sanal aygıtlarla sıvı sev yes ve sıcaklık kontrolü deney ne örnek br

Transkript

C B Ü Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi Yıl: 2007 Cilt: 2 Sayı: 8
SANAL AYGITLARLA SIVI SEVİYESİ VE SICAKLIK
KONTROLÜ DENEYİNE ÖRNEK BİR UYGULAMA
Savaş ŞAHİN1,Yalçın İŞLER2, Mustafa Berkant Selek3
ÖZET
Bilgisayarda çoklu ortam otomasyon teknolojileri kullanılarak bir sistem veya sürecin
yönetilmesi ve gözlemlenmesi son zamanlarda oldukça yaygın hale gelmiştir. Bununla
birlikte, sürekli gelişen bu teknolojilerin eğitiminde birçok engelle karşılaşılmaktadır.
Çeşitli olumsuzluklara rağmen, öğrencilerin çok disiplinli yapıları anlamaları ve teori ile
uygulamayı kaynaştırmaları gereklidir. Böylece, kontrol ve otomasyon teknolojilerini
uygulayabilecek ve geliştirebilecek bilgi düzeyine ulaşabileceklerdir. Bu çalışmada, sanal
aygıtlar kullanılarak sıvı seviyesi ve sıcaklığın kontrolü için örnek bir SCADA
uygulamasının kısıtlı olanaklarla nasıl yapılabileceği açıklanmıştır. Elde edilen düzenek,
eğitim amaçlı olarak tasarlanmış olmasına rağmen ticari amaçla da kullanılabilir bir
model durumundadır.
Anahtar sözcükler: Sanal aygıt, Sana laboratuar, SCADA, LabVIEW
ABSTRACT
In these days, using multimedia in automation technologies to control and observe plant
or process by view of computers has been become widespread. However, there are
several problems in the education of these rapid-developing technologies. Despite several
disadvantages, students are to understand the relations of the multidiscipline, to
assimilate theory and application. Hence, they could reach their knowledge of proceeding
and contributing to the technologies of control and automation. In this study, it is
explained that how liquid level and temperature control with virtual instruments can be
designed as an example SCADA application in restrictive opportunities. Although
resulting setup is designed for educational purposes, it is also a model which can be used
for commercial purposes.
Keywords: Virtual instrument, Virtual laboratory, SCADA, LabVIEW
• GİRİŞ
Son yıllarda, değişik amaçlı yazılım araçlarının bulunduğu çoklu ortam paket
programlarının eğitimdeki rolü ön plana çıkmıştır. Özellikle elektrik, elektronik, mekanik
ve kontrol eğitimi gibi alanlarda bu değişimin etkisi eğitim ve öğretimin içeriğine
yansımıştır (Şahin, 2003). Bununla birlikte günümüz modern teknolojisi, her alanda
olduğu gibi enstrümantasyon ve kontrol eğitimini de süratli bir ilerlemeye ve yeni eğitim
araç ve gereçlerini tasarlamaya yönlendirmektedir.
1
Ege Üniversitesi, Ege Meslek Yüksekokulu, 35100, Bornova, İzmir, [email protected]
Dokuz Eylül Üniversitesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, 35167, Buca, İzmir, [email protected]
3
Ege Üniversitesi, Ege Meslek Yüksekokulu, 35100, Bornova, İzmir, [email protected]
2
1
Kontrol mühendisleri ve teknik elemanlarının, ileri teknoloji otomasyon çözümleri
üretme, süreç ölçümleri – enstrümantasyon için verimli metotlar uygulama, veri işleme
ve analiz etme gibi konularda iyi donanımlı hale getirilmeleri gereklidir. Bu sebepten
dolayı, otomasyon laboratuarında endüstri ve sanayideki gelişmelerin sonucu olarak
Programlanabilir Sayısal Kontroller (PLC, Programmable Logic Controller), Gözetleyici
Denetim ve Veri Toplama (SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition),
Dağıtılmış Süreç Teknolojisinin (DPT, Distributed Process Technology), ethernet ve
endüstriyel veri haberleşmesi gibi dallar üstünde yoğunlaştırmaktadır. Gözetleyici
Denetim ve Veri Toplama derslerinde öğrencilerin uygulama alanlarında büyük eksiklik
vardır ve başarımlarını arttırmak gereklidir. SCADA laboratuarının en büyük avantajı
Dağıtılmış Süreç Teknolojisinin (DPT, Distributed Process Technology) kullanılması ve
küresel veri tabanı ile desteklenmesi oldukça önemlidir (Thomas, 2004). Bir DPT sistemi
için laboratuar test, veri izleme ve kontrol eylemleri SCADA yaklaşımı ile yapılabilir
(Cardoso, 2000).
Bu çalışmadaki amaç, kontrol sistemleri eğitiminde pratik deneyim ve gerçek dünya
proje işleri çok önemli olması (Kheir, 1996) nedeniyle öğrencilere SCADA tabanlı bir
sistemin nasıl yapılandırılacağının aktarılmasıdır (Klerk, 2004). Bu çalışmada, Ege
Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu Endüstriyel Otomasyon laboratuarında
“Bilgisayarlı Veri Toplama ve Kontrol” dersi için tasarlanmış bir Gözetleyici Denetim ve
Veri Toplama (SCADA) deney setinin tanıtılmış ve örnek bir uygulama olarak “Sanal
Aygıtlarla Sıvı Seviyesi ve Sıcaklık Kontrolü” deneyinin nasıl gerçekleştirildiği
açıklanmıştır. Çalışmada açıklanan uygulama sanayide karşılaşılan karmaşık yapılar
içinde yer almaktadır. Bu yapı, algılayıcılardan verinin gözlenmesi ve kontrol
edilebilmesidir.
İkinci bölümde, deney setinin kurulum aşamaları, laboratuara kurulan teçhizat ve
bilgisayar gibi donanımlar ile kullanılacak yazılımın seçimi açıklanmıştır. Üçüncü
bölümde ise, uygulama için verilen deney seti devresi hakkında bilgiye yer verilmiştir.
Dördüncü bölümde ise uygulamanın sanal enstrümantasyonla veriyi nasıl aldığı ve hangi
programın kullanıldığı açıklanmıştır.
• DENEY SETİNİN KURULUM AŞAMALARI
Deney setinde kullanılacak olan donanım ve yazılımın seçiminde ayrılan bütçenin
miktarı, kullanım kolaylığı, verilerin toplanması ve işlenmesi için genel amaçlı bir
SCADA yazılımı, cihaz ve yazılımların birbirleri ile uyumlu olması etkenleri dikkate
alınmıştır (İşler, 2005).
İlk önce, istenilen amaca yönelik olarak özellikle ücretsiz olarak temin edilebilmesi ve
grafik arabirimi ile kullanım kolaylığı sağlaması açısından National Instruments
firmasının geliştirdiği “LabVIEW 6i Evaluation Software” seçilmiştir. Bu çalışmada
gerçekleştirilen deney setinin ve gösterilen örnek uygulamasının maliyetini düşüren en
önemli etken, yazılımın ücretsiz olarak temin edilmesidir. Ücretsiz yazılımın avantajları
yanında bazı dezavantajları da vardır. Bunların arasında, kullanım süresinin 30 gün ile
kısıtlı olması, kullanılabilen fonksiyon kütüphanelerinin bazılarının kullanılamaması ve
kayıt alınan verilerin diske aktarılamaması sayılabilir. Kullanım süresi ile ilgili
kısıtlamanın aşılması için, deneme sürümünün diskten silinip tekrar kurulması
gerekmektedir. Bu çalışmada kullanılan fonksiyonlar deneme sürümünde kısıtlı
2
fonksiyon kütüphanelerinde yer almadığı ve veri kaydına ihtiyaç duyulmadığı için,
deneme sürümünün kullanılmasında sakınca yoktur.
Seçilen yazılımı çalıştırmak ve deney seti ile uygulamalar gerçekleştirebilmek için bir
adet kişisel bilgisayar yeterlidir. Geliştirilen deney setinin taşınabilir olmasının istenmesi
halinde, kişisel bilgisayar yerine diz üstü bilgisayar tercih edilmelidir. Geliştirilmeye
devam edilen yazılımların da desteklenebilmesi için bütçeye uygun olan en üst düzey
özellikli bilgisayar tercih edilmiştir. Tercih edilen bilgisayar Celeron-1.7 GHz işlemci,
512 MB hafıza ve 40 GB sabit diske sahiptir.
Dış ortamdan sıvı seviyesini bir basınç ileticisi (transmitter), sıcaklık ölçümlerini ise
sayısal sıcaklık algılayıcısı olan DS1820 ve PIC16F877 tümleşik devrelerinin kullanıldığı
bir devre kurulmuştur. PIC16F877’nin seçiminde dahili analog sayısal dönüştürücüler,
bellek ve seri haberleşme birimi bulundurmasının yanı sıra, PIC programlama ile ilgili
piyasada ve internette oldukça fazla bilgi mevcut olması da etkin olmuştur. PIC
programlama ve uygulama örnekleri ile ilgili ayrıntılı bilgi için (Dinçer, 1998) kaynağina
bakılabilir.
Kurulan deney setinin blok şeması Şekil-1’de verilmiştir. Süreçte bulunan kazan sıvı
seviyesi ve sıcaklığı arabirim kartı tarafından ölçülen büyüklük verileri seri arabirim
üzerinden bilgisayarda çalışan LabVIEW ile geliştirilmiş kullanıcı ara yüzüne
aktarılmaktadır. Bu veriler kullanılarak kullanıcı tarafından elle veya otomatik olarak
arabirim kartına süreçte kontrol edilmek istenen çıkışları aktif etmesi komut gönderilir.
1.
Şekil 1. Geliştirilen deney setinin blok şeması
• SIVI SEVİYE ve SICAKLIK KONTROLÜ
Temel ısı ölçüm ve sıvı seviye ölçüm sistemlerinin genel blok şeması Şekil-2’de
verilmektedir. Burada algılayıcı olarak kullanılan eleman ve bilgisayara bağlı olan bir
veri toplama kartı (DAQ, Data Acquisition) bulunur. Geliştirilen deney setinde veri
toplama kartının yerine PIC tabanlı bir mikrodenetleyici kartı kullanılmakta ve böylece
daha ucuz bir çözüm elde edilmektedir.
3
Şekil 2. Temel sıcaklık ve Seviye ölçüm sistemi
Örnek uygulamaya ait sürecin genel çalışma prensibi aç – kapa kontrolü ile
yapılmaktadır. Birinci tanka dışarıdan alınan sıvının fark basınç ileticisi ile seviyesi ve
sıcaklık algılayıcı ile sıvı sıcaklığı ölçülmektedir. Yani, bu uygulamada kullanılan birinci
tank kontrol edilmek istenen süreci temsil etmektedir. Birinci tanktaki sıvı seviyesi
önceden belirlenen sıcaklığa ulaştığında, sıvı birinci tanktan ikinci tanka sıvı pompası ile
aktarmaktır. Uygulamada kullanılan ikinci tank ise, süreç çıkışından elde edilen ısıtılmış
sıvının boşa harcanmaması için yedek depo olarak kullanılmıştır. İkinci tankta sıvı
seviyesinin çıkabileceği en fazla miktar seviye ucu ile sınırlandırılmıştır. Seviye uçları
aktif olduğunda birinci tanktan ikinci tanka sıvı aktaran pompa otomatik olarak durur.
Eğer kullanıcı arayüzündenn ikinci pompa seçeneği işaretlenmiş ise sıvı tekrar birinci
tanka aktarılır. Böylece, süreç içerisine alınan sıvı israf edilmeden tanklar arasında
aktarılmış olur. Uygulamaya ait ayrıntılı elektronik devre şeması Şekil-3’te
görülmektedir. Burada DS1820’den gelen sayısal sıcaklık, fark basınç ileticisinden gelen
basınç, ve seviye uçlarından gelen seviye veriler PIC16F877 tarafından okunup dizisel
kapı aracılığı (MAX232) ile bilgisayara aktarılmaktadır. PIC mikrodenetleyicisi için
geliştirilen program C programlama dilinde yazılmıştır (İbrahim, 2003). LabVIEW
yazılımı aracılığı ile bilgisayarın dizisel kapısından alınan sıcaklık bilgileri Grafiksel (G)
kodları ile yazılmış uygulama programında işlendikten sonra kullanıcı ara yüzünde görsel
olarak izlenebilmekte ve çıkışları kontrol edilebilmektedir.
Devredeki sayısal ısı algılayıcısı -10ºC ile +85ºC arasındaki değerleri DQ çıkışından seri
olarak gönderir. Burada veri formatı sırasıyla 48 bit seri numarası 8 bit aile numarası ve 8
bit okunan sıcaklık değeri olarak verilmiştir. Algılayıcının çıkışı PIC’in sayısal giriş
uçlarından biri olan RE0 ucuna bağlanmıştır. Diğer taraftan, fark basınç ileticisi çıkışına
250Ω direnç bağlanarak çıkışın 4-20mA aralığı, 1-5V gerilim değerine çevrilerek, PIC’in
analog girişi olan RA1(AN1) bacağına bağlanmıştır. Seviye uçları için iki NPN
taransistör ve optik iletici devredeki gibi PIC’in sayısal giriş uçlarından biri olan RC1
ucuna bağlanmıştır. Çıkışları (ısıtıcı, selenoid valf ve motorlar) kontrol etmek için röleler
kullanılmıştır. Bu çıkışlar PIC’in sayısal çıkış uçlarından RB0-RB3 aralığına bağlıdır.
4
Sanal aygıtlarla sıvı seviyesi ve sıcaklık kontrolü deney setinin genel görünüşü Şekil4a’da görüldüğü gibidir. Deney setinde kullanılan elektronik devre kartı, güç katı, veri
hattı, sıvı pompaları, fark basınç ileticisi ve sıvı iletim boruları (Şekil-4b), selenoid valf
(Şekil-4c), sıvı ısıtıcısı (Şekil-4d), fark basınç ileticisinin monte edilişi (Şekil-4e) ve sıvı
pompalarının tanklarla bağlantıları (Şekil-4f) görülmektedir. Bütünleşik yapısı ile bütün
birimlerin aynı deney seti üzerinde olması kullanım kolaylığını beraberinde
getirmektedir.
Şekil 3. PIC Mikro denetleyicili elektronik devre şeması
(a) Kurulan deney setinin genel
görünüşü
(b) Deney setinde kullanılan
elektronik devre kartı, güç katı, veri
hattı, sıvı pompaları, fark basınç
ileticisi ve sıvı iletim boruları
(c) Selenoid valf
(d) Sıvı ısıtıcısı
(e) Fark basınç ileticisinin monte
edilişi
(f) Sıvı pompalarının tanklarla
bağlantısı
Şekil 4. Kurulan deney setinin resimleri
• SANAL AYGIT PROGRAMLANMASI
LabVIEW yazılımı temel olarak iki bileşenden oluşmaktadır. Birincisi, kullanıcı ara yüzü
olarak adlandırılan ön paneldir. Bu kısımda kullanıcının sisteme giriş yapabilmesini ve
sistemi izleyebilmesi için uygun aygıtlar vardır. İkinci bileşen ise blok diyagram olarak
6
adlandırılan ve grafiksel programlama dili ile programlaması yapılan kısımdır. Bu
programlama dilinin en büyük avantajı öğrencinin veya araştırmacının hazır nesne ve
aygıtlarla bağlantıları kolaylıkla yapabilmesidir. Benzer işi yapan bir programı komut satırı
programlama dilleri ile yazılacak olursa, elde edilen program çok daha karmaşık ve uzun
olacaktır. Doğal olarak deney için gerekli zaman da uzayacaktır. Ayrıca bu yazılım, gelişen
endüstrinin gerektirdiği güncel paket program yapısında olması nedeniyle öğrencilerin çok
hızlı bir şekilde gelişimine olanak sağlayabilir. Bunun sonucu olarak temel sistemden daha
tümleşik ve karmaşık sistemlere doğru ilerlemek mümkün olacaktır. Hazırlanan veri toplama
ve kontrol programı için aşağıdaki basamaklar takip edilir:
•
Sayısal sıcaklık algılayıcısından alınan veri bir sayı dizisi şeklindedir. Alınan verinin
içinde OkunanSicaklik, KalanSayi ve DereceDegeri değerleri bulunmaktadır ve hassas
sıcaklık hesaplaması yapmak için bu değerler (1) denklemi içinde kullanılır.
Sicaklik = Okunan Sicaklik − 0.25 +
•
•
•
DereceDegeri − KalanSayi
DereceDegeri
(1)
Fark basınç ileticisi bağlantısı, tank çıkışı ile iletici ölçüm noktası aynı seviyede
sabitlenmiştir (Şekil-4e). Gerekli bağlantı yapılınca ileticinin düşük seviyeli girişine
gelen sıvı, basınç oluşturacağından çıkışta 4-20mA akım değeri elde edilir. Ayrıca
ileticinin yüksek seviyeli kısmı üstü açık kazanda ölçüm yapıldığı için boş bırakılmıştır.
İletici çıkışı gerilime dönüştürüldükten sonra 1-5V arasına karta girişine bağlanmıştır.
Deney setinde kullanılan her iki tankta birer adet pompa bulunmaktadır (Şekil-4f).
Burada tanklar arasında sıvı devri sağlanmaktadır. İkinci tank içinde kullanılan sıvı
algılama uçları sayesinde istenilen seviyeye ulaştığında çıkış aktif olmakta ve birinci
tanktan ikinci tanka sıvı pompalanması durdurulmaktadır. İkinci tankta taşma oluşması
bu şekilde engellenmiş olur. Daha sonra deneyin tekrarlanabilmesi için ikinci tanktan
birinci tanka sıvının geri aktarılması gerekmektedir. Bunun için kullanıcı ara yüzünde
bir seçenek sunulmaktadır. Sonuç olarak deneyde kullanılan sıvı daima iki kazan
arasında kalmakta ve sıvı israfı engellenmektedir. Ara yüz programında yapılacak küçük
bir değişiklik ile bu işlemlerin peş peşe otomatik olarak tekrarlanması sağlanabilir. Fakat
buradaki amaç öğrencinin sisteme müdahale edebilmesi olduğu için, ikinci tanktan
birinci tanka sıvının aktarılması ara yüz sayesinde kullanıcıya bırakılmıştır.
Algılayıcılardan alınan, çıkışları kontrol eden veriler PIC’ de yazılmış programla dizisel
kapı aralığı ile bilgisayara aktarılır. Bilgisayarda sanal aygıtlarla oluşturulan ön panel
Şekil-5’de çalışma esnasında görülmektedir.
7
Şekil 5. Kullanıcı ara yüzü
Bilgisayarda LabVIEW kullanılarak grafiksel programlama dilinde gerçekleştirilen ara yüz
programının blok diyagramı Şekil-6’da görülmektedir. Burada seri ara birimden okuma ve
yazma için “SERIAL READ” ve “VISA” fonksiyon blokları kütüphaneden hazır olarak
kullanılmıştır. Diğer kullanılan fonksiyonlar LabVIEW’ın sayısal standart işlem
fonksiyonları kullanılarak yukarıda açıklanan mantık çerçevesinde programa dahil
edilmişlerdir.
Şekil 6. LabVIEW grafiksel programlama dilinde gerçekleştirilen ara yüz programının blok
diyagramı
• SONUÇ
8
Sonuç olarak, otomasyon laboratuarında gerçekleştirilen bu deney seti Gözetleyici Denetim
ve Veri Toplama (SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition) ve aç – kapa kontrol
sistemlerini uygulamak ve öğrencilere aktarmak için kullanılabilir. Ayrıca bu set, SCADA
tabanlı bir kontrol sistemin nasıl yapılandırılması gerektiğine dair bir örnek teşkil etmektedir.
Bu uygulamanın avantajları; nesne tabanlı program kullanabilmeyi geliştirmesi, uygulama
geliştirebilmek için gerekli zamanın laboratuar şartlarına uygun olması, gelişen endüstrinin
ihtiyaç duyduğu güncel paket yazılımların kullanılması, sistemin pratik ve istenirse
taşınabilir olmasıdır. Deney setinin geliştirmek ve klasik kontrol yöntemlerinden Oransal
Integral Türev (PID, Proportional Integrator Derivative) kontrol yöntemi ile kontrol etmeye
uygundur. Aynı zamanda modern kontrol yöntemlerinden optimal ve uyarlanabilir kontrol
uygulamalarına da uygun alt yapısı vardır.
Bu çalışmada açıklanan deney seti 2004–2005 öğretim yılından bu yana Ege Üniversitesi
Ege Meslek Yüksekokulu Endüstriyel Otomasyon Programı’nda kullanılmaktadır. Bu deney
setinin kullanımı ile öğrencilerin derse olan ilgisinin artması ve teorik bilgilerinin uygulama
ile pekiştirilmesi sağlanmıştır.
Bu çalışmanın önemi, üniversitelerin kısıtlı maddi kaynakları göz önüne alındığında,
eğitime yüksek katkısı olacak bu tip bir deney setinin uygun maliyetle hazırlanıp eğitime
sunulması ile ortaya çıkmaktadır. Tasarlanan deney seti maliyetinin düşük ve kullanımın
kolay olması nedeniyle mesleki lise eğitiminden mühendislik eğitimine kadar tüm seviyedeki
teknik eğitim için uygun bir seçenek haline gelmektedir.
TEŞEKKÜR
Deney setinin montajı ve yazılımların denenmesindeki yardımlarından dolayı Doğukan
Çimen, Nihat Çiçekuzman ve Onur Ergünay’a teşekkür ederiz.
9
6. KAYNAKLAR
1. Cardoso, Francisco J. A., (2000), “A Universal System for Laboratory Data Acquisition
and Control”, IEEE Transactions on Nuclear Science, 47(2), 154-157.
2. Dinçer, G., (1998), “Yeni Başlayanlar İçin PIC Programlama El Kitabı”, ERA Bilgi
Sitemleri ve Yayıncılık, İstanbul.
3. İbrahim, D., (2003), “PIC C ile PIC Programlama”, ERA Bilgi Sitemleri ve Yayıncılık,
İstanbul.
4. İşler, Y., Selver, M.A. ve Kuntalp, M., (2005), “Biyomedikal Laboratuarı Kurulumu”, XI.
Biyomedikal Mühendisliği Ulusal Toplantısı, 293–295, İstanbul.
5. Kheir, N. A., Åström, K. J., Auslander, D., Cheok, G. F., Franklin, G. F., Masten, M. ve
Rabins, M., (1996), “Control system engineering education”, Automatica, 32, 147–166.
6. de Klerk, Elsa ve Craig, Ian K., (2004), “A Laboratory Experiment to Teach Closed-Loop
System Identification”, IEEE Transactions on Education, 47(2), 276–283.
7. Şahin, S. ve Harmanşah, C., (2003), “Endüstriyel Otomasyon Teknolojisi Eğitiminde
Çoklu Ortam Kullanımı”, II. Ulusal Meslek Yüksekokulları Sempozyumu, İzmir, 210–213.
8. Thomas, Mini S., Kumar, Parmod ve Chandna, Vinay K., (2004), “Design, Development,
and Commissioning of a Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Laboratory for
Research and Training”, IEEE Transactions on Power Systems, 19(3), 1582–1588.
10
İNŞAAT SEKTÖRÜNDE ISO9001:2000 STANDARDINA UYGUN
KALİTE EL KİTABI HAZIRLAMA PRENSİPLERİ
Yrd. Doç.Dr. Faruk DURMAZ1, Öğr. Gör. M.Aydın ŞEN2, İskender TEKİN3
ÖZET
1950’li yıllardan sonra endüstri ülkeleri arasında iyice kendisini belli eden ve “soğuk savaş”
olarak bilinen “Kalite Savaşı”, 1980’lerden sonra Japonya ve bazı Uzak Doğu ülkelerinin de
katılımıyla, teknolojinin liderliğini yapan ABD, Almanya, Fransa gibi ülkeleri, yeniden
yüksek verimlilik ve kalitenin geliştirilmesi konularına yönlendirmiştir (1). Bu rekabet
beraberinde, sistemli çalışmayı gerektiren ISO9001:2000 kalite yönetim sistemi gibi bir dizi
standartların oluşturularak, endüstriyel alanda uygulanmasını getirmiştir. Endüstrinin
özellikle ülkemiz için lokomotif sektörlerinden biri olan inşaat sektöründe de ISO9001:2000
uygulamaları yoğunluk kazanmış, hatta pek çok ihalede ön şart olmuştur. Bir kuruluş için,
kalite yönetim sistemini tanımlayan en önemli araç Kalite El Kitabı’dır. Bu çalışmada, inşaat
sektöründe ISO9001:2000 kalite yönetim sistemine uygun bir kalite el kitabının nasıl
hazırlanması gerektiği konusunda rehberlik etmek amaçlanmıştır. Bu amaçla, öncelikle genel
olarak kalite el kitaplarının yapısı ve içeriği tanıtılmıştır. Daha sonra, inşaat sektöründe
ISO9001:2000 kalite yönetim sistemi standardına uygun bir kalite el kitabının içermesi
gereken asgari genel hususlar açıklanmıştır. Sonuç ve değerlendirme bölümünde ise inşaat
sektörüne uygun bir kalite el kitabının taşıması gereken özellikler ile el kitabının bir inşaat
şirketine sağlayacağı yararlar konusunda bilgi verilmiştir.
Anahtar sözcükler: Kalite, İnşaat, ISO9001:2000, Kalite El Kitabı
ABSTRACT
“Quality War”, which is also known as “cold war”, appeared
between the industrial countries after 1950s and lead other
technological leader countries such as USA, Germany and France
with the participation of Japan and some far east countries to improve
the high eficciency and quality after 1980s (1). This
competition brought such applications to set standarts on the
industrial area such as ISO9001:2000 quality management system
which needs working on a sistematic base. As construction is
one of the industrial locomotive sectors in our country,
application of ISO9001:2000 has been intensive and manditory
