MAK 481 PROJE TASARIM ESASLARI

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 481 PROJE TASARIM ESASLARI DERS NOTLARI Prof.Dr. Taner DERBENTLİ Prof.Dr. Mehmet DEMİRKOL Prof.Dr. Levent GÜVENÇ Prof.Dr. Nurdil ESKİN Prof.Dr. Cem PARMAKSIZOĞLU Yrd.Doç.Dr. Muzaffer ERTEN Doç.Dr. Haydar LİVATYALI Yrd.Doç.Dr. Vedat TEMİZ İstanbul - Eylül 2007

2 İÇİNDEKİLER 1. TASARIMA GİRİŞ ve TASARIM METODOLOJİSİ 1 Giriş 1 Ürün veya teknik yapıt fikrinin oluşması 3 Ön projelendirme ve teklif hazırlama 3 İşletme içi ürün planlaması 4 Mamul (ürün) planlamasında izlenen adımlar 5 Konstrüksiyon ve Konstrüktif geliştirme süreci 5 Ödevi tanımlayan istek tipleri, İstekler listesi 8 A- Sezgisel Yöntemler 13 B- Bilinçli, Metodik Çözüm Arama Yöntemleri 14 Sistematikler ve Kataloglar 16 Operasyon Katalogu 18 Değerlendirme 18 "Fayda-Değer analizinde" değerlendirme kriterleri 19 Şekillendirme (Niceliksel Konstrüksiyon) - Faz II 27 Niceliksel Konstrüksiyon Fazında Dikkat Edilecek Bazı Kural ve Prensipler MÜHENDİSLİK STANDARTLARI, PATENTLER ve DİĞER BİLGİLERE ERİŞME 33 Bilgi Derlemenin Tasarımdaki Yeri 33 Bilgi Kaynaklarına Genel Bir Bakış 33 Kütüphaneler 34 Kamu Bilgi Kaynakları ve Arşivleri 35 İnternette Bilgi Kaynakları 36 Patent Arşivleri 36 Tüzükler, Yönetmelikler ve Standartlar 38 Uzman Sistemler PROJE ÖNERİSİ HAZIRLANMASI 42 Giriş 42 Proje Önerisi Neleri İçermelidir? 42 Öneri Hazırlarken Dikkat Edilecek Hususlar 44 Bitirme Tasarım Projesi Önerisiyle İlgili Ek Notlar PROJELERDE YAPILABİLİRLİK (FİZİBİLİTE) KAVRAMI 45 Giriş 45 Yapılabilirlik Çalışmasının Aşamaları 45 Yapılabilirlik Raporu TASARIM PROJELERİNİN EKONOMİK ANALİZİ 49 Ekonomik Analiz 49 Maliyet PROJE YÖNETİMİNDE TAKIM ÇALIŞMASININ YERİ 54 Projenin Planlanması 54 Projenin Koordinasyonu 57 Projenin Kontrolü 58 Projenin Tamamlanması TASARIMDA EMNİYET VE GÜVENİLİRLİK 61 Giriş 61 Teknik Sistemlerin Güvenilirliği 64 AB Teknik Mevzuatı ve CE Uygulamaları 65 CE Nedir? TASARIMDA İMALAT YÖNTEMLERİNİN YERİ 68 Giriş 68 Günümüzde yaygın olarak kullanılan imalat yöntemleri 69 Günümüzde yaygın olarak kullanılan imalat sistemleri 69 İmalat Yönteminin Seçiminde Etkin Rol Oynayan Faktörler: 69 İmalat İçin Tasarım (DFM) İlkeleri 72 Montaj için Tasarım (DFA) İlkeleri MAK 492 BİTİRME TASARIM PROJESİNİN UYGULANMASI 74 Bitirme Tasarım Projesinin Amaçları 74 Bitirme Tasarım Projesinin kazandırmayı hedeflediği bilgi ve beceriler 74 Proje önerisi Hazırlanması 74 Projenin Yürütülmesi 74 Projenin Sunulması 75

3 1. TASARIMA GİRİŞ ve TASARIM METODOLOJİSİ Vedat TEMİZ Toplumsal ve ekonomik gerekler çok değişik ve çeşitli ürünlerin, yapıtların, kısaca değişik sistemlerin tasarım ve imalatını gerektirir. Teknik yapıt veya daha kapsamlı bir tanımlamaya olanak sağlayan "Teknik Sistem" kavramı, teknolojik üst sistem içinde belirli maksatlara hizmet eden basit bir gereçten, çok karmaşık bir çelik fabrikasına veya kimyasal maddeler kombinasına kadar olan yapıtları içine alır. Her karmaşık üst sistemi, buna nazaran daha az karmaşık alt sistemlere ayırmak ve bu işlemi dikey yönde karmaşıklık derecesi gittikçe azalan alt sistemlere göre devam ettirmek mümkündür. Örnek olarak bir çelik üretim fabrikası ele alınırsa, bu sistem içinde, cevher hazırlama, kok fabrikaları, yüksek fırınlar, çelikhane, hadde tesisleri, yan ürün değerlendirme tesisleri vb. alt sistemleri oluşacaktır. Hemen görülür ki bu alt sistemlerin her biri de kendine göre daha az karmaşık olan diğer alt sistemlere ayrılabilir. Buradan sistem kavramının karmaşıklık derecesi bakımından izafi bir deyim olduğu görülmektedir. Teknik sistemlerin geliştirilmesi ve imalatı süreci aralarında sıkı ilişkiler olan üç temel süreçten oluşur. Bu süreçleri; Usul geliştirme süreci (UGS) Konstrüktif geliştirme süreci (KGS) Teknolojik geliştirme süreci (TGS) olarak tanımlamak mümkündür (Şekil 1). Şüphesiz bu süreçler arasında sıkı pek çok ilişki ve girişimler mevcuttur. Usul veya daha uygun bir deyimle teknik usul denildiği zaman "Çeşitli fiziksel etkilerden yararlanılarak, maddesel nesnelerde bir durum değişimi veya bir durum sakınımını sağlayan operasyonlar kümesi " anlaşılır. Her teknik yapıt, kendisinden istenen fonksiyonu yerine getirebilmek için bir veya birden fazla teknik usulden yararlanır. Usul Geliştirme Süreci (UGS) Konstrüktif Geliştirme Süreci (KGS) Teknolojik Geliştirme Süreci (TGS) Şekil 1. Ürün geliştirme sürecindeki üç alt süreç Konstrüktif geliştirme süreci ise tarif edilmiş bir fonksiyonu yerine getiren bir teknik yapıtın (teknik sistemin) tasarımı, geometrik ve maddesel şekillendirilmesi ve imalat süreci (teknolojik geliştirme süreci) için gerekli teknik dokümanların (teknik resimlerin) hazırlanması uğraşılarını içerir. Teknolojik geliştirme süreci ise üretim usullerini, organizasyonunu, planlamasını kapsar. Daha evvelde belirtildiği gibi bu üç süreç yakın ilişki içindedir. Bazı üretim sistemlerinde de iç içe girmiş durumdadır. Ürün geliştirme süreci sonunda ekonomik sisteme bir değer katılmaktadır. Bu sürecin hızlı ve optimal koşullarda işlemesi değer artış hızını doğrudan etkiler. O halde bu sürecin dolayısı ile onu meydana

