Problem Çözme İşlemi - Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Bölümü
Transkript
Problem Çözme İşlemi - Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Bölümü
2. Temeller Çözümler geliĢtirmede, stratejik olarak bir tasarım yaklaĢımı geliĢtirmek için öncelikle teknik sistemlerin temelleri ve bilgisayar desteğine ön koĢul olan iĢlemler incelenmelidir. Böylece tasarım için ayrıntılı öneriler yapmak mümkün olabilir. 17.11.2011 1 2.1 Teknik Sistemlerin Temelleri Teknik görevler; fabrika, ekipman, makineler, montajlar ve parçaları içeren teknik yapılar yardımıyla gerçekleĢtirilir. Enerji dönüĢtüren teknik yapılar Malzeme dönüĢtüren teknik yapılar Sinyal dönüĢtüren teknik yapılar : Makine : Tezgah : Cihaz olarak alan standart tanım çabaları vardır. 17.11.2011 2 Teknik yapılar; Çevreye girdi ve çıktılar aracılığıyla bağlanacak sistemler olarak kabul edilebilmektedir [Hubka]. Bir sistem, alt sistemlere ayrılabilir. Özel bir sisteme ait olan bileĢenler, sistem sınırlarıyla belirlenir. Girdi ve çıktılar, sistem sınırlarından geçer. Bu yaklaĢımla kullanılarak sistemler, her soyut analiz ve tasnif seviyesinde tanımlanabilir. Bu tür sistemler, daha büyük sistemlerin parçalarıdır. 17.11.2011 3 Somut bir örnek, ġekil 2.1’de birleĢik bir kaplin görülmektedir. Bu yapı bir makinede “kaplin” sistemi olarak düĢünülebilir veya iki makineyi bağladığında bir montaj olarak kabul edilebilir. Bu kaplin montajı, “Esnek Kavrama (a, b, c parçaları)” ve “Mekanik Kumandalı Lamelli Kavrama (d, e, f, g, h)” Ģeklinde iki alt sistem olarak ele alınabilir. 17.11.2011 4 Şekil 2.1. Kaplin Sistemi a…h sistem elemanları; i…l birleĢtirme elemanları, S tüm sistem; S1 “esnek kaplin” alt sistemi; S2 “kavrama” alt sistemi; І girdiler; O çıktılar 17.11.2011 5 Tasarım Amacı: 1 nolu mildeki döndürme momentini 2 nolu mile çeĢitli kavrama yapıları ile iletmek (S1) sistem elemanları: a, b, c parçaları Döndüren mil : l Kama ile milden göbeğe (a parçası) moment iletimi : I Esnek kavrama (b parçası) ile c parçasına moment iletimi, geometrik düzgünsüzlükleri karĢılama FlanĢlı kavrama ile (S1) sisteminden (S2) sistemine moment aktarımı (S2) sistem elemanları: d, e, f, g, h parçaları i parçası ile tahrik edilen h parçası (manĢon) manivela kolunu (g parçası) hareket ettirerek göbek (gövde) üzerindeki dıĢ lameller ve mil üzerindeki iç lamellerin birbiri ile sürtünmesini sağlar. Böylece göbekteki hareket lameller üzerinde oluĢan sürtünme momentinin etkisi ile f parçasına aktarılır. Kama bağlantısı ile de 2 nolu mile iletilir. Döndürülen mil: k Döndürülen milin moment değeri: O 17.11.2011 6 ġekil 2.1’de görünen sistem: Konstrüksiyon yapısı olarak belirtilen konstrüksiyonuna dayanmaktadır. mekanik Benzer Ģekilde bu sistem, fonksiyonları cinsinden de düĢünülebilir. Bu durumda tüm “Kaplin” sistemi; • Sönümleme : (S1) sistemi • Kavrama : (S2) sistemi alt sistemlerine ayrılabilir. 17.11.2011 7 Örnek olarak “g” sistem elemanı (manivela kolu) gövdeye bağlı dıĢ lameller ve mile bağlı iç lameller arasında sürtünme bağını oluĢturma fonksiyonu olan bir alt sistem olarak düĢünülebilir. Ġkinci bir alt sistem (S2) ise; • Kavrama kumanda kuvvetini (i etkisi ile h (manĢon) parçası tarafından manivela koluna uygulanan kuvvet) normal kuvvete dönüĢtürme • Momenti (Tork’u) nakletme (Lamelli kavramalar ile) alt sistemlerine bölünebilir. 17.11.2011 8 Bir sistemi alt bileĢenlerine bölmede (sistem ayrıĢtırma) hangi bakıĢ açısının kullanılacağı yapılan araĢtırmanın amacına bağlıdır. Sistem ayrıĢtırmada kullanılan yaklaĢımlar: • Fonksiyon: Fonksiyonel iliĢkiler belirleme veya tanımlamada kullanılır. • Montaj: Montaj iĢlemlerini planlamada kullanılır. • Üretim: Üretim veya üretim planlamayı kolaylaĢtırmada kullanılır. 17.11.2011 9 Enerji, Malzeme ve Sinyalleri Dönüştürme Teknik sistemlerin (fabrika, ekipman, makine, alet, montaj veya parça) analizi, tüm bunların enerji, malzeme ve sinyalleri ileten veya değiĢtiren teknik iĢlemler içerdiğini açıkça göstermektedir. Enerji, birçok yolla dönüĢtürülebilir. Elektrik Motoru (Elektrik E. Mekanik E.) Ġçten Yanmalı Motor (Kimyasal E. Mekanik, Isı E.) Nükleer Elektrik Santrali (Nükleer E. Isı E.) 17.11.2011 10 Malzemeler de birçok Ģekilde dönüĢtürülebilir. • KarıĢtırılabilir • AyrıĢtırılabilir • Boyanabilir • Kaplanabilir • Paketlenebilir • TaĢınabilir • Yeniden ġekillendirilebilir Ham maddeler, yarı mamul veya mamul ürünlere dönüĢtürülebilir. Makine parçalarına özel biçimler verilebilir, yüzey iĢlemleri uygulanabilir ve bazıları deney amaçlı imha edilebilir. 17.11.2011 11 Tüm teknik sistemler (makine, fabrika v.s.) sinyal Ģeklindeki bilgiyi iĢlemden geçirirler. Sinyaller; • Alınır • Hazırlanır • Diğerleri ile karĢılaĢtırılır • BirleĢtirilir • TaĢınır • Gösterilir • Kayıt edilir 17.11.2011 12 Enerji akıĢı; kuvvet, tork, akım vb. iletimini de içerir (kuvvet akıĢı, tork akıĢı ve akım akıĢı) Bir nükleer enerji santrali kömür yakıtlı olanlarla (Termik Santraller) karĢılaĢtırıldığında sürekli malzeme akıĢı görülmese bile elektriksel güç üretecek enerji dönüĢümü bir malzeme dönüĢümüne bağlıdır. Bu dönüĢüm sırasındaki sinyallerin akıĢı, tüm iĢlemi kontrol ve düzenlemede önemli bir yardımcı akıĢ oluĢturur. 