pre-condition for most adjudications. For an establishment,
the most significant identifier is the Quality Manual. This
paper has been written to guide how to set up a quality manual
for ISO9001:2000 quality system in construction industry. For
this purpose, firstly the structure and the contents of the
quality manuals is presented.
Secondly minimum general
requirements for a quality manual for ISO90001:2000 in
1
Yrd. Doç. Dr., Celal Bayar Üniversitesi Turgutlu MYO, Turgutlu-MANİSA
Öğr. Gör. Dr., Celal Bayar Üniversitesi Turgutlu MYO, Turgutlu-MANİSA
3
İnşaat Mühendisi, Soma-MANİSA
2
construction industy is explained.
In conclusion and
evaluation part information on features that quality manual
has to consist of and the benefits that a construction firm
can take from this manual is given.
Key Words: Quality, Construction, ISO9001:2000, Quality Manual
1. GİRİŞ
Kalite kavramı, insanoğlunun beklentilerini yansıttığı için insanlık tarihi kadar eski bir
kavramdır. Adı standart olmasa da insanlık tarihinin her döneminde çeşitli standartlar
kullanılmıştır. Örneğin Sümer ve Mısır uygarlıklarında, evlerin yapım şekli, su ve
kanalizasyon sistemleri, şehir yerleşimi ve kütle ölçüleriyle ilgili çeşitli standartlar
kullanılmıştır (4). Osmanlı Devletinde ise II. Beyazıt zamanında Bursa’da çeşitli gıda ve
tekstil ürünlerinin özellik ve fiyatları standartlaştırılarak, “Kanunname-i İhtisabı Bursa
(Bursa Belediye Kanunu)” yayınlanmıştır. 1800 yılında Fransa’da metrik ölçü sistemi
geliştirilmiştir.
Dünyadaki birbirini izleyen benzer çalışmalar, 20. yüzyılın ortalarından itibaren özellikle
askeri alanda daha sisteme yönelik standartların ortaya çıkmasını sağlamıştır. Bunlardan
günümüzde en yaygın olan ISO9001:2000 serisi standartlar, ilk olarak 1963’de ABD’de
savunma sanayinde MİL/Q/9858 standardı olarak kullanılmaya başlamıştır. 1968’de NATO
üyesi ülkelerde AQAP standartları olarak uygulanmaya başlamış, 1987’de Uluslararası
Standartlar Örgütü (ISO) tarafından sivil topluma uyarlanarak ISO9000 standartları şeklinde
yayınlanmıştır. 1988’de AB bu standartları EN29000 serisi standartlar olarak kendisine üye
ülkelerde kullanmaya başlamıştır. Ülkemizde ise 1991 yılında TSE tarafından TS-ENISO9000 adıyla yayınlanarak hayata geçirilmiştir. ISO9000 serisi standartlar 1994 ve 2000
yıllarında ISO tarafından iki kez revize edilerek bugünkü adıyla ISO9001:2000 standartları
şeklinde uygulanmaya devam etmektedir.
Bu çalışmanın inşaat sektöründe ISO9001:2000 kalite yönetim sistemine uygun bir kalite el
kitabının nasıl hazırlanması gerektiği konusunda rehberlik etmesi amaçlanmaktadır. İlk
bölümde genel olarak kalite el kitaplarının yapısı ve içeriği tanıtılmaktadır. İkinci bölümde,
inşaat sektöründe ISO9001:2000 kalite yönetim sistemi standardına uygun bir kalite el
kitabının içermesi gereken asgari genel şartlar açıklanmaktadır. Sonuç ve değerlendirme
bölümünde ise inşaat sektörüne uygun bir kalite el kitabının taşıması gereken özellikler ile el
kitabının bir inşaat şirketine sağlayacağı yararlar konusunda bilgi verilmektedir. Sonuç
olarak kalite el kitaplarından hem firma içinde hem de firma dışında etkin bir şekilde
yararlanılabileceği ortaya konulmuştur.
2. KALİTE EL KİTAPLARININ YAPISI VE İÇERİĞİ
Kalite El Kitabı; bir kuruluşun kalite yönetim sistemini belirleyen dokümandır. Kalite El
Kitabı, münferit bir kuruluşun karmaşıklığına ve büyüklüğüne uygun olarak format ve ayrıntı
bakımından değişebilir. Burada geçen Kalite Yönetim Sistemi; bir kuruluşun kalite
bakımından idare ve kontrol için gerekli yönetim sistemidir (2).
Kalite el kitapları, kalite yönetim sistemindeki ayrıntıların uygulamaya geçirilmesinde,
sorumluların bilgilendirilmesini sağlayan etkin bir araçtır (1).
Kalite el kitabı aynı zamanda bir pazarlama aracıdır ve potansiyel müşterileri bilgilendirme
ve şirket tanıtımında etkilidir.
Kalite el kitabı için zorunlu bir format olmamakla birlikte, bir el kitabından beklenen,
tanımladığı sistemin, firmanın gerçek politika ve uygulamalarını tam ve doğru olarak
yansıtmasıdır. İdeal olanı değil, uygulanmakta olan sistemi ortaya koymalıdır. Kalite el
kitabı dinamik olmalı ve firmanın değişen şartlarına göre güncellenmelidir.
Kalite el kitabı aynı zamanda iyi bir iletişim aracıdır ve firma içinde görev alanların yetki
ve sorumlulukları hakkında karşılıklı bilgi sağlar. Sürekli güncellendiği için yönetimle alt
kadrolar arasındaki bilgi transferine de yardımcı olur.
Kalite el kitabı genel kullanıma uygun olmalı ve organizasyonun çok küçük bir bölümünü
ilgilendiren ayrıntılardan kaçınılmalıdır.
Kalite el kitabı ISO9001:2000 belgelendirme sürecinde, tetkikçiler tarafından denetlenecek
ilk araçtır. Bu nedenle ISO9001:2000 kalite yönetim sisteminin asgari gereklerini
karşılamalı, sistem standardı ile çelişkili hususlar olmamalıdır.
ISO9001:2000, ISO14000, ISO17025 gibi yönetsel standartların ortak özelliği, hepsinin de
ilgili olduğu yönetim sistemini tanımlayan bir Kalite El Kitabı hazırlanmasını ve
uygulanmasını gerektirmesidir.
ISO9001:2000 Kalite Yönetim Sistemi standardının gerektirdiği Kalite El Kitabı aşağıdaki
hususları içermelidir (5):
a) Kalite Yönetim Sisteminin kapsamı ve standardın 7. maddesi içerisinde yer alması
koşuluyla, standardın herhangi bir şartının hariç tutulmasının gerekçeleriyle birlikte
ayrıntıları,
b) Kalite Yönetim Sistemi için oluşturulmuş dokümante edilmiş prosedürler, süreçler veya
bunların atıfları,
c) Kalite Yönetim Sistemi süreçlerinin birbirine olan etkilerinin tarif edilmesi.
ISO9001:2000 standardı Uluslararası Standartlar Örgütü tarafından uluslararası standart
olarak yayınlanan ve halen Avrupa Topluluğu ülkeleri ile birlikte birçok ülkede
belgelendirme modeli olarak uygulanmakta olan bir uluslararası Kalite Yönetim Sistemi
standardıdır ve 8 kalite prensibine dayanmaktadır (7).
1) Müşteri Odaklılık: Firmalar müşterilerine bağlı olduklarından, müşterilerinin bugünkü
ve gelecekteki ihtiyaçlarını doğru algılamalı, uygulamalı ve müşteri beklentilerini de
aşma çabası içinde olmalıdırlar.
2) Liderlik: Liderler, firmanın amaç ve yönetim birliğini sağlayan kişiler olarak, hedeflerin
başarılmasında tam katılımı sağlayacak bir ortamı oluşturmalı ve sürdürmelidir.
3) Kişilerin Katılımı: Her seviyedeki kişilerin yetenekleri dahilinde tam katılımı
sağlanmalıdır.
4) Süreç Yaklaşımı: Hedeflenen sonuç, faaliyetler ve ilgili kaynaklar bir süreç olarak
yönetildiğinde daha verimli sonuçlar elde edilir.
5) Yönetimde Sistem Yaklaşımı: Birbirleri ile ilgili süreçlerin bir sistem olarak
tanımlanması ve yönetilmesi, hedeflerin başarılmasında kuruluşun etkinliğine ve
verimliliğine katkı sağlar.
6) Sürekli İyileştirme: Kuruluşun toplam performansının sürekli iyileştirilmesi, kuruluşun
kalıcı hedefi olmalıdır.
7) Verilere Dayalı Karar Verme: Etkin kararlar, verilerin analizine ve bilgiye dayanır.
8) Karşılıklı Faydaya Dayalı Tedarikçi İlişkileri: Kuruluş ve tedarikçileri birbirlerinden
bağımsız düşünülmemelidir ve her ikisinin artı değer yaratması için karşılıklı fayda
ilişkisi sağlanmalıdır.
3. İNŞAAT SEKTÖRÜNDE ISO9001:2000 KALİTE YÖNETİM SİSTEMİ EL
KİTABI
Kalite El Kitabı’nın ISO9001:2000 standardı ile paralelliğini sağlamak amacıyla el
kitabındaki konular genellikle standardın içeği ile özdeşleştirilir. Bazı el kitaplarında
“İçindekiler” başlığı dışında, el kitabında zamanla yapılan değişikliklerin gösterildiği bir
bölüm yer alır. Kalite El Kitabında ISO9001:2000 standardına uygun olarak genellikle; her
bir bölüm farklı alt bölümleri içerecek şekilde, toplam sekiz ana bölümde hazırlanmaktadır
(3):
Bölüm 1.0. Kapsam
Bu bölümde, genel olarak şirketin kuruluş amaçları, taahhütleri, kalite yönetim sisteminin
kapsamı ve varsa hariç tutulan şartlar tanımlanır.
Kuruluş bu bölümde müşterilerinin beklentilerini tespit etmeyi ve yerine getirmeyi, bunu
yaparken de yasal şartlara ve standartlara uymayı, sürekli gelişmeyi ve müşterilerini tatmin
etmeyi taahhüt etmelidir.
İnşaat sektörü için hariç tutulabilecek şartlar ISO9001:2000 standardının 7. maddesinde
geçen “Tasarım ve Geliştirme” ya da “Müşteri Mülkiyeti” olabilir.
Eğer şirket, tüm inşaatlarında müşteriye teslim edilinceye kadar kendi proje, malzeme ve
kaynaklarını kullanıyor ise “7.5.4. Müşteri Mülkiyeti” şartını hariç tutabilir. Benzer şekilde,
şirket inşaat projelerini kendisi yapmayıp, müşterilerinin proje tasarımlarını kullanıyor ise
“7.3. Tasarım ve Geliştirme” şartını hariç tutabilir. Fakat bu durumda proje tasarımlarını
“7.4. Satınalma” ve “7.5.4. Müşteri Mülkiyeti” şartları kapsamında değerlendirmelidir.
Bölüm 2.0. Atıf Yapılan Standartlar
Bu bölümde, uygulanması zorunlu olan yasal mevzuatlar ve standartlar tanımlanmalı ya da
bunları tanımlayan “Dış Kaynaklı Dokümanlar Listesi”ne atıf yapılmalıdır. TS8737 Yapı
Ruhsatı Standardı, inşaat sektöründeki uygulanması zorunlu standartlara örnek verilebilir (4).
Bölüm 3.0. Terimler ve Tarifler
Bu bölümde, Kalite El Kitabı’nın daha iyi anlaşılması için içerisinde geçen Kalite Yönetim
Sistemi ile ilgili terimler, tanımlamalar ve kitapta geçen kısaltmalar açıklanır.
Bölüm 4.0. Kalite Yönetim Sistemi Şartları
Bu bölümde, ISO9001:2000 standardının gerektirdiği şartların kuruluş tarafından nasıl
yerine getirildiği özet olarak açıklanırken, ayrıntılarını içeren Kalite Yönetim Sistemi
dokümanlarına da atıf yapılır.
Bölüm 4.1. Genel Şartlar
Bu bölümde, kalite yönetimi prensiplerinden yönetimde sistem yaklaşımı, süreç yaklaşımı
ve sürekli iyileştirme vurgulanmalıdır. Süreçlerin birbirleri ile etkileşimleri, performans
kriterleri ve izleme yöntemleri açıklanmalı ya da açıklayan dokümanlara atıf yapılmalıdır.
Bölüm 4.2. Dokümantasyon Şartları
Bu bölümde, genel olarak kalite yönetim sistemini tanımlayan dokümantasyon yapısı
açıklanmalıdır. Örnek bir dokümantasyon yapısı Şekil 1’de şematik olarak gösterilmiştir.
Kalite El Kitabının içeriği, hazırlanma ve onay süreci bu bölümde tanımlanır. Yine bu
bölümde standardın zorunlu kıldığı ve aşağıdaki hususları açıklayan “Dokümantasyon
Prosedürü”nden söz edilir:
•
•
•
•
•
•
Dokümanların hazırlanması, yayınlanmadan önce yeterlilik açısından onaylanma
prensipleri,
Dokümanların gözden geçirilmesi, gerektiğinde güncellenmesi ve yeniden onaylanması,
rürlükteki revizyon durumlarının ve değişikliklerin tanımlanma prensipleri,
Gerekli dokümanların ilgili yerlerde bulunduğunun güvence altına alınması,
Hatalı ya da geçersiz dokümanların kullanılmadığının güvence altına alınması,
Dış kaynaklı dokümanların tanımlanması ve bunların da güncel ve kontrollü olarak
dağıtıldığının güvence altına alınması.
Şekil 1. Örnek bir dokümantasyon yapısı (3)
Kalite El Kitabı’nın bu bölümünde söz edilmesi gereken bir başka prosedür, “Kalite
Kayıtları Prosedürü”dür. Bu prosedür de sistemin işlerliğini ortaya koyan kalite kayıtlarını
tanımlamalı, bu kayıtların korunması, gerektiğinde tekrar kullanıllması ve elden çıkarılması
yöntemlerini açıklamalıdır (6).
Bölüm 5.0. Yönetimin Sorumluluğu
Bu bölümde, ISO9001:2000 standardının şart koştuğu ve aşağıda açıklanan yönetim
sorumluluklarından söz edilir.
Bölüm 5.1. Yönetim Taahhüdü
Bu bölümde, kuruluşun kalite yönetim sisteminin geliştirilmesi, uygulanması ve etkinliğinin
sürekli iyileştirilmesine yönelik taahhütleri yer alır.
Bölüm 5.2. Müşteri Odaklılık
Bu bölümde, kuruluş üst yönetiminin, müşteri ihtiyaçlarını tespit etme, bunları tüm
personeline doğru iletme, ihtiyaçların karşılanmasında planlı ve etkin çalışma, müşteri
memnuniyetini ölçme ve iyileştirme konularındaki taahhütleri yer alır.
Bölüm 5.3. Kalite Politikası
Bu bölümde, kuruluş üst yönetiminin, amaçlarına, yasal şartlara ve müşteri beklentilerine
uygun olarak belirleyeceği “Kalite Politikası” açıklanır. Kalite politikasının tüm personele
nasıl benimsetildiği, politikanın yerine getirildiğinin nasıl izlendiği belirtilir.
Bölüm 5.4. Planlama
Bu bölümde, genel olarak üst yönetim tarafından belirlenen kalite hedeflerinden ve bunların
nasıl izlendiğinden söz edilir. Kalite yönetim sisteminin süreç planlaması, süreçlerin sırası ve
etkileşimleri, performans ölçütleri ve izlenmesi açıklanır.
Bölüm 5.5. Sorumluluk, Yetki ve İletişim
Bu bölümde, üst yönetimden organizasyon şeması, personelin görev, yetki ve sorumluluk
tanımlamaları, kalite yönetim sisteminin işleyişinden sorumlu olacak bir yöneticinin
Yönetim Temsilcisi olarak atanması istenir. Yine bu bölümde kalite yönetim sisteminin
etkinliği için süreçler arası iletişim kanalları tanımlanmalıdır.
Bölüm 5.6. Yönetim Gözden Geçirmesi
Bu bölümde, üst yönetimin kalite yönetim sisteminin işleyişini ve etkinliğini hangi sıklıkta,
hangi göstergeleri kullanarak gözden geçirdiğinden ve bu gözden geçirme sonrasında ürün,
hizmet ve sistemin iyileştirilmesi için gerekli faaliyet ve kaynak planlamasından söz edilir.
Bölüm 6.0. Kaynak Yönetimi
Bu bölümde, ISO9001:2000 standardının şart koştuğu ve aşağıda açıklanan kaynak
yönetimi faaliyetlerinden söz edilir.
Bölüm 6.1. Kaynakların Sağlanması
Bu bölümde, kuruluş üst yönetimi, kalite yönetim sisteminin etkinliğinin sürekli
iyileştirilmesi ve müşteri memnuniyetinin arttırılması için gerekli kaynakların sağlanacağı
taahhüdünde bulunur.
Bölüm 6.2. İnsan Kaynakları
Bu bölümde, ürün ve hizmet kalitesini etkileyen işlerde çalışan personel için gerekli eğitim,
öğrenim, beceri ve deneyim yeterlililiği kriterleri tanımlanır ya da bunları tanımlayan
dokümanlara atıf yapılır. Yeterlililik kriterlerinin sağlanması için gerekli eğitim, öğretim ve
beceri geliştirici faaliyetlerin nasıl planlandığı, yürütüldüğü, bunların etkinliğinin nasıl
değerlendirildiği ve personelin nasıl bilinçlendirildiği yine bu bölümde özetlenir ve
ayrıntıları içeren dokümanlara atıf yapılır.
Bölüm 6.3. Alt Yapı
Bu bölümde, yapıların hedeflenen kalitede ve güvenli bir şekilde inşası için gerekli olan alt
yapı, makine, teçhizat ve işlerin zamanında tamamlanabilmesi için doğru ulaştırma
olanaklarının yerine getirildiği taahhüdünde bulunulur.
Bölüm 6.4. Çalışma Ortamı
Bu bölümde, yapıların hedeflenen kalitede ve güvenli bir şekilde inşası için gerekli olan
çalışma ortamının (Güvenlik, ısıtma, aydınlatma, malzeme sahaları vb) sağlandığı
taahhüdünde bulunulur.
Bölüm 7.0. Ürün Gerçekleştirme
Bu bölümde, ISO9001:2000 standardının şart koştuğu ve aşağıda açıklanan yapı inşaatı
faaliyetlerinden söz edilir.
Bölüm 7.1. Ürün Gerçekleştirmenin Planlanması
Bir inşaat şirketi için belirleyici şartlar, müşteri ile yapılan sözleşmeler, yasal şartlar ve
kendi kalite hedefleridir. Bu şartları yerine getirmek için yapılan planlamalar; süreçler
olabileceği gibi, ayrıca inşaat girdileri ve inşa etme süreci için aşağıdakileri içeren kalite
planları da geliştirilebilir:
•
•
•
•
•
Kontrolü gerektiren özellikler
Kabul şartları
Kontrol için gerekli cihaz/teçhizat
Kontrolü yapacak personel
Kontrol sıklığı
•
•
Kontrol yöntemi
Sonuçları gösteren kayıtlar
Ayrıca inşaat sektöründe CPM, PERT, MS Project gibi zaman planlamasını içeren
yazılımlar da kullanılmaktadır.
Bölüm 7.2. Müşteri ile İlişkili Prosesler
Bu bölümde, inşa edilecek yapı ile ilgili müşteri şartlarının, varsa yasal şartların ve firmanın
kendisinin belirleyeceği şartların nasıl belirlendiği, teklif, sözleşme ve inşaatın teslimatı
aşamasında müşteri ile karşılıklı şartların nasıl gözden geçirildiği ve her aşamada şartlarda
ortaya çıkan değişikliklerde karşılıklı nasıl anlaşma sağlandığı açıklanır. Ayrıca kuruluşun
pazarlama faaliyetlerinin nasıl organize edildiği, nasıl piyasa araştırması yapıldığı, müşteri
ile iletişimin nasıl sağlandığı, müşteri şikayetleri de dahil olmak üzere müşterilerden gelen
tepkilerin nasıl değerlendirildiği, kısacası müşterilerle tüm iletişimlerin nasıl
gerçekleştirildiği bu bölümde açıklanır ya da tüm bunları ayrıntılı olarak anlatan diğer
dokümanlara atıf yapılır.
Bölüm 7.3. Tasarım ve Geliştirme
Bu bölümde, inşaat projelerinin nasıl tasarlandığı, tasarım girdileri ve çıktılarının hangi
kapsamda ve nasıl belirlendiği, gözden geçirme şekli, projelerin doğrulama ve geçerliliğine
karar verme yöntemleri açıklanır.
Bölüm 7.4. Satınalma
Bu bölümde, satınalma faaliyetlerinin nasıl gerçekleştirildiği, tedarikçilerin hangi kriterlere
göre seçildiği, seçilen tedarikçilerin performanslarının nasıl izlendiği ve onaylandığı,
satınalınacak ürün veya hizmet bilgilerinin ve bilgilere ek olarak aranan şartların (belge,
sevkiyat şekli vb) tedarikçilere nasıl iletildiği, satınalınan ürünlerin nasıl doğrulandığı ve
gerektiğinde tedarikçinin mahallinde nasıl doğrulama yapıldığı kısaca açıklanır ve ayrıntıları
anlatan dokümanlara atıf yapılır.
Bölüm 7.5. Üretim ve Hizmetin Sağlanması (Sunulması)
Bu bölümde, ISO9001:2000 standardının şart koştuğu ve aşağıda açıklanan inşaat
faaliyetlerinden söz edilir.
Bölüm 7.5.1. Üretim ve Hizmet Sağlanmanın Kontrolü
Bu bölümde, inşaatların planlı ve kontrollü şartlar altında yürütüldüğü taahhüt edilir. Bu
taahhüdün göstergesi olarak aşağıdaki şartların sağlandığını gösteren dokümanlara atıf
yapılır:
•
•
•
İnşaat projelerinin varlığı ve uygunluğu,
Çalışma ve güvenlik talimatlarının varlığı ve yeterliliği,
Doğru inşaat için gerekli makine, malzeme ve teçhizatın varlığı,
•
•
•
Gerekli test, kontrol ve izleme cihazlarının mevcudiyeti ve kalibrasyonlarının
doğruluğu,
İzleme, ölçme ve kontrollerin uygulandığı,
İnşaatların yönetmelik, standart ve diğer şartlara uygunluğunun doğrulandığı ve teslim
edildiği.
Bölüm 7.5.2. Üretim ve Hizmet Sağlanması İçin Proseslerin Geçerliliği
Bu bölümde, inşaatlarda hemen test edilemeyen, zamanla problemlerin görülebileceği ve
özel prosesler adı verilen bu tür işlerin tanımlanması gerekir. Bu işlerin onaylanması için
gerekli kriterler tanımlanır, bu işleri yapacak personel ve teçhizatın özellikleri tanımlanır,
bunların yeterliliğini onaylama, kayıt altına alma yöntemleri özetlenir ve ayrıntılarını anlatan
dokümanlara atıf yapılır.
Bölüm 7.5.3. Belirleme ve İzlenebilirlik
Bu bölümde, inşaatların, kullanılan malzemeden başlayarak tamamlanıncaya kadar nasıl bir
yöntem ile (proje adı, müşteri adı, tarih vb) izlendiği açıklanır. Bu izleme, kullanılan
taşeronların hizmetlerini de kapsar (Hangi taşeron firmalar, ne zaman, hangi işleri, hangi
malzeme ile yaptı şeklinde). Ayrıca projelerin, inşaat sahasının, güvenlik için gerekli şartlar
da dahil olmak üzere tüm malzeme ve alanların nasıl tanımlandığı açıklanır. İnşaatın gerekli
test ve deneylerden geçip geçmediğini ve sonuçlarını gösteren işaretlemeler (gerek fiziksel
olarak, gerekse evrak üzerinde) yine bu bölümde yer alır.
Bölüm 7.5.4. Müşteri Mülkiyeti
Bu bölümde, inşaatlarda müşteriler tarafından temin edilen malzemenin kullanılması
durumunda (bina içi yer döşeme, banyo ve mutfak malzemesi vb), müşteri malı olsalar dahi
bunların firmanın sorumluluğunda olduğu taahhüdünde bulunulur. Müşteri mülkiyeti olan
malzemenin de kuruluşun kendi malzemesi gibi nasıl kontrol edilerek kullanılacağı, nasıl
korunacağı, herhangi bir hasar ya da kaybolması durumunda müşteri ile nasıl temas
kurulacağı ve bunların kayıt altına alınmasına ilişkin yöntemler burada açıklanır. Müşteri
mülkiyeti, inşaat projesi vb fikir mülkiyetini de kapsar.
Bölüm 7.5.5. Ürün Muhafazası
Bu bölümde, malzemeden başlayarak inşaatın tamamlanıp müşteriye teslim edilmesine
kadar geçen tüm aşamalarda koruması için gerekli tanımlama, taşıma, depolama, yükleme,
boşaltma ve ortam (sıcaklık, nem vb) koşulları açıklanır ve bunların uygulandığı taahhüt
edilir.
Bölüm 7.6. İzleme ve Ölçme Cihazlarının Kontrolü
Bu bölümde, inşaatın her aşamasında izleme, ölçme ve kontrol için kullanılan cihazlar varsa
bunlar tanımlanır ya da bunları tanımlayan listelere atıf yapılır. Bu cihazların ölçme
belirsizliklerindeki sapmaları gösteren kalibrasyon faaliyetlerinin nasıl planlandığı, nasıl
kayıt altına alındığı, bozulan cihazlar tespit edildiğinde nasıl bir yöntem izlendiği açıklanır
ve cihazların kalibrasyon sonuçlarını gösterecek şekilde bir etiketleme yöntemi tanımlanır.
İnşaat ile ilgili kontroller başka kişi veya kuruluşlara yaptırılıyorsa benzer şartlar onlarda da
aranır ve kalite el kitabında bu husus belirtilir.
Bölüm 8.0. Ölçme, Analiz ve İyileştirme
Bu bölümde, ISO9001:2000 standardının şart koştuğu ve aşağıda açıklanan ölçme, analiz ve
iyileştirme faaliyetlerinden söz edilir.
Bölüm 8.1. Genel
Bu bölümde, genel olarak inşaatların şartlara uygunluğunu, kalite yönetim sisteminin doğru
ve etkin bir şekilde işlediğini ve sürekli geliştiğini göstermek amacıyla, kuruluş tarafından
gerekli izleme, ölçme, analiz ve geliştirme süreçlerinin planlanmakta ve uygulamakta olduğu
taahhüdünde bulunulur ve ilgili dokümanlara atıf yapılır.
Bölüm 8.2. İzleme ve Ölçme
Bu bölümde, ISO9001:2000 standardının şart koştuğu ve aşağıda açıklanan kalite yönetim
sisteminin iç tetkiklerle izlenmesi, müşteri memnuniyeti, süreçler ve inşa edilen yapıların
izleme ve ölçme faaliyetlerinden söz edilir.
Bölüm 8.2.1. Müşteri Memnuniyeti