4 getiren alt süreçlerin rasyonel ve hızlı çalışan sistemler haline getirilmesi gerekir. Endüstri devrimi ile paralel yürüyen rasyonalizasyon çalışmalarında daha çok teknolojik geliştirme süreci ne ağırlık verilmiş ve çok başarılı sonuçlar elde edilmiştir. İmalat sistemlerinin mekanizasyonu, otomatikleştirilmesi, otomasyonu ve son yıllarda bilgisayar yardımı ile entegre edilmesi, genişleyen boyutlarda robotlaştırma bu gelişmenin aşamalarını vurgulamaktadır. Hemen görülmektedir ki konstrüktif geliştirme sürecinin otomatikleştirilmesi, bu sürecin belli bir algoritma içine sokulmasını gerekli kılmaktadır. Her süreç bir operasyonlar kümesi olarak tanımlanabilir. Bazı operasyonlar ve bunları yürüten operatörler matematiksel veya formel lojik işlemlerle tam olarak belirtilebilir. Bu operasyonlar lojik bir düzen içine yerleştirilebilir. Bu takdirde süreç için " determine bir algoritma " diğer bir deyimle matematiksel bir modelleme kurulabilir. Bazı operasyonlarda ise lojik bir düzen kurmak mümkün olduğu halde bunlara ait operatörler matematiksel veya formel lojik olarak tanımlanamaz. Bu takdirde kurulacak modelde "heuristic (höristik) bir algoritma" uygulamak, diğer bir deyimle çalışmaları "heuristik bir sistematikle'' yürütmek mümkündür. Konstrüktif geliştirmenin bazı süreçlerinde ise bunların hiç biri yapılamaz. Bu takdirde seçim ve karar sezgisel ağırlıklı olacaktır. Şekil 2 de konstrüksiyondaki çeşitli uğraşılar gösterilmektedir. Bunlar kabaca düşünsel ve şekilsel uğraşılar olarak iki bölüme ayrılmıştır. Şekilsel olanlar belli bir algoritmaya bağlanabilir. Genellikle her türlü şekilsel sentez işlemi için bir modelleme yapmak, böylece işlemi otomatikleştirmek mümkündür. Güç olan husus zihinsel işlemlerin modellenmesidir. Özellikle yaratıcı davranış olarak isimlendirilen zihinsel uğraşılar daha ziyade sezgisel ağırlıklı olanlardır. Konstrüksiyon sistematiğinde ve özellikle tasarım fazında çalışmalar için sınırlı bir heuristik algoritma uygulanabilir. Konstrüktif Geliştirme Sürecindeki Uğraşılar Zihinsel uğraşılar Şekilsel uğraşılar İki uğraşı sonuçları Fonksiyon strüktürü, sentez Çizim Fonksiyon planı Prensip sentezi Çizim Prensip çözüm (tasarım) Niteliksel şekillendirme Çizim Ön şekillendirme Boyut sentezi, hesaplar, toleranslar Çizim Niceliksel şekillendirme, detaylandırma. Şekil 2. Konstrüksiyonda zihinsel ve şekilsel uğraşılar 4

5 Ürün veya teknik yapıt fikrinin oluşması Endüstriyel bir işletmeye ürün meydana getirme fikri doğrudan doğruya veya dolaylı olarak pazardan gelir. Entegre çelik üretim tesisleri, rafineriler, petro-kimya kombinaları, büyük enerji üretim tesisleri gibi büyük boyutlu teknik yapıtlar, ilgili işletmelere sipariş üzerine verilir. Bu siparişlerde Ön projelendirme (teklif hazırlama) Konstrüktif geliştirme Üretim Montaj (Fabrikada ön montaj, bazı hallerde deneme) Tesisin kurulacağı yere nakli Yerinde montaj Deneme çalışması Ön kabul ve kesin kabul safhalarından geçirilerek ödev sonuçlandırılmış olur. Buna karşılık seri üretimi yapılan kısa veya uzun ömürlü tüketim mallarında kısmen standartlaşmış üretim makinalarında ürün fikri dolaylı olarak pazardan gelir. İşletmede bulunan ürün planlama bölümü bu fikri geliştirir. Ön projelendirme ve teklif hazırlama Ulusal veya uluslar arası pazarda oluşan bir istek, ihale ilanı, işletmeyi bir ön projelendirme uğraşısına yönlendirir. Ön projelendirme çalışmaları, sadece teklif hazırlamaya yeterli olacak kadar bilgi yoğunluğuna sahiptir. Konstrüktif geliştirme süreci için de bir ön hazırlık niteliğindedir. Ancak bu çalışmanın müşterinin dikkat ve güvenini kazanmada büyük rol oynayacağı ve sonunda ihaleyi kazanma şansını arttıracağı unutulmamalıdır. Ön projelendirme çalışmalarının sonuçları, gerek teknolojik ve gerekse ekonomik yönden yeterli boyutta bir ön değerlendirmeye olanak sağlamalıdır. Teklif veren firma sayısı genellikle birden fazladır. Bu nedenle de ön projelendirme sonucu teklif veren bir firmanın ihaleyi kazanma şansı %100 değildir. Büyük tesis yapımında uzmanlaşmış firmaların kazandıkları ihale sayısının iştirak ettikleri toplam ihale sayısına oranı %5 ile %40 arasında değişir. Bu nedenle kazanma şansının yüksekliği üretici firmanın ön projelendirme aşamasındaki başarılı çalışmalarına kuvvetle bağlıdır. Ön projelendirme üç aşamaya ayrılabilir: Temas teklifi aşaması Yönlendirme teklifi aşaması Kesin teklif aşaması Pratikte temas teklifine "bağlayıcı olmayan ön teklif'' de denebilir. Bu tasarlanıp imal edilecek olan sisteme ait önemli bazı büyüklükleri ve çok şematik bir sistem strüktürünü içeren bir takdim dokümanıdır. Esasen bu tip projeler tamamen yeniye dönük bir konstrüksiyonu içermezler. Teklif veren firmanın daha evvel yapmış olduğu benzer projeler nedeni ile hem deneyimi ve hem de güçlü bir arşivi mevcuttur. Bugün büyük firmaların fiziksel olarak benzer tesisler için hazırlamış oldukları genel yazılımları da mevcuttur. Bunlara teknolojideki son gelişmeler, firma araştırmalarının sonuçları, özellikle teknik değeri arttıran, buna karşılık maliyet faktöründe fazla değişiklik yapmayan değişiklikler göze çarpıcı şekilde eklenecektir. Kesin teklif ise bağlayıcı niteliktedir. Dikkatli ve gerçekçi olarak hazırlanmalıdır. Şekil 3 de temas teklifinden, kesin teklif ve sipariş alınmasına kadar olan yolda müşteri ve imalatçı firma arasındaki ilişkiler şematik olarak gösterilmektedir. Şekil 3 den de anlaşılabileceği gibi ihaleyi izleyen temas teklifi bir bakıma üretici firmanın bir niyet mektubu şeklindedir. Eğer firma daha evvel benzer tesisleri yapmış ise teklifine bunlarla ilgili referansları ve dokümanları da ekler. Birçok üreticiden temas teklifini alan müşteri, daha ayrıntılı bir yatırım etüdü yapar, yatırım hacminin sınırlarını tespit eder ve güvendiği firmalara bu bilgileri iletir. Bunu firmaların bilgi miktarı ve yoğunluğu yüksek olan ve kısmen bağlayıcı nitelikte ve bazı hallerde müşteriye yeni çözümler de öneren ''yönlendirici teklifi'' izler. Bu andan itibaren müşterinin elinde, ihaleye talip firmalar arasında bir ön seçim yapabileceği, dolayısı ile teklif edilen projelerin bir kısmını eleyebileceği bilgiler toplanmıştır. Müşteri seçtiği firmalarla daha sıkı temaslar kurarak son uygulanabilirlilik etütlerini tamamlar ve firmalara isteklerini iletir. Bu aşamada özellikle mali konular, kredi olanakları, ödeme şartları ve süre önemli tartışma ve uzlaşma konularıdır. Bu ilişkiler sonunda 5