17.11.2011 13 Ayrıca, ölçüm aletleri herhangi bir malzeme akıĢı olmaksızın sinyalleri alır, iletir ve gösterir. Birçok durumda bu amaçla özellikle enerji sağlama zorunludur; Her sinyal akıĢına malzeme akıĢı gerekmese bile bir enerji akıĢı eĢlik eder. 17.11.2011 14 Enerji: Mekanik, ısıl, elektriksel, kimyasal, optik, nükleer…, yanı sıra kuvvet, akım, ısı gibi … Malzeme: Gaz, sıvı, katı, toz…, yanı sıra ham madde, test numunesi, iĢ parçası …, son ürün, parça gibi … Sinyaller: Genlik, görüntü, kontrol uyarısı, veri, bilgi… Bu kitapta, Ana akıĢı enerjiye dayalı olan teknik sistemler motorlar; ana akıĢı malzemeye dayalı olanlar tezgâhlar ve ana akıĢı sinyale dayalı olanlar ise cihazlar olarak anılmaktadır 17.11.2011 15 Şekil 2.2. Enerji, malzeme ve sinyallerin dönüĢümü. Henüz çözüm bilinmiyor, girdi ve çıktılara dayalı görev veya fonksiyon tanımlanır Teknik sistemlerin tamamı; miktar, kalite ve ekonomik terimlerle tanımlanacak E, M ve S dönüĢtürme iĢlemleri içermektedirler. 17.11.2011 16 Fonksiyonel İlişki Göreve–Özgü Tanıtım Bir tasarım problemini tanımlamak ve çözmek için, amacı bir görevi yerine getirmek olan teknik bir sistemin girdi/çıktı iliĢkisine fonksiyon yapısı uygulanmalıdır. 1. Fonksiyon Kavramları/Terimleri Tüm (genel) fonksiyon: Genel görevi tanımlayan fonksiyondur. Bir teknik sistemin tüm girdi ve çıktılarını göstermektedir. 17.11.2011 17 Alt Fonksiyon: Tüm fonksiyonu oluĢturan alt görevleri temsil eden fonksiyonlardır. Alt fonksiyonların birbirleri ve tüm fonksiyon arasındaki iliĢki, bazı alt fonksiyonları diğerlerinden önce karĢılanma gereğine göre bazı sınırlayıcılarla yönetilir (Örneğin bir montaj sisteminde alt montajları temsil eden bazı alt montaj fonksiyonlarının diğerlerinden önce gelmesi). Ayrıca, birbirleri ile uyumlu alt fonksiyonları birleĢtirmek ve değiĢik çözüm alternatifleri (örneğin bir montaj sisteminde uygun montaj sıra planları gibi) oluĢturmak gereklidir. 17.11.2011 18 VE/VEYA grafı Şekil. 2.3. Basit bir montaj sistemi ve uygun montaj sıralarını temsil eden VE/VEYA grafı. 17.11.2011 19 Öncelik grafı Şekil 2.4. MenteĢe montaj sistemi ve öncelik graf temsili 17.11.2011 20 ġekil 2.4.’deki diyagrama göre, 1. Montaj ĠĢlemi: Tutamak parçasının temel parça olarak seçilmesi ve montaj edilmek üzere yerine yerleĢtirilmesi 2. Montaj ĠĢlemi: Tutamak parçasına plakanın yerleĢtirilmesi iĢlemi 3A Montaj ĠĢlemi: 2. montaj iĢlemi ile elde edilen tutamak ve plakanın oluĢturduğu alt montaja 1. cıvatanın montajı 3B Montaj ĠĢlemi: 3A montaj iĢlemi ile gösterilen alt montaja 1. somunun montajı 17.11.2011 21 4A ve 4B sırasıyla 2. cıvata ve 2. somun montajını, 5A ve 5B’de 3. cıvata ve 3. somun montajını temsil eden iĢlemlerdir. 6 numaralı iĢlem göstermektedir. 17.11.2011 ise montajın tamamlanmıĢ halini 22 Fonksiyon Yapısı Alt fonksiyonların tüm fonksiyonlara anlamlı ve uyumlu birleĢtirilmesi ile Fonksiyon Yapısı olarak adlandırılan bir yapı oluĢturulur. Şekil 2.5. Tüm fonksiyonu alt fonksiyonlara ayrıĢtırarak bir fonksiyon yapısı oluĢturma 17.11.2011 23 Bir fonksiyon yapısındaki alt fonksiyonları temsil etmek için kullanılan semboller, ġekil 2.6’da özetlenmektedir. ġekil 2.6. Bir fonksiyon yapısındaki fonksiyonları temsilde kullanılan semboller 17.11.2011 Fonksiyonlar, genelde bir fiil ve isimden oluĢan ifadelerle tanımlanır. Örneğin, “Basıncı Artır Fonksiyonu” “Torku Naklet Fonksiyonu” “Hızı Azalt Fonksiyonu” Her birisi bir Alt Fonksiyon olan Ana ve Yardımcı fonksiyonlar arasında bir ayrım yapmak faydalıdır. Ana fonksiyonlar tüm fonksiyona doğrudan hizmet ederken; yardımcı fonksiyonlar dolaylı olarak katkıda bulunurlar. Yardımcı fonksiyonlar, destekleyici ve tanımlayıcı bir özelliğe sahiptir. 17.11.2011 25 ÇeĢitli Alt Fonksiyonlar arasındaki iliĢkiyi incelemek ve bunların mantıksal sırası veya düzenine özel önem vermek gereklidir. Örnek: Uzun bir halıdan belirli boyutlarda kare halı parçalarını kesen, kalite kontrolü yaparak belirli bir kalitenin üzerindeki parçaları alan, bu parçaları sayarak balyalarda birleĢtiren paketleyerek gönderen bir sistem ele alınsın. Görev-I: Kare halı parçalarını kesecek, kalite kontrolü yapacak, kaliteli halı parçalarını seçecek, sayacak, belirli sayılarda balyalar oluĢturacak ve özel paketlerde istifleyecek bir kontrol yöntemi belirlemektir. 17.11.2011 26 Buradaki ana akıĢ, malzeme akıĢıdır. (ġekil 2.7) ġekil 2.7. Halı karelerini paketleme fonksiyon yapısı 17.11.2011 27 Bu diyagram, bu tür bir uygulamada sadece muhtemel bir iĢlem sırasıdır. Daha yakın bir inceleme halinde bu alt fonksiyon zincirinin yardımcı fonksiyonlara gereksinim duyduğu fark edilebilir. Çünkü: Kalıpta kesme iĢlemi, ayıklanması gereken artıklar meydana getirmektedir. Kabul edilmeyen malzeme ayrı olarak çıkartılmalı ve iĢlemden geçirilmelidir. Paketleme malzemesi içeri alınmalıdır. 17.11.2011 28 Şekil 2.8. Yardımcı fonksiyonlar eklenmiĢ halı kareleri paketleme fonksiyon yapısı 17.11.2011 29 “Halı karelerini say” alt fonksiyonun belirli boyuttaki balyalar içinde kareleri paketleme sinyali de verebileceği görülecektir. Böylece, fonksiyon yapısına “bir balya içinde n halı karesi birleĢtirme sinyali gönder” alt fonksiyonlu bir sinyal akıĢı eklemek faydalı olacaktır. Bu durumdaki fonksiyonlar, GÖREVE-ÖZGÜ FONKSİYON yapısı olarak tanımlanmaktadır. 17.11.2011 30 Brockhaus, fonksiyonları; Faaliyetler, etkiler, amaçlar tanımlamaktadır. ve sınırlayıcılar olarak Matematikte bir fonksiyon; Tek bir y değerini (tek değerli fonksiyon) veya birden fazla y değerini (çok değerli fonksiyon) her x değerine atama Ģeklinde bir x büyüklüğü ile bir y büyüklüğünü iliĢkilendirir. Değer analiz tanımına göre fonksiyonlar; Yapı davranıĢlarını tanımlar (görevler, karakterler). 