ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BULANIK MANTIĞIN TERMAL KONFORA UYGULANMASI. Cihat İMANCI

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BULANIK MANTIĞIN TERMAL KONFORA UYGULANMASI Cihat İMANCI KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2015 Her hakkı saklıdır

2 TEZ ONAYI Cihat İMANCI tarafından hazırlanan Bulanık Mantığın Termal Konfora Uygulanmasıı adlı tez çalışması 05/06/2015 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. Gülay ÖZKAN Ankara Üniversitesi Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Jüri Üyeleri : Başkan : Prof. Dr. Emine BAYRAKTAR Ankara Üniversitesi Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Üye : Prof. Dr. Gülay ÖZKAN Ankara Üniversitesi Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Üye : Doç. Dr. A. Egemen YILMAZ Ankara Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı Yukarıdaki sonucu onaylarım. Prof. Dr. İbrahim DEMİR Enstitü Müdürü

3 ETİK Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü tez yazım kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez içindeki bütün bilgilerin doğru ve tam olduğunu, bilgilerin üretilmesi aşamasında bilimsel etiğe uygun davrandığımı, yararlandığım bütün kaynakları atıf yaparak belirttiğimi beyan ederim Cihat İMANCI i

4 ÖZET Yüksek Lisans Tezi BULANIK MANTIĞIN TERMAL KONFORA UYGULANMASI Cihat İMANCI Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Gülay ÖZKAN İnsan vücudu ile çevre arasında fizyolojik, psikolojik ve fiziksel uyumun memnuniyet verici durumda olmasının göstergesi olan konforun, önemli bileşenlerinden biri termal konfordur. İnsanoğlu yıllarca daha konforlu ortamlar oluşturmak için çalışmış ve ısıtma, soğutma, iklimlendirme sistemleri geliştirmek üzerine çalışmalar yapmıştır. Çalışma performansı ile doğrudan ilişkili olan termal konforun geliştirilmesi oldukça önemlidir. Çalıştığı çevreden doyum sağlayamayan bir çalışanın performansı da düşer. Üretimdeki verimi artırmak ve sağlığı idame ettirebilmek için bireylerin rahatının sağlanması gerekmektedir. İnsan vücudu ile bulunduğu ortam arasındaki ısı dengesini belirleyen faktörler, kişisel faktörler ve çevresel faktörler olarak iki ana başlık altında toplanabilir. Metabolik aktivite ve giysi seçimi gibi kişisel faktörler bireylerin kendileri tarafından düzenlenirken, hava sıcaklığı, nem, hava akım hızı, radyant ısı gibi çevresel faktörler, kişiden kaynaklanmayan, ortam kaynaklı etkilerdir. Çalışmanın ilk kısmında bulanık analitik hiyerarşi prosesi ile termal konfora etki eden faktörler alüminyum döküm atölyeleri için irdelenmiştir. Çalışmada üç ana faktör iş, çevre ve çalışan başlıkları altında ele alınmıştır. Çevre ana faktörünü oluşturan alt faktörler; Sıcaklık, nem, hava akım hızı ve ısıl radyasyon, iş ana faktörünü oluşturan alt faktörler; işin yapısı, yoğunluğu ve süresi, çalışan ana faktörü altındaki alt faktörler; kıdem yapısı, iş güvenliği eğitimi, kişisel korunma şeklinde değerlendirilmiştir. Gerçekleştirilen ortam ölçümleri ve değerlendirmeler ışığında, termal konforu etkileyen faktörlerin etki dereceleri, bulanık analitik hiyerarşi prosesi ile ağırlıklandırılmıştır. Uygulanan yöntemin sonucunda, konforsuzluğa öncelikle çevresel faktörlerin neden olduğu; çevresel faktörlerin de sırasıyla işletme sıcaklığı, ısıl radyasyon yoğunluğu, hava akım hızı ve nemden etkilendiği tespit edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında MATLAB Bulanık Mantık Araç Kutusu kullanılarak termal konfora etki eden parametrelerin değişimi ile konfor hissinin ne şekilde oluşacağını tahmin eden bir program oluşturulmuştur. Son olarak termal konfor konusunda yapılan değerlendirmeler sonucunda çalışma ortamlarındaki termal konforsuzluk problemine yönelik çözüm önerileri sunulmuştur. Haziran 2015, 101sayfa Anahtar Kelimeler: termal konfor, bulanık mantık, MATLAB, Analitik Hiyerarşi Prosesi, döküm, iş sağlığı ve güvenliği ii

5 ABSTRACT Master Thesis IMPLEMENTATION OF FUZZY LOGIC TO THERMAL COMFORT Cihat İMANCI Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Gülay ÖZKAN Thermal comfort is one of the important components of comfort which shows the satisfaction level of the physiological, psychological and physical harmony between human body and environment. Mankind has worked for years to create a more comfortable environment and to design and develop heating, cooling, air conditioning systems. Improvement of thermal comfort, which is directly related with work efficiency of an individual, is very important. Performance of the individual becomes lower if enough satisfaction can t be performed. To augment the efficiency at work and to maintain the health, individuals comfort must be carried out. Factors influencing the thermal balance between human body and the environment can be classified under two main headlines as personal and environmental factors. Personal factors such as metabolic activity, selection of clothing can be arranged by people, but environmental factors such as air temperature, humidity, air movement and radiant heat must be detected and covered from outside. In the first part of the study, factors influencing thermal comfort in casting workshops are investigated using fuzzy analytic hierarchy process. Three main factors influencing thermal comfort are classified as environment, work and worker. The sub-factors influencing the main factor environment are classified as temperature, heat radiation intensity, air movement and humidity; the sub-factors influencing the main factor work are classified as structure, duration and metabolic activity; and the sub-factors influencing the main factor worker are classified as seniority structure, safety training and personal protection. With the help of the working environment measurements and assessments, effects of the factors influencing thermal comfort are weighted by using fuzzy analytic hyerarchic process. As the result of the method, environmental factors are evaluated as the most influencing factors of the thermal comfort and work safety and environmental factors are influenced by the sub-factors operative temperature, heat radiation intensity, air movement and humidity respectively. In the second method a simulation, estimating the thermal comfort sensation as the result of changes in the influencing factors, is programmed by using MATLAB Fuzzy Logic Toolbox. As a result of the evaluations, solutions for the discomfort problems in the workplaces are provided. June 2015, 101pages Key Words: thermal comfort, fuzzy logic, MATLAB, Analytical Hierarchy Process, casting, occupatin health and safety iii

6 TEŞEKKÜR Çalışmalarımı yönlendiren, araştırmalarımın her aşamasında bilgi, öneri ve yardımlarını esirgemeyerek akademik ortamda olduğu kadar beşeri ilişkilerde de engin fikirleriyle yetişme ve gelişmeme katkıda bulunan danışman hocam sayın Prof. Dr. Gülay ÖZKAN a (Ankara Üniversitesi Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı), araştırma kapsamında birlikte çalıştığım tüm arkadaşlarıma, çalışmalarım süresince birçok fedakarlıklar göstererek beni destekleyen eşim ve kızlarıma en derin duygularımla teşekkür ederim. Cihat İMANCI Ankara, Haziran 2015 iv

7 İÇİNDEKİLER TEZ ONAY SAYFASI ETİK.. ÖZET. ABSTRACT.. TEŞEKKÜR.. KISALTMALAR DİZİNİ ŞEKİLLER DİZİNİ..... ÇİZELGELER DİZİNİ GİRİŞ KURAMSAL TEMELLER ve KAYNAK ÖZETLERİ Döküm Sektörü Sektörün Türkiye ekonomisindeki yeri Üretim yöntemleri Metal dökümde kullanılan prosesler Model yapma Kalıp hazırlama Metal hazırlama Metal eritme Döküm Dökümü kalıptan ayırma Aşındırma ve bitirme Isıl işlem İşletme bakımı Atık bertarafı Malzeme taşıma ve paketleme Metal Döküm İşletmelerinde İş Kazaları, Meslek Hastalıkları ve Genel Tehlikeler Kas ve iskelet hastalıkları Tozlardan kaynaklanan hastalıklar.. 19 i ii iii iv viii ix xi 15 v

8 2.2.3 Kimyasal tehlikelerden kaynaklanan hastalıklar İş kazaları Yüksek sıcaklıklarda çalışma kaynaklı rahatsızlıklar Termal Konfor Hava sıcaklığı Nem Hava akım hızı Radyant ısı Metabolik hız Giysi yalıtımı Termal konfora etki eden diğer faktörler Termal konforun değerlendirilmesi Bulanık Mantık Temelli Çok Kriterli Karar Verme Çok kriterli karar verme Bulanık mantık MATLAB bulanık mantık araç kutusu Bulanık çok kriterli karar verme Bulanık analitik hiyerarşi prosesi Buckley yaklaşımı Kaynak Özetleri MATERYAL ve YÖNTEM Termal Konfora Etki Eden Faktörler ve Ağırlıkları Kriterlerin belirlenmesi ve hiyerarşinin oluşturulması İkili karşılaştırma matrislerinin oluşturulması Ağırlıkların hesaplanması Bulanık değerlendirme matrisinin oluşturulması Matlab Bulanık Mantık Araç Kutusu ile Termal Konfor Hesaplanması 4. ARAŞTIRMA BULGULARI Termal Konfora Etki Eden Faktörler ve Ağırlıkları Değerlendirme Sonucu Ölçüm sonuçları vi

9 4.1.2 İkili karşılaştırma matrislerinin oluşturulması Ağırlıkların hesaplanması Bulanık değerlendirme matrisinin oluşturulması MATLAB Bulanık Mantık Araç Kutusu ile Termal Konfor Hesaplanması Değerlendirme Sonucu TARTIŞMA ve SONUÇ KAYNAKLAR.. 92 EK 1 Çalışmada Kullanılan Değerlendirme Anketi ÖZGEÇMİŞ vii

10 KISALTMALAR DİZİNİ AHP Analitik Hiyerarşi Prosesi ANSI ASHRAE BAHP American National Standards Institute; Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers; Amerikan Isıtma, Soğutma ve İklimlendirme Mühendisleri Birliği Bulanık Analitik Hiyerarşi Prosesi FIS Fuzzy Inference System, Bulanık Çıkarım Sistemi ISO International Organization for Standardization; Uluslararası Standartlar Teşkilatı PMV Predicted Mean Vote; Tahmini Ortalama Oy PPD SGK Predicted Percentage of Dissatisfied; Tahmini Memnuniyetsiz Yüzdesi Sosyal Güvenlik Kurumu WBGT Wet Bulb Globe Temperature; Yaş-Hazne Küre Sıcaklığı viii

11 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 2.1 Yıllara göre döküm sanayi istihdamı 6 Şekil 2.2 Model yapma aşaması...8 Şekil 2.3 Model örnekleri....8 Şekil 2.4 Kalıp hazırlama aşaması Şekil 2.5 Metal eritme aşaması.. 10 Şekil 2.6 İşletme 1 döküm aşaması Şekil 2.7 İşletme 2 döküm aşaması...12 Şekil 2.8 Saf bir metalin soğuma eğrisi Şekil 2.9 Dökümün kalıptan ayrılması...13 Şekil 2.10 Aşındırma aşaması.14 Şekil 2.11 Tahmini ortalama oy (PMV) ile tahmini memnuniyetsiz kişi yüzdesinin (PPD) değişimi Şekil 2.12 Yamuk üyelik fonksiyonu..34 Şekil 2.13 Üçgen üyelik fonksiyonu...36 Şekil 2.14 FIS Editor...37 Şekil 2.15 Arayüz üzerinde değişken girişi ve bellek üzerindeki dosyaya kayıt işlemleri.38 Şekil 2.16 Editör üzerindeki çeşitli menüler ve anlamları.. 39 Şekil 2.17 Kural editörü menüsüne erişim Şekil 2.18 Kural editörü...40 Şekil 2.19 Kural görüntüleyici menüsüne erişim Şekil 2.20 Giriş fonksiyonlarındaki değişim ile çıkış fonksiyonunun değişimi Şekil 2.21 Analitik hiyerarşi Şekil 3.1 Hava akım hızı ölçümlerinde Almemo Ahlborn Şekil 3.2 WBGT ve nem ölçümlerinde 3M Questemp Şekil 3.3 Çalışmada kullanılan hiyerarşi...55 Şekil 3.4 Modellemenin MATLAB ortamındaki görünümü Şekil 3.5 İşletme sıcaklığı giriş parametresi üyelik fonksiyonları Şekil 3.6 Nem giriş parametresi üyelik fonksiyonları...62 ix

12 Şekil 3.7 Hava akım hızı giriş parametresi üyelik fonksiyonları...63 Şekil 3.8 Metabolik hız giriş parametresi üyelik fonksiyonları. 63 Şekil 3.9 Giysi yalıtımı giriş parametresi üyelik fonksiyonları Şekil 3.10 Termal konfor çıkış parametresi üyelik fonksiyonları Şekil 3.11 Çalışmada oluşturulan kurallar...65 Şekil 4.1 İşletmelere ait termal konfor değerlendirme grafiği...67 Şekil dilsel değişken ve değerlendirme sonucu...81 Şekil 4.3 Modelin karar verme işleminin yapıldığı durulaştırma ekranı...82 Şekil 5.1 Ana faktörler ve ağırlıkları Şekil 5.2 Çevresel alt faktörler ve ağırlıkları Şekil 5.3 İş ile ilgili alt faktörler ve ağırlıkları Şekil 5.4 Çalışma / dinlenme eğrileri Şekil 5.5 Çalışan ile ilgili alt faktörler ve ağırlıkları x

13 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1 Türkiye metal döküm üretimi Çizelge 2.2 Değişik malzemelerin erime ve döküm sıcaklıkları...10 Çizelge Sayılı kanunun 4-1/a maddesi kapsamındaki aktif sigortalılardan işlemi tamamlanan iş kazaları, meslek hastalıkları, sürekli iş göremezlik, ölüm vakaları ve standardize iş kazası oranlarının faaliyet gruplarına ve cinsiyete göre dağılımı 17 Çizelge Sayılı kanunun 4-1/a maddesi kapsamındaki aktif sigortalılardan işlemi tamamlanan iş kazaları, meslek hastalıkları vakaları sonucu toplam geçici iş göremezlik süreleri ile hastanede geçen günlerin faaliyet gruplarına ve cinsiyete göre dağılımı Çizelge sayılı kanunun 4-1/a maddesi kapsamındaki aktif sigortalıların geçirdiği iş kazalarının kaza sebeplerine göre dağılımı. 18 Çizelge 2.6 Yüksek sıcaklığın insan vücuduna etkileri Çizelge 2.7 Düşük sıcaklığın insan vücuduna etkisi Çizelge 2.8 Bazı günlük aktiviteler için metabolizma oranları. 26 Çizelge 2.9 Çeşitli giysi türleri ve yalıtım katsayıları Çizelge Noktalı termal konfor duyarlılık ölçeği Çizelge 2.11 Bulanık AHP metotları ve özellikleri Çizelge 3.1 İkili karşılaştırmada kullanılan bağıl önem dereceleri ve karşılık yamuk bulanık sayılar Çizelge 3.2 Rassallık indeksleri Çizelge 3.3 Değerlendirmede kullanılan dilsel değişkenler ve karşılık gelen bulanık sayılar Çizelge 4.1 İşletmelerde ölçülen fiziksel ortam koşulları Çizelge 4.2 Ana ve alt faktörlerin ağırlık vektörleri Çizelge 4.3 Ana ve alt faktörlerin durulaştırılmış ağırlıkları Çizelge 4.4 Alt faktör değerlendirmeleri ve oy sayıları Çizelge 4.5 Bulanık değerlendirme matrisi Çizelge 4.6 Tüm işletmeler için hesaplanan bulanık değerlendirme matrisi. 81 Çizelge 5.1 Fiziksel işin yoğunluğuna karşılık sağlanması gereken hava miktarları Çizelge 5.2 Yaygın olarak kullanılan siperleme maddelerinin yeterlik dereceleri...87 xi

14 1. GİRİŞ Günümüzde işletmelerin hedeflerine ulaşmaları amacıyla kullanmak zorunda oldukları çeşitli kaynaklar vardır. Bu kaynakların birbiri ile sistemli çalışmasını sağlamak; diğer bir ifade ile sistemi kurmak ve yönetmek, ancak insanın varlığı ile mümkündür. Üretimin hedefi olan insan, aynı zamanda üretim sürecinin de en önemli öğesidir. Günümüzde işletmelerin temel amaçlarından biri üretimi verimli şekilde gerçekleştirmektir. Bu da mümkün olan en az kaynağın kullanımı ile çok ve kaliteli hizmet veya ürün üretmekle mümkün olmaktadır. Bu verimlilik hedefine ulaşmak için başarı gücü yüksek bir işgücü gereksinimi ortaya çıkmaktadır. İş kazaları, meslek hastalıkları ve uygun olmayan koşullara sahip çalışma ortamları, sonuçları itibariyle çalışanın sağlığını ve güvenliğini tehdit etmesinin yanında, işletmeler için de önemli bir maliyet etkeni olarak işyerinde verimliliği ve karlılığı da doğrudan etkilemektedir. Ancak meydana geldikten sonra sonuçları görülen iş kazalarına gösterilen hassasiyet, ne yazık ki meslek hastalıklarının önlenmesinde ve çalışma ortamının çalışanlar için uygun hale getirilmesinde görülememektedir. Bir işletmenin performansını artırmak için, çalışma ortamının çalışanların performansı üzerinde olumlu bir etkiye sahip olmasını sağlamak gerekir. İnsani ve fiziksel etkenlerin bir bileşimi olarak uygun bir çalışma ortamının oluşturulması, ısı, sıcaklık, nem, aydınlatma, temiz hava akımı, hijyen, titreşim, gürültü gibi hususların dikkate alınmasıyla mümkün hale gelmektedir. Bu çalışmada alüminyum dökümü gerçekleştiren üretim atölyelerinde çalışanların termal konfor koşulları araştırılmıştır. Yapılan saha çalışması ile Ankara Sincan Organize Sanayi Bölgesi içerisinde yer alan Döküm Sanayicileri Sitesi nde, dönem itibarıyla benzer ortam şartlarında üretim gerçekleştiren işletmeler arasından seçim yapılmıştır. Bu işletmelerde çalışanların işyeri içerisinde yoğun olarak bulundukları kısımlarda fiziksel çevre koşullarının ölçümleri yapılmış ve çalışanların bu termal koşullar altında kendilerini nasıl hissettikleri değerlendirilmiştir. 1