6 hazırlanan, bilgi içeriği çok genişlemiş olan son teklif artık bağlayıcı niteliktedir. Son pazarlık aşamasından sonra teklif ''kesin sipariş''e bağlanır. İmalatçı firma, müşteri ile üzerinde anlaştığı teknik, ekonomik ve yasal istekleri ve maddeleri içeren sözleşmenin açık, kolay anlaşılabilir (diğer bir deyimle çelişkisiz) ve alınan ödevi tam tarif eden bir doküman olmasına özen göstermelidir. Müşteri İşletme Planlama etüdü, ilk yatırım etüdü Bilgi yoğunluğu Talep, ihale kararı oluşumu Temas teklifi Bilgi yoğunluğu Yatırım etüdü Yönlendirici teklif Strüktür etüdü Bilgi yoğunluğu Uygulanabilirlik etüdü Kesin teklif Son pazarlık, sipariş Alınan sipariş Konstrüksiyon süreci ÜRÜN Şekil 3. Ön projelendirme İşletme içi ürün planlaması Seri halde ve büyük sayıda teknik yapıt üreten firmalar, yeni tipleri ve yeni modelleri pazar talebine uygun olarak geliştirmek zorundadırlar. Bu nedenle, milli ve milletler arası pazarda isim yapmış olan büyük firmalar bünyelerinde güçlü bir ürün planlama bölümü" oluşturmuşlardır. Bu bölüm, konstrüksiyon, imalat ve pazarlama bölümleri ile sıkı ilişkiler içindedir. İşletmenin araştırma bölümü mevcut ise buradan gelen yeni bilgiler ve işletme dışı araştırma müesseselerinin bulguları sürekli olarak değerlendirilir. Yeni bir ürün fikrinin oluşması için işletme içi ve işletme dışı itici etkenler mevcuttur. Bunlar aşağıdaki şekilde özetlenebilir: İşletme dışı etkenler: İşletme ürünlerinin tip, şekil, teknik ve ekonomik değerler bakımından yaşlanması. Bunun en belirgin göstergesi pazar talebindeki azalma eğilimidir. İşletme dışı araştırmaların, patentlerin ortaya koyduğu yeni tipler, yeni teknolojiler. Bu yönde en iyi örneği mekanik sistemlere elektronik yapıtların geniş ölçüde girmesi teşkil eder. Pazarın dinamik yapısının sonucu, pazar eğilim ve arzularındaki değişmeler (yeni renk kombinasyonları, fonksiyon bağımsız estetik formlar, kullanma kolaylıkları gibi) Ekonomi politikalarındaki değişmeler. Örnek olarak, dış pazara daha az bağımlılık, enerji politikasındaki değişmeler, yeni anlaşmaların ortaya çıkardığı pazar istekleri gibi hususlar gösterilebilir. Rakip firmaların ürünlerindeki yenilikler. 6