Bu bölümde, müşterilerin ne düzeyde memnun edilebildiği hakkında bilgilerin nasıl
toplanacağı (anket, mülakat vb), nasıl değerlendirileceği ve geliştirileceği yönündeki
çalışmalar açıklanır.
Bölüm 8.2.2. İç Tetkik
Bu bölümde, kalite yönetim sisteminin ISO9001:2000 şartlarına uyup uymadığının,
dokümanlarda tanımlandığı şekilde uygulanıp uygulanmadığının, etkinliğinin sürekli olarak
iyileştirilip iyileştirilmediğinin belirlenmesi için yapılması gereken kuruluş içi kalite
tetkikleri kısaca anlatılır. İç tetkiklerin planlanması, iç tetkikçilerin görevlendirilmeleri, iç
tetkiklerin uygulanması ve raporlanması ile ilgili yöntemi ayrıntılı olarak tarif eden İç Tetkik
Prosedürü’ne atıf yapılır.
Bölüm 8.2.3. Proseslerin İzlenmesi ve Ölçülmesi
Bu bölümde, kalite hedefleri, inşaatın kalitesini doğrulama ve tedarikçilerin (taşeronlar)
performansı da dahil olmak üzere kalite yönetim sistemi süreçlerinin nasıl izlendiği ve
performanslarının nasıl ölçüldüğü açıklanır ya da bunları açıklayan dokümanlara atıf yapılır.
Bölüm 8.2.4. Ürünün İzlenmesi ve Ölçülmesi
Bu bölümde, inşaat malzemelerinden başlayarak, inşaat tamamlanıncaya kadar tüm
aşamalarda faaliyetlerin nasıl izlendiği, şartların nasıl kontrol altında tutulduğu, yapılan
kontrol ve testler açıklanır ya da bunları açıklayan dokümanlara atıf yapılır. Bu izleme ve
ölçme faaliyetlerine, resmi kurumların kontrol ve denetimleri de dahildir.
Bölüm 8.3. Uygun Olmayan Ürünün Kontrolü
Bu bölümde, inşaat malzemelerinden başlayarak, inşaat tamamlanıncaya kadar tüm
aşamalarda yapılan kontrol ve denetim faaliyetleri sonucunda uygun olmayan malzemelerin
ve yapıların kullanımını önlemek için alınan önlemler, müşteri bilgilendirmesi, uygun
olmayan malzeme ve yapıların değerlendirme yöntemi ve sonuçları ile bu konulardaki yetki
ve sorumluluklar özetlenir, ayrıntıları içeren “Uygun Olmayan Ürün Değerlendirme
Prosedürü” de dahil olmak üzere diğer ilgili dokümanlara atıf yapılır.
Bölüm 8.4. Veri Analizi
Bu bölümde, kalite yönetim sisteminin etkinliğini ve uygunluğunu göstermek ve kalite
yönetim sisteminin etkinliğinin sürekli iyileştirilmesinin nerelerde yapılabileceğini
değerlendirmek için kullanılan veriler tanımlanır. Bunları toplama ve analiz etme yöntemleri
ve sorumlulukları açıklanır. Bu verilerin aşağıdaki konular dahil olmak şartıyla hangi
konularda bilgi sağlayacağı belirtilir:
•
•
•
•
Müşteri memnuniyeti derecesi,
İnşa edilen yapının şartlara uygunluk derecesi,
Süreçlerin ve yapıların karakteristikleri ve eğilimleri,
Tedarikçilerin (taşeronların) performansı.
Bölüm 8.5. İyileştirme
Bu bölümde, kuruluş aşağıdaki araçları kullanarak kalite yönetim sisteminin etkinliğini
sürekli olarak iyileştirme taahhüdünde bulunur:
• Kalite politikası ve kalite hedefleri performans değerlendirme sonuçları
• İç ve dış tetkiklerin sonuçları
• Tutulmakta olan verilerin analiz sonuçları
• Düzeltici ve önleyici faaliyetler
• Yönetim gözden geçirmesi
Yine bu bölümde, üründe, süreçlerde veya kalite yönetim sisteminde ortaya çıkan
uygunsuzlukların düzeltilmesi ve tekrarının önlenmesi için uygulanması zorunlu olan
düzeltici faaliyet sisteminin işleyişi özetlenir, sistemin ayrıntılarını anlatan “Düzeltici
Faaliyet Prosedürü”ne atıf yapılır. Benzer şekilde, uygunsuzluklar ortaya çıkmadan nedenleri
önceden tahmin edilerek önlem alınmasına yönelik bir sistemin işleyişi özetlenir, sistemin
ayrıntılarını anlatan “Önleyici Faaliyet Prosedürü”ne atıf yapılır.
3. SONUÇ ve DEĞERLENDİRME
Kalite el kitapları, kalite yönetim sisteminde planlanan faaliyetlerin uygulamaya
geçirilmesinde, sorumlu personelin bilgilendirilmesini sağlayan, temel prensipleri ortaya
koyan ve sistemin sürekli iyileştirilmesini hedef alan etkin bir yönetim aracıdır.
Özet olarak inşaat sektörüne uygun bir kalite el kitabı hazırlanırken şu hususlara dikkat
edilmelidir:
•
•
•
•
•
•
•
Kalite el kitabı için belirlenmiş bir format yoktur. Ancak bir kalite el kitabı, firmanın
gerçek politika ve uygulamalarını tam ve doğru olarak yansıtmalıdır.
Kalite el kitabı ideal olanı değil, uygulanmakta olan sistemi ortaya koymalıdır.
Kalite el kitabı dinamik olmalı ve firmanın değişen şartlarına göre güncellenmelidir.
Kalite el kitabı firma içinde görev alanların yetki ve sorumlulukları hakkında karşılıklı
bilgi sağlamalıdır.
Kalite el kitabı genel kullanıma uygun olmalı ve organizasyonun çok küçük bir
bölümünü ilgilendiren ayrıntılardan kaçınılmalıdır.
Kalite el kitabı ait olduğu kalite yönetim sistemi standardının (ISO9001:2000) asgari
gereklerini karşılamalı, sistem standardı ile çelişkili hususlar olmamalıdır.
Kalite el kitabında inşaat sektöründe uyulması zorunlu olan yasal standartlar (TS8737
Yapı Ruhsatı Standardı gibi) açıkça tanımlanmalı ve el kitabı bu standartlara uygun bir
sistemin yürütüldüğü taahhüdünü içermelidir.
Bir işletmenin kalite yönetim sistemini tanımlayan kalite el kitabının inşaat sektöründe
faaliyet gösteren işletmeler için sağlayacağı yararlar işletme içi ve işletme dışı şeklinde ikiye
ayrılabilir.
1) İşletme içi sağlayacağı yararlar:
•
•
•
•
•
•
•
•
Kalite el kitabı, özet olarak üst yönetimin tasarladığı çalışma prensiplerini içerdiğinden,
yönetimde etkinlik sağlar. Örnek olarak, kullanım sırasında hatalı bir malzeme tespit
eden bir çalışan, kalite el kitabı sayesinde nasıl davranması gerektiğini, ilk olarak nereye
başvuracağını bilir ve zaman kaybetmeden yönetimin müdahalesi sağlanır.
Kalite el kitabı sayesinde sistemli çalışma alışkanlığı kazanılır. İşler çalışanların
inisiyatifinden kurtarılır.
Kalite el kitabı görev, yetki ve sorumlulukların tam olarak belirleyicisi olduğundan,
belirsizlikler azalır. Herkes neyi hangi sınırlar içerisinde yapacağını bilir.
Kalite el kitabı sistemin sürekli geliştirilmesini gerektirdiğinden, hatalar zamanla azalır.
Kalite el kitabı işlerin standart olarak yapılmasını sağlar.
Kalite el kitabı, tüm faaliyetlerin birbirleri ile etkileşimlerini içerdiğinden, firmada etkin
iletişim sağlar. Sürekli güncellendiği için yönetimle alt kadrolar arasındaki bilgi
transferine de yardımcı olur.
Kalite el kitabı aynı zamanda eğitim aracıdır ve personelin eğitim dokümanı olarak
hizmet eder.
Kalite el kitabı eğitim, kurum içi iletişim, sistemli çalışma ve standardizasyon
sağladığından, bütün bunlar firmanın verimliliğine olumlu katkı sağlar.
2) İşletme dışı sağlayacağı yararlar:
•
•
Kalite el kitabı, gerek internet üzerinden şirket tanıtımlarında, gerekse kataloglarda
müşterilere tanıtım aracı olarak sunulabilir. Özellikle son yıllarda ülkemizde yaşanan
üzücü deprem olaylarından inşaatlarda güvenlik son derece önem arz etmektedir.
Firmanın kalite sistemini açıkça ortaya koyan bir kalite el kitabı, müşteriye güven
verecektir. Bu güven beraberinde müşteri memnuniyetini getirecek ve aynı zamanda
kalite el kitabı, müşteri artışı sağlayan bir pazarlama aracı olacaktır.
Kalite el kitabı firmanın imajını güçlendirir, daha düşük maliyetli bir tanıtım ve reklam
aracı olarak kullanılabilir.
•
Kalite yönetim sistemini belgelendirmek isteyen firmalar için kalite el kitabı bir
zorunluluktur ve belgelendirmeyi yapmakla yetkili kurumun inceleyeceği ilk
dokümandır. Bu açıdan da kalite el kitabı belgelendirme tetkiklerinde tetkikçilere
rehberlik eder, kolaylık sağlar.
4. KAYNAKLAR
1. Donald A. Sanders, Judith A. Sanders, Richard H. Johnson, Çeviren: Prof. Dr. Gönül
Yenersoy, 1994, “ISO9000 Nedir? Niçin? Nasıl?”, 1. Baskı, Rota Yayıncılık, İstanbul.
2. Feigenbaum, A.V., 1991, “Total Quality Control”, Third Edition, Mc Graw Hill Inc.,
USA.
3. Hidayet Şahin, S. Celalettin KELEŞ, 2003, “TS-EN-ISO9001:2000 Dokümantasyonu”, 1.
Baskı, Polimer Matbaacılık, Ankara.
4. Prof. Dr. Mahmut Tekin, 2006, “Kalite Güvence ve Standartlar-Meslek Yüksekokulları
İçin”, 1. Baskı, Günay Ofset, Konya.
5. Türk Standartları Enstitüsü, 2001, “TS-EN-ISO9001:2000 standardı: Kalite Yönetim
Sistemi (Şartlar)”, Ankara.
6. Türk Standartları Enstitüsü, 2007, TS-EN-ISO9001:2000 Kalite Yönetim Sistemleri
Temel Eğitim Notu, İzmir.
7. www.tse.org.tr, 2007.
GAZALTI KAYNAĞINDA İŞ GÜVENLİĞİ
Yrd.Doç.Dr.Şevki Yılmaz GÜVEN1
ÖZET
Gazaltı kaynağı, bir ark kaynak yöntemidir. Kaynak yeri, atmosferin zararlı etkilerinden
kaynak torcundan gelen gaz veya karışım gazları tarafından korunmaktadır. Bir çok metal ve
alaşımı için en uygun kaynak yöntemidir. Yaygın bir şekilde kullanım alanı vardır.
Kaynak tekniği uygulamalarında, işçi sağlığı ve iş güvenliği açısından en büyük görev,
gazaltı kaynakçısına düşmektedir. Bu sebeple, gazaltı kaynakçısının eğitimi büyük önem arz
etmektedir.
İş güvenliği açısından; kaynak makinalarının, donanımlarının çok iyi tanınması ve
kullanılması, can emniyeti bakımından koruyucu giysilerin ve teçhizatların kullanılması,
zararlı ışınlardan korunma, meslek hastalıklarına karşı gerekli önlemlerin alınması, kaynak
atölyesinin havalandırılması ve gaz ölçme cihazlarının bulundurulması, ilk yardım bilgilerine
sahip olunması ve iş yerinde çıkabilecek yangınlara karşı alınması gereken önlemler büyük
önem arz etmektedir.
Bu bildiride, gazaltı kaynak tekniği uygulamalarında iş güvenliği açısından bilgi ve
uygulamaya yönelik konulara yer verilmiştir.
Anahtar sözcükler: Gazaltı kaynağı, kaynak makinaları, iş güvenliği
ABSTRACT
Undergas welding is an arc welding method. Welding place is protected by mixed gases or
gas coming by welding torch from the harmful effects of atmosphere. This is the most proper
welding method for a lot of metals and alloys. It has a wide range of usage.
In practices of welding technique, undergas welder has an important work in point of
working safety and worker health. For this reason, the education of undergas welder has a
great importance.
In respect to working safety: it has the great importance of being used and well-known of
welding machines and equipments and protecting clothes for life safety, protection from the
harmful rays, the necessary precautions against for job illness, being aired of welding-shop
and having had gas measuring equipments and the knowledge of first-aid, the necessary
precautions against for fire at work-shop.
In this paper, there have been subjects about the knowledge and application for working
safety in practices of the technique of undergas welding.
Key words : Undergas welding, welding machines, working safety.
1
SDÜ, Müh. Mim. Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Isparta, [email protected]
1. GİRİŞ
Günümüzde gazaltı kaynak yöntemi, bir çok metal ve alaşım için en uygun kaynak yöntemi
olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. İş yerlerinde, öncelikli olarak iş güvenliği ilk
sırada yer almalıdır. İş güvenliği açısından bir çok konunun kaynak planlamacısı ve kaynakçı
tarafından bilinmesi gerekmektedir. Çok büyük önem arz eden bu konuda, uygulayıcıların
eğitimi ve bu eğitimin sürekliliği sağlanmalıdır. Eğitim alan gazaltı kaynakçısının gelişen
teknolojilere uygun olarak kendi alanında sürekli olarak eğitiminin yenilenmesi ve öğrenilen
bilgilerin de uygulamaya sokulması gerekmektedir.
Gazaltı kaynağında iş güvenliği açısından öncelikli olarak iş planı yapılmalı ve meslek
standartlarının çok iyi bilinmesi gerekmektedir. Gazaltı kaynağının yaygın kullanım
alanından dolayı da, kaynak tekniği uygulamalarında araç, gereç ve ekipmanları etkin bir
şekilde kullanarak, işçi sağlığı, iş güvenliği ve çevre koruma düzenlemeleri açısından en
büyük görev, kaynak planlamacısına ve gazaltı kaynakçısına düşmektedir.
Kaynakçı her şeyden önce temiz ve titiz olmalıdır. Kaynak esnasında kullanacağı araç,
gereç ve donanımları iyi tanımalı ve kullanabilmelidir.
İş güvenliği açısından; kaynak makinalarının, donanımlarının çok iyi tanınması ve
kullanılması, can emniyeti bakımından koruyucu giysilerin ve teçhizatların kullanılması,
zararlı ışınlardan korunma, meslek hastalıklarına karşı gerekli önlemlerin alınması, kaynak
atölyesinin havalandırılması ve gaz ölçme cihazlarının bulundurulması, ilk yardım bilgilerine
sahip olunması ve iş yerinde çıkabilecek yangınlara karşı alınması gereken önlemler ile
kaynak eğitimi ve iş güvenliği büyük önem arz etmektedir. İş yerlerinde yeterince uyarı
levhalarının ( fosforlu olanlar tercih edilmelidir) ve kaynak yanıkları için kullanım kiti
bulunması da iş güvenliği açısından önemlidir.
Bu bildiride, konunun anlaşılabilmesi için gazaltı kaynak teknikleri hakkında kısaca verilen
bilgilerin yanında, gazaltı kaynak tekniği uygulamalarında iş güvenliği açısından bilgi ve
uygulamaya yönelik konular, kaynak donanımlarının kısaca tanıtılması ve emniyetli
kullanımları, kaynak elektrik tesisatında iş güvenliği, can emniyeti bakımından koruyucu
giysilerin ve teçhizatların tanıtılması, zararlı ışınlardan korunma konuları ele alınmıştır.
2. GAZALTI KAYNAK TEKNİKLERİ
Gazaltı kaynağı, kaynak yerinin bir gaz atmosferi ile korunarak yapıldığı bir ark kaynağıdır.
Kaynak yapılan metalik malzemenin kaynak yeri, bir soy gaz veya bunların karışımı bir gaz
ile yada bir aktif gaz atmosferi altında korunmaktadır. Koruyucu gazlar, ark bölgesine ve
kaynak banyosuna temas etmekte olan havayı, kimyasal, metalurjik ve fiziksel bileşik
oluşturmadan uzaklaştırmakla kaynak dikişini havadaki oksijen ve azot gazlarının etkisinden
korumaktadır. TIG kaynak tekniği, İngilizcede “ Tungsten Inert Gas” kelimelerinin baş
harfleri alınarak kısaca TIG diye isimlendirilmektedir. Almanca’da ise “wolfram” tungsten
anlamına geldiğinden TIG kaynak tekniğine WIG kaynağı da denilmektedir. Bu kaynak
tekniği özellikle ince metalik malzemelerin kaynağına uygundur.
Gazaltı kaynak tekniklerinde kullanılan gazlar, DIN 32526’ da verilmektedir. Argon ve
helyum gibi soy gazlar kullanarak “TIG/WIG ve MIG” kaynak teknikleri ile çeşitli metal ve
alaşımlarının pasta ve dekapan kullanmadan, fazla deformasyona uğramadan kaynak
edilmeleri mümkündür. “MAG” kaynak yönteminde koruyucu gaz olarak, CO2 gazı
kullanılmaktadır. Plazma Kaynağında ise, argon veya helyum koruyucu gaz ile birlikte ayrıca
plazma gazı da kullanılmaktadır. Bazı hallerde argon plazma gazı olarak, helyum da
koruyucu gaz olarak kullanılmaktadır. Oksijene aşırı ilgisi olan metalik malzemelerde
TIG/WIG ve plazma kaynak yöntemleri kullanılır. TIG/WIG ve plazma gazaltı kaynağında
ergimeyen elektrot (saf tungsten yada toryum ve zirkon alaşımlı-DIN 32558) , MIG ve MAG
gazaltı kaynak tekniklerinde ise ergiyen elektrot (DIN 8559) kullanılmaktadır. Bunlara
ilaveten başka gazaltı kaynak yöntemleri de olmakla birlikte iş güvenliği açısından aynı
çerçeve içerisinde yer almaktadırlar (Ertürk,1988, 5-21).
TIG/WIG, MIG, MAG ve Plazma kaynak teknikleri ile; çelik, paslanmaz çelik, bakır,
alüminyum, nikel, magnezyum v.b. metaller ile bunların alaşımları sorunsuz bir şekilde
kaynak edilebilmektedir. Gazaltı kaynak teknikleri ile her pozisyonda kaynak yapılabilir ve
metal yığma hızı yüksektir. (Eryürek, 2003,2).
3. GAZALTI KAYNAK MAKİNALARI
Genellikle bu tip makinaların giriş voltajları 220 ya da 380 V olmakla beraber, isteğe göre
giriş voltajlı makinalar da üretilmektedir. Satın alınacak kaynak makinalarının, TSE onayıyla
belgelenmiş ve uluslararası düzeyde ise ISO 9001 sertifikası almış olmasına dikkat
edilmelidir. Gazaltı kaynak tekniklerinde kullanılan, kaynak transformatörleri alternatif akım
ile çalışırlar. Transformatör-redresör kaynak makinaları ise alternatif akımı doğru akıma
çevirirler. 25 Amperden 600 Ampere kadar kaynak makinaları üretimi yapılmaktadır.
Bir TIG/WIG kaynak donanımı; kaynak makinası (Güç kaynağı), koruyucu gaz donanımı,
torç (pens), bağlantı kablolarından ve gaz tüpünden oluşmaktadır.
TIG/WIG kaynağında kullanılan kaynak makinalarının
elektrik gücü elde ederek kaynak arkını oluşturmaktır.
amacı; uygun akım ve voltta
Genelde metallerin doğru akım ile kaynak yapılmalarına rağmen, alüminyum ve
magnezyum ile alaşımlarının yüzeylerindeki oksit tabakasının parçalanması açısından
alternatif akım ile kaynak yapılması daha uygun olmaktadır.
MIG (Metal Inert Gas) –MAG (Metal Active Gas) kaynağında kullanılan kaynak
makinaları, doğru akım kaynak makinası (düşen tip veya sabit gerilim kaynak makinaları),
torç, kaynak elektrotu, bağlantı kabloları, gaz tüpü ve kaynak akımının geçişini, soğutma
suyunun devreye girişini (bu özellik var ise), gazın ve telin hareketini sağlayan kumanda
sisteminden oluşmaktadır. Aralarındaki en önemli fark MIG kaynağında argon, MAG
kaynağında ise CO2 gazının kullanılmasıdır.
Kaynak atölyesinde gaz tüpleri düşme olasılığına karşı kelepçe veya zincir ile sabitlenmeli
ve gaz tüpleri ısı kaynaklarına yakın olmamalıdır. Gaz hortumları ezilmelere karşı
korunmalıdır. Gaz tüpleri üzerinde bulunan manometreler sık sık kontrol edilmelidir.
4. KAYNAK ELEKTRİK TESİSATINDA İŞ GÜVENLİĞİ
İş güvenliği açısından, iyi bir kaynak planı, kusursuz bir kaynak donanımı, iyi
aydınlatılmış ve havalandırılmış bir kaynak atölyesi büyük önem arz etmektedir.
Kaynak teknikleri, elektrik enerjisinin kullanıldığı bir sahadır. Bu bakımdan öncelikli
olarak elektrik kaçaklarının olabileceği söz konusudur. Kusurlu ve arızalı elektrik tesisatı
kullanımı sonucu elektrik çarpması söz konusudur. Ayrıca, iş yerinde elektrik kontağı
sonucu yangın çıkabileceği de asla unutulmamalıdır. Bu sebeple iş yerlerinde kimyevi tozlu
yangın söndürme cihazları yeterince bulundurulmalıdır.
Yanıcı, parlayıcı ve
tutuşması kolay olan malzemelerin bulunduğu yerlerde veya patlama tehlikesi olan yerlerde
kaynak işlemleri yapılmamalıdır.
Elektrik çarpması özellikle kaynak makinası boşta çalışırken meydana gelmektedir. Kaynak
yaparken ark gerilimi 20 ila 30 V arasında olmasına karşın, boşta çalışma esnasında 65 ila
100 V arasındadır (Anık,1983, 333).
Kaynak işlemine başlamadan önce kaynak makinasının ve tesisatın elektrik donanımı
kontrol edilmelidir. Ezilmiş ve örselenmiş kablolar ile çatlamış, kırılmış prizler ve fişler
kesinlikle kullanılmamalıdır. Aşırı yüklenen kaynak kablolarında ısınma meydana gelir,
kablo izolasyonu erir ve hatta yanabilir. Kullanılacak kablolar maksimum elektrik akımı
dikkate alınarak seçilmelidir. Yetkili bir elektrikçi tarafından bu kablolar ve aksamlar aynı
özellikteki yenileri ile değiştirilmelidir. Bu esnada kaynak makinasında akım olmamalıdır.
Bütün tesisat (kumanda kutusu, kaynak makinası ve diğer parçalar) iyi bir şekilde
topraklanmalıdır.
Elektriğin insan fizyolojisi için tehlikeli olması farklı koşullara bağlıdır. Elektriğe maruz
kalınan süre, elektriğin vücutta izlediği yol elektrik çarpmasının etkilerini değiştirebilir, bu
yüzden açıklanabilecek bir insan vücudunun dayanabileceği AC akım değeri yoktur. Ancak,
2 mA akım kas spazmlarına neden olur. 10 mA akım kalbin düzenli atmasını engeller. 20
mA akım kalbin etrafındaki kasları spazma uğratarak kalp atışını durdurur
(http://www.biltek.tubitak.gov.tr).
Doğru akım 20-30 Volttan sonra çarpılma hissi vermekte ancak tahribat yapmamaktadır. 30
V üstü doğru akım (DC) kaynakları tehlikelidir. AC 50 Volt’dan büyük değerler için)
vücuttan geçen hata akımı ölümcül bir kazaya neden olabilir.
IEC 60479-1'e göre kaçak akımın 30mA değeri, insan sağlığı açısından sınır değerdir.
Kaçak akım koruma şalteri 30 mA (sınır değerinde) ve üstündeki değerlerde devrenin
enerjisini ani olarak keserek güvenli bir koruma sağlar
(http://percemler.wordpress.com).
İnsan vücudundan geçen akımın etkisi, 220 V gerilime çarpılan bir insanın vücudundan
yaklaşık 250 mA üzerinde akım geçmektedir. Elektrik akımı geçen vücutta adale krampları
oluşması nedeniyle kazaya uğrayan kişi elektriğe tutulduğu yeri bırakamamaktadır. Elektrik
akımının akış yönü üzerinde canlının kalbi bulunmuyorsa, kalp atışları hızlanmakta ve
düzenliliğini yitirmektedir. Bunun sonucu kalp hareketleri durmakta, solunum ve kan
dolaşımı kesilmesi nedeniyle ölüm olayları meydana gelmektedir.
İnsan vücudundan geçen akımın şiddeti, gerilime ve vücudun direncine bağlıdır. Vücut
direnci derinin yaş yada kuru olmasına, çarpılma yeri ile ayak arası mesafesine göre
değişmektedir. Elektrik akımının yönü kalp üzerinden geçtiği takdirde kesin ölüm hali için
50 mA’ lik akım şiddeti yetebilmektedir.
İnsan vücudundan geçen akımın etkisi:
1-10 mA: Karıncalanma hissi
10 mA : Kasılma başlaması (Kişi iletkene yapışabilir.)
20-30 mA: Diyafram kasılması (Solunum yolu tıkanma riski)
70-100 mA , 500 mA: Kalbin titremeye başlaması ve düzensizleşmesi. Kalbin durması ve
ölüm
Buradan da görüldüğü gibi akımın çok küçük değeri bile kalbin durmasına ve sonuçta
kişinin ölmesine sebebiyet vermektedir (.http://www.federal.com.tr).
Kaynakçı, iyi izole edilmiş kuru deri eldiven, kolluk, tozluk, deri önlük veya elbise
(yanmaz tulum) ve altı kalın lastikli ayakkabılar giymelidir. Kaynak pensleri, akımı
geçirmeyecek şekilde iyi izole edilmelidir. Elektrot kutupları değiştirilirken kaynak makinası
kapatılmalıdır. Kapalı ve dar yerlerde kaynak işlerinde yalnız doğru akım kaynak makinaları