17.11.2011 faaliyetler, 31 Genel Geçerli Tanıtım Diğer bir fonksiyon tanımlaması ise Kramhauer tarafından geliĢtirilen genel geçerli fonksiyon yapısıdır. (ġekil 2.9.) Şekil 2.9. Enerji, malzeme ve sinyallerin dönüĢümünde tür, büyüklük, sayı, yer ve zaman karakteristiklerinden çıkartılan genel geçerli fonksiyonlar 17.11.2011 32 Halı karelerini paketleme fonksiyon zinciri (ġekil 2.7), ġekil 2.10’da görüldüğü gibi genel geçerli fonksiyonlar kullanılarak temsil edilebilir. Şekil 2.10. ġekil 2.7’de verilen halı karelerini paketleme fonksiyon yapısının Genel Geçerli Fonksiyon yapısı ile temsili 17.11.2011 33 Zımba ile Kesme Fonksiyonu: Zımba ile kesme fonksiyonunda 1 adet malzeme ve 1 adette enerji girdisi bulunmaktadır. Zımba makinesi, enerji (elektrik enerjisi girdisi) ve malzeme (Halı malzeme girdisi) girdilerini alır ve halı karelerini (küçük halı parçaları malzeme çıktısı) çıktı olarak verir. Enerji Girdisi : Elektrik Enerjisi Malzeme Girdisi : Halı Malzeme Çıktısı : KesilmiĢ halı kareleri Artıkları Ayırma Fonksiyonu: Bu fonksiyonun kesilmiĢ halı parçalarından oluĢan 1 adet malzeme girdisi bulunmaktadır, kesilmiĢ halı parçaları incelenerek artıklar ayrılır, diğer kare Ģeklindeki halı parçaları bir sonraki Kaliteyi Kontrol Et Fonksiyonuna malzeme girdisi olarak verilir. 17.11.2011 34 Halı Karelerini Sayma Fonksiyonu: Kaliteyi kontrol etme fonksiyonundan çıkan malzeme çıktısını girdi olarak alır ve aldığı sinyal girdisi (kaç adet halı karesi olacağını belirten sinyal) ile belirli sayılarda halı karelerini malzeme çıktısı olarak verir. Balyalarda Birleştirme Fonksiyonu: Bir önceki halı karelerini sayma fonksiyonu ile belirlenen halı karelerini alır ve balyalar. Daha sonra bu balyaları malzeme girdisi olarak Paketleme Fonksiyonuna verir. Paketleme Fonksiyonu: Balyalarda BirleĢtirme Fonksiyonundan girdi olarak aldığı malzemeyi paketler. Paketler depolanır ve daha sonra Naklet fonksiyonu ile nakliye iĢlemine tabi tutulur. 17.11.2011 35 • Genel geçerli fonksiyonlar kullanan tanımlamalar daha yüksek düzeyli bir soyutlamaya sahiptir. • Tüm olası çözümlere açıktır ve sistematik bir yaklaĢımı daha da kolaylaĢtırır. • Ancak genel geçerli fonksiyonlar kullanmak, bu tür soyut düzeyin bazen doğrudan çözümler gizleyebileceği için bir problem de barındırabilir. 17.11.2011 aramayı 36 Mantıksal Tanıtım Fonksiyonların gerçekleĢtirilmesi sırasında birbirleri arasında mantıksal bir iliĢki tanımlanır. Bir alt fonksiyon gerçekleĢtirilmeden önce, bazı alt fonksiyon ve/veya fonksiyonlar karĢılanmalıdır. “Eğer–ise (If–Then)” olarak adlandırılan bu iliĢki bu tür tanımlamalarda kullanılır. Örneğin; Eğer A alt fonksiyonu mevcutsa, B alt fonksiyonu etkili olabilir vb. gibi. Diğer alt fonksiyon etkiye geçmeden önce sıkça birkaç alt fonksiyonun tamamı eĢzamanlı karĢılanmalıdır. 17.11.2011 37 Alt fonksiyonların düzeni böylece incelenmekte olan enerji, malzeme ve sinyal dönüĢüm yapısını belirler. Buna göre bir çekme dayanım testi esnasında birinci alt fonksiyon “numuneye kuvvet uygula”, diğer alt fonksiyonlardan “kuvveti ölç” ve “deformasyonu ölç” önce karĢılanmalıdır. Ayrıca son iki alt fonksiyon da eĢzamanlı olarak karĢılanmalıdır. Ġncelenmekte olan akıĢ içindeki uyum ve sıraya özen gösterilmelidir. Bu iĢlemler, açık anlaĢılır alt fonksiyon birleĢimi ile yapılabilmektedir. 17.11.2011 38 Ayrıca mantıksal iliĢkiler, bir alt fonksiyonun girdi ve çıktıları arasındaki iliĢkileri tanımlamak içinde kullanılır. Birçok durumda iliĢkileri ikili (binary) mantık önermelerine benzer kabul edilebilecek birkaç girdi ve çıktı vardır. Bunlar; doğru/yanlıĢ, evet/hayır, içinde/dıĢında, yapıldı/ yapılmadı, mevcut/mevcut değil gibi ikili mantık ifadelerdir. Boolean cebiri kullanılarak bilgisayara uygulanabilirler. 17.11.2011 39 Örnek: Matris Temelli Montaj Sırası Planlama Metodu 17.11.2011 40 17.11.2011 41 Temas Fonksiyonu 17.11.2011 42 Toplam Temas Fonksiyonu (TT) 17.11.2011 43 Toplam Temas Sonucu (TTS) 17.11.2011 44 Hareket Fonksiyonu 17.11.2011 45 Toplam Hareket Fonksiyonu (TH) 17.11.2011 46 Toplam Hareket Sonucu (THS) 17.11.2011 47 Montaj Edilebilirlik Bir parçanın baĢka bir parçaya, ya da bir montaj sistemine eklenip eklenemeyeceğini göstermektedir. (TTS) ile (THS) mantıksal VE () iĢlemine tabi tutulması ile elde edilir. M=TTS THS 1: Montaj mümkün 0: Montaj olamaz 17.11.2011 48 Montaj Sıralarının Bulunması Bağlanabilirlik Kriteri: (TTS = 1) Temas fonksiyonu ile, parça çiftleri arasında temas olup olmadığı anlaĢılabilmekte ve parça çiftleri arasında bir bağlantıdan söz edilebilmektedir. Parça çiftleri arasında temas olup olmaması parçaların birbirlerine monte edilebilmeleri için gerek Ģart olsa da yeterli Ģart olamamaktadır. 17.11.2011 49 Montaj Sıralarının Bulunması Öncelik Kriteri: (THS=1) Montaj hareketini engellemeyecek Ģekilde parçalar arasında çarpıĢmasız bir yönün/eksenin varlığıdır. Bir bileĢen, söz konusu yönde/eksende baĢka bir bileĢene çarpmadan hareket edebiliyorsa, tam tersi yönde monte edilebilmektedir. 17.11.2011 50 Montaj Sıralarının Bulunması 17.11.2011 51 Montaj Sıralarının Bulunması (İki Parça) 17.11.2011 52 Montaj Sıralarının Bulunması (İkiden Fazla Parça) 17.11.2011 53 Montaj Sıralarının Bulunması (İkiden Fazla Parça) 17.11.2011 54 Örnek Uygulama 17.11.2011 55 Örnek Uygulama 17.11.2011 56 Örnek Uygulama 17.11.2011 57 Makara Destek Sistemi 17.11.2011 58 17.11.2011 59 17.11.2011 60 17.11.2011 61 Darbe Aparatı Montaj Sistemi 17.11.2011 62 Kasnak Sabitleme Düzeneği Montaj Sistemi 17.11.2011 63 Mantıksal Fonksiyonlar VE (AND) fonksiyonları VEYA (OR) fonksiyonları DEĞĠL (NOT) fonksiyonları NOR fonksiyonları (VEYA ile DEĞĠL) NAND fonksiyonları (VE ile DEĞĠL) DönüĢüm (flip–flops) yardımlı depolama fonksiyonları 17.11.2011 64 VE fonksiyonları: Eğer çıktı tarafında doğru bir sinyal oluĢacaksa, girdi tarafındaki tüm sinyaller de aynı doğruluğa sahip olmalıdırlar. VEYA fonksiyonları: Eğer çıktı tarafından doğru bir sinyal oluĢacaksa, girdi tarafında sadece