7 İşletme içi etkenler ise: Atıl kapasiteden yararlanma, yeni iştiraklerin sonu ortaya çıkan iş hacmindeki genişleme. İşletme içi araştırmaların ortaya koyduğu yeni olanaklar. İmalat metotlarında yapılan değişiklik ve geliştirmeler. Mamul (ürün) planlamasında izlenen adımlar: Bir ürün planlama sisteminin strüktürü ve fonksiyonu için değişik görüşler mevcuttur. Ancak bunların hepsinde müşterek olan çalışma adımları Şekil 4 deki gibidir. Durum analizi ve işletmenin hedefleri Mamul fikrinin oluşması Seçim Tarif Şekil 4. Ürün planlama sürecindeki temel adımlar İlk adımda işletmenin uğraşı alanına giren pazarın ve işletmenin içyapısının kritik bir analizi yapılır. Dış pazardaki eğilimler ve işletme içindeki zayıf noktalar tespit edilir. İkinci adımda ise, kısa ve uzun vadede pazara hangi tip ürünlerin (teknik sistemlerin) sunulabileceği niteliksel ve niceliksel olarak incelenir ve gerçekleştirilebilme olanakları tartışılır. Üçüncü adımda ise belirli hedef ve değerlendirme kriterlerine göre, bu sistemlerin teknik, ekonomik ön değerlendirilmeleri yapılır. Mevcut ürün fikirleri içinden en fazla pazar şansı görülenler seçilir. Dördüncü adım, seçimi yapılan ürün tipleri için ödev tarifini kapsar. Bu tarif, konstrüktif geliştirme sürecinin ihtiyaç duyduğu açıklıkta ve belirlilikte olmalıdır. KONSTRÜKSİYON VE KONSTRÜKTİF GELİŞTİRME SÜRECİ Pazardan doğrudan doğruya (müşteri talebi, ihaleler) veya dolaylı (ürün geliştirme bölümü çalışmaları) olarak konstrüksiyon bürosuna gelen ürün veya teknik yapıt fikri üzerine konstrüktif geliştirme süreci başlar. Pazarda oluşan talep daha çok, teknik yapıtın giriş ve çıkış değerleri ile ilgilidir. Kullanıcı genellikle teknik sistemin içyapısı ile (kara kutunun içinde neler bulunduğu ile) ilgili değildir. Bu nedenle pazardan konstrüksiyon bürosuna gelen ödevin bir kere daha kritik bir incelemeye tabi tutulması gerekir. Bu inceleme sonunda, ödev nasıl bir çözüm istemektedir, ödevdeki bilgiler yeterli midir? Lüzumsuz veya görüntü istekler mevcut mudur? Meydana getirilecek teknik sistemin içyapısı ile ilgili daha ne gibi problemlerin çözümüne ve bunlarla ilgili isteklere ihtiyaç vardır? Ödev tamamen yeniye yönelikse, dolaylı da olsa daha evvel çözülmüş ne tip problemlerle benzerlik kurulabilir? vb. şeklinde pek çok sorunun konstrüksiyon bürosunda sorulmasına ve bunların cevabının hangi oranda verilen ödevde bulunduğunun tespitine gerek vardır. Konstrüktif geliştirme sürecinin ön çalışması veya verilen ödev tarifinin kesinleştirilmesi olarak tanımlanan bu çalışmalara sürecin 0-fazı denebilir. Bu faza sistem tekniğinde bilgi toplama fazı denir. Bunu takip eden adımlar her türlü konstrüktif uğraşıda (klasik veya sistematik) esas itibariyle Şekil 5 deki gibidir. 7

8 Dış sipariş ÖDEV Mamul planlama Ödevin tariflenmesi Tasarım Ön ve son şekillendirme Üretim ÜRÜN Konstrüksiyon Uğraşısı: Önemi ve Yeri Şekil 5. Konstrüktif uğraşıdaki adımlar Mühendislik çalışmalarının amacı toplumsal ve ekonomik ihtiyaçların ortaya çıkardığı çok değişik türde ürün ve teknik yapıtın meydana getirilmesidir. Bazı araştırmacılara göre mühendislik uğraşısı (özellikle konstrüktif uğraşı) sosyal, bilimsel, ekonomik ve sanatsal yaşamın bütün alanlarını etkiler ve bunlardan etkilenir (Şekil 6). Politika Sosyoloji Psikololoji Ekonomi Temel Bilimler Mühendislik Konstrüktif Bilimleri Teknoloji uğraşı Üretim Şekil verme Mimarlık Sanat Şekil 6. Konstrüktif uğraşı ile diğer alanlar arasındaki ilişkiler 8

9 Çalışma psikolojisi yönünden konstrüksiyon yaratıcı bir davranış biçimidir. Matematik, fizik, kimya ve biyoloji gibi temel bilimler; mekanik, mukavemet, termodinamik, akışkanlar mekaniği, ısı ve kütle transferi gibi mühendislik bilimleri alt yapısına gerek duyar. Deneyim sahibi olmayı gerektirir. Bilimsel bir gerçekçilik yanında hayal gücüne de sahip olunmasını ister. Bunlara ek olarak meslek sevgisi, karar verebilme, merak sahibi ve iyi bir izleyici olma yeteneklerine gereksinim duyar. Metot yönünden konstrüksiyon bir eniyileme sürecidir. Mühendis, insan beyninin karar, düşünme ve hafıza merkezlerindeki metot, program ve bilgiler yardımıyla çevreden alınan büyüklükler kümesini amaçladığı hedefler doğrultusunda işleme tabi tutar. Verilen ödevi yerine getirecek formları, sistemleri tasarlar ve bunların içinden en uygununu seçer. Kısaca bir anlamda konstrüksiyon uğraşısı oluşan ürün fikri ile gerçek yapıt arasında bir köprü olarak değerlendirilebilir. Mühendisin yaratıcılığı ve deneyimi bu çok zor olan seçim sürecinde kendini ortaya koyar. Zira sonuç başarı veya başarısızlık olabilir. Organizasyon açısından ise, çok yönlü bir uğraşıyı gerektiren ve sonunda bir değer yaratan konstrüktör pek çok kesimle temas kurmak zorundadır. Örnek olarak bu süreçte konstrüktör, pazarlamacı, maliyet muhasebecisi, iş hazırlama bölümü, süre planlayıcısı, atölyeler, malzeme uzmanları, araştırma bölümü, standart kontrol bölümü ve benzer işletme birimleri ile sıkı temas ve işbirliği içinde bulunacaktır. Konstrüksiyon bürosunun bir fildişi kule olmadığı unutulmamalıdır. Büyük işletmeler, genellikle konstrüksiyon bürosunda çalışanların belirli aralıklarla işletmenin diğer kesimlerinde de çalışmalarını sağlayan bir program uygularlar. Böylece konstrüktör işletmenin iç potansiyeli hakkında yeterince bilgi sahibi olur. ÖDEVİN ANALİZİ VE KESİNLİK KAZANMASI (FAZ 0) Ürün geliştirme sürecinde ürün fikrinin pazardan gelen isteklerle nasıl oluştuğu ilk kısımlarda ele alınmıştı. Konstrüksiyon bürosuna bir ödev şeklinde gelen ürün (veya teknik yapıt) fikri, daha çok gerçekleştirilmesi istenen sistemin çevre büyüklüklerini kapsar. Basit bir deyimle müşteri, makinanın içinde neler olduğu ile değil, makinanın ne yapması gerektiği ile ilgilidir. Konstrüksiyon bürosundaki uğraşı ise daha çok makinanın içinde neler olması gerektiğine yöneliktir. Bu iki farklı görüşü bağdaştırmak için ''Ödev'' in konstrüktör gözü ile de bir kere daha incelenmesi gerekecektir. Konunun önemi Konstrüktif geliştirme sürecinin bütün aşamalarındaki başarı şansı ödev tanımlamasının iki yönlü olarak tam bir kesinlik kazanmasına bağlıdır. Bu nedenle siparişin kesinleşmesinden sonra, istek sahibi ve konstrüktör arasında bir diyalog kurulması zorunludur. Böyle bir bilgi alış verişinde aşağıdaki sorulara bir kere daha cevap aramak gerekir: Esas problem nedir? Anlayış farkı var ise nasıl giderilir? Genellikle düşünülmüş olup, açıklanmamış olan arzular, beklentiler var mıdır? Talep edenin düşünemediği hesaba katamadığı ve özellikle sistemin içyapısına bağlı hususlarda fikir birliğine varılabilir mi? Acaba ödev verilirken açıklanan şartların hepsi, sistemden istenen fonksiyon için zorunlu mudur? Yoksa bilgi eksikliğinden ortaya çıkan görüntü şartlar da mevcut mudur? İstenen sistemin geliştirilmesi bakımından hangi yollar açıktır? Ne gibi kısıtlayıcı şartlar vardır? Bu çalışmalar esnasında hemen kesin maddesel çözümler ele alınmamalıdır. Hatta bu tip örnekler vermek bazen sakıncalı, diğer bir deyimle daha iyi çözümleri önleyici olabilir. Ödevi açıklığa kavuşturan ikinci bir sorular grubu da şunlar olabilir: Tasarlanacak çözüm hangi maksada yöneliktir? Hangi özelliklere sahip olmalı ve hangilerine sahip olmamalıdır? Eğer konu ürün planlama bölümünce yeteri kadar incelenmemiş ise veya konstrüksiyon bürosunca böyle bir görüşe varılmış ise, aşağıdaki hususların bir kere de konstrüksiyon bürosunca ele alınması yerinde olur: 9