15 Konfor hissi kişiden kişiye değişiklik göstereceğinden, esasında bir ortamın termal açıdan konforlu olup olmadığını söylemek oldukça zordur. Termal olarak aynı koşullara sahip ortamda bulunan iki bireyin, konfor algıları birbirinden farklılık gösterebilmektedir. Aynı zamanda konfor hissinin derecesi de hesaba katılması gereken faktörlerden birisidir. Bu nedenle çalışmayı gerçekleştirirken klasik mantığın yerine bulanık mantık metodolojisi tercih edilmiştir. Klasik mantıkta bir önerme ya doğru ya da yanlış olarak kabul edilir ve dolayısıyla üçüncü bir durumun gerçekleşmesinin imkansız olduğu varsayılır. Bulanık mantıkta ise bir önermenin doğru, yanlış, az doğru veya çok yanlış olabileceği fikri temel alınmıştır. Yani doğruluk veya yanlışlık, kesin doğruluk veya kesin yanlışlık arasındaki sonsuz sayıdaki doğruluk veya yanlışlık değerlerini içeren bir kümedeki değerlerin bir fonksiyonudur. Bulanık mantığın tercih edilmesinin önemli bir nedeni de dilsel değişken kavramlarının kullanımına olanak sağlamasıdır. Dilsel değişkenler sıcak veya soğuk gibi sözcükler ve ifadelerle tanımlayabileceğimiz değişkenlerdir. Bir dilsel değişkenin değerleri bulanık kümeler ile ifade edilir. Örneğin bir çalışma ortamının sıcaklığının ifade edilmesinde az sıcak, çok sıcak veya soğuk değişkenleri kullanılabilir. Bu üç ifadenin her biri ayrı ayrı bulanık küme içerisinden değer alacak şekilde modellenir lerde Saaty tarafından geliştirilen AHP yöntemi, birbiriyle çelişen, sayısal ve sayısal olmayan kriterler içeren kompleks problemlerin analizinde ve çözümünde kullanılmak üzere tasarlanmış, çok sayıda alternatif arasından seçim yapılmasını sağlayan bir çok kriterli karar verme yöntemidir (Saaty 1987). Bu yöntemde karar kriterleri ve alternatifleri arasında bir hiyerarşi kurulup farklı alternatifler, göreli önem derecelerine göre sıralanır. Bu nedenle bu çalışmada AHP yöntemi incelenmiş ve alüminyum döküm sanayinde termal konfor üzerine uygulaması gerçekleştirilmiştir. 2

16 Çalışma, çalışan üzerindeki ısıl yükün en yoğun oluştuğu yaz dönemini kapsamaktadır. Çalışanların hissettikleri termal konfor düzeyini belirlemek üzere bazı soruları içeren bir anket çalışması yapılmıştır. Anket çalışmasında çalışma ortamındaki işin güvenliğini etkileyebilecek faktörler de çalışmaya dahil edilerek, çalışanların gözünden termal konfor ve iş güvenliğini etkileyebilecek faktörlerin karşılıklı kıyaslanması ile faktörler kendi aralıklarında ağırlıklandırılmıştır. Çalışanların ikili karşılaştırma anketlerini daha iyi kavrayabilmeleri için Saaty tarafından geliştirilmiş 9 noktalı ölçek ve ölçek değerlerine karşılık gelen eşit önemde veya daha önemli gibi ifadeleri içeren dilsel değişkenler kullanılmıştır. Anketlerin elde edilmesinin ardından ortalama olarak karar grubunun genel kanaati hesaplanmış ve değerlendirmeler bunun üzerinden yapılmıştır. Yapılan değerlendirmeler ile çalışma ortamının fiziksel koşullarının iyileştirmesi adına atılacak adımlar konusunda bir önceliklendirme kriteri sayılabilecek önem dereceleri ve işletmelerin genel olarak termal konfor ve iş güvenliği derecelendirmesi hesaplanmıştır. Çalışmada aynı zamanda MATLAB Bulanık Mantık Araç Kutusu kullanılarak, programa girilen çeşitli ortam fiziksel koşulları altında termal konfor hissinin ne olacağını tahmin eden bir program geliştirilmiştir. Termal konfor hissinin tahmininde ISO 7730 standardında tanımlanan PMV (Predicted Mean Vote Tahmini Ortalama Oy) değeri kullanılmıştır. Gerçekleştirilen bu çalışma ile döküm sektöründe normal sıcaklıklar dışındaki ortamlarda çalışmadan kaynaklı rahatsızlık ve kazalar ile bunlara neden olan faktörler arasındaki bağlantı ortaya konulmaya çalışılmıştır. İşletmelerdeki çalışma şartlarının değerlendirilmesinin, mevcut durumun ortaya konmasını ve iyileştirme yönünde atılacak adımların önceliklendirilmesini sağlaması hedeflenmektedir. Aynı zamanda çalışmada uygulanan ikinci yöntem içerisinde geliştirilen program, mevcut termal konfor hesaplamalarında kullanılan yazılımlara bir alternatif niteliği taşımaktadır. 3

17 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ÖZETLERİ 2.1 Döküm Sektörü Eritilmiş hammaddenin, elde edilecek parçanın şekline sahip bir kalıba, yerçekimi veya basınç uygulanarak doldurulup katılaşacağı yönteme döküm denir. Döküm teknolojisi, ağırlıklı olarak metaller başta olmak üzere malzemeleri işlemek ve şekillendirmek konusunda yüzyıllardır kullanılan önemli endüstri dallarındandır. Hayatımızın her aşamasında, kuyumculuktan, ağır sanayi tezgahlarına, tarım makinelerinden gemi makinelerine kadar birçok alanda döküm yöntemi ile üretilen malzemeler kullanılmaktadır. Türkiye de döküm sektörü, sanayileşme döneminde özel teşebbüs yatırımları ile gelişerek Avrupa da ve dünyada önemli bir noktaya ulaşmıştır. Ülkemizde döküm sanayi üretimi, 2012 yılı rakamları itibari ile Almanya, Fransa ve İtalya yı takip ederek Avrupa da 4. sıraya yerleşmiş ve dünyanın önde gelen döküm üreticileri arasında yükselmeye devam etmiştir yılı dünya sıralamasında ise sektör 13. sıradadır Sektörün Türkiye ekonomisindeki yeri Döküm yöntemi ile üretilen ürünler, hemen tüm sanayi dallarında girdi olarak kullanılmaktadır ve bu nedenle dökümcülük üretim sanayinde oldukça önemli bir yere sahiptir. Bu yöntem ile üretilen birçok mamul, imalat sanayinin her alanında kullanılmaktadır. Öyle ki, sanayide üretilen ürünlerin % 90 ında en az bir adet döküm yöntemi ile üretilmiş ürün bulunmaktadır. Döküm sektörü, ülkemizin katma değeri yüksek üretim alanlarındandır. Sektörün girdilerinin % 70 inden fazlası yurt içi kaynaklı olup yüksek nitelikli istihdam yaratmaktadır. Bununla beraber çıktıları pompa ve vana üretimi gibi birçok sanayi üretimi için temel olmaktadır. 4

18 Döküm prosesi entegre tesis olarak değerlendirebileceğimiz birçok işletmenin içinde kendi üretimleri kapsamında mevcuttur. İşletme döküm yapmakta, ancak dökümden elde edilen ürünleri doğrudan satmamakta, bitmiş ürün üretimi ve satışı yapılmaktadır. Ülkemizde dökümhaneler ile döküm makinelerine sahip yaklaşık 1400 işletme bulunmakta olup, bunların içinde faaliyeti dökümden elde edilen ürünün satışı olan işletmelerin sayısı 1200 ün altındadır (Çizelge 2.1) yılında yalnızca döküm faaliyeti gösteren toplam 1127 firmanın 1119 u özel sektör kuruluşlarından, 8 tanesi ise kamu ve askeri kuruluşlarından oluşmaktadır. Kamu ve askeri kuruluşlarından oluşan söz konusu 8 tesisin üretim ve istihdam rakamları son derece sınırlıdır ve varlıkları stratejik açıdan değerlendirilmektedir. Çizelge 2.1 Türkiye metal döküm üretimi (Bin Ton) (Anonim 2013) Yıllar Pik Sfero Temper Çelik Demir Dışı Toplam Değer (Milyar Avro) , , , , , , , , , , ,1 Döküm sanayi, 2012 yılında kişiye istihdam sağlamıştır. Demir - çelik döküm sanayinde faaliyet gösteren kuruluşlar 2012 yılında yaklaşık kişiye; demir dışı döküm sektöründeki işletmeler ise 6000 kişiye iş imkanı sağlamıştır (Şekil 2.1). 5

19 Sektördeki mavi yakalı çalışan sayısı kişidir, bunların % 67,4 ü ise kalifiye elemandır. Şekil 2.1 de görülebileceği gibi, sektördeki üretim artışına bağlı olarak istihdam da yükselmiştir. Gerçekleştirilen yeni kapasite yatırımları ile kişi başına düşen döküm üretimi de artmaktadır (Anonim 2013). Şekil 2.1 Yıllara göre döküm sanayi istihdamı (Anonim 2013) Üretim yöntemleri Döküm yönteminin diğer üretim yöntemlerine karşı avantajları şöyle sıralanabilir: Yöntemin sınırları çok geniştir; çok küçük parçalardan tonlarca ağırlıktaki büyük parçaların üretimini gerçekleştirecek birçok üretim tekniği mevcuttur, Farklı geometrilere sahip veya içi boş parçaların bu yöntem ile üretilmeleri mümkündür, Hemen hemen bütün metal alaşımlarının dökümü yapılabilmektedir, Bazı malzemeler yalnızca döküm yolu ile elde edilebilir, Seri üretime uygun imalat yöntemleri bulunmaktadır. 6

20 Demir ve çelik döküm sanayi, elektrik endüksiyon, ark veya kupol ocaklarında, çeşitli pik demiri, metal hurdaları ve demir alaşımların eritilerek, kalıplama tesislerinde hazırlanmış kum, seramik veya metal kalıplar içerisinde şekillendirilmesi ve özel ısıl işlemler ile değişik mekanik özellikler kazandırılması sureti ile işlenmiş döküm ve ürün olarak üreten bir sektördür. Demir dışındaki metallerin dökümün işleminde de benzer yöntemler kullanılmakta, alüminyum ve zamak parça üretiminde yüksek hız ve verimlilikte basınçlı döküm yöntemleri hızla gelişmektedir. Çalışmanın gerçekleştiği işletmelerde kullanılan üretim yöntemlerini, metal eritme, kum hazırlama, maça imali, kalıplama, temizleme, ısıl işlem, taşlama ve kaplama prosesleri olarak özetlemek mümkündür. Döküm öncesinde metal eritilir ve döküm sıcaklığına çıkarılır. Kalıba dolan metal soğumaya başlar, sıcaklık belirli bir değere düştüğü zaman katılaşma başlar ve katılaşma tamamlandığında hala sıcak olan parça oda sıcaklığına kadar soğur. Bu sırada önemli miktarda ısı uzaklaştırılır ve faz dönüşümleri olabilir. Bütün bu süreç boyunca parçanın boyut ve biçimi yanında malzemenin içyapısı ve dolayısıyla özellikleri belirlenir. Döküm sonrasında parça kalıptan çıkarılır, parçaya ait olmayan kısımlar uzaklaştırılır, yüzey temizlenir, varsa ısıl işlem yapılır ve gerekli kontrollerden sonra imalat tamamlanmış olur Metal dökümde kullanılan prosesler Dökümhanelerdeki prosesler genel anlamda şöyle sıralanabilir: Model yapma Model, üretilecek parçanın yaklaşık birebir kopyası olup, kalıp içinde dökülecek sıvı metalin dolduracağı boşluğu elde etmek için kullanılır. Üretilecek parçaların sayısı, geometrilerinin karmaşıklığı, dökümhanede uygulanan kalıplama yöntemi ve parça tasarımının düzeltilmesinin söz konusu olup olmadığı gibi kriterlere göre, hangi tür modelin uygun olacağı belirlenir. 7

21 Şekil 2.2 Model yapma aşaması Şekil 2.3 Model örnekleri 8

22 Kalıp hazırlama El ile ya da mekanik olarak kalıbın hazırlandığı süreçtir. Kalıp, içerisine erimiş metalin döküleceği, son ürünün negatif görüntüsüdür. Kalıplar genellikle kil veya silikatlar, reçineler ve izosiyanatlar ile bağlanmış kuvarslı kum ile yapılır. Şekil 2.4 Kalıp hazırlama aşaması Metal hazırlama Eritilecek metal malzemelerin ayrıştırılması ve hazırlanması işlemidir. Yapılacak dökümün türüne göre malzemeler pik demir, metal külçe ve hurda içerir. Bu nedenle istenmeyen türlerin, kurşun bazlı boyalar içeren metallerin ve porselen parçaların ayrıştırılması dökümün kalitesi ve prosesin güvenliği açısından önemlidir Metal eritme Metallerin kontrollü sıcaklık ve bileşene eritildiği süreçtir. Çelik, paslanmaz çelik, demir, alüminyum, pirinç ve çeşitli alaşımları eritebilmek için elektrik arkı, kupol ocak, yağ veya gaz ile çalışan eritme ocaklarından yararlanılır. Bu ocaklarda ayrıca 9

23 alaşımlama, bileşimin ayarlanması, istenmeyen maddelerin katışmalarının giderilmesi, gaz giderme ve aşılama gibi bazı ek işlemler de, dökümden hemen önce gerçekleştirilir. Eritme ve döküm uygulamaları yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirildiklerinden (Çizelge 2.2), bu süreçte özenle çalışılmalıdır. Çünkü yapılacak küçük hatalar dahi çalışan sağlığını ve kaliteyi büyük ölçüde etkileyebilmektedir ve daha sonra giderilmesi mümkün olmayacak sonuçlara neden olabilmektedir (Aran 2007). Şekil 2.5 Metal eritme aşaması Çizelge 2.2 Değişik malzemelerin erime (katılaşma) ve döküm sıcaklıkları (Aran 2007) Malzeme Katılaşma Sıcaklığı (ºC) Döküm Sıcaklığı (ºC) Kır Dökme Demir (% 3,5 C) Temper Dökme Demir (% 2,8 C) Beyaz Dökme Demir (% 3 C) Dökme Çelik (% 0,6 C) Alüminyum Silisyum Alaşımı Alüminyum Bakır Alaşımı Alüminyum Bronzu Prinç 60/ Magnezyum Alaşımları

24 Döküm Eritilmiş metalin katılaşması için hazırlanan kalıba transfer edilmesi işlemidir. Sıvı metalin kalıba doldurulması işlemi yer çekimi yardımıyla veya basınç uygulanarak gerçekleştirilir. En yaygın metot, metalin kendi ağırlığı ile bir yolluk sisteminden geçerek kalıbı doldurmasıdır. Şekil 2.6 İşletme 1 döküm aşaması Metal ve alaşımların akarak kalıbı kusursuz olarak doldurma özelliği akıcılık olarak adlandırılır. Kalıp içerisine doldurulan sıvı metalin akıcılığı malzeme, parça, kalıp ve döküm uygulaması ile ilgili döküm sıcaklığı, malzemenin ısıl özellikleri, kalıbın malzemesi ve ısıl özellikleri, parçanın ve kesitlerinin büyüklükleri, katılaşma türü ve aralığı gibi birçok parametreden etkilenmektedir. 11

25 Şekil 2.7 İşletme 2 döküm aşaması Sıvı metal içindeki atomlar düzensiz halde olup sürekli hareket halindedirler. Soğuma esnasında ısının uzaklaşması ile eriyiğin enerjisi giderek azalır ve metal saf ise sabit sıcaklıkta katılaşma meydana gelir. Bu sıcaklığa inildiğinde eriyik içinde kristalleşme veya çekirdek olarak tanımlanan düzenli atom grupları oluşmaya başlar ve eriyiğin diğer atomları da zamanla bunlara eklenerek metal taneleri ortaya çıkar (Şekil 2.8). Şekil 2.8 Saf bir metalin soğuma eğrisi 12

26 Dökümü kalıptan ayırma Malzemenin kalıptan alınarak taşlama ve son işlemlere hazırlanması sürecidir. Kalıp içinde katılaşması biten parçanın belirli bir sıcaklığa kadar kalıp içinde soğuması gereklidir. Kalıptan çıkarılan parçaların iç boşluklarında kalan maça parçalarının tam olarak temizlenebilmesi için de elle veya sarsma yöntemiyle temizleme, basınçlı su püskürtme, ısıl veya kimyasal işlemler gibi bazı ek işlemler gerekebilir. Temizleme işlemleri, genellikle mekanize hale getirilmediğinden maliyetli bir üretim kademesidir. Özellikle büyük parçalarda yüzeylerin kum ve tufaldan arındırılmasında kum veya metal parçacıklarının basınçlı hava yardımıyla veya mekanik olarak temizlenecek parça yüzeyine püskürtülmesi veya su püskürtülmesi en uygun yöntemlerdir. Yüzey temizlemede kullanılan diğer yöntemler; sarsarak temizleme, telle fırçalama ve asitle temizlemedir. Şekil 2.9 Dökümün kalıptan ayrılması 13

27 Aşındırma ve bitirme Dökülen malzemenin istenen boyuta gelmesi için fazlalıkların uzaklaştırılması işlemidir. Aşındırma ve bitirme, dökümün türüne göre birçok işlemi barındırabilir. Bu işlemlerden kaynaklanabilecek tehlikelerden dolayı düzenli olarak kontrolünün sağlanması gereken aşamalardan biridir. Şekil 2.10 Aşındırma aşaması Isıl işlem Malzemeye kontrollü sıcaklık programlarının uygulanmasıyla metalik yapısının şekillendirilmesi işlemidir. Dökülen parçalara ısıl işlem uygulanması düşünülmüş ise, genellikle temizlemeden sonra yapılır. Döküm parçalarına uygulanan ısıl işlemlere örnek olarak dökme çeliklerin normalizasyonu veya ıslahı, demir dışı metallerde yapılan yaşlandırma ısıl işlemleri gösterilebilir. Yanık ve diğer ısı kaynaklı tehlikeleri barındırdığından genellikle özel uygulamalar ile gerçekleştirilir. 14