bir sinyalin doğru (geçerli) olması gerekir. DEĞĠL fonksiyonları: Girdi tarafındaki sinyalin negatif olması ile bu negatif sinyal çıktı tarafında geçerli (doğru) olur. 17.11.2011 65 Mantıksal fonksiyonların tamamı standart sembollerle ifade edilebilirler. Her bir sinyalin mantıksal geçerliliği, ġekil 2.11’ de görünen doğruluk tablosundan okunabilir. Şekil 2.11. Mantıksal fonksiyonlar. X bağımsız ifade (sinyal); Y bağımlı ifade; “0”, “1” ifade değeri, örneğin “kapalı”, “açık” 17.11.2011 66 Şekil 2.12. Ġki kavramanın mantıksal fonksiyonları 17.11.2011 67 ġekil 2.12, iki mekanik kavrama ile bunların karakteristik mantıksal fonksiyonlarını göstermektedir. Soldaki kavrama iĢleyiĢi basit bir VE fonksiyonu ile temsil edilebilir (Tork’u aktarabilme öncesi sinyal gönderilmeli ve kavrama temas etmelidir). Dolayısıyla sinyal verilip kavrama teması sağlandığı zaman moment iletimi gerçekleĢir. X1 X2 Y : Sinyal Girdisi : Kavrama Temas Girdisi : Tork (Moment) çıktısı X1 ve x2’nin her ikisi de mevcutsa (“1” ise) moment iletimi (Y=1) gerçekleĢir. 17.11.2011 68 Sağ taraftaki kavrama ise operasyon sinyali verildiğinde kavrama teması kalkacağı (yani; Tork aktarılacaksa X1’in negatif olacağı kapsamda) Ģekilde yapılmıĢtır. Diğer bir ifade ile eğer istenilen etki oluĢturulacaksa, sadece X2 mevcut veya pozitif olmalıdır. X1=0 ise X1’in değili “1” olur. X1=0 ve kavrama teması varsa (x2=1), moment iletimi gerçekleĢmektedir. Sinyal gönderildiğinde manivela kolu kavrama temasını kaldıracak Ģekilde etki etmektedir. 17.11.2011 69 Şekil 2.13. Bir yatak yağlama sistemini izleme mantıksal fonksiyonları. Her yatağa pozitif bir sinyal (yağ olması), operasyona izin verir. Basınç izleme p; debi izleme 17.11.2011 70 ġekil 2.13, VE ve VEYA fonksiyonları içeren çok yataklı bir makine mili yatak yağlama sistemini izleyecek mantıksal bir sistemi göstermektedir. Hedef değerle bir gerçek değer karĢılaĢtırmayla yağ basınç ve yağ debisi için her yatak durumu izlenir. Ancak sistem çalıĢmasına izin verme amaçlı her yatak durumu için sadece bir pozitif değere ihtiyaç duyulur. 17.11.2011 71 Çalışma İlişkisi Orijinal olarak “kara kutular” Ģeklinde temsil edilen alt fonksiyonlar, bu aĢamada daha somut ifadelerle temsil edilmektedir. Alt fonksiyonlar; genelde fiziksel, kimyasal ve biyolojik iĢlemlerle karĢılanır. Makine mühendisliği çözümleri esas itibariyle fiziksel iĢlemlere dayanırken; iĢlem mühendisliği çözümleri temel olarak kimyasal ve biyolojik iĢlemlere dayanmaktadır. 17.11.2011 72 Seçilen fiziksel etkilerle gerçekleĢtirilecek, geometrik ve malzeme karakteristikleri tarafından sınırlandırılacak bir fiziksel iĢlem, fonksiyonu (iĢlevi) göreve uygun olarak karĢılayacak bir çalıĢma iliĢkisi ortaya koyar. Böylece bir çalıĢma iliĢkisi, fiziksel etkilerle seçilen geometrik ve malzeme karakteristiklerini birleĢtirme yolu ile oluĢur. 17.11.2011 73 Fiziksel Etkiler Fiziksel etkiler, ilgilenilen fiziksel çokluğu etkileyen fiziksel yasalar aracılığı ile sayısal olarak tanımlanabilir. • Sürtünme etkisi FF = μ · FN Coulomb yasası • Kaldıraç etkisi FA · a = FB · b Kaldıraç yasası • Uzama etkisi ∆l = α · l · Δϑ GenleĢme yasasıyla sağlanır 17.11.2011 74 Şekil 2.14. Fiziksel etkiler, geometrik ve malzeme karakteristiklerinden oluĢturulan çalıĢma ilkeleri ile alt fonksiyonları karĢılama 17.11.2011 75 Tork’u iletme alt fonksiyonu, Sürtünme Fiziksel Etkisi ile, Kas Gücünü Büyültme alt fonksiyonu, Kaldıraç yasası fiziksel etkisi ile karĢılanmaktadır. 17.11.2011 76 Bir alt fonksiyon, çoğunlukla birtakım fiziksel etkilerce karĢılanabilir. Böylece bir kuvvet, kaldıraç etkisi, kama etkisi, elektromanyetik etki, hidrolik etki vb. ile büyütülebilir. Ancak özel bir alt fonksiyona seçilen fiziksel etki, ilişkili diğer alt fonksiyonların fiziksel etkileri ile uyumlu olmalıdır. Ayrıca özel bir fiziksel etki, bir alt fonksiyonu sadece belirli Ģartlar altında optimum olarak karĢılayabilir. Böylece pnömatik bir kontrol sistemi, sadece özel Ģartlar altında bir mekanik veya elektrik kontrol sisteminden üstün olacaktır. 17.11.2011 77 Geometrik ve Malzeme Karakteristikleri Fiziksel iĢlemin etkin olduğu yer çalıĢma bölgesidir; yani ilginin odaklandığı andaki özel aktif bölgedir. Bir fonksiyon, fiziksel etki seçilerek karşılanır. FİZİKSEL ETKİ (Çalışma Geometrisi (çalışma yüzeyleri veya çalışma uzayları) ve Çalışma Hareketleri seçimi) FONKSİYON 17.11.2011 78 ÇalıĢma yüzeyleri (çalıĢma geometrisi) aĢağıda verilen parametrelere bağlı olarak belirlenmelidir: ÇeĢit Biçim Konum Boyut Sayı: Bir, birkaç vb. 17.11.2011 79 Benzer Ģekilde belirlenmektedir: çalıĢma hareketleri Ģu Ģekilde ÇeĢit: öteleme – dönme Tabiat: düzenli – düzensiz Yön: x-, y-, z- eksenleri doğrultusu boyunca öteleme ve/veya x- ,y-,z- eksenleri etrafında dönme hareketleri Büyüklük: hız vb. 17.11.2011 80 Ayrıca, çalıĢma yüzeyleri oluĢturulurken malzeme türü fikrine ihtiyaç duyulur. Örneğin malzeme; katı, sıvı veya gaz; rijit veya esnek; elastik veya plastik; bükülmez, katı veya sert veya korozyon dirençli olabilir. Sadece fiziksel etki ile geometrik ve malzeme karakteristikleri (çalıĢma yüzeyi, çalıĢma hareketi ve malzemeler) birleĢimi, bir çözüm ilkesi ortaya koymaya izin verir. Bu etkileĢime çalıĢma ilkesi adı verilmektedir. 17.11.2011 81 Şekil 2.15. Teknik sistemlerdeki karĢılıklı iliĢkiler 17.11.2011 82 Coulomb yasasına uygun olarak silindirik bir çalıĢma yüzeyindeki sürtünme vasıtasıyla tork iletmek (normal kuvvet uygulama Ģekline bağlı olarak), bir sıkı geçme veya sıkma geçme bağlantı seçimi verecektir. Merkez ve uygulama noktaları (çalıĢma geometrisi) belirleme ve gerekli çalıĢma hareketini dikkate alma sonrası kaldıraç yasasına uygun olarak bir kol yardımı ile kas kuvvetini büyütmek, bir çalıĢma ilke tanımı verecektir (kaldıraç çözümü, eksantrik çözüm vb.). 