metotları gibi temel yaklaşımlar ve
tarihsel gelişim anlatılmaktadır. Çok fazla detaya ve zaman alıcı işlere girmemek için yapı dizileri ve
montaj grupları yaklaşımının yanı sıra bilgisayar kullanımı da kitaba eklenmiştir.
Konsept kurma ve taslak oluşturma aşamaları bir teknik sistemin geliştirilmesinde önemli
noktalardır. Şekil 14.1 ve 14.2’de bu işlem adımları özetlenmiş ve her bir metot veya yardımcı araç
da gruplanarak sunulmuştur (8 nolu kaynak ile de karşılaştırılmalıdır, VDI 2221). Farklı ürünlerde
farklı görevler ve problemler ile karşılaşılabileceğinden ve bu yöntemlerin kullanılmasındaki
yaklaşımlar ve işlem adımları da bu nedenle değişebileceğinden yapacağımız değerlendirme
(survey-anket), işlem adımlarını, anlamlarını ve uygun zamanda uygun metodun kullanılmasını bize
göstermelidir. Aslında her duruma uyan esnek bir yaklaşım ortaya konmalıdır. Ayrıca tüm işlem
adımları kendine özgü metotlara ihtiyaç duymamalıdır.
Burada önemli olan nokta, metotların sadece gerekli ve uygun oldukları aşamalarda
kullanılmasıdır. Kullanıcı kendi başına bir sistematik kurmak için hiçbir çalışma yapmak istemez
veya sadece dostça mükemmele yaklaşmak için birazcık katkı yapmak ister. Metotlar burada bazı
farklı iddialarda bulunmaktadırlar. Yaratılış, deney ve tecrübe ne kadar güçlü ise bunlardan bazıları
ön plana çıkabilir, diğerinden vazgeçilir, özellikle düşünce bazındaki aşamalarda bu metotların
kullanılması bazı soru işaretleri doğurur. Ancak yapılan değişiklikler ile çok yaratıcı bazı aşamalar
daha ön sıralara taşınabilir, bazıları geri bırakılabilir (sonuçların analizi ve bu sonuçlara göre yeni bir
konsept oluşturma gibi). Bu düşünce yapısı çözümlerin aranması aşamasında özellikle çok önemli
rol oynayacaktır.
Özetleme (basit anlatım) yeteneği, sistematik çalışma ve tutarlı düşünmenin yanı sıra
yaratıcılık yeteneği ve konu üzerinde sahip olunan bilgiye de ihtiyaç duyulur. Tekil bir işlem
adımında bu yetenekler farklı oranlarda etkili olacaklardır. Özetleme yeteneği, her şeyden önce
önemli problemlerin tanımlanmasında, teşhisinde, fonksiyon yapısının kurulmasında, düzen
şemasındaki düzenin bulunmasında ve şekillendirme prensiplerinin/ kurallarının aktarılmasında
gereklidir. Sistematik ve tutarlı düşünme yeteneği, fonksiyon yapıları ile yapılan işlemlerde, düzen
şemasının hazırlanmasında, sistem ve olayların analizinde, kombinasyonların kurulmasında,
hataların ayıklanması ve değerlendirme aşamalarında yardımcı olacaktır. Yaratıcılık yeteneği ise
fonksiyon yapılarının varyasyonlarının oluşturulmasında, seziye dayalı yöntemleri kullanarak çözüm
arama adımlarında ve düzen şemasının yanı sıra fiziksel temeller, şekillendirme kuralları ve
yönetmeliklerin oluşturduğu katalogların kullanılmasında da etkili olacaktır. Ürüne bağlı olarak o
alanda sahip olunan detaylı bilgi özellikle istek listesinin oluşturulmasında, zayıf nokta analizlerinde,
seçme ve değerlendirme işlemlerinde, direktifler yardımı ile kontrol olaylarında ve hata arama
işlemlerinde destekleyici olacaktır.