10 A) İşletmede gözlenen eksiklikler: Satış teşkilatına akseden müşteri şikâyetleri ve bunların analizi Montaj ve deney bölümlerinden gelen yakınmalar, eleştiriler B) Teknolojik durum: Rakip firma programları Benzer ödevlerle ilgili çözümler, bunlara ait eleştiriler Patent literatürünün incelenmesi C) Kesin veriler, ağırlık noktaları: Uluslar arası tavsiyeler, standartlar (milli ve milletlerarası) İşletmenin ürünleri ile ilgili kurumların koydukları sınırlar, kısıtlamalar (sağlık ve emniyetle ilgili) D) Geleceğe dönük gelişmeler: Yapısal değişiklikler, model değişim eğilimleri Teknik-ekonomik politikalardaki değişim eğilimleri Kullanıcının gelecekteki davranışı ve istekleri ile ilgili varsayımlar Bu sorulara verilen cevaplar, konstrüksiyon bürosuna gelen ürün fikri tanımlamasındaki eksiklikleri giderecek ve ödeve kesinlik kazandıracaktır. Ödevi tanımlayan istek tipleri, İstekler listesi İstekler ödevin amaçladığı teknik sistemi tanımlayan çeşitli özellikleri niteliksel veya niceliksel olarak belirten büyüklüklerdir. Bunlar teknik sistemin giriş ve çıkış büyüklükleri kümesini meydana getiren çevre büyükleridir. Bu büyüklükler fonksiyonla ilgili olarak madde, enerji, sinyal türünde; insan makina ilişkilerine bağlı olarak ergonomik ve ekonomik koşullarla ilgili olarak parasal boyutlarda olabilir. Genel olarak ödevi tarif eden istekleri üç kategoriye ayırmak mümkündür: I- Ödevin Çözümünde muhakkak yerine getirilmesi istenen istekler. Bunlar Kesin İstekler olarak isimlendirilecektir. Kesin istekleri de iki alt gruba ayırmak mümkündür: a) Çok dar toleranslarda yerine getirilmesi gerekenler. Örneğin sistemin ağırlığı 1500 kg (-10 kg) olacaktır gibi. b) Bir üst veya alt sınır belirten istekler. Örneğin sistemin ağırlığı 1500 kg mı geçmeyecektir veya tavan yüksekliği 8 m den daha küçük olmayacaktır gibi. (a) tipi isteklerde konstrüktör her hangi bir değişiklik yapamaz. Bunlar genellikle ödevin fonksiyonu ile doğrudan ilişkilidir. (b) tipi isteklerde konstrüktör sınır değerlerin altında veya üstünde kalmaya çalışır. Fonksiyonu bozmaksızın erişilen değerler satış başarısını arttırır. II- Arzu tipi istekler: Bu tip isteklerin gerçekleştirilmesi zorunlu değildir. Ancak maliyet artışı olmaksızın veya müşteri ile anlaşarak çok az bir maliyet artışı karşılığında bunların yerine getirilmesi işletmenin pazar şansını arttırır. Bu tip istekleri bir önem sırasına göre dizmek, konstrüksiyonun değerlendirme aşamasında yarar sağlar. Örneğin bir hız değiştiricisi için ödev tarifinde değiştirme işinin el kumandası ile yapılması istenmiştir. Ayrıca, müşteri arzu tipi bir istek olarak ileride bunun otomatik kumandaya dönüştürülmesi imkânlarının da konstrüksiyon esnasında düşünülmesini arzulayabilir ancak şart koşmaz. 10