17.11.2011 83 Düzenli genleĢme yasasına göre uygulanan genleĢme etkisi kullanarak bir boĢluğu birleĢtiren elektrik kontağını sağlamak, boyutlar (örneğin, çap ve uzunluk) ve genleĢen ortam (bir malzeme) çalışma hareketine gerekli çalışma yüzey durumları belirleme sonrası sadece genel bir çalıĢma ilkesi sağlar. Birkaç çalıĢma ilkesini birleĢtirmek bir çözüme ait çalıĢma yapısını ortaya çıkarır. Bu çalıĢma ilkelerini birleĢtirme vasıtasıyla tüm görevi karĢılayacak çözüm ilkesi belirlenebilir. 17.11.2011 84 Konstrüksiyon ĠliĢkisi ÇalıĢma yapısıyla belirlenen çalıĢma iliĢkisi konstrüksiyon yapısı oluĢturmada kullanılır. somut Konstrüksiyon iliĢkisi; parça, montaj, makine ve ilgili bağlantıları tanımlayan somut teknik sistemi gösterir. Üretim, montaj, sevkiyat vb. de dikkate alınır. 17.11.2011 85 Sistem İlişkisi Teknik sistemler, tek baĢlarına çalıĢmaz ve genelde daha büyük bir sistemin parçası durumundadır. (ġekil 2.16). • Genelde diğer sistemlerle çalıĢır • Ġnsan müdahalesine gereksinim duyar • Geri besleme etkisi ve sinyaller gönderirler 17.11.2011 86 Şekil 2.16. Ġnsanları da içeren teknik sistemlerdeki karĢılıklı iliĢkiler 17.11.2011 87 Arzulanan girdilerden farklı olarak, çevreden ve komĢu sistemlerden gelen arzulanmayan girdilerde bir teknik sisteme etki etmektedir. Bu tür olumsuz etkiler (örneğin aĢırı sıcaklık gibi), arzulanmayan yan etkilere (biçimden sapmalar veya konum değiĢimleri gibi) sebep olabilir. Bu yan etkiler, insanlar ve çevre üzerinde olumsuz bir tesire sahip olabilir. 17.11.2011 88 Teknik sistemlerdeki etkiler: o Amaçlanan etki : Sistem operasyonuyla istenen etki o Girdi etkisi : Teknik sistem üzerinde insan etkisi o Geri besleme etkisi: Teknik sistem etkisine bağlı iĢlevsel iliĢki o Olumsuz etki : Teknik istenmeyen dıĢ etki o Yan etki sistem / insan üzerinde : Teknik sistemin insan / çevre üzerinde istenmeyen etkisi 17.11.2011 89 Sistematik Kılavuz Teknik görevler: Genel Amaç Teknik fonksiyon, ekonomik fizibilite, insan ve çevre emniyeti gibi Sınırlayıcılar Ergonomi, üretim yöntemleri, nakil olanakları, amaçlanan kullanım vb. karĢılanarak çözülmektedir. 17.11.2011 90 Bir çözüm, fonksiyonel ve çalıĢma iliĢkilerinin yanı sıra belirli genel ve görev-özel sınırlayıcıları da karĢılamalıdır. Bunlar, 17.11.2011 91 Bu sınırlayıcılardan elde edilebilen özellikler, genelde ihtiyaçlar olarak formüle edilir Bunlar; fonksiyon, çalıĢma ve konstrüksiyon yapılarını etkiler ve birbirlerine de tesir eder. Ġhtiyaçlar, tüm tasarım iĢlemi süresince tasarımı yönlendiren kılavuzlar olarak kabul edilebilir ve tasarımın her safhasına uygulanabilir, dolayısıyla tasarımın ilerleyen safhaları içinde güncel bilgi temini yapmalıdır. (ġekil 2.17). 17.11.2011 92 Şekil 2.17. Tasarım ve geliştirme esnasındaki etki ve sınırlayıcılar. Bunlar, kalite kontrolüne bir kılavuzluk sağlayabilir 17.11.2011 93 Sistematik Yaklaşımın Temelleri • • • • • • Problem Çözme İşlemi Problem Çözücü Karakteristikleri Zekâ ve Yaratıcılık Karar Verme Davranışı Bilgi İşleme Olarak Problem Çözümü Genel Çalışma Metodolojisi Maksatlı Düşünme Özel Çalışma Tarzları Genel Uygulanabilir Yöntemler Analiz Soyutlama Sentez Sürekli Soru Sorma Yöntemleri Geçersizleştirme Yöntemi İleri Adımlar Yöntemi Geriye Adımlar Yöntemi Bileşenlere Ayırma Yöntemi Sistematik Değiştirme Yöntemi İş(çilik) Paylaşımı ve İşbirliği Yapma Bilgisayar Desteğinin Rolü 17.11.2011 94 Sistematik tasarımın özel adım ve kurallarını ele almadan önce bilişsel psikolojik ilişki ve genel metodik ilkelerin incelenmesi gerekir. Bu bölümde, önerilen işlem ve özel yöntemler tasarımın şekillendirilmesine yardımcı olur. Bu işlem ve yöntemler, tasarım görev çözümlerine uygulanabilir. Bir problemin çözümüne yönelik fikirler genel olarak teknik harici olmak üzere birçok farklı disiplinden gelir ve genelde disiplinler arası temellerde oluşur. Dolayısıyla, iş bilimi, psikoloji ve felsefe bu çalışmada ana ilham kaynakları arasındadır. 17.11.2011 95 Problem Çözme İşlemi Tasarımcılar, çoğu zaman hemen çözemeyecekleri problemler içeren görevlerle karşılaşırlar. Farklı uygulama alanları ve çeşitli somutluk düzeylerinde problem çözmek, tasarımcıların bir çalışma stilidir. İnsan düşünme sistemi temelini araştırmak, bilişsel psikolojinin odak noktasıdır. Bu araştırma sonuçları mühendislik tasarımında da hesaba katılmalıdır. Aşağıdaki verilen kısımlar büyük oranda Dörner’in çalışmasına dayanmaktadır [2.8, 2.10]. 17.11.2011 96 Problem Çözme İşlemi Bir problem şu üç bileşene sahiptir: • Arzulanmayan bir başlangıç hali; yani tatminkâr olmayan bir hal mevcudiyeti • Arzulanan bir hedef hali; yani tatminkâr bir hali gerçekleştirme • Belirli bir zaman anında arzulanmayan başlangıç halinden arzulanan hedef anına dönüşümü (geçişi) önleyen engeller. 17.11.2011 97 Problem Çözme İşlemi Dönüşümü önleyen bir engel aşağıdakilerden oluşabilir: • Engelin üstesinden gelecek çare bilinmiyor veya bulunmak zorunda (sentez veya operatör problemi). • Çare bilinir, ama bunlar çok fazladır veya sistematik bir incelemeyi olanaksız kılacak kadar çok birleşme içerir (ara kestirim problemi, birleşim ve seçim problemi). • Hedefler, sadece bulanık bilinir ve açıkça formüle edilemez. Bir çözüm bulma, tatminkâr bir hale ulaşana kadar sürekli mütalaa etme ve çelişkileri ayıklamayı kapsar (diyalektik problemi, araştırma ve uygulama problemi). 