Şekil 14.3 bundan başka özel konstrüksiyon aşamaları için tavsiye edilen ve yaratıcı/doğru
çalışmayı teşvik eden direktifleri ana başlıkları ile göstermektedir. Daha öncede belirtildiği gibi
teknik fonksiyon ekonomik gerçekleştirmenin yanı sıra insan ve çevre emniyeti de dikkate alınarak
gerçeklenmeye çalışılmalıdır. Çözüm aramada ise yapılar ve fonksiyonlar arası etkileşimlere dikkat
edilmelidir. Tüm özellikler eş zamanlı olarak ele alınmalıdır:
Đstek listesinin oluşturulması esnasında istekler iyi şekilde anlaşılmalıdır ki böylece fonksiyon ve
önemli ilişkiler de doğru şekilde ortaya konabilir. Bu amaçla “Fonksiyon” ana terim olmak üzere
buna yardımcı terimler de “geometri, kinematik, kuvvetler, enerji, malzeme ve sinyal” olarak
anlaşılmalıdır. Benzer şekilde geliştirme aşamasında “Şekillendirme” ana kavramdır ve burada
amaç ürün şeklinin amaca ve imalata uygun şekilde ortaya konmasıdır. “Değerlendirme”
aşamasında ana kavramların gerçeklenmesi amacına yönelik olarak oluşturulan değerlendirme
kriterlerinin aranması işlemi gerçekleştirilir. Ana kavramlar sahip olunan bilgi seviyesine göre
fazlalık da gösterebilirler ve tüm önemli noktaların dikkate alınması zorunludur. Maliyet oluşturma
metotları mümkün olduğunca erken, en geç de bu aşamada devreye sokulmalıdır.
Adı geçen metot ve yardımcı araçların bir bölümü birden fazla farklı çalışma adımlarında
kullanılabilir. Bu metotlar ile elde edilmiş olan bilgiler sonraki aşamalarda yenilenir, değiştirilirler.
Ancak bu yöntemlerle elde edilmiş olan bazı yapı gruplarının farklı ürünlerde de kullanılabileceği
uygulamalardan görülmüştür. Bu şekilde metodik yaklaşımın yükü de azalmaktadır.
Çeviri: Dr. Kadir Çavdar
03.09.2010
2
Trend çalışması
Pazar analizi
Düşünsel abstraksiyon
Kara-Kutu Gösterimi
Fonksiyon resimleri
Literatür araştırması
Analiz
Matematiksel-fiziksel
ilişkiler
Prensip çözümlerin değerlendirilmesi
Prensip çözümlerin ortaya konması
Uygun varyasyonların seçilmesi
Etki prensiplerinin kombinasyonu
Deneyler, ölçümler
Beyin fırtınası, galeri metodu,
sinektik
Etki prensiplerine göre araştırma
Doğal sistemler
Bilinen çözümler
Fonksiyon yapılarının ortaya konması
Đstek listesi
Önemli problemlerin tanınması için
özetleme (abstraksiyon)
Đstek listesi üzerinde çalışılması
Yardımcı
Ödevin açıklanması
Başlıca
Ödevin seçilmesi
Metotlar ve Yardımcı araçlar
Ürünün Planlanması
Đşlem Adımları
Fiziksel olayların sistematik
araştırması
Düzen şeması
Kataloglar
El çizimleri
Seziye dayalı iyileştirmeler
Seçme yöntemleri
Değerlendirme metotları
Maliyetin belirlenmesi metotları
Değer analizi
Şekil 14.1
Çeviri: Dr. Kadir Çavdar
03.09.2010
3
Olası parça listesi ve montaj talimatlarının
hazırlanması
Hata ve bozucu giriş kontrolleri
Eldeki taslakların değerlendirilmesi
Yan fonksiyonun hassas şekilde ortaya
konması
Tam taslağın son şeklinin ortaya konması
Çözüm Yöntemleri
Çözüm Bileşenleri
Direktifler
Temel Kural:
Basit-Tek anlamlı-Emin
Şekillendirme Prensipleri:
Ana fonksiyonun hassas şekilde ortaya
konması
Fonksiyon Yapısı
Konsept
Yan fonksiyonlar için çözümlerin aranması
Başlıca
Diğer ana fonksiyonların kabaca ortaya
konması
Yardımcı
Uygun taslakların seçimi
ve
Ana fonksiyonu kabaca ortaya konması
Hacimsel ilişkilerin gösterilmesi
Đstek Listesi
Metotlar
araçlar
Ana fonksiyonun belirlenmesi ve şekli
Yardımcı
Şekillendirmeden beklenenlerin ortaya
konması.