28 İşletme bakımı Metal dökümü işlemlerinde kullanılan tüm işletme kısımları ve ekipmanlarının güvenli ve çalışır vaziyette tutulmaları için bakımlarının gerçekleştirilmesi işlemidir. Metalleri eritmede kullanılan fırınların iç yüzeyleri bazen yüksek kuartz içeriğine sahip olan refrakter tuğlalar ile örülmektedir. Bu tuğlalar fırın içine asbest fiberleri içeren harçlar yardımı ile sabitlenmektedir. Bu tip fırınlar düzenli bakım gerektirir ve bu da refrakter malzemenin düzenli olarak değiştirilmesi işlemini içerir Atık bertarafı Atıkların uzaklaştırılması, ayrılması, güvenli depolanması ve yeniden kullanılmayacak kısımlarının bertaraf edilmesi işlemidir. Birçok metal döküm işleminde belirgin miktarda geri dönüştülemeyen atık ortaya çıkmantadır. Yüksek miktarda kurşun içeren metal atıklar gibi tehlikeli içeriğe sahip atıkların bertarafı için araştırma yapılmalıdır Malzeme taşıma ve paketleme Döküm işleminden çıkan son ürünün taşınması ve müşteri beklentilerine hazır hale getirilmesi işlemidir. İşletmelerde tamamının ya da bazılarının gerçekleştirildiği bu prosesler beraberlerinde, etkili bir şekilde kontrol edilmeleri gereken belirgin tehlikeleri de getirmektedirler. 2.2 Metal Döküm İşletmelerinde İş Kazaları, Meslek Hastalıkları ve Genel Tehlikeler Döküm endüstrisi, 24 no lu Ana Metal Sanayi faaliyet kolu altında yer alan endüstrilerden biridir. Sektörde ağır ve son derece büyük malzeme ve makinelerin bir yerden diğerine taşınması, 1800 C ye kadar çıkabilen erimiş metaller, toksik ve aşındırıcı maddeler, solunum sisteminin maruz kaldığı toz, duman, kokular, soğuk, sıcak, termal konfor şartları, hijyen, gürültü vb. iş sağlığı ve güvenliği açısından en önemli riskleri oluşturmaktadır (Uçan 2011). 15

29 SGK istatistiklerine göre döküm sektörünün yer aldığı ana metal sanayi, iş kazalarının en sık gözlendiği faaliyet kolları arasında 4. sırada yer almaktadır. Yine döküm sektöründe yoğun olarak rastlanan normal sınırlar dışındaki ısılara maruz kalma, makinelerin sebep olduğu kazalar, herhangi bir şekilde vücudun zorlanmasından kaynaklanan incinmeler ve kaynak yaparken meydana gelen kazalar da kaza sebeplerine göre yapılan incelemelerde oldukça yüksek iş kazası sayılarına sahiptir (Çizelge ) (Anonim 2015) Kas ve iskelet hastalıkları Sektör büyük ölçekli ve emek yoğundur. Bu nedenle özellikle kas-iskelet sistemi yaralanmaları bu sektörde sıkça görülmektedir. Endüstrideki makineleşmeye rağmen bazı durumlarda elle taşıma yapılmakta olup bel incinmelerine, kas ve iskelet sistemi hasarına neden olmaktadır. İşletmelerdeki çalışma ortamının genellikle temiz olmaması, ortalıkta rastgele malzeme bulundurulması vb. nedenler, kaymalara, düşmelere, burkulmalara ve kırılmalara neden olmaktadır. Bunların azaltılması için ekipmandan veya ortamdan kaynaklanan risklerin giderilmesi, ekip çalışması yapılması, eğitimler yoluyla çalışanlara iş güvenliği bilincinin verilerek güvenlik kültürünün oluşması sağlanmalıdır. 16

30 Çizelge Sayılı kanunun 4-1/a maddesi kapsamındaki aktif sigortalılardan işlemi tamamlanan iş kazaları, meslek hastalıkları, sürekli iş göremezlik, ölüm vakaları ve standardize iş kazası oranlarının faaliyet gruplarına ve cinsiyete göre dağılımı, 2012 (Anonim 2015) 17

31 Çizelge Sayılı kanunun 4-1/a maddesi kapsamındaki aktif sigortalılardan işlemi tamamlanan iş kazaları, meslek hastalıkları vakaları sonucu toplam geçici iş göremezlik süreleri ile hastanede geçen günlerin faaliyet gruplarına ve cinsiyete göre dağılımı, 2012 (Anonim 2015) Çizelge sayılı kanunun 4-1/a maddesi kapsamındaki aktif sigortalıların geçirdiği iş kazalarının kaza sebeplerine göre dağılımı*, 2012 (Anonim 2015) 18

32 2.2.2 Tozlardan kaynaklanan hastalıklar Sektörde tozlardan kaynaklanan hastalıklara da oldukça çok rastlanır. Özellikle silika kumu ile yoğun şekilde çalışıldığından, silikozis hastalığına yakalanma riski oldukça yüksektir. İşletme iyi bir havalandırma sistemine sahip olsa dahi bazen gözle fark edilmeyen silika tozları ortamda bulunmaktadır. Döküm parça elde edilirken döküm malzemesine kalıbın kum parçaları yapışır, yine döküm parçası üzerinde çapak ve yolluklar bulunur. Çapak ve yollukların parçadan uzaklaştırılması ve kumlardan arındırılması gereklidir. Bu işlemler yapılırken döküm fabrikasında bu bölümde çalışanlar kum, grafit ve maden tozlarından meydana gelen karışımlara maruz kalırlar Kimyasal tehlikelerden kaynaklanan hastalıklar Polisiklik aromatik hidrokarbonların ve krom, nikel gibi metallerin dumanlarının termal parçalanma sırasında oluşmalarının kansorejen etkiye sahip oldukları bilinmektedir. Kaynak işleri sırasında ortaya çıkan metal dumanları da toksik olabilir ve metal ateşi hastalığına neden olabilir. Demir döküm materyallere kaynak yapılırken nikel çubuk kullanılır ve bu da nikel içerikli dumanlara neden olur. Plazma alev makinası da oldukça fazla miktarda metal dumanı, ozon, azot oksit ve UV radyasyonu oluşturur. Bunlarla birlikte dökümhanelerde bulunan bazı kimyasallar (formaldehit, dimetiletilamin, trietilamin) çalışanlarda gözlerin sulanması, kaşınması ve buğulu görme gibi rahatsızlıklara neden olur ( 2015) İş kazaları Sektörde kullanılan ocaklar, yapılan işin büyüklüğüne, eritilecek metalin miktarına ve yapılan işin şekline göre değişiklik gösterir. En çok kullanılan türü kupol ocaklardır. Ocakların içerisinde metaller erititilirken, genellikle çok yüksek sıcaklıklar kullanılır. 19

33 Eriyik haldeki metalin kalıplara dökülmesi sırasında, çok ciddi hayati riskler vardır. Kazanlardan dökülen yüksek sıcaklıktaki eriyik, yakınlarda bulunan çalışanların üzerine dökülebilir ve yanarak ölümlere ya da ciddi bölgesel yanıklara neden olabilmektedir. Kalıpların temizlenmesi ve kalıplardan çıkan dökümlerin çapaklarının alınması sırasında kullanılan taşlama aletleri de çok tehlikeli olabilmektedir. Bu aletlerin ve makinaların kullanımı sırasında hızla dönen diske el ve kolu kaptırmak, kesilmelere ve kopmalara neden olmaktadır. Ayrıca gözler için de büyük riskler söz konusudur Yüksek sıcaklıklarda çalışma kaynaklı rahatsızlıklar İnsan vücudundaki bütün biyolojik prosesler sıcaklığa bağlıdır, bu yüzden vücudun farklı çevre şartlarına göre uygun sıcaklık ve nem dengesinin korunması hayati öneme sahiptir. Çalışma ortamlarının klimatize edilmesi, çalışma kıyafetlerinin uygun cinsten seçilmesi; sıcak ortamda çalışan personelin, ağır işlerinin işletmenin uygun sıcaklığa sahip olduğu zaman dilimlerine kaydırılması büyük önem arz etmektedir. Çalışanlarda alışılagelen değerlerin üzerindeki sıcaklıkların meydana getirdiği en ciddi tablo ısı çarpmasıdır ve bu tabloda kişinin vücut sıcaklığının 41 C nin üzerine çıktığı gözlenmektedir. Sıcak çalışma ortamlarına direkt maruz kalınması, kaybedilen sıvının ve elektrolitlerin yerine konulmaması, bulunulan ortamın aşırı sıcak ve hava akımsız olması, kalın ve sentetik kıyafetler gibi nedenler ısı çarpmasına yol açmakta ve tüm vücut sistemleri bu durumdan olumsuz etkilenmektedir (Yıldız ve Bilir 2007). Isı çarpmasında tüm vücut sistemleri olumsuz etkilenir. Çünkü vücut fonksiyonları dar bir sıcaklık aralığında düzenli yürütülebilir. Terleme, solunum, vücudun temas ettiği daha soğuk cisimler ve ısının dalgalar şeklinde havaya verilmesi ısı kaybetme yollarımızdır. Sıcak havalarda bu sistemler yoluyla yeterli ısı kaybedilemez. Böylece sıcağın olumsuz etkileri ortaya çıkar. Isı çarpmasında erken dönemde yoğun terleme, halsizlik, ağız kuruluğu ve susama, kas krampları, tansiyon düşüklüğü, baş ağrısı, baş dönmesi, bulantı, kusma, soğuk ve terli bir cilt ile beraber idrar koyulaşması olur. Daha 20

34 ileri aşamalarda ateş, anormal davranışlar, bilinç bulanması, kuru-sıcak ve kırmızı cilt, hızlı ve yüzeysel solunum ve en sonunda bilincin tamamen kaybı gelişir. Isı çarpmasında erken önlem alınmazsa % 80 lere kadar varan ölüm olayları görülebilir. Çalışma ortamında yüksek ve düşük sıcaklığın olumsuz etkilerinden korunmak için, çalışma ortamında yapılan işe uygun termal konfor şartlarının sağlanması gerekir. Çalışma ortamında termal konfor şartlarının incelenmesi için gerekli ölçümler ve değerlendirmeler yapılır. 2.3 Termal Konfor Termal konfor, zihnimizin termal çevre ile etkileşiminden duyduğu memnuniyet ya da memnuniyetsizliğin bir ölçüsüdür ve ortamda bulunanların faaliyetlerine devam ederken sıcaklık, nem ve hava akım hızı gibi ortam şartları bakımından belirli rahatlık içerisinde bulunup bulunmadıklarını ifade eder. Ortamda termal konfor şartları yetersiz ise rahatsızlık duyulmaya başlanır ve özellikle çalışma ortamında sıkıntı ve rahatsızlık hali, çalışanlarda kapasite kaybına ve verimin düşmesine sebep olur. Bir ortamda bulunan tüm bireyler gerek psikolojik gerekse fizyolojik anlamda birbirinden farklılık göstereceğinden, ortamda bulunan herkesin termal konfor konusunda memnuniyetini sağlamak oldukça zordur. Çünkü her bireyin termal etkileşim içerisinde olacağı termal çevre aynı değildir. Ancak ortamda bulunan bireylerin belirli bir kısmı için oluşturulması gereken termal çevreden bahsedilebilir. Bir ortamın termal konfor şartlarının ifade edilmesinde 6 temel faktör kullanılır: 1. Hava sıcaklığı 2. Nem Çevresel 3. Hava akım hızı faktörler 4. Radyant ısı 5. Metabolik hız Kişisel 6. Giysi yalıtımı faktörler 21

35 Bu temel faktörlerin tamamı, zamana bağlı olarak değişkenlik gösterebileceğinden genellikle termal konforun ifade edilmesinde yatışkın hale gelmiş ortamlardan söz edilmektedir. Aynı şekilde termal konfor şartlarının sağlandığı bir ortama henüz giren kişi, kendisi için termal konfor şartının sağlanmadığını algılayabilir. Daha etkili değerlendirme yapabilmek için ortama dışarıdan gelen kişinin ortamda belirli bir süre (en fazla 1 saat olarak düşünülebilir) geçirdikten sonraki algısı değerlendirilmelidir Hava sıcaklığı Vücudumuzdaki tüm metabolik aktiviteler, vücudumuzun sıcaklığına, dolayısıyla içerisinde bulunduğumuz termal çevrenin sıcaklığına bağlı olarak değişkenlik gösterir. Özellikle solunum, asit ve baz dengesi, kanda oksijenin taşınımı gibi hayati faaliyetlerimizi sağlıklı olarak gerçekleştirebilmemiz için vücut sıcaklığımızın belirli değerlerde sabit olarak tutulması gerekmektedir. Vücudumuz, içerisinde bulunduğumuz çevre ile sürekli olarak ısı alışverişindedir. Çevremizin sıcaklığı vücudumuzun sıcaklığından düşük olduğunda vücudumuz ısı kaybederken, çevre sıcaklığı vücudumuzun sıcaklığından yüksek olduğunda ise ısı kazanır. Bu alışveriş esnasında vücut sıcaklığı değişkenlik göstereceğinden, tüm metabolik faaliyetlerimiz de değişkenlik gösterir ve rahatsızlık duyarız. Herkesin sıcaklığı farklı hissediyor olması bu kavramın bilimsel olarak ele alınmasına ve kullanılmasına engel değildir. Konuya bu açıdan bakıldığında insan fizyolojisi yanında psikolojik etkenler nedeni ile kişiden kişiye değişen farklı hissetmeleri bilimsel olarak karşılayacak ortalama değerlerin kullanılmasında toplumsal fayda olduğu kuşkusuzdur. 22

36 Hissedilen sıcaklık değerleri aşağıdaki hususlar göz önünde bulundurularak kullanılmalıdır: Hissedilen sıcaklık, vücudun dış ortam sıcaklığı ile kendi sıcaklığı arasındaki farkı gidermek için girişeceği çabanın bir nevi ölçüsü olduğundan herkes tarafından farklı hissedileceği unutulmamalıdır. Hissedilen sıcaklık değeri hesaplanırken hem nem değerinin hem de sıcaklık değerinin kullanılması gerekmektedir. Bu iki değerden birisi bulunmadığında hissedilen sıcaklık hesaplanamaz Nem Termal konforun ifade edilmesinde sıcaklığın yanında nemin de katkısı oldukça yüksektir. Havadaki nemin ifade edilmesinde genellikle iki farklı tanım kullanılır; mutlak nem; birim hava moleküllerin içerdiği su miktarını ifade ederken; bağıl nem ise mutlak nemin aynı sıcaklıkta aynı havanın taşıyabileceği maksimum su miktarına oranını ifade eder. Çalışma ortamında nem değerinin düşmesi vücudumuzda üşüme olarak hissedilebilirken, yükselmesi ise bunalmamıza neden olur ve iş gücü kaybı ile sonuçlanabilir. Çizelge 2.6 Yüksek sıcaklığın insan vücuduna etkileri (-1) 26 Soğuk Serin Sıcak Fiziksel etkinliğe ve etkilenme süresine bağlı olarak oluşan termal stresten dolayı halsizlik, sinirlilik, dolaşım ve solunum sisteminde birçok rahatsızlık meydana gelebilir Çok Sıcak Fiziksel etkinliğe ve etkilenme süresine bağlı olarak kuvvetli termal stres ile birlikte ısı çarpması ısı krampları ve ısı yorgunlukları oluşabilir Tehlikeli Sıcak Güneş çarpması, ısı krampları veya ısı bitkinliği meydana gelebilir. > 55 Tehlikeli Sıcak Isı veya güneş çarpması tehlikesi oluşur. Termal şok an meselesidir. 23

37 2.3.3 Hava akım hızı Gerek çalışma gerekse çalışma dışındaki ortamlarda kirli havanın uzaklaştırılması ve temiz havanın sağlanması için havalandırmaya ihtiyaç duyulur. Aynı şekilde ortam sıcaklığının ve neminin ayarlanması için de doğal ve mekanik havalandırma yöntemlerinin kullanımına ihtiyaç duyulabilir. Sıcaklık ve nemin yanında hava akım hızının da termal konfora etkisi oldukça büyüktür. Farklı sıcaklık ve nem değerlerine sahip olan iki farklı ortamda hava akım hızlarının ayarlanması ile aynı termal konfor algısı sağlanabilmektedir. Örneğin; 37 C sıcaklık, % 10 nem ve 3 m/sn hava akım hızı ile 27 C sıcaklık, % 75 nem ve 0,1 m/sn hava akım hızı, sıcaklık duygusu bakımından eşdeğer olabilir. Yani bu iki farklı durumun kişi üzerindeki etkisi aynıdır. Hava sıcaklığı, nemi ve hava akım hızının beraberce oluşturduğu sıcaklık etkisine efektif sıcaklık denir ( 2015). Çizelge 2.7 Düşük sıcaklığın insan vücuduna etkisi (-2) - (-9) Soğuk (-10) (-25) Çok Soğuk Kuru ciltte 5 saatten daha az sürede çatlama ve soğuk ısırığı riski. (-26) (-45) Aşırı Soğuk Açıkta kalan vücut yüzeylerinde 1 dakika içinde donma riski. (-46) (-59) Tehlikeli Soğuk < (-60) Tehlikeli Soğuk Açıkta kalan vücut yüzeylerinde 30 saniye içinde donma riski. Açıkta kalan vücut yüzeylerinde 30 saniyeden daha kısa sürede donma riski. 24

38 2.3.4 Radyant ısı Termal radyasyon herhangi bir ortama ihtiyaç duymadan iletilebilen, emilebileceği bir yüzeye çarpmadıkça sıcaklık artışı meydana getirmeyen elektromanyetik bir enerjidir ve iletimi ortam gerektirmediğinden havalandırma ile kontrol edilmesi de mümkün değildir. Özellikle döküm, maden, cam vb. sektörlerde yoğun olarak rastlanan radyant ısı maruziyetinden korunmanın iki temel yolu bulunmaktadır: 1. Radyant ısı kaynağı ile ortamdaki insanlar arasına yansıtma katsayıları yüksek olan malzemelerden koruyucu siperler yerleştirilebilir. 2. Radyant ısıyı yayan sıcak cisimlerin yüzeyleri, ışıma özelliğini azaltmak adına ışıma özelliği zayıf boyalar veya malzemeler ile boyanabilir / kaplanabilir Metabolik hız Vücudumuzdaki ısı üretimi metabolizma hızı olarak adlandırılır ve bu ısı besinlerin yanması ile açığa çıkan enerjiden kazanılır. Farkında olmasak da günlük aktivitelerimizin ve bu aktiviteleri gerçekleştirirken vücudumuzun aldığı pozisyonların metabolik hıza ve vücut sıcaklığına etkisi oldukça fazladır. Isı üretimi ve kaybı kişiden kişiye farklılık göstermektedir ve bu farklılığı azaltmak adına birim vücut yüzey alanına bağlı değişkenler kullanılmaktadır (Anonymous 2010). 25