17.11.2011 98 Problem Çözme İşlemi Bir problem aşağıdaki tipik özelliklere sahiptir: Karmaşıklık: Farklı mukavemette bağlantılarla birçok parça ve bu parçaların birbirine etkileri. Belirsizlik: İhtiyaçların tümü bilinmez, ölçütlerin tamamı saptanmaz; tüm çözüm veya diğer kısmi çözümler üzerindeki bir kısmi çözümün etkisi tam olarak anlaşılmaz veya sadece yavaş yavaş ortaya çıkar. 17.11.2011 99 Problem Çözme İşlemi Bir görev bir problemden farklıdır. Çünkü: Görev, yardım için çeşitli araç ve yöntemlerin mevcut olduğu zihinsel ihtiyaçları gerekli kılar. Verilen yükler (kuvvetler), bağlantı boyutları ve üretim yöntemleri ile mil tasarımı buna bir örnektir. Görev ve problemler, tasarımda birçok şekillerde (genelde birleşik ve başlangıçta açık ayrılamaz şekilde) olur. Örnek olarak özel bir tasarım görevi yakından incelendiği zaman, bir probleme dönüşebilir. Birçok büyük görevler alt görevlere bölünebilir. Bunların bazıları, zor alt problemler oluşturabilir. Diğer taraftan önceden bilinmeyen bir birleşimde birkaç alt görevi karşılayarak bazen bir problemi çözmek olasıdır. 17.11.2011 100 Problem Çözme İşlemi Düşünme işlemi beyinde cereyan eder ve hafıza içeriğinde değişimleri kapsar. Düşünme esnasında hafıza içerikleri ve bunların irtibat şekilleri önemli rol oynar. Basitçe bir problemi çözmeye başlamak için problem alanı hakkında insanların belirli bir düzeyde gerçek bilgiye ihtiyacı olduğu söylenebilir. Bilişsel psikolojide bu bilgi hafızaya taşındığı zaman orada doğru bilgi (epistemik) yapısını temsil eder. İnsanlar, çözümler bulma ve bunu etkin şekilde yapmada belirli işlemlere (yöntemlere) ihtiyaç duyar. Bu bakış açısı, deneyimsel (heuristik) insan düşünme yapısını kapsar. 17.11.2011 101 Problem Çözme İşlemi Kısa dönemli ve uzun dönemli hafıza arası bir ayrım yapma mümkündür. Kısa dönemli hafıza, bir çalışma bellek türüdür. Sınırlı bir kapasiteye sahiptir ve aynı anda sadece yedi dolayında argüman (kanıt) veya olgu saklayabilir. Uzun dönemli bellek, muhtemelen sınırsız kapasiteye sahiptir ve düzenli bir şekilde depolanmış gözüken olgular ve deneyimsel (heuristik) bilgi içerir. 17.11.2011 102 Problem Çözme İşlemi Bu yolla insanlar birçok olası şekilde özel ilişkiler belirleme, bu ilişkileri kullanma ve yenilerini oluşturmaya muktedir olurlar. Bu tür ilişkiler teknik alanda çok önemlidir. Örnek olarak: Somut–soyut ilişki örneğin; açısal temaslı yatak–bilyalı yatak–yuvarlanma elemanlı yatak–rulman (yatak)–kızak–kuvvet nakli ve parça konumlama gibi. Tüm–parça ilişkisi (hiyerarşisi) örneğin; fabrika–makine–montaj–parça gibi. Boşluk ve zaman ilişkileri örneğin düzen: ön–arka, aşağı–yukarı gibi, örneğin sıra: bu ilk–şu sonraki gibi. 17.11.2011 103 Problem Çözme İşlemi Hafıza, değiştirilebilen ve genişletilebilen düğümleri (bilgiler) ve bağlantıları (ilişkiler) ile anlamlı bir ağ (semantik network) olarak düşünülebilir. Şekil 2.18, “yatak” terimi ile ilişkili olası bir anlamlı ağı göstermektedir. Bu ağ içinde yukarıda değinilen ilişkilerle birlikte diğerlerini de (özellik ilişkileri ve zıtlıkları ifade edenler -kutupsal ilişkilergibi) ayırt etmek mümkündür. Düşünme, benzer anlamlı ağlar oluşturma ve yeniden yapılandırmayı kapsar ve düşünme işlemi kendiliğinden sezgisel ve etkileşimli sürebilir. 17.11.2011 104 Problem Çözme İşlemi Şekil 2.16. Yataklarla ilişkili oluşturulan anlamsal ağ yapısı 17.11.2011 105 Problem Çözme İşlemi Sezgisel düşünme, ilham kıvılcımları ile sıkı bir ilişki içindedir. Gerçek düşünme işlemi büyük oranda bilinçsizce cereyan eder. Bilinçli akılda kavrayışlar aniden oluşur (bazı tetikleme ve çağrışımların sebep olduğu). Bu, ana yaratıcılık olarak adlandırılır. Ani kavrayışlar olmadan önce bilinçsiz “düşünme”, genelde süreye ihtiyaç duyar. Kavrayışlar, çözüm fikirlerine ait serbest el krokileri ve makine resimleri oluşturularak tetiklenebilir. 17.11.2011 106 Problem Çözme İşlemi Etkileşimli düşünme, iletişim kurulabilen ve tesir edilebilen bilinçli bir işlemdir. Olgular ve ilişkiler; bilinçlice analiz edilir, değiştirilir, yeni şekillerde birleştirilir, kontrol edilir, reddedilir ve daha kapsamlı yeniden düşünülür. Kaynaklar [2.2, 2.30]’da bu, ikinci yaratıcılık olarak anılır. Bu tür düşünme, tam ve bilimsel bilgiyi kontrol etme ve bir bilgi yapısı içinde bunu oluşturmayı kapsar. Sezgisel düşünmeden farklı olarak bu işlem, yavaştır ve küçük birçok bilinçli adımları içerir. 17.11.2011 107 Problem Çözme İşlemi Hafıza yapısında tam ve bilinçlice edinilen bilgi, belirsiz kanı veya arka plan bilgisinden hassas bir şekilde ayrılamayabilir. Bunun yanında, iki bilgi türü birbirini etkiler. Bilginin kolayca bulunup getirilmesi ve birleştirilmesi için problem çözücünün aklında düzenli ve mantıksal olgulara dayalı bilgi yapısının (epistemik yapı) belirleyici olduğu düşünülür ve düşünme işleminin sezgisel veya etkileşimli olmasında da bu geçerlidir. 17.11.2011 108 Problem Çözme İşlemi Deneyimsel yapı, tam bilgi (yani açıklanabilen bilgi) yanında dolaylı bilgi de içerir. Bu, düşünme operasyonlar sırasını organize etmede gereklidir. Bunlar; değiştirme operasyonları (araştırma ve bulma) ve test etme operasyonlarını (kontrol ve değerlendirme) içerir. Genelde problem çözücülerin fazla çaba göstermeden bilgi tabanlarından hemen bir çözüm bulacakları ümidiyle rastgele işe koyuldukları görülür. Bu yaklaşım başarısız olduğu veya çelişkiler oluştuğu zaman, daha açıkça planlanmış veya sistematik düşünme operasyonları gerekmektedir. 