Đşlem Adımları
Kuvvet Đletimi
Ödevin bölünmesi
Kendinden yardım
Stabilite-Đnstabilite
Hatasız Şekillendirme
Şekillendirme Kuralları:
Mukavim
Uygun Şekil değişimi
Stabil
Rezonans uygun
Uzamalar uygun
Sürünme yok
Gevşeme yok
Korozyona uygun
Uygun aşınma miktarı
Ergonomik
Uygun formlu
Standartlara uygun
Đmalata uygun
Montaja uygun
Kontrole uygun
Taşımaya uygun
Kullanımı kolay
Đşletimi kolay
Geri dönüşümlü
Seçme yöntemi
Kalite güvencesi
Riziko değerlendirme
Maliyet belirleme
Değerlendirme metotları
Şekil 14.2
Çeviri: Dr. Kadir Çavdar
Ödevin
Açıklanması
Đstek listesinin
oluşturulması
Đsteklerin
anlaşılması
(Şekil 5.7)
03.09.2010
Konsept oluşturma
Seçme
Değerlendirme
Etki yapısının
bulunması
(Şekil 4.20)
Optimum
konseptin
bulunması
(Şekil 6.29)
Fonksiyon
Geometri
Hafiflik istenir
Kinematik
Kuvvetler
Enerji
Malzeme
Sinyal
Đstekler
sağlanmaya
çalışılır
Etki prensibi
Şekillendirme
Temel olarak
gerçeklenebilir
olmalıdır
Emniyet
Ergonomi
Đmalat
Kontroller
Montaj
Taşıma
Kullanım
Đşletme
Geri dönüşüm
Maliyetler
4
Kesin emniyet
istenir
Kendi
fabrikamızda
tercih edilir
Emniyet
Ergonomi
Đmalat
Kontroller
Montaj
Taşıma
Kullanım
Đşletme
Geri dönüşüm
Masraf
Geliştirme
Şekillendirme
Kontrol
Şekil ve
Malzemenin
seçilmesi
(Şekil 7.3)
Fonksiyon
Değerlendirme
Etki prensibi
Yorumlama
Ömür
Şekil
değiştirme
Stabilite
Rezonans yok
Uzama
Korozyon
Aşınma
Etki prensibi
Yorumlama
Emniyet
Ergonomi
Đmalat
Kontroller
Montaj
Taşıma
Kullanım
Đşletme
Geri dönüşüm
Maliyetler
Tutarlar aşılabilir
Optimum
tasarının
bulunması
(Şekil 7.147)
Fonksiyon
Emniyet
Ergonomi
Đmalat
Kontroller
Montaj
Taşıma
Kullanım
Đşletme
Geri dönüşüm
Maliyetler
ekonomik veriler
ile tekrar
incelenir
Termin
Termin
Termin
Şekil 14.3
14.2 Uygulamalardan gelen Tecrübeler
Bu kitapta tanıtılmakta olan yaklaşım ve metotlar, endüstriyel problemlerin çözümü amacıyla
hazırlanan öğrenci projelerinde sıklıkla kullanılmış olup endüstriyel işletmelerin konstrüksiyon
bürolarında da uygulama alanı bulmuştur. Bu uygulamalardan kazanılmış olan tecrübeler
değerlendirilmiş ve bilimsel yayın olarak basılmıştır.
Tekil metotlar için şu tespitler mevcuttur:
−
Ödevin açıkça ortaya konması ve istek listesinin
çizilemeyecek bir araç olarak ortaya çıkmaktadır.
−
Fonksiyon yapılarının oluşturulması ve özetleme (abstraksiyon) özet anlatımın çok yönlü
zorluklarına rağmen kullanılmaktadır. Konstrüktör birbirine zıt gelen isteklere ve tasvirli
anlatımlar kullanarak düşünmeye alışmalıdır. Bir çok metodik adım için ana
fonksiyonların listelenmesi ve açıklanması yöntemleri çok faydalı ve gereklidir.
−
Seziye dayalı arama metotlarına konvansiyonel olarak bir çözüme ulaşılamadığı
durumlarda başvurulmalıdır. Şekillendirme problemlerinde galeri metotları beyin
fırtınasına göre daha etkili olacaktır. Her iki metotta sadece çözüm için bir uyarı
oluşturabilirler, bunun dışında ilk aşamada bulunan sonuçlar mutlaka analiz edilmeli ve
geliştirilmelidir.
−
Düzen şeması, morfolojik kutular gibi karmaşık (adım adım-diskursif) çözüm metotları
başlangıçta birazcık karmaşa yaratırlar, çünkü tanımlamada kullanılan kelimeler
özetleme nedeniyle bazen fonksiyonları tam olarak açıklamaya yetmez, anlaşılmazlıklar
olabilir. Bu bize üniversitede iyi bir şekilde metodik düşünce eğitimi almamızın
gerekliliğini işaret eder. Bazı sistematikler literatürden bilinmektedir ve bunlarla çalışılır
ise patenti alınabilecek iyi çözümlere veya rekabet edebilecek çözümlere ulaşılabilir.
oluşturulması
önemli,
üstü
Çeviri: Dr. Kadir Çavdar
−
03.09.2010
5
Seçme ve değerlendirme metotları uygulamada çok kullanılır ama bazen metodik bakış
açısıyla güvenli olmayan kombinasyonlar da yapılmış olabilir. Bu alanda firmaların veya
kişilerin kendine özgü metotları da ortaya konmuştur. Her halükarda bu metotlar
kararlarda objektif olmayı sağlamakta ve bazı noktaların tasarımcı tarafından
unutulmamasına da yardımcı olmaktadırlar.