kullanılmalı ve boşta çalışma gerilimini sınırlayan koruyucu şalter bulundurulmalıdır. Dar ve
kapalı yerlerde yapılan kaynak işlerinde kaynakçının metalik kısımlara temasını önleyecek
lastik veya kuru tahta altlıklar kullanılmalıdır. Kaynak makinasının bakımı ve tamiri
esnasında sistemden elektrik kesilmelidir.
Elektrik şoklarında hemen kaynak donanımının elektrik bağlantısı ana şalterden
kesilmelidir. Kaynakçıya ilk yardım teknikleri uygulanmalı ve hemen sağlık kuruluşuna
götürülmelidir.
5. HAVALANDIRMA
Kaynak ve kesme işlemleri esnasında kaynakçının sağlığını etkileyebilecek dumanlar,
tozlar ve gazlar oluşur. Kaynakçı, oluşan bu zararlı maddelerden kendisini korumalıdır. Bu
nedenle çalışma alanları, kaynak yöntemine, malzemelere ve uygulama koşullarına göre,
zararlı maddelerden arındırılmış temiz hava teneffüs etmeyi sağlayacak şekilde planlanmış
olmalıdır (www.oerlikon.com.tr). Kaynak yapılan yerdeki oksijen zamanla azalmakta ve
dolayısı ile solunum güçleşmektedir. Bundan dolayı kaynak işlemi yapılan atölyelerin sürekli
havalandırılması gerekir. Kapalı yerlerde örneğin kazan içinde yapılan kaynak işlemlerinde
elektrik ark kaynağında meydana gelen gaz, buhar ve duman aspiratörler vasıtası ile
emilmelidir. Dar yerlerde yapılan kaynak işlerinde o yerin sıcaklığı artmakta ve sıcaklığın
yanı sıra gaz, duman ve buhardan solunum zorlaşmaktadır. Normal olarak atölyelerde her
kaynakçı için yaklaşık 100 m3 ’lük bir hacim öngörülmelidir (Rende, 2002).
Havadaki duman konsantrasyonunun 20 mg/m 3 ‘ü geçmemesi gerekir. Kaynak yerinde gaz
ölçme cihazları bulundurulmalı ve bu cihazlar her zaman çalışabilir konumda olmalıdır. Bazı
zor şartlar altında gaz maskesi kullanmak da gerekebilir.
TIG kaynak tekniğinde, başlıca zehirli gazlardan ozon, azotdioksit ve karbon monoksit
oluşmaktadır. Kaynak yerine yakın yerde bulunan klorlu hidrokarbon, temizleyici
maddelerden de fosgen, triklorethylen ve perklorethylen gazları oluşabilmektedir. MAG
kaynağında ise, CO2 gazı üzerine ısının etkisi ile karbonmonoksit gazı açığa çıkmaktadır.
MIG kaynağında da çevreye yayılan ultraviyole ışının oksijen üzerine etkisi ile ozon gazı
oluşmaktadır. Tüm bu gazlar, kaynakçının sağlığı açısından zararlı gazlardır (Oğuz, 1990,
692).
Ayrıca, kullanılan kaynak malzemelerinin malzeme güvenlik bilgilerinin iyi bilinmesi
gerekmektedir. Bu bilgileri kaynak firmaları kullanıcılara vermektedirler. Kaynak
malzemesinin içeriği dışında, kaynak ark ısısı ile birlikte, metalik kaplamalardan (galvanizli
saç-çinko ve kurşun), boyalardan (çinko ve kurşunlu boyalar) ve yüzey koruyucu
bileşiklerden (yağ, gres gibi kirlilikler) zararlı maddeler oluşmaktadır
Kurşun, kadmiyum, çinko, krom içeren metallere de kaynak yaparken özel bir dikkat
gösterilmelidir. Çünkü bu elementler zararlı ve zehirli maddeler oluşturur. Bu yüzeyinde
plastik, yağ ve gres içeren malzemeler için de doğrudur. Yüzeyinde hidroklorikasit veya
hidrokarbonlu bileşikler bulunan iş parçaları, kaynak öncesi bu bileşiklerden arındırılmalıdır.
Çalışma ortamındaki solunacak havada ( zehirli gaz, duman ve toz miktarı) tehlikeli
değerlere ulaşılmaması için, doğal veya teknik bir havalandırma mutlaka yapılmalıdır.
Açık havada kaynak yaparken de zararlı maddelerin solunulan havaya girmediğinden emin
olunmalıdır. Kazan içleri, penceresiz bodrum alanları, dehlizler, boru hattı, kuyular, tanklar,
konteynerler, gemi inşasında hücre v.b. yerler kapalı alanlardır. Dar ve kapalı alanlarda
kaynak yaparken, kirli havanın dışarıya atılması veya temiz hava ile çalışma alanının
havalandırması yapılmalıdır. Havalandırma ihtiyacına göre, duman emme sistemleri ve
duman emme bacaları kullanılmalıdır. Duman emme veya teknik bir havalandırmanın
mümkün olmadığı yerlerde, hortumlu solumun cihazları veya basınçlı hava içeren solunum
cihazları kullanılmalıdır. Kaynak dumanı kanserojen oranda nikel- bileşikleri veya krombileşikleri gibi maddeler içeriyorsa, özel şartlara göre havalandırma ve hava besleme
yapılmalıdır (www.oerlikon.com.tr). Gaz zehirlenmelerinde baş dönmesi, mide bulantısı ve
şuur kaybı belirtileri ortaya çıkar. Bu gibi durumlarda hemen sağlık kuruluşlarına
gidilmelidir.
6 .KAYNAKÇI KORUMA DONANIMLARI
Kaynakçının elektrik çarpmalarına karşı kullanması gereken araç ve gerecin yanında
aşağıdaki konularda da bilinçli olması, uygun araç ve gereci kullanması can emniyeti
bakımından önem arz etmektedir; kaynak yaparken, koruyucu maske, başlık, koruyucu
elbise, güvenlik ayakkabısı, deri önlük, koruyucu tozluk ve deri eldiven gibi kişisel
koruyucu malzemelerden yapılan, işe uygun olanları mutlaka kullanılmalıdır.
Kaynak yapılırken kaynak makinasından gelen elektrik enerjisi, ark, ısı ve ışığa
dönüşmektedir. Bu enerjiden kaynakçı için tehlikeli olan ultraviole, parlak ve enfraruj ışınlar
oluşmaktadır. Özellikle göz ve cilt için çok zararlı olan bu ışınlardan kaynakçı kendisini
korumalıdır. Parlak ışık, gözleri kamaştırır. Bunun için gözler uygun maske ile korunmalıdır.
Arkın şiddetine göre çeşitli koyulukta koruyucu camlar geliştirilmiştir. Örneğin 20 ila 80
Amper için çok açık, 250 ila 500 Amper için koyu camlar kullanılmalıdır. Enfraruj ışınlar
kaynakçıya sıcaklık verir, bunun önlenmesi için koruyucu bir elbise ile vücut korunmalıdır.
Kaynakçı için en tehlikeli ışın ultraviole ışındır. Bu ışın, gözde ve ciltte yanıklara sebep
olmaktadır. Yan yana çalışan kaynakçıların arasına perde konulmalıdır Kaliteli maske ve
camları ile eldiven kullanılmalı ve koruyucu deri elbise giyilmelidir. (Anık, 1983, 335,
Rende, 2002, Anık, 1980, 355, 356). LCD otomatik kararan kaynakçı başlıkları geliştirilmiş
olup piyasada satılmaktadır. Ayrıca, gaz ve zerreciklere karşı koruyucu olan motorlu
solunum sistemi ve hava beslemeli sistemler de firmaların ürün yelpazelerinde yer
almaktadır.
Kaynakçı koruma donanımlarına ait bazı standartlar şöyledir. Kaynakçı koruyucu maske
cam filtresi DIN 4646-DIN 4647 T.1; Kaynakçı gözlüğü DIN 58211-VwB 6, 7 ; Yüz ve baş
maskesi DIN 58214-VwB 6, 7; Kaynakçı eldiveni DIN 4841; Deri önlük veya SeS ( yanmaz
koruyucu giysi) (www.oerlikon.com.tr/pls/oerlikon/!TEC_PKG.safetyandhealth?).
7. GÜVENLİK VE SAĞLIK UYARI İŞARETLERİ
4857 sayılı İş Kanunu’nun 78 inci maddesine göre çıkarılmış olan, Güvenlik ve Sağlık
İşaretleri Yönetmeliğine göre belirlenen bazı uyarı işaretleri aşağıda verilmektedir (
http://www.calisma.gov.tr/birimler/isggm/isaret_yonetmeligi.htm).
İlk Yardım Telefonu
Yangın Telefonu
Şekil 1. 4857 sayılı İş Kanunu’na göre bazı uyarı işaretleri
Makale konusu ile ilgili kişilere fikir vermesi açısından, şekil 2 de bazı uyarı levhalarına
örnekler verilmektedir. (http://www.agsmarket.com/default.asp?git=7&kategori=10038).
Şekil 2. Bazı uyarı levhalarından örnekler
8. SONUÇ VE ÖNERİLER
Bu makalede, gazaltı kaynakçısı olarak istihdam edilecek elemanlara yönelik teknik, iş
güvenliği, işçi sağlığı, standartlar ve yönetmelikler hakkında yol gösterici olarak bilgiler
verilmektedir.
1. Kaynak tekniğinde, iş güvenliğinin amacı; çalışan kaynakçıyı korumak, kaynak
atölyesinde veya iş yerinde rahat ve güvenli bir ortam sağlamak ve alınacak tedbirlerle iş
kazalarını önlemek ve böylece verimi artırmak olmalıdır.
2. İş yerlerinde, sertifikalı kaynakçılar istihdam edilmelidir. Eğitimli kaynakçı yetiştirmek
için açılan kurslardan faydalanılmalı ve kaynakçıların yeterlilik sınavlarına girerek sertifika
almaları sağlanmalıdır. Bu konuda, Türk Standartları Enstitüsü’nün vermiş olduğu
hizmetlerden faydalanmalıdır.
3. Türkiye, Avrupa Birliğine girme sürecinde olup, iş güvenliği bakımından Avrupa
standartlarına uyum sağlamak zorundadır. İş güvenliği açısından standartların gözden
geçirilmesi ve eksikliklerin giderilmesi gerekmektedir.
4. Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı’nın yayınlamış olduğu tüzük ve mevcut
standartlarda koruyucularla çalışma ve dikkat edilecek hususlar belirtilmiş ise de çoğu zaman
uygulanmadığı görülmektedir. Gerek can ve mal güvenliği, gerekse ülke ekonomisinin
kayıplarını önlemek için iş yerlerinde gerekli önlemler ihmal edilmeden uygulanmalıdır.
5. "Gazaltı Kaynakçısı Meslek Standardı", ISCO-88 sınıflandırma sisteminde "Kaynakçılar
ve Alevle Kesiciler" ünite grubunda (Ana Grup 7, Alt-Ana Grup 72, Alt Grup 721 ve Ünite
Grubu 7212) yer almaktadır.
6. İşverenin ve çalışanın yükümlülükleri yönetmelik ile belirlenmiş ve yayınlanmıştır
(Resmi Gazete, 07.04.2004 tarih ve 25426 sayı). Gerek işverenler gerekse çalışanlar bu
yükümlülüklerini öğrenmeli ve yerine getirmelidir. Ayrıca, kaynak işleri ağır ve tehlikeli
işler sınıfına girmekte ve bu konu ile ilgili olarak da “Ağır ve Tehlikeli İşler Yönetmeliği”
yayınlanmış (Resmi Gazete Tarih 16.06.2004 ve 25494 sayı) olup, kaynakçıların bu
yönetmeliği mutlaka okumaları gerekmektedir.
9. KAYNAKLAR
1. ERTÜRK,İ., Gazaltı Kaynak Teknikleri, Türkiye Halk Bankası A.Ş.,TŞOF Plaka
Matbaacılık Tic. Ve San. A.Ş.,Ankara, 1988,5-21
2. ERYÜREK, İ.B., Gazaltı Kaynağı, 2. Baskı,Kaynak Tekniği Sanayi ve Tic.A.Ş.İstanbul,2003, 2
3. ANIK, S., Kaynak Teknolojisi El Kitabı, Ergör Matbaası, İstanbul, 1983, 333-335
4.http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=20&sor
u_id=2339)
5. http://percemler.wordpress.com/2007/02/07/elektrik-carpmasi-ve-sonuclari
6. http://www.federal.com.tr/tr/urun.php?pd_id=60&pg_id=186&lan=tr
7. www.oerlikon.com.tr/pls/oerlikon/!TEC_PKG.safetyandhealth?
8. RENDE,H., Kaynak Tekniğinde ve Demir Kesme İşleminde İş Güvenliği, Mühendis ve
Makina, Mayıs 2002,Sayı 508, Cem Web Ofset, Ankara, 2002
9. OĞUZ. B., Demirdışı Metallerin Kaynağı, Oerlikon Yayınları, Erdini Basım ve Yayınevi,
İstanbul, 1990, 692
10. ANIK, S., Kaynak Tekniği, Cilt I,İstanbul Teknik Üniversitesi Makine Fakültesi Ofset
Atölyesi, Üçüncü Baskı, İstanbul, 1980, 355,356
11. http://www.calisma.gov.tr/birimler/isggm/isaret_yonetmeligi.htm
12. http://www.agsmarket.com/default.asp?git=7&kategori=10038
MİKROİŞLEMCİLER DERSİ LABORATUARI İÇİN YENİ DENEY
SETİ TASARIMI
Mustafa Engin1, Dilşad Engin2
ÖZET
Bu çalışmada her öğrencinin kendi mikroişlemci deney setini dersin işleyişine bağlı olarak
adım adım gerçekleştirdiği bir modüler deney seti tasarlanmış ve kullanımı için önerilmiştir.
Öğrenciler gereksinim duyduklarında deney setlerine yeni donanımlar ekleyebilecek ve bu
donanımlar için yeni programlar yazabileceklerdir. Yeni önerilen sistemde her öğrenciye bir
görev verildiği için aktif olarak görevi yerine getirmeyen öğrenci dersten geçer notu
alamayacaktır. Ayrıca öğrenci kendi deney setinin montaj ve lehimini yaptığı için ek bir
beceri kazanmış ve gerçek iş hayatına daha yakın bir uygulama yapmış olacaktır.
Anahtar sözcükler: Mikroişlemciler, mikrodenetleyiciler, 8051 uygulamaları.
ABSTRACT
In this paper microprocessor course experiments in which students must implement their
own evaluation board step by step according to the course schedule has been described.
Students can program a routine and design hardware whenever they need. Furthermore, since
assignments are given to each student rather than to a group of students, none of the students
who attends this course could obtain a grade without active participation. The
implementation of evaluation board with mounting and soldering helps students to gain a
more concrete understanding of the real world.
Keywords: Microprocessors, microcontroller, 8051 applications.
1. GİRİŞ
Genç nüfusun her geçen gün arttığı ve mevcut eğitim imkânlarının yetersiz kaldığı
ülkemizde, araştıran, kendi kendine öğrenen ve öğrendiklerini uygulayan, üreten ve geliştiren
bir bilgi toplumu oluşturabilmek için yeni ve ucuz eğitim materyalleri geliştirmek
eğitimcilerin bir görevi olmalıdır. Özellikle teknik eğitim veren okullar kullandıkları
laboratuar araç ve gereçleri kendi olanakları ile üretip geliştirerek öğrencilerin kullanımına
sunmalıdır. Bunu yaparken klasik ders materyallerini gelişen teknolojiye uyarlayarak,
öğrencilerin ders saatleri dışında da zaman ve mekândan bağımsız olarak söz konusu
materyallere erişmelerine olanak tanınmalıdır.
Bu çalışmada, Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu Endüstriyel Elektronik,
Endüstriyel Otomasyon, Elektronik Haberleşme, Biyomedikal Cihaz Teknolojisi
programlarında verilen mikroişlemciler dersi laboratuar uygulamalarında kullanılmak üzere
her öğrencinin kendisinin montajını yapabileceği, güncel bir mikroişlemci içeren, yazılım ve
donanımını birlikte öğretmeyi hedefleyen, her öğrencinin sahip olabileceği kadar maliyeti
düşük bir deney seti tasarlanmıştır.
2. MİKROİŞLEMCİLER DERSİNİN GELİŞİMİ
1
[email protected],Yar.Doç.Dr. Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu Endüstriyel Elektronik
Programı Bornova, İzmir, 35100
2
[email protected], Öğr.Gör.Dr. Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu Endüstriyel Otomasyon
Programı Bornova, İzmir, 35100
1974 yılında Intel firmasının ilk 8 bit mikroişlemciyi dünyaya tanıtmasından sonra birçok
firma değişik özelliklere sahip mikroişlemciler üretmişlerdir. Bazı firmalar tüm
uygulamalarda kullanılmak üzere genel bir mikroişlemci mimarisini benimserken bazıları da
kullanılacağı uygulamaya yönelik özel mikroişlemci mimarisini tercih etmişlerdir
(McKenzie, 1998). Günlük yaşantımızda kullandığımız saat, hesap makinesi, bilgisayar,
otomobil, çamaşır makinesi, buzdolabı, fırın, klima gibi araçların hepsi bir veya birden fazla
mikroişlemci içermektedir
Mikroişlemciler 1980’li yılların sonlarına kadar sayısal elektronik dersinin bir konusu
olarak üniversitelerde öğrencilere öğretilmiştir. 1990’lı yılların başından itibaren önemi
kavranmış ve ayrı bir ders olarak okutulmaya başlamıştır. Mikroişlemcilerin kullanımın
yaygınlaşması ile mikroişlemci üreticileri tarafından üretilen SDK–85, SDK86, ET3400,
MEX68KE, MMD–1, MVME–105, IMSAI–8080, LABVOLT–65 gibi deney setleri
mikroişlemciler laboratuarında kullanılmaya başlanmıştır. Bu deney setleri monitör ROM,
RAM bellek, CPU, keyboard, 7-elemanlı LED gösterge ve diğer elemanları bağlamaya
yarayan konnektörlerden oluşmaktaydı ve fiyatları $250-1500 aralığında değişmekteydi
(Jeon, 2000). Bu tür deney setlerinin kullanıldığı mikroişlemci laboratuarlarında ilk yıllarda
öğrencilerde görülen deney yapma isteğinin mikroişlemcilerin teknolojisinin çok hızlı
gelişmesi nedeniyle üçüncü ve dördüncü yıllarda kaybolduğu görülmüştür. Diğer bir sorun
ise donanım deneylerinde öğrencilere getirdiği kısıtlamalardır. Hatta birçok öğrenci
mikroişlemcinin donanımını kara kutu olarak görmüş ve anlamaya çalışmamıştır (Becker ve
Andetal, 2003). Bu tür deney setlerine öğrencilerden gelen eleştiriler ise iki temel başlık
altında toplanmaktadır. Birincisi deney setinin sadece laboratuarda ve kısıtlı zamanda
kullanılabilmesi sonucu yeterli deneme yapma şanslarının olmaması, ikincisi ise deney
guruplarının kalabalık olmasıdır. Bunun sebebi de deney setlerinin maliyetinin yüksek
olması nedeniyle okullar tarafından az sayıda satın alınmasıdır (Reinhardt, 2000).
Meslek yüksekokullarında okutulan Mikroişlemciler dersinin içeriği 2003 yılında MEBYÖK projesi kapsamında mikroişlemcilerin yapısını, programlamasını ve sistem tasarımını
kapsayacak şekilde ve yeni teknolojik gelişmeler dikkate alınarak yeniden düzenlenmiştir
(MEB-YÖK, 2003). Mikroişlemciler dersi meslek yüksekokullarında Endüstriyel Elektronik,
Elektronik Haberleşme, Endüstriyel Otomasyon, Biyomedikal Cihaz Teknolojisi ve seçmeli
ders olarak Elektrik ve Ev Gereçleri programlarının müfredatlarında yer almaktadır. Tüm bu
programların ortak bir mikroişlemci laboratuarını kullanmaları öngörülmektedir.
3. MİKROİŞLEMCİ DENEY SETİNİN SAHİP OLMASI GEREKEN ÖZELLİKLER
Mikroişlemci dersinin amacı öğrencilere bir mikroişlemcinin yapısını, çalışmasını ve
programlamasını öğretmenin yanı sıra mikroişlemci kullanılarak sistem tasarımını da
öğretmektir. Bu hedeflere ulaştıracak deney seti; derste öğretilen teorik bilgiyi destekleyen
deney yapmasına olanak tanıyan, devre elemanları güncel, ucuz ve kolaylıkla elde edilebilir,
kullanımı basit, öğrenci gözetimsiz çalıştığında zarar verecek parça içermeyecek şekilde
tasarlanmalıdır. Ayrıca kullanımı sırasında gereksinim duyduğu cihazlar laboratuarda
bulunan standart cihazlar olmalıdır.
4. DENEY SETİNİN KAPSAMI
Endüstri, bilgisayarlardan farklı olarak 8 bit, hızı ve belleme kapasitesi düşük olan fakat
içerisinde sayıcı, seri port, paralel port, analog-sayısal ve sayısal-analog dönüştürücüler gibi
birimler yer alan mikroişlemcilere gereksinim duyar. Endüstrinin bu ihtiyacına yanıt verecek
ilk işlemci 1980 yılında Intel firması tarafından mikrodenetleyici adı verilerek üretilmiştir.
Bu mikrodenetleyici 8 bit bir mikroişlemci ve endüstride sıkça kullanılan sayıcı, paralel port,
seri port ve yeterli miktarda bellek içeren bir tümdevredir. Mikrodenetleyici üretimi yıllık
ortalama %13 artarak 2005 yılında 4,5 milyar adede ulaşmıştır (SIA, 2006). 2000 yılından
sonra mikroişlemciler dersinde 8 bit mikroişlemcilerin yeni tasarımlarda kullanılmamaları
nedeniyle mikrodenetleyiciler öğretilmeye başlanmıştır. Genellikle dünyadaki üniversiteler
güncel olmaları nedeniyle MCS–51, 68HC11XX veya PIC ailesi mikrodenetleyicilerden
birini mikroişlemciler dersinde öğretmektedirler. (Gümüşkaya, 1998), (Peatman, 1998),
(Yeralan ve arkadaşları, 1995), (Predko, 1999).
MCS–51 ailesi mikrodenetleyiciler 8 bit CPU, 16 bit sayıcı, RAM veri belleği, FLASH
program belleği, paralel ve seri port, kesme denetleme birimi ve boolean işlemcisi
içermektedir (Intel, 1994). İhtiyaç duyulduğunda dışarıdan bellek bağlamak için gerekli
adres, veri ve denetim hatları mevcuttur. Yazaç ve bellek yapısının gelişmeye açık olarak
tasarlanması nedeniyle sürekli olarak yenilenmiştir. Bu nedenle 8051’in üretim hakkını
Intel’den 17 firma satın almış ve kendi pazarlarına yönelik olarak geliştirmişlerdir. Yazılım
ve donanım olarak geriye dönük uyumlu olması tasarımcılar için büyük avantajdır. Bugün en
yaygın kullanılan mikrodenetleyicidir.
68HC11XX ailesi mikrodenetleyiciler ilk olarak Motorola firması tarafından üretilmiştir.
Daha sonra üretim hakkı Freescale Semiconductor firmasına devredilmiştir. Bugün 25 farklı
çeşidi üretilmektedir. En yalın üyesi 68HC11D0’ın içerisinde 8 bit CPU, 4 adet paralel port,
1 adet seri port, 192 bayt RAM veri belleği, 4096 adet FLASH EEPROM program belleği ve
kesme denetleme birimi yer almaktadır (Freescale, 1994). Yazılım ve donanım olarak yeni
üretilen üyeleri eski üyelerine uyumludur. İçerideki program veya veri belleği yetersiz
kaldığında
dışarıdan bellek eklemek için adres, veri ve denetim hatları mevcuttur. PIC
ailesi mikrodenetleyiciler Microchip firması tarafından 1990’lı yılların başında kullanımı
basit ve ucuz mikrodenetleyici olarak pazara sunulmuştur. Microchip firması diğer firmaların
aksine her işe uygun genel mikrodenetleyiciler üretmek yerine basit, orta, gelişmiş ve çok
gelişmiş olmak üzere dört farklı grupta mikrodenetleyici üretmiştir. Her grup temel olarak 8
bit CPU, program belleği, RAM bellek, sayıcı, paralel port ve kesme denetleme birimi
içermektedir (Morton, 2001). Kullanım alanına uygun olarak bu temel yapıya yeni birimler
eklenmiştir. Her gurubun komutları, bellek yapısı ve çalışma şekli farklıdır. Çoğu yeni üyesi
eski üyelerine donanım ve yazılım olarak uyumlu değildir. Dış bellek kullanımına sadece
gelişmiş grupta izin verilmiştir.
Bu üç mikrodenetleyici ailesinin en çok kullanılan üyeleri belirlendi ve bu mikrodenetleyici
fiyatları, bulunabilirlik ve yazma sayılarına göre Tablo-1’ de karşılaştırıldı. Karşılaştırma
sonucunda yazma-silme sayısının çok düşük olmasına rağmen fiyatının düşük olması ve
kolay bulunabilmesi nedeniyle AT89S52’nin deney setinde kullanılmasına karar verildi.
Tablo–1. Üç farklı aileden mikrodenetleyicilerin karşılaştırılması
3
Mikrodenetleyici
Fiyat (YTL)3
Bulunabilirlik
Yazma Sayısı
AT89S52
3-4
Mümkün
1000
PIC16F877
10-13
Mümkün
100000
İzmir’de satış yapan 3 farklı firmadan alınmıştır.
68HC11E
10-17
Sipariş ile
100000
Mikrodenetleyiciye bilgi girişi yapmamızı sağlayan giriş elemanı olarak matris dizili hex
keyboard ve AD0832 analog sayısal dönüştürücüsü kullanıldı. Deney setinde gösterge olarak
sayısal verileri doğrudan gösterebilen LED, 7-elemanlı LED gösterge, dot-matris LED
gösterge, LCD gösterge kullanılmıştır. Bunların dışında çıkış elemanı olarak mikroişlemcinin
çıkış portlarından yüksek akım girişli elemanların sürülebilmesi için içerisinde 8 adet
transistör bulunan ULN2803 entegresi kullanılmıştır. Giriş ve çıkış elemanlarına ek olarak
deney seti üzerine gerçek zaman saati entegresi DS1307, bilgisayar ile seri veri iletimi
olanaklı kılan MAX232C entegresi ve veri saklamak için kullanılan 24C64 EEPROM
entegresi eklenmiştir. Bunlara ek olarak dışarıdan istenilen başka birimler bağlamak
amacıyla genişleme konnektörleri yerleştirilmiştir. Bilgisayardan makine dili programını
mikroişlemcinin program belleğine yazmak için mikroişlemcinin üreticisi Atmel firması