17.11.2011 109 Problem Çözme İşlemi TOTE olarak adlandırılan model [2.33], düşünme işlemleri için önemli bir temel sırayı temsil eder (Şekil 2.18). Bu iki işlemden oluşmaktadır: bir değiştirme işlemi ve bir düşünme işlemi. TOTE modeli, bir değiştirme yapılmadan önce bir test etme operasyonunun (test) başlangıç halini analiz etmek için çağrıldığını göstermektedir. Sadece bundan sonra seçilen değiştirme operasyonu (operasyon) icra edilir. Bunu diğer bir test etme operasyonu (test) izler ve bu esnada oluşan hal kontrol edilir. Eğer sonuç tatminkârsa işlemden çıkılır (çıkış); tatminkâr değilse operasyon uyarlanır ve tekrarlanır. 17.11.2011 110 Problem Çözme İşlemi Şekil 2.17. Düşünme işleminde temel TOTE modeli [2.8, 2.33] 17.11.2011 111 İyi Problem Çözücü İnsan Karakteristikleri Zekâ ve Yaratıcılık Zekâ: Anlama / kavrama + muhakeme + uyum yeteneği Yaratıcılık: Yeni fikirler / mevcut fikirlerin orijinal bileşimlerini oluşturma gücü Zekâ ve yaratıcılık kişisel karakteristiklerdir. Şimdiye dek zekâ ve yaratıcılığın hassas bilimsel tanımlarını yapma ve bunlar arasında açık bir ayırım yapılması mümkün olmamıştır. Zekâ / yaratıcılık testleriyle ölçülür ve problem çözmede önemlidir. 17.11.2011 112 İyi Problem Çözücü İnsan Karakteristikleri Karar verme davranışı Karar vermede aşağıdaki zihinsel faaliyet ve yetenekler çok önemlidir: • Bağımlılıkları ayırt etme: Karmaşık bir sistemin alt elemanları arası bağımlılıkları belirleme / sıralama • Önem ve öncelik belirleme: Probleme ait önemli / az önemli detayları belirleme / sıralama / çözme (İyi problem çözücüler, ihtiyaç duyacakları süreyi hassas bir şekilde hesap ederler. Bunlar, ayrıntılı -fakat olanaksız olmayan- bir zaman planı (iş planı) hazırlarlar) 17.11.2011 113 İyi Problem Çözücü İnsan Karakteristikleri Karar verme davranışı • Süreklilik ve esneklik: Süreklilik hedefe ulaşmada daima odaklanma / çalışma; esneklik ise değişen ihtiyaçlara hemen uyum yeteneğidir (bunlar dengelenmelidir) • Kaçınılmaz hatalar: Karmaşık sistemlerde olası bazı hatalardan kaçınılamaz / bunlar düzeltilmelidir. 17.11.2011 114 İyi Problem Çözücü İnsan Karakteristikleri Bilişsel psikoloji göre iyi problem çözücüler: • Doğru ve düzenli teknik bilgiye sahiplerdir (zihinlerinde düzgün bir model bulunur) • Somut - soyut arası uygun bir denge kurarlar • Belirsiz ve bulanık veriyle iş yapabilirler • Esnek bir karar verme davranışı benimser ve sürekli hedeflere odaklanırlar 17.11.2011 115 İyi Problem Çözücü İnsan Karakteristikleri İyi tasarımcılar: • Genel hedef / kısmi hedefleri titiz analiz ederler • Kavramsal aşamada çözüm ilkeleri oluşturur / belirlerler • Önce uzaklaşan sonra yaklaşan bir araştırma benimser, uygun bir somutluk düzeyi seçer ve bakış açılarını değiştirirler • Ölçütlere göre çözümleri değerlendirirler • Sürekli kendi yaklaşımlarını yansıtır / mevcut duruma uyarlarlar 17.11.2011 116 Bilgi İşleme Olarak Problem Çözümü Sistemler yaklaşımında, problem çözmenin büyük ve sabit bir bilgi akışı gerektirdiği belirlenmiştir. Bilgi; alınır, işleme tabi tutulur ve iletilir. Şekil 2.19. İterasyon ile bilgi dönüşümü 17.11.2011 117 Bilgi İşleme Olarak Problem Çözümü Piyasa analizleri, eğilim çalışmaları, patentler, teknik dergiler, araştırma sonuçları, lisanslar, müşteri talepleri, somut değerlendirmeler, tasarım katalogları, doğal ve yapay sistem analizleri, hesaplar, analojiler, genel ve kurum içi standart ve yönetmelikler, bilgi (envanter) kartları, teslim yönergeleri, bilgisayar verisi, test raporları, kaza raporları ve aynı zamanda “sorgulama soruları” ile bilgi derlenir. Analiz ve sentez, çözüm kavramları geliştirme, hesap, deney, genel oluşum çizimleri hazırlama ve çözümleri değerlendirme ile de bilgi, işleme tabi tutulur. 17.11.2011 118 Bilgi İşleme Olarak Problem Çözümü Krokiler, çizimler, raporlar, çizelgeler, üretim dokümanları, montaj el kitapları, kullanıcı el kitapları vb. gibi vasıtalarla bilgi iletilir. Bunlar, basılmış ve elektronik şekillerin her ikisinde de olabilir. 17.11.2011 119 Bilgi İşleme Olarak Problem Çözümü Bilgiyi karakterize etme ölçütleri: • Güvenilirlik: Bilginin mevcut, güvenilir ve doğru olma olasılığı. • Tam olma: Bilgi içeriğinin hassas ve açıklığı • Hacim ve yoğunluk: Bir sistem veya işlemi tanıtmak için ihtiyaç duyulan kelime veya resimler sayısını belirtme. • Değer: Bilginin alıcıya önemi. • Güncellik: Bilginin kullanılabileceği zaman dilimini belirtme. • Şekil: Grafik ve alfa sayısal veri arası fark • Orijinallik: Bilgi orijinal karakterinin korunup korunmayacağını belirtme. • Karmaşıklık: Bilgi sembol ve bilgi elemanlar (yani birim veya bileşenler) yapısı veya bunlar arasındaki bağlantısallık. • Düzeltme derecesi: Bilgi ayrıntı miktarı 17.11.2011 120 Genel Çalışma Metodolojisi Aşağıdaki koşullar, sistematik bir yaklaşım kullanan herkesçe karşılanmalıdır: • Hedef tanımlama – tüm / alt hedef ve önemlerini belirleme • Koşulları netleştirme – ilk ve uç sınırlayıcılar tanımlama • Önyargılı olmama – büyük çözüm uzayı kullanma ve mantıksal hatalardan sakınma sağlar • Seçenek arama – alternatif çözüm / birleşimleri • Değerlendirme yapma – hedef ve koşullara göre • Karar verme – objektif değerlendirmeyle kolaylaşır ve gelişme sağlar Bu genel yöntemlerin işe yarayabilmesi için aşağıdaki düşünme ve eylem operasyonları dikkate alınmalıdır. 