Metodik yaklaşım, çok kişi tarafından konsept aşamasında çok fazla zamana ihtiyaç duyması
açısından eleştirilir. Bu doğrudur, “yeni” geliştirmelerde konsept aşamasında çok fazla zamana
ihtiyaç vardır, bu aşamada çok kez değişen çizimler, hesaplamalar, araştırmalar gerçekten vakit
alıcıdır. Ancak tecrübelerimize göre bu zaman kayıpları sonraki aşamalarda (geliştirme ve son
işlem) tolere edilir, çünkü değişiklik ihtiyacının azalması, sinirlerin bozulmasının engellenmesi gibi
iyileşmeler daha ilk aşamada sağlanmıştır.
Geliştirme aşamasının metodik yaklaşımdan faydalanacağı gayet açık olarak ortadadır:
Direktiflere dikkat etme, temel düzenlemeler, şekillendirme prensip ve yönetmelikleri iş için
harcanacak olan zamanı azaltırlar, hata ve bozucu girişleri engellerler, malzeme kullanımını
optimum hale getirip ürün kalitesini yükseltirler. Hata yakalama ve maliyetin belirlenmesi için
kullanılan metotların yardımıyla yapılan denemeler de aynı şekilde ürünün kalitesini arttırırlar.
Özellikle ürünün açık noktalarının arandığı işlemler gibi “Değerlendirmeler”, amaçlanan sonuçlar ile
karşılaştırıldığında çok fazla zamana mal olmazlar.
Özetle:
1. Özellikle yeni ürün geliştirme işi ile uğraşan ve CAD tekniklerinde başlangıç aşamalarında
olan endüstriyel firmalar için bu alan açık bir ilgi alanıdır.
2. Endüstriyel pratikte pek de gözükmeyen metodiğin çok geniş bir etki alanı vardır, ancak
genelde tekil uygulama metotları göz önündedir, bunlar istekleri karşılıyorlarmış gibi
gözükürler.
3. Metodik Konstrüksiyon yaklaşımından en çok geliştirme ve yeni konstrüksiyonlar
alanlarında faydalanılabilir. Sadece bu yolla alışılmamış çözümlere ulaşılabilir, yeni çözüm
önerileri ortaya konabilir.
4. Metodik yaklaşımın, uyum veya varyasyon konstrüksiyonlarında giriş aşamasında kullanımı
uygun değildir. Bu tür konstrüksiyonlarda bilgisayar desteğinin kullanımı çok daha uygun
olacağından metodik yaklaşıma gerek duyulmayabilir.
Metodik Yaklaşımı kullanan endüstriyel firmalar şunları söylemektedirler:
−
Patent sayıları yükseldi
−
Geliştirme için harcanan toplam süre, konsept aşamasının uzun olmasına rağmen
daha kısaldı
−
Đyi çözüm bulma olasılığı daha yüksek
−
Ürünlerin ve problemlerin komplekslik dereceleri giderek artmasına rağmen
metodik yaklaşımla bunlarla uğraşmak daha kolay olmakta
−
Daha gerçekçi zamansal randevularda (temrin) yaratıcılık artmaktadır, stres
azalmaktadır
−
Sistematik çalışma sayesinde diğer farklı alanlara verilen etkiler de artmıştır.
Aşağıdaki yan etkiler gözlenmiştir:
−
Đnformasyon akışı iyileşmiştir
−
Takım çalışması ve motivasyon artmıştır
−
Müşteriler ile iletişim daha çok yoğunlaştırılabilir
Metodik Konstrüksiyon eğitimi almış olan genç mühendisler, henüz gerekli tecrübeleri daha
kazanamadan şaşırtıcı şekilde firmalarda çok değerli elemanlar olmaktadırlar.
Bir özeleştiri olarak da aşağıdakiler söylenebilir:
−
Maliyetin kestirilmesi için yöntemler çok az gelişmiştir.
−
Metodik sadece konstrüktör ve yöneticiler eğitim aldılarsa uygulanmaktadır, yoksa bir
talep gelmemektedir.
−
Sezi yeteneği ve yaratıcılık metodik ile yer değiştirilemez, sadece yardımcı araç olarak
görülmelidirler.