39 Çizelge 2.8 Bazı günlük aktiviteler için metabolizma oranları (Anonymous 2010) Aktivite Dinlenme Uyuma Oturma Ayakta Yürüme 0,9 m/s 1,2 m/s 1,8 m/s Ofis Aktiviteleri Oturarak okuma, yazma Daktilo, bilgisayarda yazma Kaldırma / paketleme Araç Kullanma Otomobil Ağır vasıta Çeşitli İş Aktiviteleri Ev temizleme Makine kullanılarak yapılan işler Hafif işler (ör. Elektrik end.) Ağır işler Ağır yük kaldırma (50 kg) Kazma, kırma işleri Çeşitli Özel Uğraşlar Egzersiz Tenis Basketbol Güreş 1 met = 58,2 W / m 2 Metabolik Oran (W/m 2 ) Metabolik Oran (met) 0,7 1,0 1,2 2,0 2,6 3,8 1,0 1,1 2,1 1,0 2,0 3,2 2,0 3,4 2,0 2,4 4,0 4,0 4,0 4,8 3,0 4,0 3,6 4,0 5,0 7,6 7,0 8,7 26

40 2.3.6 Giysi yalıtımı İnsan vücudu ile termal çevresi arasındaki ısı alışverişi kütle transferi, taşınım ve ışınım mekanizmaları ile gerçekleşmektedir. Bu nedenle deri ile çevre arasında yer alan giysinin ısı ve nem alışverişine karşı olan davranışı oldukça önemlidir. Termal konforun ifade edilmesinde giysiler için ısı transferine karşı direnç, giysinin türüne göre aldığı yatılım birimi ile ifade edilmektedir (Anonymous 2010). Çizelge 2.9 Çeşitli giysi türleri ve yalıtım katsayıları (Anonymous 2010) Yalıtım Katsayısı, Kıyafet I cl (clo) Pantolon, kısa kollu gömlek 0,57 Pantolon, uzun kollu gömlek 0,61 Pantolon, uzun kollu gömlek, ceket 0,96 Diz uzunluğunda etek, kısa kollu gömlek 0,54 Ayak bileği uzunluğunda etek, uzun kollu gömlek, ceket 1,1 Etek / Elbise 0,54 1,10 Şort 0,36 Önlük / Tulum 0,72 1,37 Spor Kıyafetleri 0,74 Uzun kollu pijama ve uzun pijama altlığı 0,96 1 clo = 0,155 m 2 K / W Termal konfora etki eden diğer faktörler Uluslararası anlamda kabul gören standartlara göre, bir ortamda termal konfor şartları sağlanmaya çalışılırken, ortamda bulunan topluluğun bir kısmı için daima termal konfor şartlarının sağlanamadığı, ancak belirli bir yüzdeye göre kabul edilebilir şartların oluştuğu tahmin edilmektedir. 27

41 Ortam hakkında çok detaylı bilginin edinilemediği tipik uygulamalarda % 80 kabul edilebilirlik yeterli olabilirken, daha yüksek termal konfor standardının yakalanmasının amaçlandığı detaylı çalışmalarda bu limit % 90 kabul edilebilirliğe çıkmaktadır. Yüksek kabul edilebilirlik limitlerinin yakalanması, ancak termal konfora etki eden temel parametrelerin yanında - hava sıcaklığındaki düşey farklılık, - radyant sıcaklık asimetrisi, - vücudun bir bölgesinin sıcaklığının lokal hava akımı ile değişimi, - zemin yüzeyinin çok sıcak ya da çok soğuk olması, - sıcaklığın zamana bağlı değişim göstermesi, - çalışma ortamında işleme sıcaklığının periyodik olarak yükselip alçalması gibi ikincil parametrelerin de hesaba katılmasıyla mümkün olmaktadır Termal konforun değerlendirilmesi Konforun ölçülmesi ile ilgili olarak P.O. Fanger bir model geliştirmiştir. Bu model, ısıl konfora etkiyen kişisel ve çevresel faktörlerin bileşenlerinin matematiksel olarak ifadesini sağlamıştır. Fanger, bir ortamda bulunan insanların ortamı nasıl algıladığı ile ilgili PMV (Predicted Mean Vote, Tahmini Ortalama Oy) değerini matematiksel bir ifade olarak ortaya koymuştur. Ayrıca PMV değeri kullanılarak ortamdaki insanların yüzde kaçının ısıl ortamdan memnun olduğunu ortaya koyan bir değer olan PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied, Tahmini Memnuniyetsiz Yüzdesi) değeri de hesaplanabilmektedir (Fanger 1967). Fanger, geliştirmiş olduğu 7 nokta termal duyarlılık ölçeği ile çok sayıda bireyden oluşan bir topluluk için en az % 80 lik memnuniyeti sağlayacak konfor sıcaklığını tahmin etmeye çalışmıştır. Duyarlılık ölçeğinde konfor bölgesi için +1, 0, -1 oyları konforlu olarak nitelendirilmiştir (Çizelge 2.10). 28

42 Çizelge Noktalı termal konfor duyarlılık ölçeği (Fanger 1967) PMV Anlam Yorum +3 Aşırı Sıcak Bunaltıcı ve tolere edilemez. +2 Sıcak Çok sıcak. +1 Hafif Sıcak Tolere edilebilir, sıcak. 0 Nötr Konforlu -1 Hafif Serin Tolere edilebilir, serin. -2 Serin Çok serin. -3 Soğuk Tolere edilemez, soğuk. Bireyler arasında, kişilerin o anki psikolojik halleri, kıyafet seçimleri ve diğer kişisel parametrelerinden kaynaklı yaklaşık 2 C ya da termal duyarlılık ölçeğinin bir birimine kadar farklılık görülmektedir. Bu yüzden mekandaki termal çevre PMV modeline göre oluşturulursa, bu mekandaki bireylerin bazılarının termal olarak memnuniyetsiz olmaları olasıdır. İnsanlar arasındaki bu fark PPD göstergesi ile ifade edilmektedir. PMV göstergesiyle tanımlanan konfor sıcaklığında PPD göstergesi, kullanıcıların % 5 inin hala termal çevreden memnun olmadığını gösterir (Şekil 2.11). Bu yüzden PMV modeli kullanıcıların çoğunluğu için memnun verici sıcaklık aralığını belirlerken, tüm kullanıcıların termal olarak aynı koşullarda memnun olabileceğini düşünmek doğru değildir. 29

43 Şekil 2.11 Tahmini ortalama oy (PMV) ile tahmini memnuniyetsiz kişi yüzdesinin (PPD) değişimi Termal konfor ile ilgili olarak Avrupa da ISO 7730 standardı kabul görürken, Amerika da ise ASHRAE Standart 55 termal konforu incelemektedir. Bu standartlarda PMV ve PPD değerleri ile ilgili referans değerler de yer almaktadır. ASHRAE Standart 55, bir ortamın konforlu sayılabilmesi için, eğer ortam termal olarak homojen ise, o ortamda bulunan insanların % 90 ının ısıl ortamdan memnun olması şartını belirtmiştir. Fakat asimetrik bir ısıl ortam mevcut ise % 80 de kabul edilebilir bir değerdir. ISO 7730 ise konforlu bir ortam için PMV değerlerinin ±0,5 değerleri arasında kalmasını önermektedir. Bu değer ortamdaki bulunan memnuniyetsiz kişilerin oranının % 10 u aşmaması anlamına gelmektedir. 30

44 2.4 Bulanık Mantık Temelli Çok Kriterli Karar Verme Çok kriterli karar verme İşletmeler, hayatlarını sürdürebilmek için birçok seviyede farklı kararlar almak zorundadırlar. Bu kararları alırken, karar vericiler doğru ve güvenilir verilere ve değerlendirme süreçlerine ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden karar verme süreçlerine bilimsel tekniklerin dahil edilmesi sonuçların daha güvenilir olmasına ve subjektif kararlardan uzaklaşılmasına yardımcı olur. Çeşitli karar problemleri ile karşı karşıya kalan yöneticiler için zor problemlerden biri de, alternatifler kümesinden uygun alternatifin seçilmesidir. Bu seçim prosedürüne çelişen ve fazla sayıda kriter dahil olduğundan geleneksel seçim prosedürlerinin kullanılması gerçekçi bir çözüm sunmaz. Bu nedenle, çok kriterli karar verme yöntemleri günümüzde birçok çalışmada kullanılmaktadır (Görgülü vd. 2013). Çok kriterli karar verme ile ilgili bazı temel kavramlar şu şekilde tanımlanabilir; Genellikle alternatifler, karar vericiye sunulan değişik faaliyet seçeneklerini temsil ederler. Kriterler; söz konusu probleme bağlı olarak birkaç tane ya da çok daha fazla sayıda olabilir. Kriterlerin sayısının fazla olduğu pek çok problemde, kriterler hiyerarşik bir yapıya sahiptirler. Bazı kriterler temel kriter niteliğini taşırken, diğerleri bunların alt kriterleri; hatta bir ağaç yapısında alt kriterlerin de alt kriterleri şeklinde tanımlanabilmektedirler. Hemen hemen her çok kriterli karar verme problemini çözebilmek için, her bir kriterin göreceli önemini gösteren bir bilgiye gereksinim duyulur. Kriterlerin göreceli önemi genellikle toplamı 1 olacak şekilde normalize edilmiş bir ağırlıklar kümesi şeklinde verilir. N tane kriter olması durumunda, ağırlık kümesi aşağıdaki gibidir. (2.1) 31

45 Birçok kriterli karar verme problemi, matris formatında kolayca ifade edilebilir. Herhangi bir karar matrisi D, m x n boyutunda bir matristir ve elemanları olan x ij ler; genellikle A i ile gösterilen i seçeneğinin, x j ile gösterilen j kriterine göre performans değerlendirmesini göstermektedir. Burada; A i, i = 1,..., m, alternatifleri ifade eder; X j, j = 1,..., n, alternatif performanslarının ölçülmesinde kullanılan kriterler; ve X ij ise X j kriterine göre A i alternatifinin performansıdır. ÇKKV nin aşamaları şunlardır; Alternatiflerin tanımlanması, Kriterlerin belirlenmesi, Kriterlerin kıyaslanması ve alternatiflerin kriterlere göre değerlendirilmesi, Uygun bir ÇKKV yönteminin kullanılması, Optimal çözümün bulunması, Nihai çözüm uygun değilse yeni bilgilerin toplanması ve adımların tekrar gerçekleştirilmesi Bulanık mantık Bulanık mantık kavramı ile ilgili ilk ciddi adım 1965 yılında L.A. Zadeh tarafından yayınlanan bir makalede bulanık mantık veya bulanık küme kuramı adı altında ortaya konmuştur. Zadeh bulanık mantığın genel özelliklerini şu şekilde ifade etmiştir: 32

46 Bulanık mantık, kesin değerlere dayanan düşünme yerine yaklaşık düşünme kullanır. Bulanık mantıkta bilgi dilsel ifadeler şeklindedir. Bulanık mantıkta her şey [0, 1] aralığında belirli bir derece ile gösterilir. Bulanık çıkarım işlemi, dilsel ifadelerin birbirleri arasında tanımlanan kurallar ile gerçekleştirilir. Mantıksal olan tüm sistemler bulanık olarak ifade edilebilir. Bulanık mantık, matematiksel modelin elde edilmesi çok zor olan sistemler için oldukça uygundur. Klasik mantıkta sınıflandırmalar kesindir, yani bir eleman bir kümenin ya elemanıdır veya değildir, kısmi üyelik olamaz. Kısaca, klasik kümelerde 0 ve 1 mantığı vardır. Diğer taraftan bulanık mantık, klasik mantıktan farklı olarak insan mantığını taklit ederek belirsiz ve yaklaşık durumlarda işlem yapabilme yeteneğine sahiptir. Bulanık mantıkta bir eleman birden fazla kümenin elemanı olabilir. Bulanık kümelerde bir nesne bir grubun kısmi olarak üyesi olabilir. Üyelik derecesi, üyelik fonksiyonu olarak adlandırılan genelleştirilmiş bir karakteristik fonksiton sayesinde tanımlanır: µa(u): U [0, 1] (2.2) U genel küme; A, U nun bulanık alt kümesidir. Bulanık sayılar, bulanık kümelerin özel bir alt kümesidir. Bulanık sayı terimi 10 a yakın, 7 civarında gibi kesin olmayan sayısal nicelikleri ele almak için kullanılır. Bulanık sayılar üyelik fonksiyonları kullanılarak tanımlanır. µ Ã (x) ile gösterilen üyelik fonksiyonu [0, 1] aralığında değer alır. µ Ã (x) = 0 ise x sayısı kümenin elemanı değildir. µ Ã (x) = 1 ise x sayısı kesinlikle kümenin elemanıdır. Diğer durumlarda x in kümede olması bulanık olarak tanımlanmıştır. µ Ã (x) değeri 1 e yaklaştıkça x elemanının kümedeki üyeliği artar. 33

47 Yamuk bulanık sayılar, à = (l, m, n, s) gibi dört parametre ile tanımlanmaktadır. l, m, n, s için seçilecek olan farklı değerler, simetrik veya simetrik olmayan yamuk üyelik fonksiyonları elde edilmesine neden olmaktadır. Yamuk üyelik fonksiyonu parçalı şekilde; (x - l) / (m - l) (l x m) µ à (x) = 1 (m x n) (2.3) (s - x) / (s n) (n x s) olarak ifade edilmektedir (Şekil 2.12). l m n s Şekil 2.12 Yamuk üyelik fonksiyonu à = (a 1, a 2, a 3, a 4 ) ve = (b 1, b 2, b 3, b 4 ) iki pozitif yamuk bulanık sayı olup, bu iki yamuk bulanık sayı üzerindeki bazı aritmetik işlemler aşağıdaki gibidir. à (+) = (a 1, a 2, a 3, a 4 ) (+) (b 1, b 2, b 3, b 4 ) = (a 1 + b 1, a 2 + b 2, a 3 + b 3, a 4 + b 4 ) à (-) = (a 1, a 2, a 3, a 4 ) (-) (b 1, b 2, b 3, b 4 ) = (a 1 - b 1, a 2 - b 2, a 3 - b 3, a 4 - b 4 ) à (x) = (a 1, a 2, a 3, a 4 ) (x) (b 1, b 2, b 3, b 4 ) = (a 1 b 1, a 2 b 2, a 3 b 3, a 4 b 4 ) 34

48 à (ϕ) = (a 1, a 2, a 3, a 4 ) (ϕ) (b 1, b 2, b 3, b 4 ) = (a 1 ϕ b 1, a 2 ϕ b 2, a 3 ϕ b 3, a 4 ϕ b 4 ) kã = (ka 1, ka 2, ka 3, ka 4 ) (Ã) -1 = (1/a 4, 1/a 3, 1/a 2, 1/a 1 ) Karar vericinin son kararı verebilmesi için çoğu zaman kesin değerlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla bulanık sayılarda durulaştırma işlemleri gerçekleştirilmektedir. Literatür taraması sonucu birçok durulaştırma metotu ortaya konulduğu görülmüştür. Bu çalışmada durulaştırma metotları arasında en yaygın olarak kullanılan Lin ve Lee (2006) nin geliştirmiş olduğu metot kullanılmıştır. Metota göre, bir à = (l, m, n, s) yamuk bulanık sayısında durulaştırma işlemini aşağıdaki formülle gerçekleştirmişlerdir. N = (2.4) Üçgen bulanık sayılar da yamuk bulanık sayılara benzer olarak, à = (l, m, n) gibi üç parametre ile tanımlanmaktadır. l, m, n parametreleri sırasıyla en küçük olası değeri, en olası değeri ve en büyük olası değeri göstermektedir. Üçgen üyelik fonksiyonu parçalı şekilde; 0, (x < l) µ à (x) = (x - l) / (m l) (l x m) (2.5) (n - x) / (n m) (m x n) 0 (x > n) olarak ifade edilmektedir (Şekil 2.13). 35

49 l m n Şekil 2.13 Üçgen üyelik fonksiyonu à = (a 1, a 2, a 3 ) ve = (b 1, b 2, b 3 ) iki pozitif üçgen bulanık sayı olup, bu iki üçgen bulanık sayı üzerindeki bazı aritmetik işlemler aşağıdaki gibidir. à (+) = (a 1, a 2, a 3 ) (+) (b 1, b 2, b 3 ) = (a 1 + b 1, a 2 + b 2, a 3 + b 3 ) à (-) = (a 1, a 2, a 3 ) (-) (b 1, b 2, b 3 ) = (a 1 - b 1, a 2 - b 2, a 3 - b 3 ) à (x) = (a 1, a 2, a 3 ) (x) (b 1, b 2, b 3 ) = (a 1 b 1, a 2 b 2, a 3 b 3 ) à (ϕ) = (a 1, a 2, a 3 ) (ϕ) (b 1, b 2, b 3 ) = (a 1 ϕ b 1, a 2 ϕ b 2, a 3 ϕ b 3 ) kã = (ka 1, ka 2, ka 3 ) (Ã) -1 = (1/a 3, 1/a 2, 1/a 1 ) Karar vericinin son kararı verebilmesi için çoğu zaman kesin değerlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla bulanık sayılarda durulaştırma işlemleri gerçekleştirilmektedir. Literatür taraması sonucu birçok durulaştırma metotu ortaya konulduğu görülmüştür. Bir à = (l, m, n) üçgen bulanık sayısında durulaştırma işlemini aşağıdaki formülle gerçekleştirmişlerdir. 36