tarafından şeması verilen ATMEL ISP4 kablosu deney seti donanımına eklenmiştir.
Şekil-1’de deney setinin blok şeması verilmiştir. Öğrenciler her hafta yapacakları deneylere
uygun olarak elemanları lehimleyip mikroişlemci deney seti montajını tamamlarlar. Deney
setinin açık şeması ek-A’da verilmiştir. Ayrıca açık şema, baskı devre şeması ve elemanlar
hakkındaki ayrıntılı bilgiler web5 sayfasından elde edilebilir.
Şekil-1. Deney setinin blok diyagramı.
5. DENEYLERİN KAPSAMI
Öğrenci deney setini kullanmadan önce deney setini yazılım olarak simülasyonunu
yapabilen ve ücretsiz olarak internet üzerinden elde edilebilen bilgisayar programları ile
8051’in komutlarının kullanımını ve içerisinde yer alan birimlerin başlangıç ayarlarını
yapmayı öğrenir (keil, 2006, Ride, 2006). Bu aşamadan sonra deney seti üzerinde yer alan
osilatör, reset, programlama ve besleme devrelerinin montajını yaparak deney setini çalıştırır.
Bilgisayarda 8051 assembler programını açar ve kendisine verilen test programını yazarak
4
5
http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2877
http://sorubank.ege.edu.tr/~mengin
derler. Elde ettiği makine programını mikrodenetleyiciye yazarak çalıştırır. İstediği sonucu
elde edemediği durumda osilaskop ve ölçü aleti kullanarak arıza araması yapar. Sıradaki
deneyi tamamlamadan bir sonraki deneye geçemez. Öğrenci deney setini çalıştırdıktan sonra
sırasıyla veri aktarma, aritmetik, mantık, bit işlem yapan, komutlarla dallanma ve bağlanma
komutlarını kullanarak port hatlarını denetleyen programlar yazar ve deney setinde çalıştırır.
Deneylerin ikinci aşaması portlara bağlanan çevre birimlerini kullanımını kapsar. Bu
aşamada öğrenci keybord, 7-seg, dotmatrix ve LCD gösterge bağlantılarını yapar ve bu
birimleri kullanmaya yönelik altprogramları yazarak çalıştırır. Son aşamadaki deneylerde
öğrenci, mikrodenetleyicinin üzerinde yer alan birimler ile sonradan eklenen LCD, DAC,
ADC, RS-232 bağlantısı, step motor, röle gibi birimleri birlikte kullanan programları yazarak
çalıştırır.
6. ÖRNEK DENEY: LCD GÖSTERGENİN KULLANIMI
Bu deney öncesi derste LCD göstergelerin yapıları ve programlama teknikleri öğrenciye
anlatılır. Öğrenci laboratuara gelmeden önce LCD göstergede görüntülenmesi istenen mesajı
görüntüleyecek ana programı derste anlatılan altprogramları kullanarak yazar. Laboratuarda
hazırladığı programı 8051 assembler programının editöründe yazarak kaydeder. Yazılan
program assembler programında derlenerek makine diline dönüştürülür. Bu aşamada yazım
hataları var ise düzeltilir. LCD göstergenin veri yaprakları kullanılarak bacak numaraları ve
deney seti açık şeması kullanılarak bağlantıları belirlenerek LCD gösterge deney setine
bağlanır. Deney setine güç verilir ve elde edilen makine programı Atmel ISP programı
kullanılarak paralel port vasıtasıyla mikrodenetleyicinin program belleğine yazılır. Program
üzerinden deney setine run moduna alınır. İstenilen mesaj göstergede görüntülenecektir. Eğer
göstergede herhangi bir görüntü yok ise LCD göstergenin kontrast ayar potansiyometresi
ayarlanarak görüntünün gelmesi sağlanır. Şekil-2’de deney setinin ve LCD deneyin
tamamlanmış resmi verilmiştir. LCD deneyinde yazılan kaynak program ek-B’de verilmiştir.
7. BULGULAR VE GÖZLEMLER
Öğrenciler tasarlanan deney setini ilk defa 2002 yılında kullanmaya başladılar. İlk yılında
deney seti breadboard üzerinde adım adım hazırlandı, fakat öğrencilerin deney setini
taşımaları sırasında bağlantılarda oluşan kopmalar bazı haftalar sağlıklı deney yapılmasına
engel oldu. Sonraki yıllarda baskı devre kartı hazırlandı ve öğrenciler bu kart üzerinde deney
setini adım adım hazırladılar. Deneylerin içeriği ise temelde bugünkü ile benzerdi, her yıl
gelişen teknolojiye bağlı olarak eskiyen çevre birimleri çıkarıldı bunların yerine yeni çevre
birimleri eklendi. Yeni eklenen birimlere göre deneyler her yıl tekrar düzenlendi.
Bu yöntem öğrencileri gerçek iş yaşamına önceki yönteme göre daha iyi hazırlamaktadır.
Önerilen yöntem öğrencilerin ve öğretim elemanının sorumluluklarını arttırmıştır. Fakat
buna rağmen öğrencilerin yaptıkları deneylerden zevk almaları sonucunda yöntemin
uygulanmaya başlandığı 2002 yılından sonra öğrencilerin yılsonu başarı notları
incelendiğinde sınıfın not ortalamasında 2001 yılına göre ortalama %23’lük artış
belirlenmiştir.
Şekil-2. deney setini tamamlanmış hali ve LCD deneyinden bir görünüm.
8. SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Hazır deney setinin kullanıldığı eski uygulamadan farklı olarak yeni geliştirilen deney seti
sayesinde öğrenciler mikroişlemciler laboratuarında yazılım ve donanım deneylerini daha iyi
anlayacak ve mikrodenetleyicileri projelerinde kullanmaktan kaçınmayacaklardır. Öğrenciler
istedikleri zaman ve istedikleri yerde deney setlerine yeni donanımlar ekleyebilir ve bu
donanımlar için yeni programlar yazabilirler. Yeni önerilen sistemde her öğrenciye bir görev
verildiği için aktif olarak görevi yerine getirmeyen öğrenci dersten geçer notu alamayacaktır.
Ayrıca öğrenci kendi deney setini kendi lehimlediği için ek bir beceri kazanmış ve gerçek iş
hayatına daha yakın bir uygulama yapmış olacaktır.
EK-A Tasarlanan Deney Setinin Açık Şeması
A
B
C
+5
a
b
c
d
e
f
g
dp
P 1.3
P 1.2
P 1.1
P 1.0
K 00
7
6
4
2
1
10
9
5
RESET
RS1
10 uf
P 3.4
P 3.5
P 3.2
P 3.3
a
b
c
d
e
f
g
dp
G1 7SEG
R2
8K2
RST
27 p
C2
X1
27 p
C1
3K3
S13
S9
S5
S1
k
8
C3
+5
19
31
1
a
b
c
d
e
f
g
dp
14
15
12
13
9
18
12 Mhz
P1.4
D
k
3
1
2
3
4
5
6
7
8
S14
S10
S6
S2
K 01
7
6
4
2
1
10
9
5
T0
T1
I NT0
I NT1
a
b
c
d
e
f
g
dp
G2
7SEG
AT89C52
R ES ET
X2
X1
EA/VP
P 10/T
P 11/T
P 12
P 13
P 14
P 15
P 16
P 17
U1
MOSI
P 1.0
P 1.1
P 1.2
P 1.3
P 1.4
MOS I
MIS O
S CK
R1
S15
S11
S7
S3
k
8
P 1.0
P 1.1
P 1.2
P 1.3
P 1.4
MOS I
MIS O
S CK
k
3
1
2
3
4
5
6
7
8
MISO
S16
S12
S8
S4
250-8
1
2
3
4
5
6
7
8
K2
RD
WR
R XD
TXD
A LE/P
P SE N
P 20
P 21
P 22
P 23
P 24
P 25
P 26
P 27
P 00
P 01
P 02
P 03
P 04
P 05
P 06
P 07
9
14
8
5
1
7
2
17
16
10
11
30
29
21
22
23
24
25
26
27
28
39
38
37
36
35
34
33
32
1
2
3
4
5
6
7
8
K7
1
2
3
4
5
6
7
8
K5
1
2
3
4
5
6
7
8
P2
+5
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
P 2.0
P 2.1
P 2.2
P 2.3
P 2.4
P 2.5
P 2.6
P 2.7
250-8
39
+5
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
K8
1
2
3
4
5
6
7
8
K6
P 0.7
P 0.6
P 0.5
P 0.4
P 0.3
P 0.2
P 0.1
P 0.0
+5
2X16 LCD
K 00
K 01
K 02
K 03
K 04
K 05
K 06
K 07
250-8
RP1 1Kx8
a
b
c
d
e
f
g
dp
250-8
G ND
V cc
V ee
RS
L CD
RW
EN
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
K ATOT
A NO T
LCD1
K 00
K 01
K 02
K 03
K 04
K 05
K 06
K 07
P 3.0
P 3.1
P 3.2
P 3.3
P 3.4
P 3.5
P 3.6
P 3.7
250-8
P 3.5
P 3.6
P 3.7
P 2.0
P 2.1
P 2.2
P 2.3
P 2.4
P 2.5
P 2.6
R3 P 2.7
10 k
2
P 0.7
P 0.6
P 0.5
P 0.4
P 0.3
P 0.2
P 0.1
P 0.0
G3
5X7 DOTMATRIX Gösterge
P 3.7
P 3.6
P 3.0
P 3.1
P 2.0
P 2.1
P 2.2
P 2.3
P 2.4
P 2.5
P 2.6
P 2.7
P 0.0
P 0.1
P 0.2
P 0.3
P 0.4
P 0.5
P 0.6
P 0.7
250-8
C1
C2
C3
C4
C5
K00 13
3
K01
4
K02
K03 10
6
K04
K1 250-8
SCK
K3
1
2
3
4
5
6
7
8
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
SW DIP-8
K12
620
1
2
3
CON8
8
7
6
5
4
3
2
1
K15
1
2
3
4
5
6
7
8
R4
S17
D1
2
1
C9
10 uf
V-
3
ULN2803
4
RP2
10K
2
16
3
1
7
8
14
13
14
10
11
13
12
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
Q H'
V+
VCC
C 1-
C 1+
15
1
2
3
4
5
6
7
9
3
18
17
16
15
14
13
12
11
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
+K16
5
G ND
1
2
3
4
5
6
7
8
15
6
5
4
10
9
11
12
CON8
V-
C 2-
C 2+
T2I N
R 2O UT
C10
10 uf
C8
10 uf
P 3.1
P 3.0
250-4
4
3
2
1
K11
100
D ate :
File :
B
S ize
250-3
1
2
3
K14
AD0832
C H1
C H0
100nF
D11
3
2
+5
250-3
1
2
3
+5
+5
K13
100nF
C13
SARI LED
4
C14
R ev ision
100nF
A
B
C
D
31-Jul-2007
S he et
of
C :\Docum ents a nd Se ttings\M.
D raEngin\B
wn By :elgele rim \2006protel\2006.ddb
4
Num be r
10 k
CS
2
4
6
8
10
HEADER 5X2
1
3
5
7
9
JP1
D10
Yeşil LED
+ 5 C12
470
R6
MOSI
SCK
MISO
RST
DO
DI
C LK
U6
+5
P1
1
6
5
7
MOS I
SCK
MIS O
R ST
100nF
C11
+ 5 V CC R5 2K2
C6
3
Title
O UT
K 00
K 01
K 02
K 03
K 04
K 05
K 06
K 07
K9
7805
IN
U2
T1I N
R 1O UT
1
2
3
4
5
6
7
8
MAX232C
T2O UT
R 2I N
T1O UT
R 1I N
U5
SN74HC595D
S ER
S RC LR
S RC LK
OE
R CLK
U4
1
100nF
1000 uF C4 C5
3
IN 1
O UT
IN 2
O UT
IN 3
O UT
IN 4
O UT
IN 5
O UT
IN 6
O UT
IN 7
O UT
IN 8
O UT
D IO DE CLAMP
U3
+5
C7
10 uf
+5
1
2
3
4
5
6
7
8
10
AC
16
15
14
13
12
11
10
9
V+
BRIDGE2
AC
D9
K10 250-8
7 V AC
2
1
K4
250-3
8
GND VCC/REF
4
1
EK-B LCD Gösterge Deneyinin Kaynak programı
;Bu program LCD'yi başlangıç koşullarına ayarlar ve LCD'ye "LCD DENEYİNİ YAPTIM" ;yazısını
yazdırır
;**********************************************************
; LCD BAĞLANTILARI
LCD_EN equ P3.7
LCD_RS equ P3.5
LCD_RW equ P3.6
LCDATA equ P2
;************************************************************
org 0
Ana_program:
call INIT_LCD
;LCD'nin başlangıç ayarlarını yap
acall CLEAR_LCD
;LCD'yi temizle imleci evine döndür.
mov a, #10000000b
;1.satır, 0. karakterden başla
call LCD_ADRES
;adresi yazdır
mov dptr,#mes1
;görüntülenecek diziyi belirle
call W_MSG
;sıfır ile sonlandırılmış diziyi görüntüle
mov a,#11000000b
;kinci satıra geç
call LCD_ADRES
;adresi yazdır
mov dptr,#mes2
;görüntülenecek diziyi belirle
call W_MSG
;sıfır ile sonlandırılmış diziyi görüntüle
sjmp $
;bitti bekle
;LCD ile ilgili altprogramlar
;***************************************************************
CLEAR_LCD:
Clr LCD_RS
;Komut işlemi
Clr LCD_RW
;Yazma İşlemi
Setb LCD_EN
;E vurusunu başlat
MOV LCDATA,#01h
;LCD temizle
CLR LCD_EN
;E vurusunu bitir
Call WAIT_LCD
;Meşgul bayrağını test et
RET
;İmleci Akümülatördeki adrese götürür, Değişen yazaç: Yok
;************************************************************
LCD_ADRES:
clr LCD_RS
;Komut işlemi
clr LCD_RW
;Yazma İşlemi
setb LCD_EN
;E vurusunu başlat
mov LCDATA, A
;Adresi LCD'ye yaz
clr LCD_EN
;E vurusunu bitir
call WAIT_LCD
;Meşgul bayrağını denetle
ret
;LCD'yi resetler kullanıma hazırlar, Değişen yazaç: Yok
;************************************************************
INIT_LCD:
Clr LCD_RS
;Komut işlemi
Clr LCD_RW
;Yazma İşlemi
Setb LCD_EN
;E vurusunu başlat
MOV LCDATA,#38h
;function set komutu 0 0 1 DL N F x x
CLR LCD_EN
;E vurusunu bitir
Call WAIT_LCD
Setb LCD_EN
;E vurusunu başlat
MOV LCDATA,#38h
;function set komutu ikinci kez
CLR LCD_EN
;E vurusunu bitir
Call WAIT_LCD
Setb LCD_EN
;E vurusunu başlat
MOV LCDATA,#38h
;function set komutu üçüncü kez
CLR LCD_EN
;E vurusunu bitir
Call WAIT_LCD
;Meşgul bayrağını test et, göstergeyi aç
Clr LCD_RS
;Komut işlemi
Clr LCD_RW
;Yazma İşlemi
Setb LCD_EN
;E vurusunu başlat
MOV LCDATA,#0Eh
;Göstergeyi aç/kapa, imleci aç/kapa, imleci kırpıştır
CLR LCD_EN
;E vurusunu bitir
Call WAIT_LCD
Clr LCD_RS
;Komut işlemi
Clr LCD_RW
;Yazma İşlemi
Setb LCD_EN
;E vurusunu başlat
MOV LCDATA,#06h
;Entry mode komutu 0 0 0 0 0 1 I/D S
CLR LCD_EN
;E vurusunu bitir
Call WAIT_LCD
WAIT_LCD:
mov r1,#100
bekle:
mov r0,#255
djnz r0,$
djnz r1,bekle
ret
;Akümülatörün içerisindeki ASCII kodu LCD'ye yazar giriş: akümülatör (00-FF)
;************************************************************
WRITE_TEXT:
SETB LCD_RS
;Veri işlemi
SETB LCD_EN
;E vurusunu başlat
MOV LCDATA,A ;ASCII kodu LCD'ye gönder
CLR LCD_EN
;E vurusunu bitir
Call WAIT_LCD
RET
W_MSG:
Clr a
movc a,@a+dptr
; Karakteri diziden al
jz son
; Karakter == null ise bitir
call WRITE_TEXT
; değilse görüntülemeye devam et
inc dptr
; sonraki karakteri işaretle (point)
sjmp W_MSG
son:
ret
;******************************************************************************
mes1:
db " LCD DENEYiNi ",0
mes2:
db " YAPTIM ",0
end
RET
9. KAYNAKLAR
1. Becker, J. E., C. Bieser, A. Thomas, K. D. Müller-Glaser, Hardware /Software Co-Training by
FPGA/ASIC Synthesis and programming of a RISC Microprocessor-Core Proceedings of the 2003
IEEE International Conference on Microelectronic Systems Education (MSE’03) p 111-113
2. Freescale Semiconductor, 1994. http://www.freescale.com/webapp/sps/site/taxonomy
Gümüşkaya Haluk, Mikroişlemciler Ve 8051 Ailesi, Alfa yayınları, ISBN 975-316-086-01, İstanbul,
2002.
3. Intel, http://developer.intel.com/design/mcs51/ , 1980.
4. Jeon Jae Wook, A Microprocessor Course: Designing and Implementing Personal Microcomputers,
IEEE Transactıons On Educatıon, Vol. 43, No. 4, 2000, p 426–433
5. MacKenzie Scott. The 8051 Microcontroller, Prentice Hall. 3rd. Ed., 1999
Keil, www.keil.com, 2006.
6. MEB-YÖK, Meslek Yüksekokulları Program Geliştirme projesi Endüstriyel Eğitim Programı,
Ankara, 2002.
7. Morton John, PIC your personal introductory Course, second ediditon,Newnes,2001, Burlington,
MA, USA, ISBN 0-7506 5038 9
8. Predko, Myke, Programming and Costomizing the 8051 Microcontroller, mcGraw-hill, 1999, New
York, NY, USA, ISBN0–07–134192–7
9. Peatman John B. Design with PIC Microcontrollers, 1998, Prentice-Hall Inc. Upper Saddle River,
NJ, USA, ISBN 0-13-759259-0
10. Reinhardt, Steven K., Integrating Hardware and Software Concepts in a Microprocessor - Based
System Design Lab Workshop on Computer Architecture Education (WCAE’00), 2000 –
www.eecs.umich.edu p 1-9.
Ride, www.raisonance.com, 2006.
11. SIA, http://www.sia-online.org/downloads/SIA_AR_2006.pdf, 2006
12. Yeralan Sencer, Ashutosh Ahluwalia, Programing and interfacacing the 8051 Microcontroller,
ISBN 0-201-63365-5, Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts, USA, 1995
TALAŞ VE STRAFOR KATILARAK TUĞLA ÜRETİMİ
Yrd. Doç. Dr. Kemal. Köseoğlu1
ÖZET
Bu çalışma içinde insan yaşamında önemli bir yeri bulunan tuğlanın içeriğine talaş ve
strafor katılarak hafif tuğla üretimi üzerine deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu deneylerden
elde edilen verilerle katkı maddeleri olarak kullanılan talaş ve strafor miktarlarıyla tuğlaların
mukavemetleri, suemme, kuru ve pişme küçülmesi gibi Standart tuğla kalite kontrolleri
araştırılmıştır. En önemlisi bu iki atık maddenin çevreye olan zararlarını engellemek içinde
olumlu bir çalışmadır. Bu çalışma içerisinde tuğlanın ana hammaddesi olan demir oranı
yüksek killer hakkında genel bilgilerde verilmeye çalışılmıştır. Deneysel çalışmalar iki
aşamada yapılmıştır. Birinci aşamada talaşlı tuğla yapılmaya çalışılmıştır. Presleme, kurutma
ve pişirmeden sonra kuruma- pişme küçülmesi, su emme, mukavemet ve yoğunluk testleri
yapılmıştır. İkinci aşamada straforlu tuğla yapılmıştır ve talaşta yapılan bütün deneyler
straforda da tekrarlanmıştır. Sonuç olarak katkı oranları arttırıldıkça mukavemetlerinin
düştüğü görülmüştür. Bunun yanında su emme değerlerinde önemli farklılıklar gözlenmiştir.
Anahtar sözcükler: Tuğla, tuğla killeri, talaş ve strafor
ABSTRACT
This study includes experimental work on production of light-weight brick, by adding
Styrofoam and wood sawdust. The data obtained from the experiments are used to
investigate the relations between the amount of the shavings and Styrofoam additives and the
standard quality aspects of brick like endurance, water absorbance and shrinkage. Most
important is, environmental impacts of these two wasted materials can be reduced. Text also
covers general information on high level iron containing clays, which are the main ingredient
for brick production. Experiments are carried out in two phases. In first phase, sawdust added
brick was tried to be produced. Following the pressing, drying and kilning processes;
shrinkage, endurance, water absorbance and density tests were applied. In the second phase,
Styrofoam added brick was produced and same tests are executed. Results show that
increased additive ratios lower the endurance. It is also noted that water absorbance values
fluctuated substantially.
Keywords: Brick, sawdust, Styrofoam.
1. GİRİŞ
Tuğla killeri genellikle İllit-minerallerinden, azda olsa Montmorillonit, Kaolinit, Kuvartz ve
Demir-mineralleri birazda organik maddeler ve suda çözünebilen tuzlardan mevcuttur.
Tuğla üretiminde kullanılacak kil minarelerinde bazı özellikler aranır, aşağıdaki standart
tuğla özellikleri ile deneylerimizde kullandığımız talaş ve straforun etkilerini karşılaştırma
imkânına bulmuş oluyoruz.
1
Ege Üniversitesi, Ege MYO, Seramik Bölümü.
Plastiklik ; % 25–35 arsında olmalıdır.
Su emme özelliği ; % 8 den yüksek olmamalıdır.
Küçülme kaybı ; % 6 civarında olmalıdır.
Pişme rengi; 1000 C nim üzerinde pişirildiğinde demir oksit rengini alması istenir, bunun
içinde demir oksit yüzdesi hidratlarla birlikte % 8–12 arasında olmalıdır.
Suda çözünen Tuzlar; Sülfat ve klorür tuzlardır. Maksimum değerleri % 1,5 altında olması
istenir fazlası tuğlada çiçeklenme ve yüzeyde dökülmeler oluşur.
Tane büyüklüğü dağılımı; 3mm deki tane iriliği dağılımı % 1 geçerse çatlamalara sebep olur
en çok kumların tane iriliği göz önüne alınmalıdır. Tuğla üretiminde %20–35 kuvars kumu
karıştırılır.
Tuğla şekillendirilmesi yarı yaş presleme ile yapılmaktadır. Kurutulması ise genelde
dışarıda doğal olarak yapılmaktadır. Tuğla Pişirilirken yaklaşık 250 C den sonra organik
maddeler yanmaya başlar. Isıtma hızına bağlı olarak yaklaşık 500 C den sonra(Lawrence
1973) . Fırın oksijeni yetersizse, pişirme hızı yüksekse vitrifikasyon başladığı halde iç
kısımda yanmamış organik maddeler olabilir aynı bizim deneylerimizde koyduğumuz ( talaş
ve strafor )gibi. Dış kısım vitrifiye olduğu için içeriye oksijen giremez, fakat içerde oluşan
CO2 gazları dışarı çıkamaz Bunun sonucu olarak şişme meydana gelir. Eğer şişme
oluşamıyorsa siyah merkezileşme olur. Bu da iç kısmın, dolayısı ile tuğlanın
gevrekleşmesine neden olur.
Kil içinde katı kütle oranının fazla olması, pişme ve kuruma küçülmelerini azaltırken,
şekillendirme problemlerini artırırlar. Hammadde içine bazı yağlayıcı maddeler katılırsa hem
şekillendirme basıncı düşer hemse yüzey kalitesi artar. Basıncın düşmesi maliyeti de
düşürür.(Hogue,1970 ).
2. MALZEME VE YÖNTEM
2.1. Malzeme
Tuğla kili Turgutlu/Manisa’ dan sağlanmıştır. Tuğla kilinin kimyasal analizi Tablo1.de tane
boyut analizi Tablo2.de ve Tablo 3.dede ( XRD ) ışınları verilmiştir.Kil minerallerinin
bileşimleri ile bilimsel olarak ancak XIX. yüzyılın başlarında ilgilenmeye başlanmıştır.
Bu konuda ilk çalışmalar kimyasal analizlere dayanmaktadır ve killerin saf cisimler
olmadığı, birçok yabancı maddeler içerdiği sonucuna varılmıştı.(Grim,1962 ).
Tablo 1. Tuğla kilinin kimyasal analizi.
__________________________________________________________________ Bileşenler
% Miktarı
__________________________________________________________________
SiO2
63.21
Al2O3
12.81
Fe2O3
6.96
CaO
4.02
MgO
1.55
K2O
2.11
Na2O
2.96
K.K
6.18
___________________________________________________________________
Tablo 2. Tane boyut analizi
___________________________________________________________________
Tane boyu
% miktarı
> 63 mm
<63mm-20mm
20mm-<2mm
<2mm
Tablo 3.
X-ışınları difraksiyonu ( XRD)
36,5
25,0
29,5
9,0
M: Montmorrilonit
K: Kaolinit
İ: İllit
Q:Kuvars
F: Feldspat
C: Kalsit
D: Dolomit
2.2. Yöntem
Kile %2.4.6.8, 10 oranlarında talaş ve %0,1–0,2–0,3–0,4, 0,5 oranlarında strafor katılarak
ayrı ayrı numuneler hazırlanmıştır. Bu numuneler baskıda %8–12 nem oranında ve 30 mm
çapında 45mm yüksekliğindeki boyutlarında metalsinindir kalıpta 350 bar basınçta
şekillendirilmiştir. Daha sonra tuğlalar 80 C ‘ e etüvde kurutuldu. Pişirme işlemi kül fırında
950C de 140 dakikada yapıldı.
3. BULGULAR VE TARTIŞMA
3.1. Kurutma Pişirme Küçülmesi
Standart Tuğlanın Toplam küçülmesi % 7 dır
Talaş Katkılı Kuruma & Pişme Küçülmesi
7
Kuru - Pişirme (%)
6
5
4
3
2
1
0
0
2
4
6
Talaş miktarı (% )
Kuru - Pişirme (%)
7
8
Kuru
10
Pişme
Strafor Katkılı Kuruma & Pişme
Küçülmesi
6
5
4
Kuru
Pişme
3
2
1
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
Strafor miktarı (% )
3.2. Mukavemet
Standart Tuğlanın mukavemeti 210 kg/cm2
0,5
Basınç Dayanımı (kg/cm2)
Talaş ile Mukavemet Tayini
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
8
10
Talaş Katkı Miktarı (% )
Mukavemet (kg/cm2)
Seri 1
Basınç Dayanımı (MPa)
Strafor Katkılı Mukavemet
250
200
150
100
50
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
Strafor Katkısı (% )
Strafor miktarı
3.2 Su Emme
Standart Tuğlanın su emmesi % 8 dır.
0,5
Talaş ile su emme tayini
Su emme (%)
25
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8
10
0,4
0,5
Talaş miktarı (%)
Su emme miktarı(%)
Strafor ile su emme
9
Su emme yüzdesi (%)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0,1
0,2
0,3
Strafor miktarı (%)
Strafor ile su emme
3.4. Yoğunluk
Standart tuğlanın yoğunluğu 2.02 dır .
2,5
Yoğunluk (%)
2
1,5
1
0,5
0
0
2
4
6
8
10
0,4
0,5
Strafor miktarı (%)
Yoğunluk yüzdesi
Pişme yoğunluk yüzdesi (%)
Yoğunluk (% )
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,1
0,2
0,3
Talaş miktarı (%)
Pişme yoğunluk yüzdesi (%)
4. SONUÇ
Bu çalışmadan elde edilen veriler doğrultusunda;
1 ) Talaş ve Kil karışımında oluşan tuğlalarda basınç dayanımının talaş miktarı arttıkça
azaldığı, talaş miktarı 2gramdan 4 grama çıkarıldığında basınç dayanımının çok büyük
ölçüde düştüğünü görüyoruz.