17.11.2011 121 Genel Çalışma Metodolojisi Maksatlı düşünme Düşünme şekli, sezgisel ve etkileşimli olabilir Sezgisel bir yaklaşımın dezavantajları: • Gerekli anda doğru bir fikir çok nadir oluşur • Sonuç, kişisel yetenek ve tecrübeye bağlıdır • Ön yargılı fikirler çözümleri kuşatabilir Etkileşimli düşünme şekli: Problemi küçük parçalara ayırmak + sistematik çözmek / analiz etmek + değiştirmek / birleştirmek 17.11.2011 122 Genel Çalışma Metodolojisi Özel çalışma tarzları İşlem-odaklı: Her fonksiyona çözüm ilkesi arama + uyumunu kontrol etme + genel çözümde birleştirme + şekillendirme Problem-odaklı: Her bir fonksiyona çözüm ilkesi arama / şekillendirme + uyumunu sağlayacak birleştirme + değiştirme İşlem–odaklı yaklaşımlar, alt problemlerin sıkıca birbirleriyle ilişkili olduğu ve bir yenilik yapılacağı zaman önerilir. Problem–odaklı bir yaklaşım, fonksiyonel alanlar arası bağlantının az olduğu ve uygulama alan alt problemlerinin mevcuttan bilindiği durumda faydalı olur. 17.11.2011 123 Genel Çalışma Metodolojisi Şekil 2.20. İlişkili birkaç fonksiyonel alan ile bir çay yapma makinesine çözümler geliştirme esnasında farklı özel yaklaşımlar: Tabla/kontrol (A fonksiyonu), su deposu ve ısıtma elamanı fonksiyonu), musluk ve kapatma (C fonksiyonu). (B a sistematik (adım adım) işlem–odaklı; yani, her geliştirme evresinde tüm fonksiyonel alanlar ileri doğru ele alınır; b problem–odaklı; yani, fonksiyonel alanları birleştirmeden önce bunlar sırayla geliştirilirler 17.11.2011 124 Genel Çalışma Metodolojisi Deneyimli tasarımcılar; problem-odaklı yaklaşım kullanır, tecrübeden yararlanır, birçok çözümü bilir, çabuk temsil eder ve sonuca giderler Bu yaklaşım, parçaların birbirini sıkıca etkilemediği ve açık özellikler sahip olduğunda geçerlidir Acemi tasarımcılar; işlem-odaklı yaklaşım kullanır, daha uzun süreye gerek duyar, aşırı büyük çözüm uzayı oluşturur Bu yaklaşım, soyut – somut arası uygun bir denge gerektirir; yani uzaklaşma / yakınlaşma 17.11.2011 125 Genel Çalışma Metodolojisi Bu iki yaklaşım, Uygulamada genelde yalın değil çeşitli birleşimlerde bulunur İşlem-odaklı yaklaşım; alt problemlerin sıkı ilişkide olduğu ve yenilik gerektiğinde önerilir Problem-odaklı yaklaşım; fonksiyonel alan bağlantıları az olduğu ve alt problemler bilindiğinde faydalı olur 17.11.2011 126 Genel Çalışma Metodolojisi Eğer tasarımcılar, bireysel alt fonksiyonlara çözümler aramada paralel farklı çözüm ilkeleri veya şekillendirme seçenekleri geliştirir ve inceler ve daha sonra da en uygunu bulmak için bunları birbiriyle karşılaştırırsa; bu yaklaşım üretken bir çözüm araştırması adını alır (Şekil 2.21). Şekil 2.21. Elastik bir desteğe çözümler araştırılması esnasındaki farklı özel yaklaşımlar. a üretken; yani çeşitli çözümler oluşturma ve hedef– odaklı seçim. b düzeltici, yani geliştirme ve bir fikri uyarlama ile çözümler araştırma 17.11.2011 127 Genel Çalışma Metodolojisi Diğer taraftan özel bir fikir veya örnek, bir başlangıç noktası olarak kullanılır ve daha sonra tatminkâr bir çözüm ortaya çıkana kadar bu adım adım bir yaklaşımla geliştirilir ve uyarlanırsa; bu düzeltici çözümler araştırma olarak adlandırılır (Şekil 2.21.). 17.11.2011 128 Genel Uygulanabilir Yöntemler Analiz Karışık problemleri küçük parçalara ayırma ve ilişkilerini incelemektir. Problem analizi • Önemlileri önemsizlerden ayırmak • İkinci dereceli tekil problemlere bölmek • Gerekirse problemi yeniden formüle etmek 17.11.2011 129 Genel Uygulanabilir Yöntemler Yapısal Analiz Yapısal ilişkileri araştırmaktır. • hiyerarşik yapılar • mantıksal yapılar Zayıf Nokta Analizi • aksaklıkları keşfetmek • zincirdeki en zayıf halkayı araştırmak 17.11.2011 130 Genel Uygulanabilir Yöntemler Soyutlama Özel / önemsizi ihmal etme ve genel / temel olana odaklanmadır. Yüksek düzeyde ilişki sağlar; yaratıcılık ve sistematik düşünmeyi destekler 17.11.2011 131 Genel Uygulanabilir Yöntemler Sentez • Yeni etkiler oluşturma ve uyumlarını göstermek için parça / elemanları bir araya getirmek • Bir bütünü oluşturacak parçalar birleşimi Bütüncül bir yaklaşıma dayanmalı; alt görev / özel adımlarda çalışırken genel görev akılda tutulmalıdır. 17.11.2011 132 Genel Uygulanabilir Yöntemler Sürekli soru sorma yöntemleri • Soru sorulması, düşünme ve sezgiyi uyarır • Standart bir soru listesi hazırlanır / kullanılır 17.11.2011 133 Genel Uygulanabilir Yöntemler Geçersizleştirme yöntemi • Bilinen bir çözümü küçük parçalara ayırır / özel ifadelerle tanımlar ve bunları geçersizleştirir • Yeni çözüm olanakları oluşturur 17.11.2011 134 Genel Uygulanabilir Yöntemler İleri adımlar yöntemi Bir ilk çözüm girişiminden başlayarak mümkün olduğunca fazla yeni çözümler oluşturacak yollar aranır. Bu yönteme, ayrışan düşünme yöntemi de denir. Mutlaka sistematiklik gerekmez, ancak genelde sistematik olmayan fikir ayrışmalarıyla başlanır. Yöntem, Şekil 2.22’deki bir mil–göbek bağlantısı geliştirmede gösterilmektedir. Oklar, düşünme işlem yönünü işaret etmektedir. 17.11.2011 135 Genel Uygulanabilir Yöntemler Şekil 2.22. İleri adımlar yöntemine göre mil–göbek bağlantıları geliştirme 17.11.2011 136 Genel Uygulanabilir Yöntemler Geriye adımlar yöntemi • Amaçlarla başlanır ve gelişme sağlayacak her yol yeniden izlenir • Yakınlaşan düşünme (birleşim) de denir • Üretim planı ve imalat sistemleri geliştirmede yaralı olur 17.11.2011 137 Genel Uygulanabilir Yöntemler Bileşenlere ayırma yöntemi • Karmaşık ilişki / sistemin sade ve açık alt problem / görevlere bölünmesi ve çözülmesidir • Etkin çalışma + öncellik belirleme sağlar 17.11.2011 138 Genel Uygulanabilir Yöntemler Sistematik değiştirme yöntemi • Yaklaşık tam bir çözüm alanı geliştirme sağlar • Tasnif şeması oluşturmak ve kullanmak çözüm bulmayı kolaylaştırır 17.11.2011 139 Genel Uygulanabilir Yöntemler İş bölümü ve işbirliği • Büyük ve karmaşık görevlerde; daha kolay, hızlı ve iyi çözümler sağlar (uzmanlık artar) • Farklı uzmanlar iyi / organize çalışabilir • Sorumluluk paylaşımı daha iyi olur ve proje yönetimi kolaylaşır 17.11.2011 140 Bilgisayar Desteğinin Rolü Prensipte ST, bilgisayar olmadan uygulanabilir, ama tasarımda bilgisayar kullanımına da (CAD, CAE, CAM, CIM, PDM ve PLM gibi) iyi bir zemin oluşturur. 17.11.2011 141