50 N= (2.6) MATLAB bulanık mantık araç kutusu MATLAB Bulanık Mantık Araç Kutusu, bulanık mantık işlemlerini bir arayüz ile gerçekleştirmemizi sağlayan bir program eklentisidir. Komut satırına <fuzzy> yazılarak ulaşılan araç kutusunda FIS Editor ile giriş ve çıkış sinyallerinin bulunduğu.fis uzantılı Fuzzy Logic (Bulanık Mantık) dosyası oluşturulur. Şekil 2.14 FIS Editor (Bulanık Çıkarım Sistemi Editörü) Girişler belli bir matematiksel modele göre değerlendirilerek çıkışlar elde edilir. MATLAB da Mamdani ve Sugeno adı ile iki farklı yapı vardır. Sugeno, girdilere göre sabit ya da lineer bir çıkış üretirken, Mamdani sonucu, ağır hesaplamalarla gerçeğe daha yakın bir şekilde oluşturur. 37

51 Bulanık Çıkarım Sistemi Editörü altındaki bazı menüler ve anlamları şu şekildedir: And Method: Kural editöründe girişlerin hangi AND metotu ile birleştirileceğini belirler. Or Method: Kural editöründe girişlerin hangi OR metotu ile birleştirileceğini belirler. Implication: Bulanıklaştırma işleminde kullanılacak metotu belirler. Aggregation: Çıkış sinyalinin hangi metot ile birleştirileceğini belirler. Defuzzification: Durulaştırma işleminde kullanılacak olan yöntem belirlenir. Şekil 2.15 Arayüz üzerinde değişken girişi ve bellek üzerindeki dosyaya kayıt işlemleri Arayüz üzerindeki çeşitli menüler ile girişler, çıkışlar ve hazırlanan kurallar bellek üzerinde bir dosyaya kaydedilmekte (Export) ve daha sonsasında tekrar Bulanık Mantık Arayüzü ne yüklenebilmektedir. Aynı zamanda yeni giriş ve çıkış değişkenleri ile bu değişkenler üzerine üyelik fonksiyonları da bu menüler ile eklenebilmekte veya çıkartılabilmektedir. 38

52 Şekil 2.16 Editör üzerindeki çeşitli menüler ve anlamları Kural editörü ile giriş ve çıkış arasındaki bağlantıyı sağlayacak kuralların girişi gerçekleştirilmektedir. Şekil 2.17 Kural editörü menüsüne erişim 39

53 Şekil 2.18 Kural editörü Giriş ve çıkış fonksiyonları bu fonksiyonları birbirine bağlayan kural tabanının oluşturulmasının ardından Kural Görüntüleyici (Rule Viewer) ile kural tabanına uygun olarak girişlerdeki değerlerin değişimine göre çıkışlarda meydana gelen değişim incelenebilmektedir. Şekil 2.19 Kural görüntüleyici menüsüne erişim 40

54 Şekil 2.20 Giriş fonksiyonlarındaki değişim ile çıkış fonksiyonunun değişimi Bulanık çok kriterli karar verme Bulanık küme teorisinin kullanımına en uygun alanlardan biri karar analizidir. Genellikle çok kriterli karar problemleri içerdikleri karmaşık, değerleri sözel olabilen ancak çok iyi tanımlanamayan kriterler nedeniyle bulanık küme teorisi kullanılarak modellenmeye çok uygundur. Son yıllarda bulanık kümelerin, çok kriterli karar verme sürecine dahil edilmesiyle çok kriterli karar vermenin alanı genişletilmiş ve bulanık çok kriterli karar verme ortaya çıkmıştır (Gültaş 2007). Klasik çok kriterli karar verme yöntemlerinde, kriterlerin ağırlıklarının ve önem derecelerinin kesin olarak bilindiği varsayılmaktadır. Fakat kesin veriler gerçekte karşılaşılan problemleri modellemede yetersiz kalmaktadır. Bulanık çok kriterli karar verme yöntemleri ise kriterleri ve alternatifleri değerlendirmede sözel değişkenleri kullanma olanağı sunmanın yanında, kesin olmayan verileri sayısallaştırarak etkin sonuçlar vermektedir (Karakaşoğlu 2008). 41

55 2.4.5 Bulanık analitik hiyerarşi prosesi Analitik Hiyerarşi Prosesi, öncelikle Myers ve Alpert (1968) tarafından ortaya konmuş, sonrasında ise Prof. Saaty tarafından geliştirilerek çok ölçütlü karar verme problemlerinin çözümünde kullanılmaya başlanmıştır. Prof. Saaty, beklenmedik problemlerin planlanması, toplumun refah düzeyini artırmak amacıyla, endüstride hisse senetlerinin dağılımlarının incelenmesi, Sudan için ulaştırma sisteminin geliştirilmesi gibi konu başlıkları altında karmaşık problemler üzerinde çalışmıştır. Yöneylem araştırmaları ve matematik alanında birçok teorik katkısı bulunan Saaty, mevcut modelleme yaklaşımlarının karar verme problemlerinin çözümünde beklenen etkiyi gerçekleştirlediğini fark etmiş ve karmaşık karar problemlerinin çözümünde kullanılmak üzere kolay anlaşılabilir ve uygulanabilir bir yöntem geliştirme çabasına girmiştir. Gerçekleştirmiş olduğu çalışmalarının sonucunda, önemi gittikçe artan ve her alanda kullanımı hızla yaygınlaşan, modern karar destek yöntemlerinden biri olan AHP yöntemini geliştirmiştir (Yaralıoğlu 2001). Çok ölçütlü karar verme tekniklerinden biri olan Bulanık Analitik Hiyerarşi Prosesi (BAHP) de yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. İnsani düşünme stilini yansıtmak için AHP prosesinden yola çıkılarak geliştirilmiştir. BAHP tekniğinde, bütün alternatiflerin öznel ve nesnel kriterlere göre değerlendirme değerlerini göstermek amacıyla, genellikle bulanık sayılar ile karakterize edilen sözlü ifadeler kullanılmaktadır. Net olmayan nicel kriter değerlerinin net olmayan değerlendirmeleri, yine bu bulanık sayılar ile ifade edilebilmektedir (Kuo vd. 2006). BAHP oranlama tekniği ile yerel öncelikleri saptamakta ve bunları toplayarak global öncelikleri çıkarmaktadır. Bulanık aritmetiğin kullanılması ile teknik, her bir kriter için elde edilen puanları birleştiren ağırlık vektör serisini oluşturmaktadır. Buna uygun bir puanlar kümesi hesaplandıktan sonra bu puanların ortalaması olan bütünleşik bir puan oluşturulmaktadır (Kahraman vd. 2004). 42

56 BAHP' nin en önemli avantajlarından biri çoklu kriterlerin karşılaştırılmasında sağladığı kolaylıktır. Algı tabanlı yargı aralıklarının kullanılabilmesi, deterministik tercihlerin oluşturulmasına gerek kalmaması bu yöntemi avantajlı kılmakladır. Karar vericilerin yargılarına dayanan bir yaklaşımın kullanılması bulanık sayıları kullanmayı gerektirmektedir. Bulanık sayılar karar verme sürecini daha iyi temsil edebilmektedir (Kuo vd. 2006). Analitik hiyerarşi prosesinde çözüm adımları şu şekilde sıralanır: Problem ortaya konur, hiyerarşide en üstte yer alacak hedef belirlenir. Daha sonra hiyerarşi oluşturulur. Oluşturulan hiyerarşide; en üstte amaç olmak üzere kriterler, alt kriterler ve alternatifler belirlenir. İkili karşılaştırma matrisi oluşturulur. Oluşturulan ikili karşılaştırma matrisinden yararlanarak ağırlık vektörü bulunur. Tutarlılık oranı hesaplanır ve tutarlılık durumuna karar verilir. Tutarlı olmama durumunda ikili karşılaştırmalar tekrar gözden geçirilerek işlemler tekrarlanır. Her seviyesi üst sıralara çıkıldıkça azalma eğilimi gösteren ve bir üst sıradakinin amacına uygun birçok karşılaştırma faktöründen oluşan ve derecelendirme vazifesini gören her ağ yapıya hiyerarşi denir. AHP nde karar problemi hiyararşilerden yararlanılarak düzenlenir. Hiyerarşiler, karar problemine ilişkin bilgiyi ayrıntılı olarak göstermekte, çeşitli seviyelerden oluşmakta ve her bir seviye de karar probleminin farklı bir parçasını ifade etmektedir. Hiyerarşi genel olarak dört basamaktan oluşur. Basamaklar en üst basamaktan en alt basamağa doğru şu şekilde sıralanır: 1- Karar verilecek problem 2- Ana kriterler 3- Alt kriterler 4- Alternatifler 43

57 Şekil 2.21 Analitik hiyerarşi (Razmi vd. 2002) Hiyerarşide en üst basamakta yer alan amaç, çok kriterli, objektif kararların yanında sübjektif karar vermeyi de gerektiren, kriterleri, alt kriterleri bulunan bir yapıya sahip olmalıdır. Analitik Hiyerarşi Prosesi, karar vericinin belirlediği her bir kriterin göreceli önemlerini belirlemesine ve daha sonra her bir kritere göre karar alternatifleri arasında seçim yapmasına gereksinim duyar. Dolayısıyla AHP yöntemi, önceden tanımlanmış bir karşılaştırma ölçeği kullanarak ikili karşılaştırmalarla hiyerarşideki karar noktalarına ilişkin önem farklılıklarını yüzde dağılımlara dönüştürmektedir. Böylece, sistematik bir yaklaşımla sayısal performans ölçümleri, sübjektif değerlendirmeler ile birleştirilerek sonuçlar elde edilmektedir. İkili karşılaştırma matrisi oluşturulurken eğer ele alınacak n tane eleman varsa ikili karşılaştırma yapılacağından n elemanın ikili kombinasyonu kadar karşılaştırma yapılması gerekir. İkili karşılaştırma matrisinde A 1, A 2,, A n kriterler olsun. A = (a ij ), ij = 1, 2,., n, nxn boyutunda bir matrisle kriterlerin önem dereceleri A 1, A 2,, A n olarak 44

58 tanımlansın. Matrisin elemanları olan a ij aşağıdaki iki özelliğe sahip olmalıdır (Saaty ve Özdemir 2003). 1- Eğer a ij = k ise a ji = 1/k olmalıdır (k 0) 2- Eğer A i ile A j eşit öneme sahip ise, a ij =1 ve a ji =1 olmalı ve hepsi a ii =1 olarak alınmalıdır. Bu özellikleri sağlayan A matrisi: şeklinde olur. İkili karşılaştırma matrisi oluşturulurken 1-15 arası bir ölçek kullanılır. Genel olarak ise 1-9 ölçegi tercih edilmiştir. Kullanılan 1-9 ölçeği Saaty tarafından çizelge 3.1 deki gibi tanımlanmıştır (Saaty ve Özdemir 2003). AHP, ikili karşılaştırma sürecinde birden çok kişinin yargılarının değerlendirilmesine olanak tanımaktadır. Dolayısıyla yapılan çalışma sonunda verilecek karar birçok kişiyi etkileyecek yapıda ise ikili karşılaştırma karar matrisleri farklı kişilerin yargılarının birleştirilmesi ile oluşturulur. Bu kritik bir konudur, çünkü bir grubun her üyesinin tüm kriterler için yargıda bulunacağı düşünülürse, bu yargıların bir uzlaşma sağlayacak şekilde birleştirilmesi gerekmektedir. Grup karar vermede yargıların birleştirilerek uzlaşma sağlanmasına yönelik literatürde fikir birliği, oy verme, ortalama hesaplama gibi çeşitli yöntemler söz konusudur: Fikir birliği: Katılımcıların hiyerarşiyi ve yargıları ortak kararla oluşturmasıdır. 45

59 Oy verme: Grup içinde fikir birliği sağlanamıyorsa, grup yargılarında oy birliği ya da uzlaşma yoluna gidilebilir. Ayrıca bunun için de üyelerin yargılarından bir uzlaşma çıkarma görevini alacak bir aracıya başvurulabilir. Fakat oylama halinde zorluklar oluşabilmektedir. Oylama anında tüm grup bireylerinin bulunması gerekmektedir. Katılımcılar içinden atak olanlar belirleyici olurken, çekingen olan katılımcılar bildirecekleri çok önemli bilgiler olmasına rağmen hiç konuşmayabilmektedirler. Toplantıda birkaç kişi radikal olarak farklı değerler verirse, diğer yargılara bakılarak yaygın şekilde kabul edilenler baz alınır. Grup üyeleri birbirinden bağımsız ve farklı ortamlarda ise, her bir üyenin yargısı hakkında bilgi elde edilerek bu bilgiler matematiksel olarak örneğin geometrik ortalama ile kombine edilebilir. Birleştirme işleminde birçok araştırmacı, tutarlı ikili karşılaştırma matrisleri elde edebilmek için, geometrik ortalama yönteminin kullanılmasını önermektedir. İkili karşılaştırma matrisinin ağırlık vektörü bulunduktan sonra, bulunan bu değerlerin tutarlı olup olmadığını belirlemek amacıyla tutarlılık oranı hesaplanır. Tutarlılık oranının 0,1 den büyük çıkması durumunda ikili karşılaştırma değerleri tekrar gözden geçirilerek hesaplamalar yeniden yapılır ve tutarlı sonuç elde edilinceye kadar devam edilir. AHP de her bir ikili karşılaştırma matrisinin tutarlılığı da sağlandıktan sonra sıra karar probleminin çözümünden elde edilecek nihai kararın verilmesine gelir. Bu aşamada problemin ana amacının gerçekleştirilmesinde karar alternatiflerinin sıralaması olarak hizmet edecek bir karma öncelikler vektörü oluşturulur. Bu vektörü oluşturmak için her değişken için belirlenen öncelik vektörlerinin ağırlıklı ortalaması alınır. Alternatiflere ilişkin değerlerin toplamı 1 e eşittir ve en yüksek değeri alan alternatif, karar problemi için en iyi ve uygun alternatiftir. Literatürde yer alan çeşitli yazarlar tarafından ortaya konmuş olan birçok bulanık analitik hiyerarşi prosesi yaklaşımı bulunmaktadır. Bu yaklaşımların her birinde farklı çözüm algoritmaları ortaya konmuştur (Çizelge 2.11). 46

60 Bu çalışmada yamuk bulanık sayılar ile çalışmaya uygun olması ve grup kararının belirlenmesinde geometrik ortalama yöntemini kullanması sebebiyle Buckley Yaklaşımı kullanılmıştır. Çizelge 2.11 Bulanık AHP metotları (Göksu 2008) Yöntem Yöntemin Temel Avantajları Dezavantajları Özellikleri Van Laarhoven ve Pedrycz Yöntemi 1. Saaty nin AHP yöntemi üçgensel bulanık sayılarla doğrudan uygulanır. 2. Bulanık ağırlıkları ve performans puanlarını elde etmek için Lootsma nın logaritmik en küçük kareler yöntemi kullanılır. Karşılık matriste birden çok karar vericinin fikirleri modellenebilmektedir. 1. Lineer denklemlerin her zaman çözümü yoktur 2. Küçük bir problem için bile çok fazla hesaplama gerektirmektedir. 3. Sadece üçgensel bulanık sayılar kullanılabilmektedir. Buckley Yöntemi 1. Saaty nin AHP yöntemi, yamuk bulanık sayılarla doğrudan uygulanır. 2. Bulanık ağırlıkları ve performans puanlarını elde etmek için geometrik ortalama yöntemi kullanılır. 1. Bulanık uyarlaması kolaydır. 2. Karşılık kıyaslama matrisi için tek bir çözüm garanti edilir. Çok fazla hesaplama gerektirmektedir. Boender Yöntemi 1. Laarhoven ve Pedrycz yönteminin geliştirilmişidir. 2. Yerel önceliklerin normalize edilmesi için daha sağlam bir yaklaşım sunulur. Birden çok karar vericinin fikirleri modellenebilmektedir. Çok fazla hesaplama gerektirmektedir. Chang Yöntemi 1. Sentetik derece değerleri 2. Basit seviye sıralaması 3. Birleşik toplam sıralama 1. Hesaplama gereksinimi diğer yöntemlere göre azdır. 2. Klasik AHP yönteminin adımları takip edilir, ek bir işlem gerektirmez. Sadece üçgensel bulanık sayılar kullanılabilmektedir. 47

61 Buckley yaklaşımı Saaty nin ortaya koymuş olduğu Analitik Hiyerarşi Prosesi ni bulanık karşılaştırma oranları üzerinde çalışarak genişleten Buckley (1985), Laarhoven ve Pedrycz in metotunu iki farklı açıdan eleştirmiştir. Laarhoven ve Pedrycz'in metotunda yer alan lineer denklemlerin daima tek çözümünün olmaması ve ağırlıkların bulunmasında üçgensel bulanık sayıların kullanılmasında ısrar etmeleri Buckley in eleştirilerinin temel sebini teşkil etmiştir. Bunun üzerine Buckley, bulanık ağırlıkları ve performans skorlarını elde edebilmek için geometrik ortalama metotunu kullanmıştır. Bu metotun kullanılmasının nedeni bulanık durumlara kolayca genelleştirilebilmesi ve karşılaştırma matrislerinden tek çözüm elde edilmesini garantilemesidir. Bu metota göre karar vericinin görüşüyle A karşılaştırma matrisi elde edilir. Bulanık pozitif karşılaştırma matrisi aşağıdaki gibi verilirse; Wi bulanık ağırlıklarını hesaplamak için önce her satır için geometrik ortalamalar bulunur. (2.7) Her satırın geometrik ortalaması bulunduktan sonra buna göre, Wi bulanık ağırlığı (2.8) denklemi kullanılarak hesaplanır. (2.8) 48