Strafor katkılı tuğlaların ise basınç dayanımlarının %100 kilden oluşan numunelerden fazla
olduğu gözlenmiştir, fakat strafor miktarı arttıkça basınç değerinin azaldığı görülmüştür
2 ) Talaş miktarı arttıkça su emme miktarının da arttığı görülmektedir. Straforda ise
katkının artmasıyla su emme miktarında da azalma görülmektedir.
3 ) Ayrıca straforlu tuğlaların yapım aşamasında çeşitli zorluklarla karşılaşılmıştır. Straforun
istenen tane boyutuna indirilmesi sırasında kırıcı da oluşan tıkanma ve straforun
elektriklenme özelliğinden dolayı yaşanan zorluklar ve straforu sıkıştırma ve şekil verme
sırasında yaşanan zorluklar bunlardan başlıcalarıdır.
4) Bu deneyde pişme aşamasında sıcaklık 1000C olarak belirlenmiştir. Ancak talaş ve strafor
katkılı numunelerin 1000C nin altında bir sıcaklık seçilmesinin daha doğru olacağı
anlaşılmıştır. Çünkü bu sıcaklıkta şekli bozulan numuneler olmuştur. Eger içine bazı
yağlayıcı maddeler katılırsa hem şekillendirme basıncı düşer hemse yüzey kalitesi artar.
5 ) Çıkan sonuçlara bakarak strafor ilavesiyle yapılan tuğlanın daha detaylı bir çalışmayla ve
daha özeneli işlemlerle hafif tuğla üretiminde talaş katkısı olan tuğlaya nazaran daha iyi bir
alternatif olması mümkündür.
5. KAYNAKLAR
1. Güneş M.E, Emrullahoğlu Ö.F. (2003). Tuğla üretiminde uçucu kül katkısının etkisinin
incelenmesi, A.K.Ü. Afyon Müh. Fak. Seramik Müh. Bölümü, Araştırma Raporu Afyon.
2. 8.Ulusal Kil Sempozyumu bildiriler kitabı.(24–27 Eylül 1997.KÜTAHYA) sayfa 199–
203.
3. Stefanov, S.1985,Ceramic Glazes and Fritz, Ceramic Monograhps Handbook of Ceramics.
Monograph 1.1.1., Interceram34.pp.1-6
4. Grim, R.E.1962 Applied Clay Mineralogy, Mc Graw Hill Book Company, inc. New York,
pp.13–19.
5. Hogue, c.h.1970 Evalutıon and Effects of Additives in Brick Manufacturing:
Amer. Cer. Soc. Bulletin Vol 49 No. 12 1052–8.
MADENCİLİK SEKTÖRÜNDE BULANIK MANTIK VE BULANIK
DENETİM UYGULAMASI VE ÖRNEĞİ
Doç.Dr. Deniz Mamurekli1, Dr. Mürüvvet Mamurekli
2
ÖZET
Yapay Zeka teknikleri kullanılarak risk değerlendirilmesinin yapılması maliyeti azaltmakta
ve örneğin madencilik sektöründe hızlı karar alınmasını kolaylaştırmaktadır. Bilginin eksik,
belirsizliklerle dolu veya değişkenler arası ilişkilerin az bilindiği durumlarda Bulanık Mantık
dağınık bilginin toplanmasında ve bir olgu için belirlilik oluşturulmasında faydalı
olabilmektedir.
Bütün ağır endüstri kollarında olduğu olduğu gibi, madencilik sektöründe de büyük risk ve
büyük yatırım ihtiyaçları en tipik gerekliliklerdir. Gerekli yatırımın ve ortaya çıkabilecek
risklerin büyük olması yöneticileri, hataya hiç yer vermeyen, alternatifler arasında en doğru
kararı verebilecek yapay zeka tekniklerini geliştirmeye zorlamıştır. Bu zorunluluklar, yapay
sinir ağları ve bulanık mantık gibi Yapay Zeka tekniklerinin gelişmesine öncülük etmiştir.
Bulanık denetim ile, projelendirme aşamasında, problemlere ilişkin bütün değişkenler tek
tek incelenerek, en uygun kararın verilmesi sağlanır. Uzman operatörlerin karar vermek
amacı ile kullandığı, uygun, çok uygun değil, yüksek, az yüksek, fazla, çok fazla gibi günlük
hayatımızda sıkça kullandığımız nümerik olmayan dilsel niteleyiciler doğrultusunda esnek
bir denetim mekanizması geliştirilir. Bulanık denetim de, bu tür mantıksal ilişkiler üzerine
kurulmuştur.
Bu çalışmada, bulanık denetim ve bulanık küme teorisi, temel işlemler, bazı endüstriyel
uygulamaları ve kısaca bugüne değin geçirdiği evreler anlatılmıştır.
Anahtar sözcükler: Bulanık Mantık, Yapay Zeka, Bulanık Denetim, Bulanık Set
ABSTRACT
Risk assessment using artificial intelligence techniques can reduce costs and ease agility to
the decisions in some mining industry. When knowledge is intricate, fraught with
uncertainties or little known about the inter-variable relationships, Fuzzy Expert Systems can
be useful at gathering disperse information and accumulating certainty about a fact.
Like all, high risk and big investment requirements are the most typical requisites in mining
sector like as in all other heavy industrial branches. Higher needs of capital and greater risks
enforced managers to develop artificial intelligence (AI) techniques without giving tolerance
to any misjudgment during the consideration of several alternatives. These requisites were
pioneered to improvement of the AI techniques; such as neural networks and fuzzy logic.
During project step, all parameters dealing with the problems are analyzed individually and
the most suitable assessment can be made by the use of Fuzzy Control Technique (FCT). A
1
2
Dç. Dr. Celal Bayar üniversitesi, SMYO, Soma, MANİSA
Dr. Maden Yüksek Mühendisi, Nothingam, ENGLAND
flexible control mechanism is developed for frequently used non-numerical linguistic
expressions in daily use during expert operators’ decisions; such as suitable, not so suitable,
high, less high, much, so much. FCT is based on this type of logical links.
In this study, Fuzzy Control and Fuzzy Set theory, basic operations, some industrial
practices of the technique and its development stages till present have been briefly explained.
Keywords: Fuzzy Logic, Artificial Intelligence, Fuzzy Control, Fuzzy Set
1.
GİRİŞ
Mantık tabanlı programlama, son yıllarda ilgi duyulan ve üzerinde çok çalışılan konulardan
birisidir. Mantıkla programlamanın temel fikri, programlamayı ve hesaplamayı, problemin
mantıksal tanımlaması ile yerdeğiştirip, cevabı otomatik ispat mekanizması ile çıkarmaktır.
İlk olarak John McCarthy 1958 yılında matematiksel mantığın programlamada
kullanılabileceğini yayımlamıştır. Bu tip programlama, 70'li yılların başlarında daha önceki
otomatik teorem ispat ve yapay zeka alanındaki çalışmaların ışığında gelişmeye başlamıştır.
İlk kullanılan mantıksal programlama dili Planner olup MIT (Massacusetts Institute of
teknology)’den Carl Hewitt tarafından 1969 yılında tasarlanmıştır. Planner geriye yönelik
izleme mantığını kullanan ve yüksek bilgisayar hafızası gerektiren bir programlama dili
olduğundan ardından Planner’ın daha basitleştirilmişi olan Prolog geliştirilmiş ve QA-4,
Popler, Conniver, QLISP gibi yapay zeka dilleri bunu takip etmiştir. Daha sonraları
Mercury, Visual Prolog, Oz ve Fril gibi programlama dilleri Prolog dilinden geliştirilmiştir.
Ayrıca mantıksal programlama dilleri arasında Planner’ dan ve Prolog dilinden geliştirilen ve
geri yönelik izleme mantığını kullanmayan Ether gibi diller de vardır.
Çalışmalar sonucunda ortaya konulan esnek bilgiişlem kuramı ile karşılaşılan pekçok
karmaşık problem çözüme kavuşturulmuş ve kesinlik derecesi artırılmıştır. Esnek
bilgiişlemin en önemli öğesi, 1965 yılında Prof. L.A. Zadeh tarafından ortaya konulan ve
hızla gelişerek modern denetim alanında birçok bilim adamının ilgisini çeken araştırmaya
açık yeni bir dal olan bulanık küme teorisidir. Daha sonra, bu
Şekil 1. Esnek ve Kesin Bilgiişlemin Özellikleri
kavram kullanılarak, bulanık mantık ve yaklaşım muhakemesi kavramları geliştirilmiştir. Bu
kavramları ve uygulamalarını açıklamayı amaçlayan bu çalışma altı bölümden oluşmaktadır.
2.
ESNEK BİLGİİŞLEM (SC) VE BULANIK MANTIK (FL) KAVRAMI
İngilizce "Fuzzy" kelimesinin sözlük anlamı "bulanık, hayal meyal"dir. İlk defa 1965' te
Prof. L.A. Zadeh tarafından kullanılan bu terim temelde, çok değerli mantık, olasılık kuramı,
yapay zeka ve yapay sinir ağları alanları üzerine oturtulmuş olup, olayların oluşum
olasılığından çok, oluşum derecesi ile ilgilenen bir kavramı tanımlar. FL net olmayan,
şüpheli, kesin olmayan, kaba veya eksik bilgi girdisinden kesin bir sonuca ulaşmak için basit
bir yol sağlar. FL'nin problem kontrolü için yaklaşımı bir kişinin nasıl karar verebileceği
olgusunu, sadece daha hızlı olarak taklit etmektir.
Zadeh, bu güçlükler karşısında bize yeni bir bilgiişleme yöntemi önermektedir. Kendisi ikili
mantığa, kesin sistemlere, nümerik yöntemlere ve kesin yazılıma dayalı hesaplama
yöntemlerini "katı bilgiişlem" (hard computing) olarak adlandırmakta ve bunun yerine
bulanık mantık (FL), yapay sinir ağları (NN), olasılıksal akıl yürütme ve genetik
algoritmalara (GA) dayalı "esnek bilgiişlem" (soft computing) kullanılması ile, kesin çözümü
olmayan güçlüklerin aşılabileceğini savunmaktadır. Şekil 1 de bu iki bilgiişlem sisteminin
karşılaştırılması görülmektedir.
Günlük yaşantımızda karşılaştığımız sistemler, genellikle karmaşık ve doğrusal olmayan
bir yapıya sahiptirler. Dolayısıyla; bu tür sistemlerin davranışlarını anlayabilmek ve
gelecekteki davranışları için öngörüde bulunabilmek için kullandığımız, analitik tekniklere
dayalı yöntemler, çoğu zaman yetersiz kalabilmekte ve bir matematiksel modelin kurulması
sırasında, daha başlangıç aşamasında bile çok büyük güçlüklerle karşılaşılabilmektedir.
Bunun nedeni belkide, modelleme ve davranış analizi yapmak için kullandığımız bilgiişlem
ve hesaplama ortamının, gerçek fiziksel sistemlerin karmaşıklığı ile bağdaşamayacak
derecede kategorik ve katı olmasındandır.
SC’ nin ana bileşenleri FL, NN teorisidir. SC’nin Olasılıksal Akıl yürütümü (PR), DNA
hesaplamaları kaos ve öğrenme teorileri alanlarında başarılı uygulamaları vardır. Esnek
bilgiişlemin en etkin uygulamaları: Fuzzy nedenleme, esnek bilgiişlem algoritmaları, büyük
miktarda karmaşık veri kullanan yarı-otokontrollu zeki SC algoritmaları, belirsizlik
analizleri, risk analiz ve yönetimi için gözlem-tabanlı karar analizleri ve karar destek
sistemleri kelimelerle işlem, gözleme bağlı işlem teorisi (CTP), ve kesinleştirilmiş doğal dil
(PNL).
Şekil 2. Esnek BilgiişlemYöntemlerinin Kullanımı ile MIQ’nun Artması
Esnek bilgiişlemden, daha düşük maliyet, daha yüksek makina zeka derecesi (MIQ),
iletişimde ekonomi ve kolay işlenebilme durumlarında yararlanılır. Şekil 2’ de esnek
bilgiişlem ile MIQ yüksek oranda arttırılabilirliği verilmiştir. Tablo 1’ de bu öğelerin,
herbirinin ayrı ayrı meziyetlere sahip olması ve farklı alanlarda eniyileri vermeleri nedeni ile
tek tek kullanımlarından çok birarada kullanımları daha yaygınlığı verilmiştir.
Tablo 1. BM, YPSA, GA, Yapay Zeka ve Denetim Kuramının Göreceli Özellikleri
Matematiksel
Modelleme
Veri
Operatör Bilgisi Gerçek Bilgi
DoğrusalsızlıkOptimizasyon
Öğrenme
Zaman Gösterimi
Denetim
Kuramı
Yapay Sinir
Ağı
Bulanık
Mantık
Yapay Zeka
Genetik
Algoritmalar
Sembol
Açıklama
3.
İyi veya Uygun
Orta
Başka Bilgiler
veya Teknikler
gerektirir
Uygun
değil
FL KULLANIM ŞEKLİ VE ALANLARI
Bulanık mantık, iki değerli mantıktan farklı olarak insanın günlük hayatta karşısına çıkan
belirsiz durumlar karşısında akıllı kararlar verebilmesi sağlayan muhakemeyi modellemeye
çalışır (Klir, 1997). Temelde insan düşünüş tarzını örnek alır. Oldukça kapsamlı ve ayrıntılı
bir matematiksel temeli varsa da, ana özellikleri şu şekilde açıklanabilir.
Geleneksel mantıkta bir kelimeyi oluşturan elemanlar, kesin elemanlar olup, bir eleman bir
kümenin ya elemanıdır ya da değildir (var ya da yok, 0 veya 1). Bu tür kümelere kesin
kümeler denir. Eğer 40 yaşı orta yaş olarak kabul edecek olursak, geleneksl kümelendirmede,
30 yaşın altındaki kişiler "genç", 30-50 arası "orta", 50 yaşın üstüde "yaşlı" kümelerine
sokulabilir. Dolayısı ile 25.5 yaşındaki birisi "genç" iken, 30.5 yaşındaki diğer bir kişi "orta
yaşlı" olarak anılabilecektir.Bir endüstriyel denetleyici için bu durumu ele alacak olursak;
eğer bulanık denetleyicide fiziksel büyüklüklerin dahil olduğu kümeler birbirinden böyle
kesin çizgilerle ayrılmışlarsa, denetim çıktısınında ani değişiklikler göstermesi kaçınılmaz
olacaktır. Örneğin, soğuk/sıcak sınırının 25 ˚C olduğu bir sayısal açık/kapalı denetleyicide,
24.5 ˚C soğuk olarak algılanacak, buna karşın 25.5 ˚C sıcak olarak ele alınarak denetim
çıktısı ani olarak değiştirilebilecek, örneğin buhar vanası ani olarak kapatılabilecektir. Bu
gibi durumlarda, özellikle, uzunluk, zeka gibi derecelendirilebilir karakteristiklerin
değerlendirilmesinde, klasik iki değerli mantığın yetersiz kaldığı açıkça görülmektedir. Tablo
2’ de Bulanık denetim uygulamaları verilmiştir
Tablo 2. Bulanık Denetim Uygulamaları
ÜRÜN
Asansör denetimi
SLR
fotoğraf
makinası
Video kayıt aleti
FİRMA
Fujitec/Toshiba
Mitsubishi, Hitachi
Sanyo-Fisher,
Canon, Minolta
Panasonic
Çamaşır makinası
Matsushita
BULANIK MANTIĞIN İŞLEVİ
Yolcu trafiğini değerlendirir, böylece bekleme
zamanını azaltır
Ekranda birkaç obje olması durumunda eniyi
fokusu ve aydınlatmayı belirler
Cihazın elle tutulması nedeni ile çekim sırasında
oluşan sarsıntıları ortadan kaldırır
Çamaşırın kirliliğini, ağırlığını, kumaş cinsini
sezer ve ona göre yıkama programını seçer
Elektrikli süpürge
Matsushita
Su ısıtıcısı
Matsushita
Klima cihazı
Mitsubishi
Otomobil aktarma
organı
ABS fren sistemi
Çelik endüstrisi
Sendai
metro
sistemi
Subaru, Nissan
Nissan
Nippon Steel
Hitachi
Çimento sanayi
Tansiyon aleti
Isı denetleyicisi
Mitsubishi Chem.
Omron
Omron
PLC
Televizyon
El bilgisayarı
Hisse senedi alımsatım programı
Hata diagnozu
Omron
Sony
Sony
Yamaichi
Securities
Guangzhou
Üretim
planlanması
Turksten
Yerin durumunu ve kirliliğini sezer ve motor
gücünü uygun bir şekilde ayarlar
Isıtmayı kullanılan suyun miktar ve sıcaklığına
göre ayarlar
Ortam koşullarını sezerek en iyi çalışma
durumunu sezer, odaya birisi girerse soğutmayı
artırır
Araba kullanış stilini ve motor yükünü sezerek
en iyi dişli oranını seçer
Tekerleklerin kilitlenmeden frenlenmesini sağlar
Geleneksel denetleyicilerin yerini alır
Hızlanma ve yavaşlamayı ayarlayarak rahat bir
yolculuk
sağlamanın
yanısıra
durma
pozisyonunu iyi ayarlar, güçten tasarruf sağlar
Değirmende ısı ve oksijen oranı denetimi yapar
Tansiyon ölçer
Bir PID denetleyici ile hibrid çalışır, ani
değişikliklerde PID denetleyicinin görevini
üstlenir
Fabrikalarda süreç denetiminde kullanılır
Ekran kontrastını, parlaklığını ve rengi ayarlar
El yazısı ile veri ve komut girişine olanak tanır
Hisse senedi portföyü idaresi
Bu süreöte hatanın nereden kaynaklandığını
bulur
Üretim planlamasında bulanık mantık kullanılır.
FL, kesin mantığın açık/kapalı, soğuk/sıcak, hızlı/yavaş gibi ikili denetim değişkenlerinden
oluşan kesin dünyayı, az açık/az kapalı, serin/ılık, biraz hızlı/biraz yavaş gibi esnek
niteleyicilerle yumuşatarak gerçek dünyamıza benzetir. Bu mantık içinde 35 yaşındaki bir
insan, duruma göre genç ya da yaşlı kümelerine dahil edilebilir. Yani, bir eleman birden fazla
kümeye ait olabilir. Ancak, üyelik ağırlıkları farklıdır. FL, çeşitli problemlerin olasılıkları
belirten yeni bir bilgi-tabanlı yoldur denilebilir.
FL çamaşır makinesi (yük büyüklüğünü, deterjan yoğunluğunu belirleyen ve yıkama
döngülerini bu durumlara göre düzenleyen), buzdolabı gibi elektrikli ev aletlerini kontrol
etmek için kullanılabilir. Frenleri uygun bir şekilde kontrol edebilmek için ABS fren
sistemlerinin sıcaklık ölçümünde özel sıcaklık aralıklarını belirleyen birçok farklı fonksiyon
kullanılır. Her fonksiyon 0-1 aralığındaki gerçek bir değere aynı sıcaklık değerlerini
kaydeder. Bu gerçek değerler daha sonra frenlerin nasıl kontrol edilmesi gerektiğini
belirlemek için kullanılabilir.
4. MATEMATİKSEL TEORİ-TANIM
Belirsizlik kavramının, biçimsel şekilde anlaşılmasını sağlayan başlıca iki teori vardır:
"Değişken Küme Teorisi (Alternative Set Theory)" ve "Bulanık Küme Teorisi (Fuzzy Set
Theory)". Bu çalışma kapsamında, sadece Bulanık Küme Teorisi üzerinde durulmaktadır.
Bulanık mantığın kurucusu olan Zadeh, bu kavramı açıklarken başlıca üç temel nokta
üzerinde durmuştur. Bu kavramlar aşağıda açıklanmaktadır.:
a. Dilsel Değişken Kavramı (Linguistic Variables):
Dilsel değişken ile doğal ve yapay dilde değerleri kelime veya cümleler olan değişkenler
anlatılmak istenir. Bu kavram sayesinde, geleneksel metodlarla tanımlanamayan karmaşık
veya kötü tanımlı fenomenlere, yaklaşık bir karakterizasyon getirilebillir. Özel olarak
doğruluk bir dilsel değişken olarak ele alınırsa ve değerleri de doğru, çok doğru, tamamiyle
doğru vb. ise bu noktada, bulanık mantığa varılır.
Şekil 3. Dilsel ( Yaş ) Değişkeninin Hiyerarşik Yapısı
Yaş değişkeninin sayısal değerleri olan 0,1,2,.....,100 yaş dilsel değişkeninin temel
değişkenleridir. Buna bağlı olarak genç dilsel değeri, temel değişkenin değerleri üzerindeki
belirtisiz kısıtlama olarak yorumlanabilir ve temelde bu kısıtlama, gence yüklemek
istediğimiz anlamdır. Dilsel değişken kavramının daha iyi anlaşılması için Şekil 3' de, dilsel
değişken yaş, bunun değerinin anlamını gösteren belirtisiz kısıtlama ve yaş temel
değişkeninin değerleri arasındaki hiyerarşi görülmektedir.
Dilsel değişken iki kuralla ilişkilidir: Sözdizim kuralları (Semantic) ve Anlam kuralları
(Stnatic). Sözdizim kuralları değişken değerinin isminin üretilmesi ile ilgili dilbilgisi
kuralları, Anlam kuralları da her bir değerin anlamını hesaplamak için algoritmik işlemler
içerir. Bu kurallar dilsel değişken kavramı içerisine doğrulukta sokulabilir ve bu dilsel
değişkene; (doğru)+(şimdi-doğru-değil)+(hemen-hemen-doğru)+.....+(yanlış)+(yanlış-değil)
vb. dilsel değerler verilebilir. Bu kavram özellikle yaklaşım muhakemesinde çok önemlidir.
Önerme terimleri ile "U A'dır" şeklindeki bir ifadede; U: nesnenin ismini, A: U evrensel
kümesinin mümkün bulanık alt kümesini gösteriyor şeklinde kabul edecek olursak; A, U'nun
özelliği veya niteliği ile ilgili dilsel değişkeninin değeridir.
Örneğin: Ali gençtir Yaş(Ali)=Genç Burada iki temel kavram vardır:
i) µ(A) - A'nın anlamı (Üyelik ağırlığı)
ii) v(A) - Önermenin doğruluk değeri
V(A)[0,1] arası değerler alır. Önerme içinde a'nın [0,1] arası aldığı değer, üyelik
ağırlığı değeri, aynı zamanda önermeninde doğruluk değerini (V(a)) verir. µ(A) ne kadar 1'e
yakınsa, objenin kümeye ait olması o denli güçlü ve önermenin doğruluğuda o denli yüksek
olur.
b.
Üyelik İşlevi (Membership Functions)
Üyelik ağırlığı belirli bir değerin, bir bulanık küme içerisinde yeralmasının güvenirliğinin
bir işaretidir. Üyelik işlevleri biçimsel olarak, denetlenen sürecin özelliklerine göre değişik
şekillerde olabilir. Genelde üçgen, çan veya yamuk olarak Şekil 4’de verilmiştir.
Sekil 4. Genç Değişkenin Uygunluk Fonksiyonu
Üyelik işlevleri, bulanık mantık içerisinde çok önemli bir yere sahiptir. Bulanık küme
teorisi ile ilgili bütün problemler, bu işlevlerin tam olarak belirlenememesinden
kaynaklanmaktadır. Üyelik işlevlerinin belirlenmesi için öncellikle, süreç ile ilgili
parametreler, önemli karakteristikler çok iyi bir değerlendirmeye tabi tutulmalı ve daha sonra
bu değerlendirme sonucuna bağlı olarak bir metod seçimi yapılmalıdır. Bu metodlardan
bazıları; çeşitli deneyler sonucu elde edilen tanımlama ve fonksiyonlar, sürecin özelliklerine
ve parametrelerine göre uzman tarafından belirlenen üyelik ağırlıkları, yapay sinir ağları ile
bulunan üyelik ağırlığı sonuçları, analitik hiyerarşik karar verme prosesi ya da bazı özel
bilgisayar programları olarak verilebilir.
c.
Kullanılan İşlemciler (Many Valued Operators)
i.Bulanık Küme (Fuzzy Set)
Evren kümesi olarak tanımlanan U kümesini ele alalım. Bir bulanık küme (A), evren
kümesinin her elemanına [0,1] arasında bir üyelik değeri vererek tanımlanan µA(u) üyelik
işlevi ile Eşitlik 4.1’ deki gibi tanımlanır.
U = {u1, u2, u3, u4, u5, u6, u7, u8, u9} A = { u2, u3, u4, u5, u7}
(4.1)
µA(u) : U = {u1, u2, u3, u4, u5, u6, u7, u8, u9}→{0,1}
Bulanık küme, yukarıda tanımlanan üyelik işlevinde sadece 0 ya da 1 değil, ara değerlere de
izin verilerek belirlenen işlevle tanımlanır.
Klasik bir kümenin üyelik işlevi ile tanımlanması;
µA(u1)= 0
µA(u2)=1
µA(u3)=1
Bulanık küme için;
µA(u1)= 0.2
µA(u4)=1
µA(u5)=1
µA(u6)=0
µA(u7)=1
µA(u8)=0
µA(u9)=0
µA(u4)=0.4
µA(u5)=0.9
µA(u7)=1
µA(u8)=0.4
µA(u2)=1
µA(u3)=0
µA(u6)=0.2
µA(u9)=0.1
Bir bulanık küme, sıralı ikililerden oluşur. İkililerde ilk terim "domain" olarak tanımlanır ve
doğruluk değerini ifade eder. İkinci terim ise "codomain" olarak adlandırılır ve üyelik
ağırlığını verir.
Genel gösterim: A = {<x,c>, x∈U, c∈L} Ax = c∈L=µA(x) x; domain c; codomain
ii.Bulanık Önerme (Fuzzy Proposal)
"Seçilmiş bir konu" üzerindeki önerilerin kümesi olan U evren kümesini ele alalım. Bu
evren kümesinin her elemanına (her öneriye) bir "doğruluk değeri" atayarak tanımlanan,
"doğruluk fonksiyonu" bir bulanık önermeyi tanımlar. Doğruluk fonksiyonu,µA(u) ile
gösterilir. Bu gösterimde A bulanık önermenin ismi, u ise U evreninin tipik elemanı (konu
hakkındaki önermeleri) gösterir.
Örnek: (Sonlu evren için) Seçilmiş konu: Deney odasının ışıklandırma durumu
Evren: {Aydınlık, yeterli ışık, yetersiz ışık, karanlık}
U1={1 0.6 0.1 0} fiziksel / dilsel karşılığı "Oda aydınlık" U2={ 0.6 1 0.6 0} dilsel karşılığı
"yeterli ışık var"
U1 önermesinde, "oda aydınlık" ifadesi %100 doğru iken, "yeterli ışık var" önermesi, %60
doğru olarak tanımlanmıştır.
iii.Üyelik İşlevlerinin Belirlenmesi
1.
Farklı Üyelik İşlevleri
a) Keşifsel (Heuristically) Tabanlı Üyelik İşlevleri
A. Zadeh ve onu takibeden yazarların kullandığı fonksiyonlar, Eşitlik 4.2’ de
verilmiştir.
1