11 III- Hedef gösteren istekler: Bu tip istekler müşteri veya pazar talebi ile ilgili değildir. Konstrüktif geliştirme sürecinin ilerleyen fazlarında artan bilgiler, geliştirilmekte olan sistem veya bunun değişkenleri için geleceğe ait bazı konstrüktif yeniliklerin yapılabileceğini ortaya koyar. Bunların işletme içi bilgi olarak kaydedilmesi gelecek için yarar sağlar. Aynı teknik sistemin daha ileri kuşakları için bu istekler doğrultusunda araştırma ve incelemelerin yapılması, yeni ürün fikirlerinin oluşmasına yardımcı olur. İstekler için bir liste oluştururken bunların hangi türden oldukları yanlarında belirtilmelidir. Kesin istekler (K), arzu tipi istekler (A) ve hedef tipi istekler (H) ile belirtilebilir. Şüphesiz (H) tipi istekler sadece işletmenin kendine ait dokümanlarda belirtecektir. Uzun zaman alan konstrüktif çalışmalarda ortaya çıkan bazı (H) tipi istekler müşteri ile anlaşmaya varılarak, kesin istek şekline dönüştürülebilir. Bu ayırım dışında istekler listesinde her kategoriden istek için niceliksel ve niteliksel tanımlamalar yapılacaktır. İstekler listesinin, eğer tanımlanmış ise, fonksiyon gruplarına veya yapıt gruplarına göre bir bölümlemeye sahip olması önerilir. Gene istekler listesinde parasal koşullar, termin (bitiş süresi), yasal hususlar ayrı bölümler halinde belirtilmelidir. İstekler listesinin düzenleme şekli için standart bir format yoktur. Her işletme kendine uygun bir format geliştirmiştir. Ancak aynı bir işletmede yeni bir konstrüksiyonla, geliştirme veya alan genişletme konstrüksiyonları için hazırlanan istekler listeleri farklı olabilir. Çünkü birinde yapıt mevcut değildir. Yeniden meydana getirilecektir. Diğerlerinde ise mevcut bir yapıtın geliştirilmesi veya daha büyük veya küçük tiplerinin yapılması bahis konusudur veya yapıtın sadece bazı alt elemanları değiştirilecektir. Bu farklılık istekler listesinin düzenlenmesinde de farklılıklar meydana getirir. Çok büyük ve karmaşık sistemlere ait istekler listesinin hazırlanmasında, sistemi meydana getiren alt sistemler için istekler listesi ayrı ayrı hazırlanır. Örneğin entegre bir çelik üretim tesisinde, sistem için global bir istekler listesine ek olarak, cevher hazırlama, yüksek fırınlar, çelikhane vb. alt tesisler için ayrı istekler listesi hazırlanır. Bir konstrüksiyon ödevine ait istekler listesi ilk defa hazırlanıyorsa şüphesiz bazı zorluklarla karşılaşılması doğaldır. İstekler listesi için çeşitli araştırmacılar tarafından değişik formatlar önerilmektedir. İlgili literatürden bu bilgilere kolaylıkla ulaşılabilir. İstekler listesinin hazırlanması belirli bir deneyimi gerektirir. Bu nedenle istekler listesi üzerinde son kontrol çalışmalarının, işletme içinde geniş deneyime sahip bir uzmanlar grubunca yapılması önerilmektedir. FONKSİYONEL SENTEZ VEYA TASARIM (FAZ I) Fonksiyonel sentez sistematik konstrüksiyonun ikinci ve en önemli adımını teşkil eder. İyi hazırlanmış bir istekler listesi ile ödev belirlenmiştir. Diğer bir deyimle meydana getirilmesi istenen teknik yapıtın (teknik sistemin) bütün çevre büyüklükleri bilinmektedir. Ancak henüz kara kutunun içi boştur. Bu fazda uygun bir sistematik yaklaşım için aşağıda gösterilen çalışma adımlarını takip etmek faydalı olacaktır. Şüphesiz Şekil 7 de gösterilen adımları daha ayrıntılı hale getirmek mümkündür. Genel olarak tasarım aşaması bir Bilgi işleme Tanımlama Yeni bilgi üretme Eleştirme, Eniyileme Karar operasyonlarını içerir. 1. Temel Prensibin (Temel fonksiyonun) tanımlanması Özellikle yeni bir teknik sistemin tasarımında, ödevin özünü teşkil eden temel prensip istekler arasında saklıdır. Özü aramak için bir soyutlamaya gitmek gerekecektir. Şüphesiz bu noktada iyi hazırlanmış bir istekler listesi ödevin tarifi olduğuna göre, öze inmenin amacının ne olduğu akla gelebilir. İstekler listesi, niceliksel, niteliksel ve estetik karakterde bir özellikler kümesidir. Karmaşık bir sistem tasarımında çok fazla sayıda elemana sahiptir. Diğer taraftan bunların sentezi bizi tek bir çözüme götürmez, karşımızda bir çözümler kümesi bulunacaktır. Eğer bunların hepsi ile bir senteze gidilirse muhtemelen çözümler kümesinden bir elemana ulaşılacaktır. Bununda çözümler içinde en iyisi olduğu ileri sürülemez. O halde önerilen yol, öncelikle ödevi yerine getirecek az ve yine mümkün olduğu kadar soyut alt elemanlı bir soyut üst sistem meydana getirmek ve bunu çeşitli yönlerde genişleterek birbirinden farklı çözümlere erişmektir. Esas itibarıyla sistematik konstrüksiyonun getirdiği en büyük yenilik bu düşünce sisteminde yatmaktadır. 11

12 Şekil 7. Sistematik tasarımdaki önemli adımlar Bazı araştırmacılar temel prensipte bulunması gereken karakteristik özellikleri şu şekilde belirtmektedir: Temel prensip ödevin bütün çözümlerinde ve doğal olarak en iyisinde de mevcuttur. Temel prensip, en son ortaya çıkacak olan teknik yapıtta (niceliksel sentez sonunda ortaya çıkan sistemde) bulunması gereken ana özellikleri içerecektir. Temel prensibi tarif eden ve sınırlayan koşullar öyle seçilmelidir ki, bunlar ne bizi arzulanan çözümden uzaklaştırsın ve ne de çözüm alternatiflerini kısıtlasın. Her ödev için sadece bir temel prensip tanımlanabilir. Ancak bir temel prensip değişik ödev çözümleri için geçerli olabilir. Prensip itibariyle, yeni bir konstrüktif problemin çözümünde, yasa ve yönetmeliklerin sınırlamadığı bütün yollar açık bırakılmalıdır. Böylece hangi çözümüm daha optimal olduğunu anlamak için elimizde çok değişik çözüm imkânları bulunur. İstekler listesini eline alan konstrüktör aşağıdaki iki sorunun cevabını aramalıdır: Çözüm hangi özelliklere muhakkak sahip olmalıdır? Çözüm hangi özellikleri içermemelidir? Aşağıda bir kaç tane temel prensip tanımlaması verilmiştir. Öğrencinin bu tanımlamalardan hareketle bazı çözüm şekilleri araması önerilir. 1. Öyle bir garaj girişi tasarlayın ki, bu giriş garaj içindeki arabanın çalınmasına ve dış hava koşullarından etkilenmesine mani olsun. Her hangi bir kapı konstrüksiyonu çözümlerden sadece birini oluşturmaktadır. İstenen diğer çözümlerdir. 2. Bir mil üzerine kuvvet iletecek şekilde bir göbeğin bağlanması istenmektedir. Ayrıca göbeğin mile göre pozisyonu arzu edilen bir şekilde tespit edilebilecektir. Şekil bağlı haller, çözümlerden sadece birini oluşturmaktadır. 3. Bir torna aynasına işlenecek parçanın bağlanması için bir konstrüktif çözüm aranmaktadır. Çeneli bir bağlama çözümlerden sadece birini teşkil etmektedir. 4. Bir milin sürtünmesiz olarak sızdırmazlığı istenmektedir. Labirent sızdırmazlık çözümlerden sadece birini teşkil etmektedir. 5. Bir sıvı miktarının sürekli olarak depo içinde ölçülmesi istenmektedir. Şamandıralı bir ölçme sistemi aranan çözümlerden sadece bir tanesidir. 2. Fonksiyon Strüktürlerinin Oluşturulması Tasarımı yapılan yapıt bir sistem olarak göz önüne alınırsa, bunun için üç temel özellik tanımlanabilir. Bunlar "Çevre", "Fonksiyon" ve "Strüktür'' özellikleridir. İstekler listesi bir bakıma teknik sistemin "Çevre" veya "Çevre Büyüklükleri özelliklerini içermektedir. "Temel Prensip" veya ''Temel Fonksiyon" ise fonksiyon özelliğini ortaya koymaktadır. "Temel Fonksiyon" ödevin mümkün olduğu kadar soyut, ancak o oranda da karmaşık bir tanımlamasıdır. Bu meydana getirilecek teknik sistemin ne yapması gerektiğinin, diğer bir deyimle, teknik sistemin giriş ve çıkış büyüklükleri arasındaki ilişkinin formel bir görüntüsüdür. Karmaşık bir teknik sistemde, çok üst düzeydeki bu tanımlamayı bir analize tabi tutup, giriş ve çıkış büyüklükler kümelerini oluşturan elemanlar arasındaki ilişkilere indirgemek, diğer bir deyimle, temel fonksiyonu alt fonksiyonlara ayırmak, fonksiyonel analizin önemli bir kısmını teşkil edecektir. Ortaya çıkarılan alt fonksiyonları belirli bir "düzen" ve "ilişkiler" içinde birbirine bağlama işlemine ise "Fonksiyon Strüktürü" oluşturma denmektedir. Bu ikinci aşama, anlaşılacağı üzere bir fonksiyon sentezi aşamasını meydana getirmektedir. Fonksiyon strüktürü oluşturulurken ele alınan konstrüksiyon ödevinin tipi önemlidir. Tamamen yeniye 12