62 Her satırın en küçük olası değeri, en olası değeri ve en büyük olası değeri (Lw i, Mw i, Uw i ) elde edilir. Buckley metotuna göre; bulanık ağırlık faktörleri w i elde edildikten sonra, sonuç her bir kriterin performans değeri ile kriter ağırlıklarından oluşmaktadır. Son olarak bulanık ağırlık değerleri aşağıdaki formül ile durulaştırılır (Hsieh ve Lu 2004). (2.9) 2.5 Kaynak Özetleri Çalışmayla ilgili kapsamlı bir literatür araştırması yapılmış ve bu konuyla ilgili geçmişte yapılan çalışmalar bu bölümde özetlenmiştir. Spor vd. (1986) tarafından yapılan araştırmada aşırı sıcak ortamlarda çalışanlarda; midede kramp tarzında ağrı, gözde kızartı ile beliren tahriş, hırıltılı nefes alma, öksürük, deride yanıklar, ışıkta görememe, boğaz ağrıları ve balgam çıkarma gibi belirtiler ortaya çıkmıştır. Çalışmada, yapılan işin ağır olmasının ve ciddi fiziksel efor gerektirmesinin, vücudun ürettiği ısı oranını artırdığı ve ısının vücuttan dışarıya atılmasını güçleştirdiği; ısının çalışanın vücudunda birikmesi ile kişide fiziksel ve zihinsel çalışma isteğinin azaldığı, yorgunluk belirtilerinin başladığı ve çalışma gücünün gittikçe zayıfladığı belirlenmiştir. Edwin ve Brown (1955), çalışma ortamının sıcaklığı ile küçük çaplı kazaların meydana gelme sıklığına yönelik yaptıkları çalışmada, ortalama değerdeki sıcaklıklarda çalışanların kazaya uğrama oranlarının düşük olduğunu, ortalama sıcaklıkta artma veya azalma olduğunda kaza oranlarında da artış ve azalış olduğunu ortaya koymuşlardır. Tanabe ve Kobayashi (2002) sıcak ve nemli koşullar altında termal konfor için hava hareketinin önemini incelemiştir. Çalışmalarında öncelikşe doğal olarak havalandırılmış alanda termal konfor üzerine hava hareketinin etkisini ele almışlar, sonrasında ise cebri olarak havalandırılan alanlarda termal konfor üzerine hava hareketi dalgalanmasının etkisini incelemiştir. 49

63 Yüksel ve Dağdeviren (2006), iş sistemlerinde hatalı davranış risklerini önceden belirleyerek, hem mal ve hizmet üretiminin kesintiye uğramasını, hem de hatalı davranışlardan kaynaklı kazaları engellemeye yönelik çalışma gerçekleştirmişlerdir. Bir üretim işletmesi için iş sistemlerinde hatalı davranışa neden olabilecek faktörleri ve alt faktörleri analitik hiyerarşi prosesi ile ağırlıklandıran esnek bir model geliştirmişlerdir. Üzgün (2006), bulanık analitik hiyerarşi prosesi başlıklı çalışmasında Laarhoven ve Pedrycz, Buckley, Boender, Chang ve Cheng tarafından geliştirilen farklı bulanık analitik hiyerarşi prosesi metotlarını ayrıntılı bir şekilde ele almış, metotlar için gerekli olan bulanıklık kavramını, bu kavram altında yapılan işlemleri, kümeleri ve özelliklerini incelemiştir. İncelediği metotların avantaj ve dezavantajları ile genel değerlendirmesini yapmış, Enea ve Piazza nın önerdiği yaklaşımın Java programlama dili ile programını yazmıştır. Sun ve Ning (2013), bulanık analitik hiyerarşi prosesini bir atık barajının çevreye ve insan sağlığına karşı etkilerini değerlendirme aşamasında kullandıkları risk değerlendirmesi metotuna entegre etmişlerdir. Çevresel olan ve niceliksel olmayan verilere sahip bir değerlendirme yapabilmek amacıyla analitik hiyerarşi prosesi ve bulanık mantığı bir arada kullanmışlardır. Çevresel risk değerlendirmesi için ana faktörler olarak katı atığın karakteristiği, çevrenin karakteristiği, atık barajı riski, risk yönetimi ve kullanım olasılığı ele alınmıştır. Bu ana faktörler altında ise fiziksel ve kimyasal karakteristikler, doğal ve sosyal çevre, baraj gövdesinin karakteristiği, drenaj kurulumu, risk önleme, acil durum desteği, devletin desteği ve teknolojik olgunluk gibi faktörler değerlendirilmiştir. Çalışmada 5 uzmanın ana ve alt faktörleri ikili olarak karşılaştırması sonucu elde edilen veriler ile ağırlıklandırma yapılmış ve barajın çevreye karşı etkisini gösteren bir değerlendirme sonucu elde edilmiştir. Keskinocak (2012), teneke kutu üretimi yapan fabrikalarda kapak kurutma fırınlarının kurutma performanslarını artırmada kullanılabilecek belirleyici kriterleri incelemiştir. İncelemesinde teneke kutu imalatında kullanılan kurutma fırınlarının seçiminin önemine değinerek seçimde etkili olan kriterleri belirlemiş ve analitik hiyerarşi prosesi ile fırın seçimi sırasında dikkat edilmesi gereken kriterleri önemlerine göre sıralamıştır. 50

64 Shamsuzzama vd. (2003), esnek imalat sistemleri alternatiflerinin sıralanarak bunlardan en uygun olanının seçilmesi için bulanık AHP yöntemini kullanmışlardır. Bulanık kümeler, 14 tane seçim kriterinin dilsel degişkenler şeklinde belirtilmesinde kullanılmıştır. AHP yöntemi kriterlerin göreli ağırlıklarını belirlemede kullanılmıştır. Güngör ve İşler (2005), otomobil seçim probleminde, otomobil almak isteyen biri için istedigi modeller arasından en uygun olanı seçmek için analitik hiyerarşi yaklaşımı kullanmıştır. Kaptanoğlu ve Özok (2006), bulanık analitik hiyerarşi prosesi akademik performans değerlendirmesi için Chang ın genişletilmiş analiz yönteminin yanında bulanık sayıların sıralamasını kullanarak göreli önem vektörünün bulunması için Liou ve Wang, Abdel Kader ve Dugdale tarafından geliştirilen bulanık mantık sıralama yöntemlerini kullanarak değerlendirme yapmış ve bu üç yöntemi karşılaştırmıştır. Schiavon vd. (2014, Berkeley Üniversitesi), ASHRAE 55 standartını baz alarak hazırlanmış olan termal konfor hesaplama programını kullanarak web tabanlı kullanılabilecek bir uygulama geliştirmişlerdir. Geliştirilen uygulama ile programa girilen ortam fiziksel koşulları ile konfor bölgesinin ne şekilde oluştuğu dinamik ve görsel olarak izlenebilmektedir. Bu çalışmada da yukarıda verilen literatür özetine paralel olarak, döküm sanayisinde faaliyet gösteren işletmelerde termal konforun analitik hiyerarşi prosesi ile uygulaması gerçekleştirilmiştir. İşletme performansında doğrudan etki eden insan kaynağı üzerindeki çalışma ortamı ve kişisel kaynaklı etkiler iş, çevre ve çalışan başlıkları altında ele alınmıştır. İlgili başlıklar altında çalışana, dolayısıyla çalışan üzerinden işletme performansına etki edecek faktörler ve bu faktörlerin genel incelemesi gerçekleştirilmiştir. İşletmeler içerisindeki sorunlu kişisel ve ortam faktörlerinin bulanık analitik hiyerarşi prosesi ile ağırlıklandırılması gerçekleştirilerek, bir yönden alınması gereken önlemler konusunda atılacak adımların da öncelik sırası elde edilmeye çalışılmıştır. Ayrıca Berkeley Üniversitesi tarafından yapılan çalışmaya benzer bir bulanık mantık temelli termal konfor tahmin modelinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. 51

65 3. MATERYAL VE YÖNTEM Bu çalışma; normal sınırlar dışındaki ısılara maruz kalarak çalışmanın yoğun olarak gözlendiği döküm sektöründe, ortam ölçümleri ışığında termal konfor şartlarını gözlemlemek, konforsuzluk probleminin boyutunu tespit etmek ve buna yönelik çözüm önerileri geliştirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, termal konfor ana başlığının yanında, yine çalışana etki ederek çalışanı ve dolayısıyla işin sağlığını ve güvenliğini olumsuz etkileyen ilave faktörler de değerlendirmeye alınmıştır. Literatür araştırmasının ardından, döküm sektöründe faaliyet gösteren küçük ölçekli işletmelerde çalışmaların ve mevcut durumun yerinde incelenmesi, araştırmanın gerçekleştirileceği işletmelerin belirlenmesi amacıyla, işletmelerin yer aldığı organize sanayi bölgesine ziyaretler gerçekleştirilmiştir. Dönem itibarı ile üretim yapan atölyelerin ağırlıklı olarak alüminyum döküm üzerine çalışmaları sebebiyle; aynı iş kolunda faaliyet gösteren, benzer çalışma ve ortam şartlarına sahip olan 3 işletme belirlenmiştir. Çalışmada yer alan işletmeler, 3 ile 8 arasında çalışana sahip ve dönem itibarı ile günlük minimum 8 saat faaliyet gösteren alüminyum döküm atölyeleridir. 3.1 Termal Konfora Etki Eden Faktörler ve Ağırlıkları Çalışmanın ilk aşamasında, araştırmaların gerçekleştirileceği işletmelerin belirlenmesinin ardından, çalışma ortamlarının termal konfor şartlarını belirlemek adına, yaz mevsimi itibariyle gün ortasında ve günün şartlarında üretimin en yoğun gerçekleştiği saat dilimlerinde atölyeler içerisinde ortam fiziksel koşulları ölçülmüştür. Çalışma ortamlarının fiziksel koşulları ölçülürken, WBGT (Islak Hazne Küre Sıcaklığı) ve nem ölçümlerinde 3M Questemp 36, hava akım hızı ölçümlerinde ise Almemo Ahlborn ölçüm cihazlarından faydalanılmıştır (Şekil ). Termal konfora etki eden diğer parametreler olan giysi yalıtımı ve çalışanlara ait metabolik hız değerleri ise ASHRAE standartı içerisinde bulunan tablolardan elde edilmiştir. Tablolarda bulunan giysi yalıtımı ve metabolik hız değerlerinin elde edilmesinde, 52

66 çalışma ortamı şartlarına en yakın aktivitelere ve kullanılan giysilere ait değerler temel alınmıştır. Şekil 3.1 Hava akım hızı ölçümlerinde Almemo Ahlborn Şekil 3.2 WBGT ve nem ölçümlerinde 3M Questemp 36 53

67 TS EN 27243:2002 standartına göre WBGT indeksi, iki türetilmiş parametre ölçüsü olan, doğal yaş-hazne sıcaklığı (t nw ) ile küre sıcaklığını (t g ), ve bazı durumlarda da bir temel parametre ölçüsü olan hava sıcaklığını (t a ) birleştirir. Güneş yükü olmayan iç yapılar ve dış yapılar için: WBGT = 0,7 t nw + 0,3t g (3.1) şeklinde hesaplanır. WBGT ölçümünde, çalışanın etrafını çevreleyen alanda ortam fiziksel koşullarının değişken olması durumunda, WBGT indeksinin baş, karın ve ayak bileğinin yere göre yüksekliğine karşılık gelen 3 pozisyonda belirlenmesi gereklidir. Çalışma esnasında düzenli aralıklarla ölçüme başlamadan önce sıcaklığın homojen dağıldığına emin olmak amacıyla baş, karın ve ayak bileği hizalarından değerler okunmuş ve 0,10 0,15 C aralığında değişen sıcaklık farkı gözlenmiştir. Sıcaklık farkının belirgin bir heterojenlik göstermemesi sebebiyle 15 dakikalık düzenli aralıklarla ölçümler, ortalama değere sahip olan bel hizasından alınmış ve okunan değerler sabit hale geldiğinde kaydedilmiştir. Ortam termal konfor şartlarının değerlendirilmesinde, Berkeley Üniversitesi Yapısal Çevre Merkezi tarafından ASHRAE 55 standartı temel alınarak oluşturulan internet arayüzlü termal konfor programı kullanılmıştır ( edu/comforttool 2015). Kullanılan bu program ile işletmelerin çeşitli kısımlarına ait ortam koşullarının termal konfor şartlarını sağlayıp sağlamadıkları tespit edilmiş ve işletmelere ait değerler grafiksel olarak ifade edilmiştir (Şekil 4.1) Kriterlerin belirlenmesi ve hiyerarşinin oluşturulması Çalışmada üç ana faktör iş, çevre ve çalışan başlıkları altında ele alınmıştır. Sıcaklık, nem, hava akım hızı ve ısıl radyasyon alt faktörleri çevre ana faktörü; işin yapısı, yoğunluğu ve süresi alt faktörleri iş ana faktörü; kıdem yapısı, iş güvenliği eğitimi, kişisel korunma alt faktörleri ise çalışan ana faktörü altında değerlendirilmiştir (Şekil 3.3). 54

68 Termal konfor + iş sağlığı ve güvenliği İş Çevre Çalışan İşin yapısı Sıcaklık Kıdem İşin yoğunluğu (Metabolik hız) İşin süresi Nem Hava akım hızı Isıl radyasyon İş güvenliği eğitimi Kişisel korunma Şekil 3.3 Çalışmada kullanılan hiyerarşi Ana faktörler ve alt faktörlerin belirlenmesinin ardından, 3 işletmede görev alan toplam 20 çalışandan oluşan karar grubundan ana faktörleri ve her ana faktör altında yer alan alt faktörleri, kendi aralarında ikili olarak önem derecesine göre karşılaştırmaları istenmiştir. Değerlendirme yapılırken her çalışanın aynı faktör konusunda aynı kriterleri anlaması açısından açıklamalar yapılmıştır. İkili karşılaştırmalar ve ortam koşullarının değerlendirmesinde kullanılmış olan anket formu, çalışma ekinde yer almaktadır. Önem derecesinin karşılaştırılmasında Saaty tarafından geliştirilen ve analitik hiyerarşi prosesi işlemlerinde sıklıkla kullanılan 9 noktalı ölçek kullanılmıştır (Çizelge 3.1). Karşılaştırmanın ardından yine çalışanlardan her bir faktörü ve alt faktörü çok zayıf, zayıf, orta, iyi ve çok iyi dilsel değişkenlerinden birisini kullanarak değerlendirmeleri istenmiştir. 55

69 Çizelge 3.1 İkili karşılaştırmada kullanılan bağıl önem dereceleri ve karşılık yamuk bulanık sayılar Bağıl önem dereceleri Yamuk bulanık sayılar 1 (1, 1, 1, 1) Eşit önemli Dilsel değişken Açıklama İki seçenek de eşit derecede öneme sahip 3 (2, 5/2, 7/2, 4) Biraz önemli Tecrübe ve yargı bir kriteri diğerine karşı biraz üstün kılmakta 5 (4, 9/2, 11/2, 6) Fazla önemli Tecrübe ve yargı bir kriteri diğerine karşı oldukça üstün kılmakta 7 (6, 13/2, 15/2, 8) 9 (8, 17/2, 9, 9) Çok fazla önemli Aşırı derece önemli Bir kriter diğerine göre üstün sayılmıştır Bir kriterin diğerine üstün olduğunu gösteren kanıt çok büyük güvenilirliğe sahip 2, 4, 6, 8 (x - 1, x - ½, x + ½, x+1) Ara değerler Uzlaşma gerektiğinde kullanılmak üzere iki ardışık yargı arasındaki değerler İkili karşılaştırma matrislerinin oluşturulması Karşılaştırma sonucunda elde edilen dilsel değişkenlere karşılık gelen bulanık sayılar ile ikili karşılaştırma matrisleri oluşturulmuştur. ã11 ã12 ã1n à = ã21 ã22 ã2n ãn1 ãn2 ãnn 56

70 à ikili karşılaştırma matrisinde ã ij, F i faktörünün F j faktörü ile karşılaştırılmasını ifade ederken; (ã ij ) -1, F j faktörünün F i faktörü ile karşılaştırılmasını ifade etmektedir. Dolayısıyla; ã ij = (l ij, m ij, n ij, s ij ) yamuk bulanık sayısı iken, ã ji = (ã ij ) -1 = (s ij -1, n ij -1, m ij -1, l ij -1 ) bulanık sayısını ifade etmektedir. Karar grubunun ortak kanaatini belirlemek adına, bu çalışmada geometrik ortalama yöntemi kullanılmıştır. Karar grubunun karşılaştırmaları yaparken tutarlı davranıp davranmadığını ölçmede kullanılan tutarlılık indeksini hesaplamak için, önce bulanık sayılar aşağıdaki formül yardımı ile durulaştırılarak net değerleri hesaplanmıştır. (x - l) / (m - l) (a x m) µ à (x)= 1 (m x n) (3.2) (s - x) / (s n) (n x s) değerlerine sahip bir à = (l, m, n, s) yamuk bulanık sayısı için durulaştırılmış değer: N = (3.3) AHP metotuna göre, durulaştırılma işleminden sonra; a11 a12 a1n A = a21 a22 a2n an1 ãn2 ann halini alan matrisin en büyük özdeğerinin (λ max ) hesaplanması gereklidir. A w = λ max w w, birincil özvektör (3.4) 57

71 Son olarak karşılaştırma matrisinin tutarlılığının kontrol edilmesi için tutarlılık oranı (TO) hesaplanmıştır. Tutarlılık ve rassallık indeksleri kullanılarak yapılan hesaplamalar sonucunda, tüm matrislerin tutarlılık oranlarının 0,1 den düşük olduğu, dolayısıyla tutarlı oldukları gözlenmiştir. Tİ = (λ max n) / (n 1) n= matris boyutu (3.5) TO = Tİ / Rİ Çizelge 3.2 Rassallık indeksleri Matrisin Büyüklüğü (n) Rassallık İndeksi (Rİ) 0,00 0,00 0,58 0,90 1,12 1,24 1,32 1,41 1, Ağırlıkların hesaplanması Ã ikili karşılaştırma matrisinde ağırlıklar (ũ) aşağıdaki formüller yardımıyla hesaplanmıştır. α j = (3.6) β j = (3.7) γ j = (3.8) δ j = (3.9) ve α= (3.10) 58

72 β = (3.11) γ= (3.12) δ= (3.13) ũ j = (α j δ -1, β j γ -1, γ j β -1, δ j α -1 ) j {1, 2, 3,., n} Bu şekilde hesaplanan 3 ana faktör ve 10 alt faktörün ağırlıkları ile bulanık ağırlık vektörleri (Ũ) oluşturulmuştur: Ũ = [ ũ 1, ũ 2, ũ 3,, ũ n ] (3.14) Oluşturulan bulanık ağırlık vektörü, formül (23) kullanılarak durulaştırılmış ve ana fakörler ile alt faktörlerin ağırlık değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen ağırlık değerleri kullanılarak ana faktörler ve her bir ana faktörün altında yer alan alt faktörlerin, çalışanların termal konforuna ve çalışma ortamının sağlık ve güvenlik koşullarına etkileri sıralanmıştır Bulanık değerlendirme matrisinin oluşturulması İkili karşılaştırmalar kullanılarak ana faktörler ve alt faktörlerin ağırlıklarının belirlenmesinin ardından, karar grubundan mevcut çalışma ortamında her alt faktör için not vererek değerlendirme yapmaları istenmiştir. Değerlendirme yapılırken standart olarak kullanılan dilsel değişkenler ve karşılık gelen bulanık sayılar çizelge 3.3 te verilmiştir (Sun ve Ning 2013). 59