1

µgenç(x)= 
2
1 +  x − 25 
  5 
x ≤ 25
x > 25
(4.2)
x ≤ 50
0

1

µyaşlı(x)= 
2
1 +  x − 50 
  5 
x > 50
B. Krusinka ve Liebhart'ın kullandığı fonksiyonlar, Eşitlik 4.3’de verilmiştir.
µ( x ) =
1 1
x−a
+ arctg
,
2 π
b
x∈[-∞ , +∞]
(4.3)
C. Dimitru ve Luban'ın kullandığı fonksiyon, Eşitlik 4.4’de verilmiştir.
1 2
x +1 ,
a2
1 2 2
µ( x ) = −
x − x +1 ,
a
a2
µ( x ) =
x∈[0 , a]
(4.4)
x∈[0 , a]
D. Suarowski'nin kullandığı fonksiyon,Eşitlik 4.5’ te verilmiştir.
µ( x ) =
1 1
π
a+b
+ sin(
(x −
)) ,
2 2
b−a
2
x∈[a ,b]
(4.5)
b) Özel Problemlere Bağlı Olarak Türetilen Üyelik İşlevleri
A. Zimmerman tarafından türetilen lineer fonksiyonu, Eşitlik 4.6’ da verilmiştir.
µ( x ) = 1 −
x
,
a
x∈[0,a]
(4.6)
B. Heshmaty ve Kandel tarafından kullanılan diğer lineer modeller Eşitlik 4.7’ de
verilmiştir.
 α − x 
1 −  a 