13 yönelik bir sistem tasarımında başlangıç noktasını istekler listesinden hareket edilerek yüksek mertebede soyut olarak tanımlanan temel fonksiyon oluşturur. Bu amaçla istekler listesinden teknik sistem için birinci derecede önem taşıyan temel büyüklüğe ait fonksiyonel ilişkiler bunlara ait düzene bakılmaksızın alt alta yazılır. Daha sonra bunlar arasındaki düzen lojik bir akış meydana getirecek şekilde oluşturulur. Buna karşın geliştirme konstrüksiyonlarında önce mevcut sistem ve bunun alt elemanları analize tabi tutulur. Şüphesiz bu halde fonksiyon strüktürünün oluşturulması, en azından mevcut sisteme uyan ilk tip için kolaylaşır. Daha sonra diğer kombinasyonlara (yeni düzen ve ilişkilere) gidilir. Fonksiyon strüktürü ile ilgili ilk pratik çalışmalar için bu yol, özellikle öğrencilere önerilir. Her teknik sistem, kendisinden daha basit alt sistemlere ayrılabilirse, temel fonksiyonda kendinden daha basit alt fonksiyonlara ayrılabilir. Bu analiz işlemine kademe kademe devam etmek ve artık daha basite ayrılmasında pratik bir yarar olmayan en basit alt fonksiyonlara kadar inmek mümkündür. Bu analize bağlı olarak sentez işleminde de eleman sayıları çok değişik olan fonksiyon strüktürleri oluşturmak mümkündür. Elemanter fonksiyon kavramı Yukarıda da belirtildiği gibi, karmaşık bir teknik sistemin temel fonksiyonunu, buna nazaran daha az karmaşık alt fonksiyonların uygun bir sentezi olarak göstermek mümkündür. Bu işleme strüktürleme denmektedir. Alt fonksiyon kavramı izafi bir tanımlamadır. Analizde elde edilecek en basit fonksiyonel birimin temel fonksiyonla fiziksel, hatta konstrüktif anlamını kaybetmeyecek bir yapıda olması, şüphesiz sentez işlemini kolaylaştıracaktır. Basitleştirilen bu en alt fonksiyonel birime "Elemanter Fonksiyon" denir. Metoda bağlı konstrüksiyon üzerinde çalışan araştırıcılar çok değişik "Elemanter Fonksiyon" tanımlamaları yapmışlardır. Bu konu içerik bakımından çok geniş olduğu için burada sadece bir örnek vermekle yetinilecektir. Öğrenci bölüm sonunda verilen ilgili literatürden bu konuda çok daha ayrıntılı bilgi sahibi olabilir. Prof.Dr. Koller tarafından önerilen elemanter fonksiyonlar: Teknik bir sistemin giriş ve çıkış büyüklükleri üç temel özellikte olabilir. Bu temel özellikleri; Madde Enerji Sinyal olarak isimlendirebiliriz. Birinci ve ikinci özellik üzerinde fazla bir açıklama yapmaya gerek yoktur. Sinyal özelliğindeki büyüklükler ise, teknik sistem içinde cereyan eden bütün kontrol, haberleşme ve bilgi iletişim büyüklüklerini kapsar. Şüphesiz tasarlanacak teknik bir sistemde bu üç tür özelliğin ağırlığı aynı olmayabilir. Örnek olarak bir enerji makinasında esas ağırlığı enerji ile ilgili büyüklükler, madde işleyen bir sistemde madde, bir haberleşme sisteminde ise sinyal büyüklükleri önem taşır. Modern bir CNC tezgâhında bu üç büyüklüğün de önemli ağırlıkları mevcuttur. Modern bir savaş uçağında, muhtemelen sinyal tipi büyüklükler, enerji tipi büyüklüklerden daha fazla ağırlık taşır. Bu üç tür büyüklük teknik sistem içinde bir işleme tabi tutulmaktadır. Bu işlemler karakter bakımından bir akım veya dönüşüm şeklinde tarif edilebilir. Madde, enerji, sinyal akımı veya madde, enerji, sinyal dönüşümü gibi Daha genel olarak; fiziksel büyüklüklerin teknik sistem içinde birimleri, sayısal değerleri veya yönleri değişebilir. Bu şekildeki bir elemanter fonksiyon tanımlamasında, enerji, madde ve sinyal türündeki büyüklükler için üç temel operasyon tarif edilebilir. Bunlar; Dönüşüm Büyüklük değişimi Yön değişimi olup vektörel karakterdedir. Bunun yanında sistem içinde üç temel özelliğin akım karakterine uygun fonksiyonel ilişkiler de mevcuttur. Özetlenirse madde, enerji ve sinyal türü büyüklüklerin durum değişimini belirten 13