73 Çizelge 3.3 Değerlendirmede kullanılan dilsel değişkenler ve karşılık gelen bulanık sayılar Yamuk bulanık sayılar Çok zayıf (0, 1, 2, 3) Zayıf (1, 2, 3, 4) Orta (3, 4, 5, 6) İyi (5, 6, 7, 8) Çok iyi (7, 8, 9, 10) Değerlendirmenin ardından dilsel değişkenlere karşılık gelen bulanık sayılar ve ilgili dilsel değişken için oy kullanan çalışan sayıları kullanılarak bulanık değerlendirme matrisi oluşturulmuştur. 3.2 MATLAB Bulanık Mantık Araç Kutusu İle Termal Konfor Hesaplanması Çalışmanın ikinci aşamasında MATLAB Bulanık Mantık Araç Kutusu yardımıyla; termal konfora etki eden faktörlerin farklı kombinasyonları sonucunda, konfor hissinin ne şekilde gerçekleşeceğini tahmin eden bir program oluşturulmuştur. Program oluşturulurken öncelikle termal konfora etki eden faktörler kullanılarak giriş çıkış değişkenleri tanımlanmıştır. Çevresel faktörler içerisinde yer alan hava sıcaklığı ve radyant ısıdan kaynaklanan sıcaklık hissi birlikte değerlendirilerek işletme sıcaklığı terimine yer verilmiştir. Bu değişkenler tanımlanırken uzman bilgisi ve değişkenlerin işletmelerde gözlemlenen en yüksek ve en düşük değerleri dikkate alınmıştır. İkinci aşamada bulanıklaştırma işlemi yapılarak üyelik fonksiyonları belirlenmiştir. Üyelik fonksiyonu için üçgen üyelik fonksiyonu seçilmiştir. Üçüncü aşamada ise bulanık kural tabanı belirlenmiştir. Kural tabanı oluşturulurken Berkeley Üniversitesi tarafından hazırlanan ASHRAE 55 standardı tabanlı hesaplama programı kullanılmıştır ( 2015). Bu programdan yola çıkılarak termal konfor hissinin tespit edilebilmesi için bulanık kurallar oluşturulmuştur. 60

74 Şekil 3.4 Modellemenin Matlab ortamındaki görünümü Dördüncü aşamada bulanık çıkarım mekanizması oluşturulmuştur. Modellemede bulanık çıkarım mekanizması olarak max-min çıkarım mekanizması kullanılmıştır. Son aşama olan durulaştırma işlemi için de Ağırlık ortalaması yöntemi kullanılmıştır. Tasarlanan sistem beş giriş, bir çıkıştan oluşmaktadır. Sistemin girişleri; İşletme sıcaklığı ( C) Nem (%) Hava akım hızı (m/s) Metabolik hız (met) Giysi yalıtımı (clo) Sistemin çıkışları; Termal konfor hissi (PMV) Sistemin amacı çevresel faktörlerin farklı şekilde kombinasyonları sonucunda kişilerin termal konfor hissinin ne şekilde gelişeceğini tahmin etmektir. Önceikle sistemin giriş ve çıkış değerleri için uygun sayısal aralıklar oluşturulmuş ve her aralık için uygun dilsel ifadeler ile eşleştirilmiştir. Çalışmada giriş değişkenleri için kullanılan sayısal veriler, araştırmacı tarafından işletmelerden elde edilmiş ve buradaki amaca uygun hale getirilmiştir. İlgili giriş ve çıkış parametreleri için MATLAB ortamındaki grafiksel gösterimler aşağıdaki gibidir. 61

75 Şekil 3.5 İşletme sıcaklığı giriş parametresi üyelik fonksiyonları Şekil 3.6 Nem giriş parametresi üyelik fonksiyonları 62

76 Şekil 3.7 Hava akım hızı giriş parametresi üyelik fonksiyonları Şekil 3.8 Metabolik hız giriş parametresi üyelik fonksiyonları 63

77 Şekil 3.9 Giysi yalıtımı giriş parametresi üyelik fonksiyonları Şekil 3.10 Termal konfor çıkış parametresi üyelik fonksiyonları Bulanık kural tabanı yardımıyla tasarlanan sistem için IF THEN (EĞER O HALDE) yapısıyla kurallar oluşturulmuştur. Bu kurallar oluşturulurken Berkeley Üniversitesi tarafından geliştirilen termal konfor hesaplama programı kullanışmış ve farklı giriş parametrelerinin kombinasyonları ile bu kombinasyonlar sonucunda hesaplanan PMV değerleri eşleştirilmiştir. Giriş ile çıkış parametreleri arasındaki ilişkiyi belirleyen 8 adet kural oluşturulmuştur. 64

78 Şekil 3.11 Çalışmada oluşturulan kurallar 65

79 4. ARAŞTIRMA BULGULARI 4.1 Termal Konfora Etki Eden Faktörler ve Ağırlıkları Değerlendirme Sonucu Ölçüm sonuçları Çalışma ortamlarının termal konfor şartlarını belirlemek adına, yaz mevsimi itibariyle gün ortasında ve günün şartlarında üretimin en yoğun gerçekleştiği saat dilimlerinde atölyeler içerisinde ortam fiziksel koşulları ölçülmüştür (Çizelge 4.1). Yaklaşık aynı ortam fiziksel koşullarına sahip olan işletmelere ait ortalama ölçüm değerleri aşağıda verilmiştir. Çevresel faktörlere ilave olarak, çalışanların kıyafet yalıtımı ve gün içerisinde ağırlıklı olarak gerçekleştirdikleri aktivitelerine göre, ASHRAE 55 standardında yer alan tablolardan uygun değerler seçilmiştir. Çizelge 4.1 İşletmelerde ölçülen fiziksel ortam koşulları (ortalama değerler) Ortam koşulu Ortalama değer Kuru hazne sıcaklığı ( C) 33,2 Küre sıcaklığı ( C) 37,1 WBGT ( C) 34,4 Nem (%) 28 Hava Akım Hızı (m/s) 0,07 Giysi Yalıtımı (clo) 0,55 Metabolik Hız (met) 4,0 Çalışma ortamında ölçülen fiziksel değerlere ait termal konfor değerlendirme grafiği şekil 4.1 de gösterilmektedir. Grafikte, ölçümler sonucunda işletmelerde sağlanması gereken konfor aralığı mavi renkle taralı olarak, işletmelere ait ölçüm sonuçları ise kırmızı renkli nokta ile ifade edilmiştir. 66

80 Şekil 4.1 İşletmelere ait termal konfor değerlendirme grafiği İncelenen her üç işletmede de çalışma ortamı sıcaklık değerleri, gün boyunca döküm ocaklarının çalışır durumda olmalarından dolayı belirgin değişim göstermemektedir. Özellikle kalıp hazırlama, eriyik metalin ocaktan kalıba taşınması, döküm, dökülen parçaların temizleme öncesinde taşınması işlemleri de yine nispeten metabolik hızı (işin yoğunluğu) artıran faaliyetler olarak gözlenmiştir İkili karşılaştırma matrislerinin oluşturulması Çalışanlara ana ve alt faktörleri kendi aralarında kıyaslamaları için verilen ikili karşılaştırma tabloları aşağıdaki şekildedir. Tablolarda satırlar üzerinde hangi ana faktör ve alt faktörlerin kıyaslanacağı, sütunlarda ise kıyaslamada verilen notlar yer almaktadır. Örneğin iş işe çevre ana faktörlerini kıyaslayacak olan bir çalışan iş ana faktörünün çevre ana faktörüne göre çok önemli olduğunu düşünüyorsa, iş ana faktörüne yakın olan çok önemli sütununun ilgili satırını X ile işaretleyecektir. 67

81 Kesin Önemli Çok Önemli Önemli Denk Önem Aynı Denk Önem Önemli Çok Önemli Kesin Önemli Kesin Önemli Çok Önemli Önemli Denk Önem Aynı Denk Önem Önemli Çok Önemli Kesin Önemli Kesin Önemli Çok Önemli Önemli Denk Önem Aynı Denk Önem Önemli Çok Önemli Kesin Önemli Elde edilen sonuçlara göre verilen oylar, ankette kullanılan tablolar üzerinde belirtilmiştir. İş (f 1 ) Çevre (f 2 ) İş (f 1 ) Çalışan (f 3 ) Çevre (f 2 ) Çalışan (f 3 ) İşin yapısı (f 11 ) İşin yoğunluğu (f 12 ) İşin yapısı (f 11 ) İşin süresi (f 13 ) İşin yoğunluğu (f 12 ) İşin süresi (f 13 ) Sıcaklık (f 21 ) Isıl rad. yoğ. (f 22 ) Sıcaklık (f 21 ) Hava akım hızı (f 23 ) Sıcaklık (f 21 ) Nem (f 24 ) Isıl rad. yoğ. (f 22 ) Hava akım hızı (f 23 ) Isıl rad. yoğ. (f 22 ) Nem (f 24 ) Hava akım hızı (f 23 ) Nem (f 24 ) 68

82 Kesin Önemli Çok Önemli Önemli Denk Önem Aynı Denk Önem Önemli Çok Önemli Kesin Önemli Kıdem yapısı (f 31 ) Güvenlik eğitimi (f 32 ) Kıdem yapısı (f 31 ) Kişisel korunma (f 33 ) Güvenlik eğitimi (f 32 ) Kişisel korunma (f 33 ) Tabloların doldurulmasıın ardından elde edilen ikili karşılaştırma sonuçlarına göre; grup kararı için geometrik ortalama değerleri alınmıştır. Ortalama sonucunda elde edilen değerlere karşılık gelen yamuk bulanık sayılar kullanılarak ikili karşılaştırma matrisleri hazırlanmıştır. Örneğin olarak ısıl radyasyon yoğunluğu ile hava akım hızı alt faktörlerinin ikili karşılaştırmasında geometrik ortalama şu şekilde elde edilmiştir: 20 Ortalama = 1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x1x7x7x7x7x7x7x Ortalama = 2 sayılar hesaplanırsa; Çizelge 3.1 den 2. seviyeye karşılık gelen yamuk bulanık (x - 1, x - ½, x + ½, x+1) = {1, 3 2, 5 2, 3} yamuk bulanık sayısı elde edilir. Yamuk bulanık sayılarda kullanılan aritmetik işlemler gereği, hava akım hızı ile ısıl radyasyon yoğunluğu faktörlerinin ikili karşılaştırması da bu değerlerin yamuk bulanık sayı olarak geometrik tersi olacaktır. Isıl radyasyon yoğunluğu hava akım hızı {1, 3, 5,3} ise 2 2 Hava akım hızı ısıl radyasyon yoğunluğu { 1 3, 2 5, 2 3,1} değerini alır. 69

83 İşlemin tüm ikili karşılaştırmalar için tekrar edilmesi ile oluşturulan matrisler aşağıda verilmiştir. f 1 (iş) f 2 (çevre) f 3 (çalışan) f /3 2/5 2/ /2 5/2 3 f 2 1 3/2 5/ /2 7/2 4 Ã 1 f 3 1/3 2/5 2/3 1 1/4 2/7 2/5 1/ f 11 (yapısı) f 12 (met. hız) f 13 (süresi) f /3 2/5 2/ /2 5/2 3 f /2 5/ /2 7/2 4 Ã 2 f 13 1/3 2/5 2/3 1 1/4 2/7 2/5 1/ f 21 (sıcaklık) f 22 (ısıl rad.) f 23 (hava ak.) f 24 (nem) f /2 5/ /2 9/ /2 11/2 6 f 22 1/3 2/5 2/ /2 5/ /2 7/2 4 f 23 1/5 2/9 2/7 1/3 1/3 2/5 2/ /2 7/2 4 Ã 3 f 24 1/6 2/11 2/9 1/4 1/4 2/7 2/5 1/2 1/4 2/7 2/5 1/ f 31 (kıdem) f 32 (güv. eğ.) f 33 (kiş. kor.) f /4 2/7 2/5 1/2 4 9/2 11/2 6 f /2 7/ /2 15/2 8 Ã 4 f 33 1/6 2/11 2/9 1/4 1/8 2/15 2/13 1/ Oluşturulan ikili karşılaştırma matrislerinin tutarlı olup olmadığının kontrol edilmesi için öncelikle bulanık sayıların durulaştırılması gerekmektedir. Bulanık sayıların durulaştırılması ile elde edilen yeni matrisin tutarlı olması, bulanık matrisin de tutarlı 70

84 olduğunu ifade etmektedir. Durulaştırma işlemine örnek olarak, ana faktörlerden oluşan matrisin (à 1 ) ilk satırına uygulanan durulaştırma işlemi şu şekildedir: N 11 = = 1,000 N 12 = = 0,578 N 13 = = 2,000 à 2 matrisi için yapılan işlem de à 1 ile tamamen aynıdır. Durulaştırma işleminin benzer şekilde à 3 ve à 4 bulanık ikili karşılaştırma matrislerine de uygulanması ile elde edilen durulaştırılmış ikili karşılaştırma matrisleri şu şekildedir: f 1 f 2 f 3 f 1 1,000 0,578 2,000 f 2 2,000 1,000 3,000 A 1 f 3 0,578 0,354 1,000 f 11 f 12 f 13 f 11 1,000 0,578 2,000 f 12 2,000 1,000 3,000 A 2 f 13 0,578 0,354 1,000 f 21 f 22 f 23 f 24 f 21 1,000 2,000 4,000 5,000 f 22 0,578 1,000 2,000 3,000 f 23 0,258 0,578 1,000 3,000 A 3 f 24 0,204 0,354 0,354 1,000 71

85 f 31 f 32 f 33 f 31 1,000 0,354 5,000 f 32 3,000 1,000 7,000 f 33 0,204 0,144 1,000 A 4 Durulaştırılmış ikili karşılaştırma matrislerinin tutarlı olup olmadıklarının kontrol edilmesi için MATLAB yardımı ile matrislerin en büyük öz değerleri hesaplanmıştır. Özvektör değerlerinin hesaplanmasına örnek olarak, çevresel alt faktörleri içeren matrise (A 3 ) MATLAB yardımı ile uygulanan işlem şu şekildedir: f 21 f 22 f 23 f 24 f 21 1,000 2,000 4,000 5,000 f 22 0,578 1,000 2,000 3,000 f 23 0,258 0,578 1,000 3,000 A 3 f 24 0,204 0,354 0,354 1,000 72

86 Değerlendirme için gerekli olan matrislerin en büyük özdeğerleri MATLAB programı yardımıyla hesaplanmıştır. Aynı işlemin A 1, A 2 ve A 4 durulaştırılmış matrislerine de uygulanması ile elde edilen özdeğerler şu şekildedir: özdeğer (A 1 ) = λ max1 = 3,1 özdeğer (A 2 ) = λ max2 = 3,1 özdeğer (A 3 ) = λ max3 = 4,2 özdeğer (A 4 ) = λ max4 = 3,1 Elde edilen özvektör değerleri (14) denkleminde yerine konarak tutarlılık indeks değerleri ve tutarlılık oranları hesaplanmıştır. Tutarlılık indeks değerlerinin ve tutarlılık oranlarının hesaplanmasına örnek olarak, iş ile ilgili alt faktörleri içeren matrise (A 2 ) uygulanan işlem şu şekildedir: Tİ 2 = (λ max2 n) / (n 1) = (3,1 3) / (3-2) = 0,050 TO 2 = TO = Tİ / Rİ = 0,05 / 0,58 = 0,086 n= matris boyutu Bu işlemin A 1, A 3 ve A 4 matrislerine de uygulanması ile elde edilen tutarlılık indeks değerleri şu şekildedir: Tİ 1 = 0,050 TO 1 = 0,086 Tİ 2 = 0,050 TO 2 = 0,086 Tİ 3 = 0,064 TO 3 = 0,074 Tİ 4 = 0,050 TO 4 = 0,086 Tüm matrisler 0,1 den küçük tutarlılık oranlarına sahip olduğundan elde edilen sonuçların tutarlı olduğu görülmüş ve ağırlık hesaplamasına geçilmiştir Ağırlıkların hesaplanması Tüm matrisler tutarlı olduğundan bir sonraki adımda, ikili karşılaştırma matrisleri kullanılarak bulanık ağırlık vektörleri oluşturulmuştur. Bulanık ağırlık vektörlerinin 73

87 oluşturulmasına örnek olarak, ana faktörlerin ikili karşılaştırmalarından oluşan matrise (Ã 1 ) ilk satırına uygulanan işlem şu şekildedir: α 1 = (1,000 x 0,333 x 1,000) 1/3 = 0,693 β 1 = (1,000 x 0,400 x 1,500) 1/3 = 0,843 γ 1 = (1,000 x 0,667 x 2,500) 1/3 = 1,186 δ 1 = (1,000 x 1,000 x 3,000) 1/3 = 1,442 α 2 = (1,000 x 1,000 x 2,000) 1/3 = 1,260 β 2 = (1,500 x 1,000 x 2,500) 1/3 = 1,554 γ 2 = (2,500 x 1,000 x 3,500) 1/3 = 2,061 δ 2 = (3,000 x 1,000 x 4,000) 1/3 = 2,289 α 3 = (0,333 x 0,250 x 1,000) 1/3 = 0,437 β 3 = (0,400 x 0,286 x 1,000) 1/3 = 0,485 γ 3 = (0,667 x 0,400 x 1,000) 1/3 = 0,644 δ 3 = (1,000 x 0,500 x 1,000) 1/3 = 0,794 α = (0, , ,437) = 2,390 β = (0, , ,485) = 2,882 γ = (1, , ,644) = 3,890 δ = (1, , ,794) = 4,525 ũ 1 = [(0,693 x 4,525-1 ), (0,843 x 3,890-1 ), (1,186 x 2,882-1 ), (1,442 x 2,390-1 )] ũ 2 = [(1,260 x 4,525-1 ), (1,554 x 3,890-1 ), (2,061 x 2,882-1 ), (2,289 x 2,390-1 )] ũ 3 = [(0,437 x 4,525-1 ), (0,485 x 3,890-1 ), (0,644 x 2,882-1 ), (0,794 x 2,390-1 )] dolayısıyla, ũ 1 (f 1 ) 0,153 0,217 0,411 0,603 ũ 2 (f 2 ) 0,278 0,399 0,715 0,958 ũ 3 (f 3 ) 0,097 0,125 0,223 0,332 74