 
µ(x)= 
0


α −a ≤ x ≤α +a
(4.7)
diger durumlarda
Bu model vektörler için genelleştirilebilir.
C. Üyelik fonksiyonu lineer değil ise, lineerleştirilebilir (Hannan, Sakama ve Yano):
µ(x)= α(1-e(b-x)(b-a)),
x∈[a,b]
D. Bartolan ve Degani tarafından kullanılan eşli lineer fonksiyonlar, Eşitlik 4.8’de
verilmiştir.
0
w1
µ(x)=
x−a
b−a
1
w2
(4.8)
d−x
d −c
0
E. Dimitri ve Luban'ın kullandığı fonksiyon, Eşitlik 4.9’ da verilmiştir.
µ( x ) =
c)
1
1+
(4.9)
x
α
Daha Çok Teorik İhtiyaçlara Dayanan Üyelik Fonksiyonları
µ(x)=
A. Karar verme için, Schwab, splin fonksiyonlarını esas alan üyelik işlevlerini
kullanmıştır. Schwab, bu fonksiyonda 11 axiom kullanmıştır. Üyelik fonksiyonu,
pekçok parametre içerir.
B. Civanlar ve Trussel'in olasılık yoğunluğu fonksiyonlarına dayanan üyelik işlevleri:
λp(x)
eğer λp(x) ≤ a
1
eğer λp(x) > 1
λ, eşitliklerden çözülebilir.
C. Suarovski, üyelik işlevlerini, bazı ihtiyaçları temel alan iki parçaya ayırmıştır.
0
eğer x≤ a
µ(x)=
µ1(x)
eğer a< x ≤ b
µ2(x)
eğer c< x
d) Bulanık Kümeler Üzerinde Temel İşlemler
"Uzunluk" bulanık kümesini ele alarak temel işlemleri ve özellikleri bu küme üzerinde
göstermeye çalışalım:
Bu kümenin elemanlarını insanlar oluşturuyor ve üyelik ağırlıkları da boylarına bağlı olarak
belirleniyor. 150cm boyundaki insan için 0, 210cm boyundaki insan için ise 1, üyelik ağırlığı
olarak tanımlanıyor. Orta uzunluktaki insanlar, 0 - 1 arası üyelik ağırlıklarına sahip olurlar.
Küme gösterimi: UZUNLUK=
UZUNLUK_GÖRÜNTÜSÜ dür }
{(BOY,
DERECE=:
DERECE
BOY’un
Bulanık küme ile ilgili bütün işlemler, üyelik ağırlıkları kullanılarak yapılır.
Bulanık kümenin tümleyeni ise genellikle, üyelik ağırlığı (1-orijinal kümenin üyelik
ağırlığı) olan elemanların kümesinden oluşur (Domain değişmez, codomain hesaplanır). Çift
değilleme işlemi ile tekrar orijinal kümeye dönüş yapılabilir. Orijinal kümenin üyelik
ağırlıklarında yapılan değişiklikler, tümleyen kümesini de etkiler. İstenilir ise, tümleyen
kümesine, orijinal kümenin adının anlamına eşit anlamda farklı bir etiket verilebilir.
Bulanık kümelerde kesişim "AND" bağlacı ile (∧) temsil edilir ve iki önermenin doğruluk
değerlerinin minimumu alınarak belirlenir. Örnek: fuzun AND uzun_degil = min (fuzun, fuzun+degil)
değişkeninde, "uzun AND uzun_değil" ifadesinin dilsel karşılığı "orta (middle sized)"dır.
Bu ifadenin en büyük değerini ortalarda, en küçük değerini ise kenarlarda alması beklenir.
"orta" kümesi aynı zamanda uzun_değil ve kisa_değil" kümelerinden de elde edilebilir.
Birleşim kümesinin elemanları, birleşimi oluşturan kümelerden birine veya herikisine
birden ait olabilir. İki bulanık kümenin üyelik ağırlıkları içinde herhangi bir nokta için, bu
kümelerin üyelik ağırlıkları, her iki birleşim elemanının üyelik ağırlıklarından daha az
olamaz. Birleşim "OR" bağlacı ile (∨) temsil edilir ve üyelik ağırlığı, kendisini oluşturan
elemanların üyelik ağırlıklarından enfazla max olanın üyelik ağırlığına eşittir. fuzun OR kısa =
max (fuzun, fkisa) "uzun OR kisa" üfadesinin dilsel karşılığı "Not orta" olur. Bu kümenin max
değerini kenarlarda alması beklenir.
Bulanık veri analizleri yapılırken, katı sınırlı ya da bulanık veriler kullanılır. Analizler için
iki yaklaşım vardır: a) Katı sınırlı verilerin, bulanık veri analizine hazır hale getirilmesi, b)
Genellikle bulanık kümeler için kullanılan uygulama metodları
Analizler, kalitatif ve kuantatif analizler olmak üzere ikiye ayrılır:
Kalitatif Analizler:
Bu analizlerin amacı, diagnostik sistemler için bilgi toplamaktır. Burada veriler, matrisler
halinde ( x= ((xij))) gösterilir ve bunlar üzerinde analiz işlemleri yapılır.
Kantatif Analizler:
Bu analizlerde, bulanık gözlem sonuçlarından elde edilen bulanık fonksiyonel ilişkiler (xi=
(xi1,.....,xik)) kullanılır. Bulanık veriler, herbir elemana üyelik ağırlıkları verilerek ve çeşitli
analiz teknikleri uygulanarak matris şeklinde gösterimlere dönüştürülürler. Daha sonra bu
matrisler üzerinde yapılan çeşitli değerlendirme işlemleri sonucu bulanık küme problemleri
çözülebilir, karar verme işlevi yerine getirilebilir. Bu değerlendirmeler için kullanılan en
yaygın metod, "Analitik Hiyerarşi Prosesi" çözümüdür.
Analitik Hiyerarşik Karar Verme Metodu:
Bu metodda amaç, verilen n alternatif arasından en uygun olanı seçmektir.Bu amaçla, her
alternatif bir başkası ile karşılaştırılır ve Tablo 3'te verilen önem derecesine göre
değerlendirmeleryapılarak rankları belirlenir. Örneğin; bir alternatif diğerine göre çok daha
üstün ise a12=5, tersi durumunda a12=1/5değerleri verilir ve bir matris oluşturulur. Bu
matrise, "İkili Karşılaştırma Alternatif Matrisi" adı verilir. Bu metodda değişik teknikler
kullanılarak çözüme ulaşılır. Bu tekniklerden bazıları, Tablo 3’ de verilmiştir.
Tablo 3. İkili Karşılaştırma Ölçekleri ve Anlamları
Max eigen değerlerinin kullanılması
İkili karşılaştırma alternatif matrisinin satırlarının toplanması
Matrisin sütunlarının toplanması
Matris satırlarının geometrik ortalarnın alınması yöntemi
Bu yöntemler arasnda en sık kullanılanı "Eigen Vektör Kullanımı" yöntemidir.
5.
ENDÜSTRİYEL UYGULAMALAR
Endüstriyel bir sürecin denetimi için tasarım yapılırken herşeyden önce o sürecin bir
dinamik modeline gereksinim vardır. Ancak pratikte bu her zaman mümkün olmayabilir.
Süreç içindeki olaylar matematiksel modellemeye elverecek ölçüde açıkça bilinmeyebilir
veya bir model kurulabilse bile bu modelin parametreleri zamanla büyük değişiklikler
gösterebilir. Bazı durumlarda ise doğru bir model kurulsa bile bunun denetleyici tasarımında
kullanılması karmaşık problemlere yol açabilir. Bu gibi sorunlarla karşılaşıldığı zaman
genellikle bir uzman kişinin bilgi ve deneyimlerinden yararlanılma yoluna gidilir. Uzman
operatör dilsel niteleyiciler olarak tanımlanabilecek; uygun, çok uygun değil, yüksek, biraz
yüksek, fazla, çok fazla gibi günlük yaşantımızda sıkça kullandığımız kelimeler
doğrultusunda esnek bir denetim mekanizması geliştirir. İşte bulanık denetim de bu tür
mantıksal ilişkiler üzerine kurulmuştur. Bulanık Küme Teorisi (FST) Bulanık Kümelerdeki
(FS) Bulanık İşlemcileri (FO) açıklamaktadır. Bazı durumlarda uygulamada uygun FO
bilinmeyebilir. Bu nedenle, FL genelde IF/THEN kurallarını veya Bulanık Yardımcı
Matrisler gibi eşdeğer yapıları kullanır. ELSE yönlendiriminin kurallar içersinde yer
almamasının nedeni FL kuramının temeli olan belirsizlik mantığında yatmaktadır.
Tanımlanan sınırlamalar dışında da olasılıkların olabileceği kavramını vermektedir.
Genellikle enaz, enfazla ve denge durumu olarak açıklanan AND, OR ve NOT mantıksal
yönlendirim işlemcileri FL içersinde yer alır ve ilk olarak Zadeh’in orijinal yayınlarında
açıklandığından Zadeh işlemcileri olarak da açıklanırlar.
Bunun yanısıra kullanılan dilin doğasında yer alan ve kullanılan bir dizi matematiksel
formülün anlamını iyileştiren genellikle “çok” veya “bir derecede” gibi edatlar da kullanımı
Tablo 4’ de verilmişitir. Uygulamada, sorgulama ile mantık yürütümüne izin veren bir
kurallar veri-tabanı oluşturulmasına izin veren Prolog programlama dili FL uygulamasına
çok iyi uyum sağlamaktadır. Bu tip bir programlama mantıksal programlama olarak
adlandırılmaktadır.
Tablo 4. Bulanık Mantık ile Kesin Matematiksel Seçim Karşılaştırması
Mantıksal Eşitlik
IF adam IS TRUE AND boy >= 1.8
THEN uzun_boy IS TRUE; kısa_boy IS
FALSE
IF boy <= orta adam THEN kısa_boy IS
BİR DERECEDE UYGUN
IF boy >= orta adam THEN uzun_boy IS
BİR DERECEDE UYGUN
Açıklama
Eğer bir adam 1.8 m ise
uzun olarak düşünün
Kural
Kesin matematiksel
seçim
Cüce adam = [0, 1.3] m
kısa adam = (1.3, 1.5]
orta adam = (1.5, 1.8]
uzun adam = (1.8, 2.0]
dev adam > 2.0 m
Bulanık Mantık
UYGUN DEĞİL = 0
AZ UYGUN = 1
BİR DERECEDE
UYGUN = 2
EPEY UYGUN = 3
TAM UYGUN = 4
Bulanık küme metodları, endüstrinin hemen hemen her alanına sahip olmuştur. Bu
kullanımlar her geçen gün biraz daha genişlemektedir. Bu metodlar özellikle elektronik
sanayinde bir patlama şeklinde ortaya çıkmış ve daha çok Japonya'da hemen hemen bütün
eletronik aletlerin Fuzzy'leri yapılmaya başlanmıştır. Bu uygulamalar ve başlangıcından bu
güne kadar geçirilen evreler Tablo 4'te görülebilir.
Endüstride, fuzzy metodları daha çok, çoklu kriter tekniklerinin kullanıldığı karar verme
süreci içinde kullanılır. Bu kullanım için özellikle şu sorular cevaplanmalıdır:
1.
2.
3.
4.
İşletilecek bölgesel sistem içinde "ESNEK" bilgilere dayanan elemanlar ile klasik karar
verme elemanlarından oluşan Fuzzy karakteristikleri arası ayrım nasıl belirlenebilir?
Üyelik işlevi nasıl belirlenebilir?
İlgilenilen sistem içinde, bu sisteme etkiyecek Fuzzy işlemlerinin kurallarının seçimi
nasıl yapılacak?
Fuzzy karar vermede ana basamakları belirlemek mümkün olabilir mi?
Bir Bulanık karar verme prosesi şu basamakları içerir:
1.
2.
3.
4.
5.
Verilen problem için uygun belirsizliklerin bulunup bulunmadığına bakılır. Eğer var ise,
hedefler, kontroller vekoşullar belirlenir.
Üyelik işlevleri ve gerekiyorsa, Fuzzy ilişkiler kurulur.
İlgili Fuzzy işlemleri tanımlanır (kesişme, birleşme, değilleme....)
Problemin çözümü için bir optimizasyon algoritması seçilir.
Yeterlilik elde edilene kadar yukarıdaki adımlar tekrar edilir.Bu proses içinde, lineer ve
quadratik programlama yada çözüm prosedürleri içeren algoritmalar kullanılır.
Bu mantık sisteminin endüstriyel uygulamaları ilk olarak çimento sanayinde başlamış, daha
sonra elektronik, çelik endüstrisi, ekonomik analizler, çevresel problemler gibi pekçok alana
yayılmıştır.
Fuzzy mantık sisteminin, Analitik Hiyerarşik Karar Verme Prosesi'nin
(AHP) kullanıldığı madenciliğe ait bir örnek aşağıda verilmiştir:
Bulanık küme analizlerinin kullanıldığı bir karar verme süreci: Madencilik sonrası sahanın
ıslahı için önerilen alternatiflerin değerlendirilmesi (GELİ- Eskihisar ocağı).Bu
değerlendirme için, bulanık küme teorisinden yararlanılarak optimum madencilik sonrası
arazi ıslahı alternatifin seçimine çalışılacaktır.
İlk olarak alternatifleri etkileyecek nicel ve nitel faktörler belirlenir. Daha sonra, ikili
karşılaştırma matrisleri oluşturulur ve karşılaştırma yapılır (AHP). Son olarak, optimum arazi
ıslah planı için, hassaslık analizi yapılır. Alternatiflerin analizi için öngörülen akım şeması
Şekil 6 görülebilir.
Burada kullanılan AHP'de öncelikle problem küçük parçalara ayrılır, herbirinin önceliği
belirlenir ve karşılaştırma matrisi oluşturulur.
Şekil 3. Alternatiflerin Analiz Akım Şeması
Alternatifler (Şekil 7):
Alt.A: Bölge, insanların yaşayabileceği uygun bir hale getirilmek isteniyor. Bölgede, kamp
alanları, orman alanları vb. bulunması planlanıyor.
Alt B: Arazinin tarımsal amaçlı kullanımı öngörülüyor.
Alt.C: Arazinin büyük kısmı ağaçlık alanlara dönüştürülecek, yakınlarda bulunan tarihi
alanlar ile birleştirilerek turizm amaçlı kullanıma açılacak.
Şekil 4. Alternatifleri Etkileyen Faktörlerin Hiyerarşik Yapısı
Matris Oluşturumları:
1) Ana nicel faktörler için matris
Doğal Çevresel Fak (NEF)
Kültürel Çevresel Fak (CEF)
NEF
1
3
CEF
1/3
1
LGO
1/5
1/3
Hedef ve Amaçlar (LGO)
5
3
1
Daha sonra her faktör için, alt faktörler ile matrisler oluşturulur:
NEF İçin matris:
S
1
1/2
1/2
3
1/5
TOPRAK (T)
SU (H)
Flora&Fauna (FF)
İKLİM (C)
TOPRAK ÖRTÜSÜ (O)
H
2
1
1/3
5
1/4
FF
2
3
1
9
1/2
C
1/3
1/5
1/9
1
1/4
O
5
4
2
4
1
Diğer alt faktörler içinde bu şekilde matrisler oluşturulur ve bütün matisler için ,"Eigen
değerleri" (µdeğerleri) bulunur.
Eigen değerlerinin bulunması:
A*µ = Umax*µ
Burada:
A: Karşılaştırma matrisi
µ: Eigen değeri
Umax: Max Eigen değeri
(A-U*I)*µ = 0
Öncelikle, Umax bulunur.
Det [A-U*I] = 0 eşitliği ile Umax bulunur.
Örnek:
1 1/3 1/ 4
A=
3
1
1/3
4
3
1
x
µ=
z
A*µ = Umax*µ
1 1/3 1/ 4
3
1
4
3
x
x
1 / 3 * y = Umax* y
1
y
z
z
1 1/3 1/ 4
Det[A-U*I] = 0
Det
Det
3
1
4
3
1−U
1/3
1/ 4
3
1−U
1/3 =0
4
3
1 0 0
1 / 3 - U* 0 1 0 = 0
1
0 0 1
1−U
Bu determinantın çözümü ile U değerleri bulunur. Daha sonra ilk eşitlikten
yararlanılarak µ değerleri bulunur.
Matris oluşturumları ve eigen değerleri herbir faktör için belirlenir ve; µnicel, µnitel, µ
toprak, µsu,... bulunarak bileşke matris elde edilir.
Kültürel-çevresel faktörler ve hedef ve amaçlar içinde aynı işlemler tekrarlanır. Son
olarak ana bileşke matris bulunur. Bu işlem için toplam 17 matris türetilmiştir. Sonuçta;
0 .1681
0 . 3848 bulunur. Burada, en büyük değer olan 0.4471 Alt. C' ye aittir. Yani, en uygun
0 . 4471
arazi ıslah planı C-alternatifi olmaktadır.
6. SONUÇLAR VE TAVSİYELER
FL insanın kontrol mantığını taklit ettiğinden birçok kontrollü sistem uygulamaları için
mükemmel bir seçim olduğunu kanıtlamış, veri eldesi ve gruplandırılmasında daha iyi bir
metot olduğu anlaşılmıştır. El yapımı küçük proseslerden bilgisayar kontrollü büyük
proseslere kadar herşeye uyarlanabilmektedir. Bir insan operatörü gibi girdi verilerini
değerlendirmek üzere mutlak olmayan çok tanımlayıcı bir dil kullanır.
Bu çalışmada açıklanmaya çalışıldığı gibi, FL ve FC, endüstrinin hemen hemen her
alanında kendine yer edinmiş ve ortaya konulduğundan bu yana bu konuda çok büyük
gelişmeler elde edilmiştir. Bu mantık sistemini esas alarak oluşturulan bilgisayar programları
ile hesaplanması ve karar aşaması çok uzun süren problemler kolaylıkla çözülebilmektedir.
Bulanık mantık, madencilik ve özellikle çevre ile ilgili konular için henüz çok yeni bir
kavram olmasına rağmen, önümüzdeki yıllarda bu alanlar için de çok büyük önem taşıyacağı
yapılan çalışmalar ile ortaya konulmuştur. Bu mantık sistemini esas alarak oluşturulan
bilgisayar programları ile hesaplanması ve karar aşaması çok uzun süren problemler
kolaylıkla çözülebilmektedir.
8.
KAYNAKLAR
1. Bart Kosko, Fuzzy Thinking: The New Science of Fuzzy Logic (1993), Hyperion. ISBN
0-7868-8021-X
2. Biacino L., Gerla G., “Fuzzy logic, continuity and effectiveness”, Archive for
Mathematical Logic, no. 41, pp. 643-667, 2002.
3. Cignoli R., D’Ottaviano I. M. L. and Mundici D., ‘’Algebraic Foundations of ManyValued Reasoning’’, Kluwer, Dordrecht, 1999.
4. Cox E., “The Fuzzy Systems Handbook”, 1994, ISBN 0-12-194270-8
5. Elkan C.”The Paradoxical Success of Fuzzy Logic”, Nov. 1993. Available from Elkan's
home page.
6. Gerla G., Effectiveness and Multivalued Logics, Journal of Symbolic Logic, 71, pp.137162, 2006..
7. Hájek P., “Fuzzy logic and arithmetical hierarchy”, Fuzzy Sets and Systems, 3, pp.359363, 1995.
8. Hájek P., “Metamathematics of fuzzy logic”, Kluwer, 1998.
9. Höppner F., Klawonn F., Kruse R. and Runkler T., “Fuzzy Cluster Analysis”, 1999, ISBN
0-471-98864-2.
10. Kevin M. Passino and Stephen Yurkovich, “Fuzzy Control”, Addison Wesley Longman,
Menlo Park, CA, 1998.
11. Klir G. , UTE H. St.Clair and Yuan, B., “Fuzzy Set Theory Foundations and
Applications,1997.
12. Klir G. and Yuan, B., “Fuzzy Sets and Fuzzy Logic”, 1995, ISBN 0-13-101171-5
13. Klir G. and Folger T., “Fuzzy Sets, Uncertainty, and Information”, 1988, ISBN 0-13345984-5.
14. Montagna F., “Three complexity problems in quantified fuzzy logic”, Studia Logica, 68,
pp.143-152, 2001.
15. Scarpellini B., “Die Nichaxiomatisierbarkeit des unendlichwertigen Prädikatenkalküls
von Łukasiewicz”, J. of Symbolic Logic, 27, pp.159-170, 1962.
16. Von Altrock C., “Fuzzy Logic and NeuroFuzzy Applications Explained”, 2002, ISBN 013-368465-2
17. Wiedermann J., “Characterizing the super-Turing computing power and efficiency of
classical fuzzy Turing machines”, Theor. Comput. Sci. 317, pp.61-69, 2004.
18. Yager R. and Filev D., “Essentials of Fuzzy Modeling and Control”, 1994, ISBN 0-47101761-2
19. Zadeh L.A., “Fuzzy algorithms”, Information and Control, 5, pp.94-102, 1968.
20. Zadeh L.A., “Fuzzy Sets”, Information and Control, 8, pp.338-353, 1965.
21. Zimmermann H., “Fuzzy Set Theory and its Applications”, 2001, ISBN 0-7923-7435-5.
BORLAMA VE BİLYALI DÖVMENİN DEMİR ESASLI T/M
MALZEMELERDE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ
Selim Sarper YILMAZ1, Bekir Sadık ÜNLÜ¹,Remzi VAROL2
ÖZET
T/M yöntemiyle üretilmiş toz metal parçalardan, demir esaslı malzemeler endüstride yaygın
bir şekilde kullanılmaktadır. Bu malzemeler üretim sonunda hiçbir talaşlı işlem
gerektirmeden son ürünün şeklini alması, kendinden yağlama özelliği olması nedeniyle yatak
malzemesi olarak ve ayrıca tıp vb. endüstri uygulamalarında kullanılabilmesi açısından önem
teşkil etmektedir. Bu çalışmada, demir esaslı FeCu-Grafit kompozitinden toz metal parçalar
üretilmiştir. Bu parçalardan aşınma ve mekanik deney numuneleri üretilip, bazılarına
borlama ve borlama+bilyalı dövme işlemi uygulanmıştır. Bu parçaların çekme, basma, eğme
ve sertlik deneyleri ile mekanik özellikleri incelenip birbiriyle karşılaştırılmıştır.
Anahtar sözcükler: Toz metalurjisi, Borlama, Bilyalı dövme, Mekanik özellikler
ABSTRACT
Ferrous based materials manufactured by P/M method are widely used in industry. These
materials are very important no machining, can be use for self-lubricated property as journal
bearing material, in addition medical etc. applies. In this study, powder metal parts were
manufactured from composites ferrous based FeCu-Graphite by P/M method particulate
reinforced. Wear and mechanical test samples were manufactured and boronising and
boronising+shot peening was applied to some samples. Mechanical properties of these parts
were investigated and compared by tensile, compressive, bending and hardness tests.
Keywords: Powder metalurgy, Boronising, Shot peening, Mechanical properties
1. GİRİŞ
Demir, bakır, demir-bakır, demir-karbon, demir-bakır-karbon, pirinç, bronz, paslanmaz
çelik, nikel ve alaşımları çok kullanılan bazı T/M (toz metal) malzemelerdir. Bunların
dışında metal dışı malzemeler (örneğin; oksitler, karbürler v. s.) metal tozlarla birlikte
kullanılabilir. T/M, parça veya yarı mamul ürünlerin üretimi için kullanılan metal işleme
yöntemlerinden biridir [1]. Bazı metallerin ergime sıcaklıklarının çok yüksek olması ve bu
sıcaklıklara ulaşılamaması bazı özelliklerin ancak T/M ile sağlanabilmesi (kendinden
yağlamalı yataklar gibi), süper alaşım ve sert metaller gibi önemli malzemelerin bu yöntem
ile üretilmesi T/M yöntemini zorunlu kılan başlıca nedenlerdir [2, 3].
T/M parçaların mekanik özellikleri kalıcı gözenek miktarına, dağılımına, gözenek tipine,
büyüklüğüne ve şekline bağlıdır. T/M parçalarda gözenek miktarı düştükçe yorulma
dayanımının yanı sıra diğer bütün mekanik özellikler de iyileşmektedir. Bu genelleme
kabaca kabul görürken iyileşme oranının hangi parça yoğunluğu değerleri üzerinde önem
kazandığı tam açık değildir. Ancak düşük parça yoğunluklarında toplam gözeneklilik miktarı
1
2
Öğr. Gör. Dr., Celal Bayar Üniversitesi Turgutlu MYO Makina Bölümü, Turgutlu-MANİSA
Prof. Dr., Süleyman Demirel Üniversitesi Müh. Mim. Fak., Mak. Müh. Bölümü, ISPARTA
ana faktör olarak gözlenirken, yüksek yoğunluklarda gözenek boyutu, şekli ve dağılımı ile
birlikte matris malzeme mikro yapısı daha önemli faktörler olarak önem kazanmaktadır [4].
Toz metalürjisi yöntemleri ile üretilen kalıcı gözenekli sıradan makine parçalarının toklukları
yeterli seviyede olmadıkları gibi mukavemetleri de ancak döküm malzemelerin mukavemet
değerleri mertebesinde olabilmektedir. Bundan dolayı makine parçası olarak
kullanıldıklarında çelikler kadar dayanıma sahip olmamaktadırlar [5].
T/M ürünlerinin özellikleri toz tanelerinin şekli, boyutu, bileşimi, yağlayıcı tipi, presleme
basıncı, sinterleme sıcaklığı ve süresi gibi çok sayıda değişkene bağlıdır. Ürünlerin
yoğunlukları geniş bir aralıkta değişirken, çekme mukavemetleri 70 ila 1250 MPa
arasındadır. Genellikle mekanik özelliklerin çoğu yoğunluğa büyük bir bağımlılık gösterir.
Düşük mukavemetli metallerden üretilen T/M ürünlerinin mekanik özellikleri dövme
ürünlerinkine eşdeğerdir. Daha yüksek yoğunluklu parçaların üretimi için yüksek kapasiteli
presler veya sıcak izostatik presleme yöntemi kullanılır. Böylece elde edilen toz ürünlerin
mekanik özellikleri dövme ürünlerinin mekanik özelliklerine yaklaşır. % 100 yoğunluğa
ulaşılması ve çok ince tane boyutunun sağlanması halinde ise toz parçaların mekanik
özellikleri dövme ürünlerinin üzerine çıkar. T/M parçalarda gözenek miktarı azaldıkça tüm
mekanik özelliklerde iyileşme gözlenir [1, 6].
Mekanik özelliklerinin yanı sıra fiziksel özellikler de, T/M parçaların porozite oranından
etkilenir. Korozyon direnci artan porozite oranı ile birlikte azalır. Elektrik, ısıl ve magnetik
özellikler de izafi yoğunlukla birlikte değişir. Öte yandan porozite ses ve titreşim söndürme
özelliğini arttırır. Bu nedenle toz metalürjisi ürünlerinin önemli bir kısmı porozitenin
sağladığı avantajları kullanmak üzere tasarlanmıştır [7]. Ayrıca; kendinden yağlamalı sinter
malzemeler farklı sinterleme şartlarında (sıcaklık, süre) ve farklı iç yapılar ve farklı
yoğunluklara sahip olurlar [8].
Uygulamalarda sık kullanılan kendi kendini yağlayan toz metal yataklar demir ve bakır
esaslı yataklardır. Daha yüksek mekanik özellikler elde etmek için T/M yataklar
alaşımlandırılarak üretilmektedir. Alaşımlandırma tekniği, toz karakteristikleri ve presleme
şekilleri yatak malzemesinin yağlama, aşınma ve mikro yapı özelliklerini önemli ölçüde
etkilemektedir [9, 10]. Üretilen T/M parçaların mekanik özellikleri kimyasal bileşimine de
bağlıdır [11, 12]. Gözenek tipi, miktarı dağılımı ve toz şekli yatakların kendi kendini
yağlama şartlarını iyileştirmek ve emdirilen yağ miktarını düzenlemek üzere kontrol
edilmektedir [13, 14].
Borlama, termokimyasal bir yüzey işlemi olup, esas olarak borun yüksek sıcaklıkta çelik
yüzeyine difüzyonudur. Bor verici olarak herhangi bir bor bileşiği kullanılabilir. Borlama
ortamı diğer ilavelerle birlikte katı, sıvı veya gaz halinde olabilir. Son zamanlarda plazma
borlama ve iyon implantasyon borlama yöntemiyle borlama yapılmaktadır. Bu ortamlarla
çelik yüzeyinde tek fazlı Fe2B tabakası elde edilmesi amaçlanır. Borlanmış yüzeyler
sürtünme katsayısı düşük, aşınma direnci yüksek hale gelir. Malzeme yüksek sıcaklıklarda
sertlik ve tribolojik özelliklerini korur. Borlama işlemi ve elde edilen tabaka kalınlığı, işlem
sıcaklığı ve süreyle de ilgilidir. Borlama işlemi, 800-1050 0C sıcaklıklarda ve 10 saate kadar
yapılabilmektedir [15-17]. Çelikler için en uygun ve yeterli borlama şartları; katı borlama
yöntemiyle 950 0C de, 4 saatte yapılan borlamadır [18].
Borlama ile malzeme yüzeyinde sert bir seramiğimsi tabaka oluşur. Örneğin Fe yüzeyine
uygulanırsa FeB tabakası oluşur. Ancak ağır yükler altında oluşan yüzey gerilmeleri ile
pullanma ve çatlamalar olabilir [19]. Bor tabakasına C elementinin de etkisi vardır. Az
karbonlu çeliklerde daha kalın bor tabakası elde edilir [20].
Borlama ile yüzey sertleştirme işlemlerine göre çok sert, iyi sürtünme ve aşınma davranışı
elde edilebilmesinin yanında alaşımsız çeliklere de uygulanabilmesi, bu işlemin önemini
ortaya çıkarmaktadır. Borlanmış tabakanın özelliklerine ait çalışmalar daha çok sertlik,
aşınma ve korozyon özellikleri üzerinde yoğunlaşmaktadır. Borlamanın en büyük etkisi
sertlik üzerine olup, ana malzeme cinsine ve yüzeyde oluşacak FeB ve Fe2B fazlarına
bağlıdır. FeB fazı, Fe2B fazından daha sert ve gevrektir. Borlama ile elde edilen sertlik
çeliklerde 1800-2100 HV, titanyumda ise yaklaşık 3000 HV’ dir. Ayrıca, çelik esaslı
malzemeler için 20-200 µm’ lik bir tabaka kalınlığı elde edilmektedir [21, 22]. Borlama ile
demir esaslı malzemelerin aşınma direnci, mekanik özellikleri ve yorulma dayanımı artar. Bu
nedenlerden dolayı borlama işlemi demir esaslı T/M ve döküm malzemelerden üretilen
parçalarda ve kaymalı yataklarda uygulanabilir [1, 23].
Bilyalı dövme işlemi ise; çok sayıda bilyadan meydana gelen bir bilya jetinin işlem görecek
makine parçası veya elemanının yüzeyine, kontrollü şartlar altında, uygulanması işlemidir.
Bilya jetine maruz bırakılan metal malzeme yüzeyinde homojen olmayan plastik
deformasyon sonucu, bası gerilmeli bir tabaka meydana gelir. Yöntem olarak benzemekle
birlikte, işlemin esas gayesi açısından kum püskürtülerek yüzey temizleme işleminden
tamamen farklıdır. Bilyalı dövme işleminin gayesi metal malzemeden yapılmış parçaların
yorulma, korozyonlu yorulma ve gerilmeli korozyon gibi hasar türüne karşı direnci
arttırmaktır. Bununla birlikte dövme işlemleri sonucu dövülmüş parçaların yüzeyleri de
temizlenmiş olmaktadır [24, 25]. Bilyalı dövme işleminde, dövülmesi istenen malzemeye
göre daha sert, genellikle küre şekilli dökme demir, çelik, cam, seramik gibi malzemelerden
yapılmış bilyaları dövülecek malzeme üzerine batmasını sağlayacak büyüklükte bir hız
verilerek fırlatılması esastır. Çok fazla sayıdaki bilyaların akışı bir su jetine benzetilebilir
[26, 27].
Dövme işlemi; talaşlı üretim veya ısıl işlem ile malzemelerde oluşan istenmeyen
gerilmelerin malzeme yüzeyindeki dağılımını düzenler. Özellikle, tornalanmış veya
taşlanmış yüzeylerde etkilidir. Çünkü, bu işlemler ile malzeme yüzeyinde meydana gelen
istenmeyen çekme gerilmeleri, dövme işlemi ile faydalı baskı gerilme şartlarına
dönüştürülür. Bilyalı dövme, özellikle istenmeyen gerilme birikimlerine neden olan çap
değişimlerine, keskin kenarlarda, yüzey hatalarında düşük mukavemetli malzemelerin
karbon kayıpları etkilerine ve kaynaklı parçaların ısı etkisi altındaki bölgelerinde etkilidir
[28].
Bu çalışmada, borlanmamış, borlanmış ve borlandıktan sonra bilyalı dövme işlemi
uygulanmış demir esaslı FeCu-Grafit T/M kompozitinin çekme, basma, eğme ve sertlik
deneyleri ile mekanik özellikleri belirlenmiştir.
2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR
Mekanik deneyler için; FeCu-Grafit kompoziti, T/M yöntemiyle 400 MPa basınçta
55x10x10 mm boyutlarında preslenip, 1120 0C’ de sinterlenerek üretilmiştir. Borlanmamış
FeCu-Grafit (1. Grup), borlanmış B-FeCu-Grafit (2. Grup) ve borlanmış+bilyalı dövme
uygulanmış BB-FeCu-Grafit (3. Grup) numunelerden mekanik deney numuneleri hazırlanıp,
mekanik deneyler yapılmıştır. Malzemelerin kimyasal bileşenleri Tablo 1’ de verilmiştir.
Bu deneyler için 55x10x10 mm boyutlarındaki aynı malzemelerden üretilen standart çekme,
basma, eğme ve sertlik numuneleri hazırlanıp, bu deneyler yapılmıştır.
Çalışmada kullanılan ASC 100.29 demir tozunun bazı fiziksel özellikleri Tablo 2’ de
verilmiştir. Bu çalışmada kullanılan numuneler laboratuar ortamında üretilmiştir.
Tablo 1. Numunelerin kimyasal bileşenleri (% ağırlık) (Höganas).
Toz Cinsi
Grafit
Bakır
Demir
(% ağırlık)
0,2
3
Kalanı
Yağlayıcı
Stearat)
0,8
(Zn-
Tablo 2. ASC 100.29 demir tozunun bazı fiziksel özellikleri (Höganas).
Grade
Tane
Boyutu
(µm)
Görünen Akış
Yoğunluk (s/50
(g/cm3)
g)
H2
Kaybı
(%)
C
(%)
Sıkıştırılabilirl
ik
(g/cm3)
(600 MPa)
ASC
100.29
20 - 180
2,96
0,8
0,002
7,21
24
Tablo 3’ de ASC 100.29 demir tozunun bazı temel mekanik ve fiziksel özellikleri Höganas
(İsveç) katalogundan yararlanarak verilmiştir. Numuneler belirtilen demir tozunun içerisine
Tablo 1’ de gösterildiği oranlarda alaşım elemanları ilave edilerek karıştırılması sonucu
preslenmeye hazır hale getirilmiştir.
Çekme, basma ve eğme deneyleri ALŞA marka 20 ton kapasiteli üniversal çekme cihazında
yapılmıştır. Bu deneyler TS-138 ve TS-269’ a göre yapılmıştır. Sertlik ölçümleri SADT
HARTIP-3000 marka sertlik ölçme cihazında yapılmıştır.
Tablo 3. ASC 100.29 demir tozunun mekanik ve fiziksel özellikleri (Höganas).
Çekme Dayanımı Akma
(MPa)
Dayanımı
(MPa)
275
218
Yüzde
Uzama
(A5)
3,7
Yoğunluk
(ρ)
(g/cm3)
6,61
Sertlik
(HV)
95
3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Metalik malzemelerin mekanik özellikleri, kimyasal bileşimine ve metalurjik yapılarına
bağlıdır. Malzemelerin mekanik özellikleri; çekme, basma, eğme, darbe ve sertlik gibi
deneylerle belirlenebilir. Bu amaçla, T/M yöntemiyle borlanmamış, borlanmış ve
borlanmış+bilyalı dövme uygulanmış FeCu-Grafit kompozitinin mekanik özellikleri
belirlenmiştir. Burada çekme, kopma, basma ve eğme dayanımı [N/mm2] yani [MPa], sertlik
ise [HV] olarak verilmiştir. Bu sonuçlar Tablo 4’ de gösterilmiştir. Ayrıca mikrosertlik
değerleri de Şekil 1’ de gösterilmiştir.
Sonuçlardan da görüldüğü gibi, FeCu-Grafit kompozitinin mukavemet değerleri
incelendiğinde, belirgin bir akma değeri görülmemiştir. Borlama ve bilyalı dövme işlemiyle
çekme, basma dayanımı bir miktar artmıştır. Eğme dayanımı ise bu işlemlerle bir miktar
azalmıştır. Sertlik değerlerinde ise yüzeyde oluşan ferrobor tabakası nedeniyle önemli ölçüde
bir artış meydana gelmiştir. Yüzde uzama değerleri ise oldukça düşük elde edilmiştir. Fakat
% 7.5 uzama değeri olduğundan sünek kırılma göstermiştir. Fakat borlanmış FeCu-Grafit
kompozitinin yüzde uzama değerleri de % 4 olarak elde edilmiştir. Borlanmış+bilyalı
dövülmüş numunede ise bu değer % 3 olarak elde edilmiştir. Bu her iki işlem uygulanmış
numunelerde gevrek kırılma olduğunu gösterir. Bu durumlar Şekil 2-7 arasında çekme ve
eğme numunelerinin kopma yüzeylerinden alınan SEM görüntüleriyle desteklenmiştir. Bu
şekilde T/M yöntemiyle üretilen FeCu-Grafit kompozitlerinin mekanik özellikleri
belirlenmiştir. Bu sayede bu parçaların kullanım yerlerine göre seçimi daha kolay
sağlanabilecektir.
Çekme, basma ve eğme deneyleri 50 kN kapasiteli Shimadzu-AG marka üniversal çekme
cihazında 1 mm/dak hızda yapılmıştır. Bu deneyler TS-138 ve TS-269’ a göre yapılmıştır.
Mikro sertlik ölçümleri Future-Tech FM-700 marka mikro sertlik ölçme cihazında vickers uç
ile 100 gram yükte ve 10 saniye süreyle yapılmıştır.
Tablo 4. Numunelerin mekanik deney sonuçları.
Yüzde Basma
Çekme
Kopma
Dayanımı Dayanımı Uzam Dayanımı
(MPa)
a (% (MPa)
(MPa)
ε)
FeCu-Grafit
219
219
7.5
970
B-FeCu-Grafit 249
249
4
1250
BB-FeCu243
243
3
1320
Grafit
Malzeme
Eğme
Sertlik
Dayanımı (HV)
(MPa)
454
402
369
200
1800
2200
Mikrosertlik (Vickers)
2500
2000
1500
1.Grup
2.Grup
1000
3.Grup
500
0
20
60
100 140 180 220 260 300 340
Yüzeyden Mesafe (µ m)
Şekil 1. Numunelerin yüzeyden merkeze doğru mikrosertlik değerleri.
Şekil 2. FeCu-Grafit kompoziti çekme numunesinin kırılma yüzeyi SEM görüntüsü.
Şekil 3. FeCu-Grafit kompoziti eğme numunesinin kırılma yüzeyi SEM görüntüsü.
Şekil 4. B-FeCu-Grafit kompoziti çekme numunesinin kırılma yüzeyi SEM görüntüsü.
Şekil 5. B-FeCu-Grafit kompoziti eğme numunesinin kırılma yüzeyi SEM görüntüsü.
Şekil 6. BB-FeCu-Grafit kompoziti çekme numunesinin kırılma yüzeyi SEM görüntüsü.
Şekil 7. BB-FeCu-Grafit kompoziti eğme numunesinin kırılma yüzeyi SEM görüntüsü.
4. KAYNAKLAR
1. Yılmaz, S. S. “Demir Esaslı T/M Parçaların Yüzey Sertleştirme İşlemlerinin
Mekanik Özelliklerine Etkisi”, “ Doktora Tezi, C. B. Ü. Fen Bil.
Enst., 2004, (Danışman: Varol, R.)
Fiziksel ve
2. Lawley, A., “Atomization, The Production of Metal Powders”, MPIF, Princeton, 1992.
3. Turan, H., Sarıtaş, S., “Gaz Atomizasyonu ile Metal Tozu Üretimi”,
Makine Tasarım ve İmalat Kongresi, 21-23 Eylül 1994, ODTÜ, Ankara.
6.Uluslararası
4. Douib, N., “Fatique of Inhomogeneoues Low Alloy P/M Steels” P/M, Vol. 32,
209-214 p., 1989
No:3,
5. Sarıtaş, S., “Fatique of Surface Treated Powder Forged Steels”, Heat Treatment 81, The
Metal Society , s.147-157, Birmingham, 1981.
6. Tunay, R., F., Varol, R., Yılmaz, S., S., “Borlamanın T/M Çelik Parçaların Mekanik
Özelliklere Etkisi” Gazi Üniversitesi 3.Uluslararası Toz Sempozyumu, s. 1221-1228, 2002
7. Çalışkan, C. “Toz Metalurjisi” , İstanbul Teknik Üniversitesi ,Bitirme Projesi,
2000.
8. Justino, J. G., Bernardini, P. A. N., “Self-Lubricating Bearings: Microstructural
And Dimensional Evolution Under Industrial Processing Conditions”, Materials
Science Forum, 299-300, pp. 356-363, 1999.
9. Ekşi, A., Kurt A., “Metal ve Seramik Tozların Bilgisayar Kontrollü Tek Eksenli
Kalıpta Preslenmesi”, Ankara ODTÜ, II. Ulusal Toz Metalurjisi Konferansı, s.
557-565, 1999.
10. Kurt, A., “Toz Metal Bronz Yatak Malzemelerinin Özellikleri”, Yüksek Lisans Tezi, G.
Ü., Fen Bil. Enst., Ankara, 1992
11. Demir A., Sarıtaş S., “Toz Metal Çeliklerin Mekanik Özellikleri”, Isparta A.Ü.
Müh. Fak. Mak. Müh. Dergisi, Sayı.7 ,S. 1-13, 1993
12. Varol, R., Sarıtaş, S., “Bilyalı Dövme İşleminin Demir Esaslı T/M Parçaların
Yorulma Özellikleri Üzerine Etkisinin Araştırılması”, Ankara Gazi Üniversitesi,
I. Ulusal Toz Metallurjisi Konf., s. 407-418, 1996.
13. Bradury, S., “Powder Metallurgy Equipment Manual-3”, N. Jersey, Powder
Metallurgy Assoc., P.191, 1996.
14. Sarıtaş, S., “ Toz Metallurjisi”, Ankara Makine Mühendisleri Odası, Makine
Müh. El Kitabı s.64-82, 1992.
15. Matuschka, A. G., “Boronizing”, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1980.
16. Bayça, S. U., Şahin, S., “Borlama”, Mühendis ve Makina, Sayı 532, sayfa: 51-59, Mayıs
2004.
17. Pengxun, Y., "Gaseous boronizing with solid boron-yielding agents" Thin Solid Films.
Y-1992, V-214, N-1 Jun 30, P:44-47.
18. Yılmaz, S. S., “Çeliklerde Bor İle Yüzey Sertleştirme”, Yüksek Lisans Tezi, C. B. Ü. Fen
Bil. Enst., 1997, (Danışman: Akdağ, M.).
19. Karamış, M. B., Nair, F., Selçuk, B., "Borlanmış Malzemelerin Tribolojik Özellikleri",
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 6. Denizli Malzeme Sempozyumu, 12-13-14
Nisan 1995 Denizli, Sayfa: 446-454.
20. Göy, Z., “Borlama”, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bil. Enst., İstanbul, 1984.
21. Atik, E., "Çeliklerin Borlanarak Aşınma Dayanımlarının Arttırılması" Mühendis ve
Makine, Cilt:38, Sayı:445, Sayfa:17-20.
22.Demirci, A. H., “Fe-Esaslı Malzemelerin Borlanması İle Kavitasyon Dayanımının
Değişimi”, 7.Uluslar arası Makine Tasarım ve İmalat Kongresi, 11-13 Eylül 1996, ODTÜ,
Ankara.
23. Ünlü, B. S., “Kaymalı Yataklarda Tribolojik Özelliklerin ve Borlanmış Demir
Esaslı Malzemelerin Yatak Olarak Kullanılabilirliğinin Belirlenmesi”, Doktora
Tezi, C. B. Ü. Fen Bil. Enst., Manisa, 2004, (Danışman: Atik, E.).
24. Varol, R. “2024 Alüminyum Alaşımının Yorulma Ömrü Üzerine Farklı Bilyalı Dövme
Parametrelerinin Etkisi” Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Konya1990.
25. Sarıtaş, S., Varol, R., Doğan, C., “The Effect of Shot Peening on the Fatigue Properties
of Steels” Euro PM 97, Proce.of Advance Structural PM Compenent Production, Munih,
Germany, October 15 – 17 1995.
26. Varol, R., Meriç, C., “Bilyalı Dövme: Teori ve Uygulamaları” Mühendis ve Makine
1992, 34(405), 15-22.
27. Selver, R., Boylu, K. S., Varol, R. “Bilyalı Dövme ve Borlama İşlemlerinin T/M Çelik
Malzemelerin Bazı Özelliklerine Etkisi” Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü Dergisi, 8-1 (2004) 141-144.
28. Başaran, A., “Toz Metalurjisi Parçalara Uygulanan Mekanik Yüzey
İşlemlerinden Bilyalı Dövme” , Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü Seminer Notu, 2003.

sanal aygıtlarla sıvı sev yes ve sıcaklık kontrolü deney ne örnek br

Transkript

Benzer belgeler

bilecik üniversitesi akademik özgeçmiş formu

İS E T İS R E V İ N Ü Y O S R E Fİ K A T E M H E M S N A Sİ

1.1 Kalitenin Öncüleri - Endüstri Mühendisliği Bölümü

EK - 4A - Ahi Evran Üniversitesi

Doç. Dr. Nilsun SARIYER - Nuh Naci Yazgan Üniversitesi

Kalite`de büyük ödül Bilim İlaç`ın

OUTWEAR Yangına Tepki Belgesi

Yrd. Doç. Dr. Burcu ORALHAN - Nuh Naci Yazgan Üniversitesi