88 Bu işlemin tüm matrislere uygulanması ile elde edilen ağırlık vektörleri şu çizelge 4.2 de verilmiştir. Çizelge 4.2 Ana ve alt faktörlerin ağırlık vektörleri Ağırlıklar ũ 11 (f 11 ) İşin yapısı 0,153 0,217 0,411 0,603 ũ 12 (f 12 ) İşin yoğunluğu 0,278 0,399 0,715 0,958 ũ 13 (f 13 ) İşin süresi 0,097 0,125 0,223 0,332 ũ 21 (f 21 ) Sıcaklık 0,286 0,387 0,645 0,835 ũ 22 (f 22 ) Isıl radyasyon 0,139 0,194 0,358 0,505 ũ 23 (f 23 ) Hava akım hızı 0,093 0,121 0,208 0,291 ũ 24 (f 24 ) Nem 0,049 0,061 0,100 0,136 ũ 31 (f 31 ) Kıdem 0,201 0,237 0,333 0,405 ũ 32 (f 32 ) İş güvenliği eğitimi 0,461 0,551 0,760 0,891 ũ 33 (f 33 ) Kişisel korunma 0,055 0,063 0,083 0,097 ũ 1 (f 1 ) İş 0,153 0,217 0,411 0,603 ũ 2 (f 2 ) Çevre 0,278 0,399 0,715 0,958 ũ 3 (f 3 ) Çalışan 0,097 0,125 0,223 0,332 Yamuk bulanık sayılardan oluşan ağırlık vektörlerine değerlendirilmeden önce durulaştırma işlemi uygulanmıştır. Durulaştırma işlemine örnek olarak, çevresel alt faktörleri içeren vektörlere (ũ 21, ũ 22, ũ 23, ũ 24 ) uygulanan işlemler şu şekildedir: N 21 = = 0,491 N 22 = = 0,270 75

89 N 23 = = 0,161 N 24 = = 0,078 Bu işlemin tüm vektörlere uygulanması ile elde edilen ağırlık değerleri çizelge 4.3 te verilmiştir. Çizelge 4.3 Ana ve alt faktörlerin durulaştırılmış ağırlıkları Durulaştırılmış ağırlıklar u 11 (f 11 ) İşin yapısı 0,305 u 12 (f 12 ) İşin yoğunluğu 0,525 u 13 (f 13 ) İşin süresi 0,170 u 21 (f 21 ) Sıcaklık 0,491 u 22 (f 22 ) Isıl radyasyon 0,270 u 23 (f 23 ) Hava akım hızı 0,161 u 24 (f 24 ) Nem 0,078 u 31 (f 31 ) Kıdem 0,283 u 32 (f 32 ) İş güvenliği eğitimi 0,645 u 33 (f 33 ) Kişisel korunma 0,072 u 1 (f 1 ) İş 0,305 u 2 (f 2 ) Çevre 0,525 u 3 (f 3 ) Çalışan 0,170 76

90 Ağırlık değerlerinden elde edilen sonuçlara göre çevre ile ilgili faktörlerin iş ve çalışan ile ilgili faktörlere göre daha yüksek önceliğe sahip olduğu (ũ 2 > ũ 1 > ũ 3 ); dolayısıyla işin güvenli bir şekilde sürdürülebilmesi için çevresel faktörlerin katkısının oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Aynı şekilde iş, çevre ve çalışan ile ilgili alt faktörler ağırlıklarına göre değerlendirildiğinde elde edilen sonuçlar şu şekildedir: çevre iş çalışan işin yoğunluğu işin yapısı işin süresi sıcaklık ısıl radyasyon yoğunluğu hava akım hızı nem iş güvenliği eğitimi kıdem kişisel korunma Bulanık değerlendirme matrisinin oluşturulması Çalışanların alt faktörleri değerlendirmeleri sonucu ortaya çıkan dilsel değişkenler ve karşılık verilen oy sayıları şu şekildedir: Çizelge 4.4 Alt faktör değerlendirmeleri ve oy sayıları ÇZ Z O İ Çİ f 11 İşin yapısı f 12 İşin yoğunluğu f 13 İşin süresi f 21 Sıcaklık f 22 Isıl radyasyon f 23 Hava akım hızı f 24 Nem f 31 Kıdem f 32 İş güvenliği eğitimi f 33 Kişisel korunma ÇZ: Çok Zayıf, Z: Zayıf, O: Orta, İ: İyi, Çİ: Çok İyi 77

91 Dilsel değişkenlere karşılık gelen bulanık sayılar ve alt faktörlerin değerlendirilmesi ile elde edilen veriler kullanılarak bulanık değerlendirme matrisi oluşturulmuştur. Bulanık değerlendirme matrisinin oluşturulmasına örnek olarak, matrisin ilk satırı olan işin yapısı alt faktörüne (f 11 ) uygulanan işlemler şu şekildedir: f 11 = = 2,650 (1. Sütun) f 11 = = 3,650 (2. Sütun) f 11 = = 4,650 (3. Sütun) f 11 = = 5,650 (4. Sütun) Bu işlemin tüm alt faktörlere uygulanması ile elde edilen bulanık değerlendirme matrisi şu şekildedir: Bulanık değerlendirme matrisi f 11 İşin yapısı 2,650 3,650 4,650 5,650 f 12 İşin yoğunluğu 2,000 3,000 4,000 5,000 f 13 İşin süresi 3,050 4,050 5,050 6,050 f 21 Sıcaklık 4,200 5,200 6,200 7,200 f 22 Isıl radyasyon 3,550 4,550 5,550 6,550 f 23 Hava akım hızı 3,550 4,550 5,550 6,550 f 24 Nem 4,250 5,250 6,250 7,250 f 31 Kıdem 3,850 4,850 5,850 6,850 f 32 İş güvenliği eğitimi 3,500 4,500 5,500 6,500 f 33 Kişisel korunma 3,750 4,750 5,750 6,750 78

92 Alt faktörlerin bulanık değerlendirme matrisi için, her ana faktör altında yer alan alt faktörlerin bulanık değerlendirme matrisindeki değerleri ve bu alt faktörlerin ağırlıkları kullanılmıştır. Çevre ile ilgili ana faktör için yapılan örnek hesaplama şu şekildedir: f 2 = 1. sütun için; = 3, sütun için; = 4, sütun için; = 5, sütun için; = 6,911 Diğer ana faktörlere de aynı işlemin uygulanması ile elde edilen bulanık değerlendirme matrisi aşağıda verilmiştir. 79

93 Çizelge 4.5 Bulanık değerlendirme matrisi Bulanık değerlendirme matrisi f 11 İşin yapısı (2,650 3,650 4,650 5,650) f 12 İşin yoğunluğu (2,000 3,000 4,000 5,000) f 13 İşin süresi (3,050 4,050 5,050 6,050) f 21 Sıcaklık (4,200 5,200 6,200 7,200) f 22 Isıl radyasyon (3,550 4,550 5,550 6,550) f 23 Hava akım hızı (3,550 4,550 5,550 6,550) f 24 Nem (4,250 5,250 6,250 7,250) f 31 Kıdem (3,850 4,850 5,850 6,850) f 32 İş güvenliği eğitimi (3,500 4,500 5,500 6,500) f 33 Kişisel korunma (3,750 4,750 5,750 6,750) f 1 İş (2,380 3,367 4,372 5,391) f 2 Çevre (3,939 4,936 5,923 6,911) f 3 Çalışan (3,617 4,616 5,617 6,619) İşletmelerin genel durumunu ifade eden bulanık değerlendirme vektörünü oluşturmak için ana faktörler ve ana faktörlerin ağırlıkları kullanılmıştır. f genel = 1. sütun için; = 3, sütun için; = 4,423 80

94 3. sütun için; = 5, sütun için; = 6,375 Çizelge 4.6 Tüm işletmeler için hesaplanan bulanık değerlendirme matrisi Bulanık değerlendirme matrisi f genel (3,428 4,423 5,400 6,375) Çalışanların ana ve alt faktörleri değerlendirmede kullanılan dilsel değişkenler ve karşılık gelen yamuk bulanık sayılar kullanılarak değerlendirme yapıldığında, işletmelerin genel durumunun Orta ve İyi arasında olduğu görülmektedir (Şekil 4.2). Şekil dilsel değişken ve değerlendirme sonucu 81

95 4.2 MATLAB Bulanık Mantık Araç Kutusu İle Termal Konfor Hesaplanması Değerlendirme Sonucu Bulanık mantık yaklaşımı ile termal konfor hissi tahmini işleminin MATLAB programındaki çıktısı aşağıda görülmektedir. Şekil 4.3 Modelin karar verme işleminin yapıldığı durulaştırma ekranı Şekilde de görüldüğü gibi işletme sıcaklığı, nem, hava akım hızı, metabolik hız ve giysi yalıtımı gibi giriş değişkenlerinin değerleri dikkate alınarak, çıkış değişkeni olan termal konfor hissinin tahmini gerçekleştirilebilmektedir. 82

96 5. TARTIŞMA VE SONUÇ Döküm sektörü, içerdiği prosesler, kullanılan ekipmanlar, malzemeler ve gerektirdiği fiziksel iş yükünden dolayı iş kazalarının ve meslek hastalıklarının sık olarak gözlendiği sektörlerden biridir. Alüminyum döküm sektöründe faaliyet gösteren işletmelerde gerçekleştirilen bu çalışmada, çalışma ortamı termal konfor şartları ve bunun yanında iş ile ilgili ve çevresel faktörlerin çalışanlar üzerindeki etkileri bulanık mantık yardımıyla iki farklı şekilde araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, alüminyum dökümü yapan işletmelerdeki termal konforsuzluğun ciddi boyutlarda olduğunu ve çalışanlar üzerinde işin yapısından kaynaklı faktörlerin etkilerinin de oldukça önem kazandığını göstermiştir. Çalışma ortamındaki sıcaklık değerlerinin çalışanların çalışma gücünü azalttığı bilinen bir gerçektir. Ortam sıcaklığının çalışanlar üzerindeki etkisinin incelendiği çalışmalarda, yapılan işin ağır olmasının ve ciddi fiziksel efor gerektirmesinin, vücudun ürettiği ısı oranını artırdığı ve ısının vücuttan dışarıya atılmasını güçleştirdiği; ısının çalışanın vücudunda birikmesi ile kişide fiziksel ve zihinsel çalışma isteğininin azaldığı, yorgunluk belirtilerinin başladığı ve çalışma gücünün gittikçe zayıfladığı belirlenmiştir. Yorgunluğun artması ve çalışma gücünün zayıflaması ile kazaların meydana gelme sıklığını artıran sebeplerdendir. Gerçekleştirilen bu çalışmanın ilk aşamasında termal konfora etki eden faktörler araştırılmış ve bu faktörler, bulanık analitik hiyerarşi prosesi kullanılarak etki ağırlıklarına göre sıralanmıştır. Elde edilen değerler, ortam fiziksel koşullarının termal anlamda daha kabul edilebilir değerlere çekilmesinde bir klavuz niteliğindedir. Elde edilen veriler ışığında atılacak adımlar sıralanmalı; öncelik, durumu en kötü olan fiziksel faktöre verilerek, işletmeye zaman, maliyet ve iş gücü yönünden fayda sağlanmalıdır. 83

97 Bulanık analitik hiyerarşi prosesi kullanılarak hesaplanan ağırlıklar şekil 5.1 de verilmiştir. Şekil 5.1 e göre, işletmelerde çevresel faktörlerin, işin sağlıklı şekilde yürütülmesinde diğer ana faktörlere göre daha etkili olduğu hesaplanmıştır. Ölçümler esnasında her üç işletme içerisinde üretimin gün boyu devam etmesinden dolayı ocakların sürekli olarak çalışır durumda olduğu, bu nedenle sıcaklık değerlerinde büyük değişimlerin gerçekleşmediği (< 1,5 C) gözlenmiştir. Gün boyu yüksek sıcaklığa maruz kalmanın etkisi, çevresel faktörleri iş ve çalışanlar ile ilgili faktörlerin yanında ön plana çıkartmıştır. Şekil 5.1 Ana faktörler ve ağırlıkları Çalışmada çevresel faktöre etki eden alt faktörlerin ağırlıklandırılması şekil 5.2 de verilmiştir. Şekil 5.2 ye göre çevresel faktörlerin ön plana çıkmasında sırasıyla sıcaklık, ısıl radyasyon yoğunluğu, hava akım hızı ve nem etki etmektedir. Bu nedenle ortam termal konfor koşullarını iyileştirmeye yönelik adımlar da aynı öncelik sırası ile atılmalıdır. 84

98 Şekil 5.2 Çevresel alt faktörler ve ağırlıkları Çalışma ortamında çevresel alt faktörlerin iyileştirilmesi için lokal aspirasyonla veya genel havalandırma yöntemi ile korunma sağlanabilir. 1. Aspirasyonlu havalandırma; ısı kaynağını kısmen kapatmanın olası olduğu durumlarda fazla ısı, fazla nem veya her ikisinin de yok edilmesi için kullanılabilir. Bazı ocaklarda doğal çekiş veya cebri çekiş ısı fazlasının işyerine girmesini önleyebilir. 2. Genel havalandırma; lokal havalandırma sistemlerinin uygulanamadığı durumlarda ısı kontrolünde kullanılır. Bu sistemin temeli yeterli miktarda uygun sıcaklıkta yeterli bağıl nemi içeren ve kirleticilerden arınmış temiz havanın çalışanların bulunduğu ortama temin edilmesidir. Uygulamada, genel havalandırma bile normal koşullarda (ör. yüksek ısı ve nem kaynaklarının, hava kirleticilerinin olmadığı bölümlerde) işyerinin büyüklüğüne, çalışan kişilerin sayısına ve yapılan işin temizliğine bağlı olarak değişir. Buna rağmen normal koşullardaki işyerleri için de çizelge 5.1 deki değerler önerilebilir (Spor 1986). 85

99 Çizelge 5.1 Fiziksel işin yoğunluğuna karşılık sağlanması gereken hava miktarları (Anonymous 2007) Bölümdeki çalışanların çoğunluğunun yaptığı fiziksel iş Kişinin saatte ürettiği toplam metabolik ısı (kcal/saat) Kişi başına sağlanması gereken hava hacmi (m 3 /saat) Çok hafif Hafif Vasat Ağır Çok ağır 270 den az 50 Diğer çevresel alt faktörlerden farklı olarak ısıl radyasyon, iletimi için maddesel ortam gerekmeyen bir ısı enerjisi olduğundan, bunu havalandırma ile kontrol etme olanağı yoktur ya da oldukça azdır. Radyant ısıdan korunmanın iki yolu vardır: 1. Radyasyon siperi kullanmak 2. Sıcak cisimlerin yüzeylerini ışıma özelliği zayıf maddelerle boyamak veya kaplamak Radyasyon siperleri dogrudan kontrol edilmeyen, erimiş maden veya cam külçeleri gibi maddeler kullanılır. Bu siperler madeni levha (alüminyum folyo, alüminyum levha gibi) paravan gibi radyant ısı kaynağı ile çalışanların arasına yerleştirilen koruyuculardır. Esas olarak siperler, gelen radyant ısının büyük bir kısmını yansıtarak çalışana gelmesini önler ve absorbladığı radyant ısının ancak bir kısmını çalışana doğru yeniden yayar. Bunların yanı sıra, radyant ısıyı emen ve havalandırma yoluyla kontrol edilebilen konveksiyon ısısı cinsinden yayan ısı absorbsiyon siperleri de bulunmaktadır. 86

100 Isı radyasyonunun kontrolü için yeterli olabilecek bir metot da sıcak cisimlerin yüzeylerini düşük radyasyon parametreli maddeler ile boyamak veya kaplamaktır. Bu metotun kullanılma prensibi de yine radyasyonu çalışandan uzaklaştırmaktır. Aşağıdaki bazı siperleme ve kaplama materyellerinin etkinlikleri hakkında yaklaşık değerler verilmiştir (Çizelge 5.2) (Edwin ve Brown 1955). Çizelge 5.2 Yaygın olarak kullanılan siperleme maddelerinin yeterlik dereceleri Siperin yüzeyinin yapıldığı madde Yüzey üzerine düşen radyant ısının yansıma oranı (%) Yüzeyden etrafa yayılan radyant ısı (%) Aluminyum (parlak) 95 5 Çinko (parlak) Aluminyum (okside) Çinko (okside) Alüminyum boya (yeni, temiz) Aluminyum (boya, kirli) Demir levha Demir levha (okside) Tuğla Lak (siyah) Lak (beyaz) Asbest levha

101 Çevre ana faktörünün ardından termal konforsuzluğa neden olan iş ana faktörüne ait alt faktörler olan işin yoğunluğu (metabolik hız), işin yapısı ve işin süresinin yüzde önem dağılımları şekil 5.3 te verilmiştir. Özellikle kalıp hazırlama, temizleme gibi ağır malzemelerin elle kaldırılmasını gerektiren işlemler, işin yoğunluğunun artmasına neden olmuş, dolayısıyla termal konforsuzluğun oluşmasına etki eden parametreler arasında yüzde dağılımı yüksek hesaplanmıştır. Şekil 5.3 İş ile ilgili alt faktörler ve ağırlıkları Normal sınırlar dışında çalışmanın gerçekleştiği ortamlar için uluslararası standartlarda çalışma ve dinlenme aralıkları tanımlanmıştır. Çalışma ve dinlenme çevrimleri için belirlenen WBGT referans değerleri için eğriler, dinlenme için ayrılmış yerdeki WBGT değerinin, çalışma ortamındaki WBGT değerine eşit veya ona yakın olduğu varsayımı üzerine çizilir (Şekil 5.4). Bu eğriler, çalışma / dinlenme çevrimleri değiştirilerek işin yeniden düzenlenmesinde kullanılabilir (Anonim 2002). 88