14 Dönüşüm Yön değişimi Büyültme Tersine dönüşüm Yön değişimi Küçültme üç temel operasyona ait, tersinerleri ile altı elemanter fonksiyon tanımlanabilir. Aşağıda öğrencinin konuyu anlamasını kolaylaştırmak için bir patates toplama makinasının temel fonksiyon tanımı, alt fonksiyonlara ayrılması ve fonksiyon strüktürünün oluşturulması kademeleri örnek olarak gösterilmiştir. Enerji Sinyal Hasat edilecek patates (madde) Kara kutu Yaprak, sap Patates Taş, toprak Topraktan çıkarma Eleme Ayırma Toplama (biriktirme) Küçük parçalar Yaprak, sap Büyük parçalar İşe yaramaz patatesler Yaprak, sap Yaprak ve sapları ayırma Taş, toprak ayırma Kaba parçalar Tasnif (Patatesler) İşe yaramaz patatesler İletme Toprak ayırma Taş ayırma İletme Ayrılan toprakları atma (iletme) Ayrılan taşları atma (iletme) Sin E 2 E 1 M E M E E E M E M E E M M M M M M M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 Sistem sınırı Şekil 8. Patates toplama makinası tasarımı. Temel fonksiyonun alt fonksiyonlara ayrılması (analiz). İlk aşamada 4 alt fonksiyon tanımlanmaktadır. Daha sonra her bir alt fonksiyon kendisinden daha basit alt fonksiyonlara ayrılıyor. Son aşamada makina sisteminin elemanter fonksiyonlarla fonksiyon strüktürü oluşturuluyor. Burada elemanter fonksiyonlar ve bunların sembolik gösterimi için çeşitli araştırmacıların önerileri mevcuttur. Bu örnekte Roth tarafından önerilen elemanter fonksiyonlar kullanılmıştır. Bu konu hakkında daha ayrıntılı bilgi için kaynaklar kısmında verilen literatüre müracaat ediniz. 14

15 3. Fonksiyon Strüktüründen Fiziksel Etkiler ve Fiziksel Etki Taşıyıcıları Strüktürüne Geçiş, Çözüm Arama Yöntemleri: Fonksiyon strüktürü tasarlanacak teknik sistemin soyut düzeyde bir görüntüsüdür. Fonksiyonel analiz ve sentez sonucu, aynı temel fonksiyonu yerine getirecek genellikle birden fazla fonksiyon strüktürü elde edilecektir. Niteliksel bazda bir değerlendirme işlemi sonunda bunların içinde başarı şansı olanlar, geliştirme konstrüksiyonlarında, mevcut olana göre daha basit ve daha iyi olanlar ayrılacaktır. Bunu takip edecek adım strüktürü meydana getiren alt fonksiyonların veya elemanter fonksiyonların genel anlamda hangi fiziksel (özel olarak fiziksel, kimyasal ve biyolojik) etkilerle gerçekleşebileceğini aramak olacaktır. Her konstrüksiyon ödevini dünyayı yeniden keşfetmek olarak ele almamak gerekir. Doğada ve teknik sistemlerde örnek alınabilecek ve bunun üzerine yeni sistemler kurulabilecek pek çok strüktür ve yapıtlar mevcuttur. Kısaca mevcut bir sisteme körü körüne bağlanarak bunun dışına çıkmama tehlikesi önemlidir. Mühendis yaratıcı bir düşünce yapısına sahip olmalı ve en önemlisi de düşünme ve çözüme gitme tekniklerini bilmeli ve uygulayabilmelidir. Çözüm arama yöntemlerini genel olarak iki farklı gruba ayırmak mümkündür. Bunlar; dir. Sezgisel yöntemler Metodik yöntemler A- Sezgisel Yöntemler Bu yöntemler her yaratıcı davranışta başvurulan yolları içerir. Bu yöntemler esas itibarı ile kişide zaman içinde gözlemler ve deneyimler sonucunda biriken bilinç üstü ve bilinçaltı bilgilerin ve izlenimlerin mevcut bir problemin çözümü için ortaya çıkarılması ya da yönlendirilmesine dayanır. Çözüm için kendi kendine hedefe yönelik sorular sormak, kinematik tersiner durumların ne olabileceğini düşünmek, mevcut bir konstrüksiyonu eleştirmek veya zayıf noktalarını aramak, belirli bir konstrüksiyonun diğer çözüm veya çözümler için genişletilebilmesini incelemek alışılagelmiş konstrüktif zihinsel uğraşılardır. Genel olarak alışılagelmiş yöntemlerle veya metodik arama yöntemleri ile bir çözüm bulunamıyorsa bu gibi hallerde, özellikle tamamen yeniye yönelik, diğer bir deyişle örneği bulunmayan konstrüktif problemlerde, grup dinamiğine dayalı sezgisel yöntemler prensip çözümlerin bulunmasında yararlı olabilir. Aşağıda bunlardan birkaçına kısaca değinilmiştir. Düşünce Şimşekleri (Brain Storming): Bu metodun esasını bir grup oluşturan kişilerin birbirlerini uyarlamaları ile bilinçaltında veya üstündeki bilgi birikimlerini belirli bir problemin çözümüne yönlendirmeleri teşkil eder. Bu metot sadece teknik problemlerin değil, birçok sosyal ve yönetimsel problemlerin çözümünde de uygulanır. Bu yöntemi geliştiren Osborn brain strorming (düşünce şimşekleri, düşünce fırtınası) toplantıları için aşağıdaki önerileri getirmiştir; Brain storming grubu en az 5 en çok 15 kişiden oluşmalıdır. Grupta tartışmalara müdahale etmeksizin, çok fazla dağılma eğilimlerini frenleyen bir idareci olmalıdır. Grubu oluşturanların aynı bir konunun uzmanı olmamaları, hatta değişik disiplinlerden olmaları daha uygun olacaktır. Örneğin teknik bir konunun ele alındığı toplantıda bir matematikçinin, bir sosyolog veya psikoloğun da bulunması yaralı olabilir. Grupta, memur-amir ayrımı olmamalı, kişiler arasında hiyerarşik bir düzen bulunmamalıdır. Bu şekilde sıkılganlık veya aşırı saygı gibi düşünce ve fikir kısıtlayıcı etkiler grup çalışmalarını etkilemeyecektir. Bir brain storming genellikle yarım saatten fazla devam etmemelidir. Deneyimler daha uzun süren toplantıların yeni bir şey ortaya koymadığını, aynı görüşlerin tekrarlanmaya başladığını göstermektedir. Toplantı süresince ortaya atılan fikir ve görüşleri alayla veya gülme ile karşılama, küçümseme vb. gibi fikir beyanında kısıtlayıcı etki yapan davranışlardan kesinlikle kaçınılmalıdır. Ortaya atılan fikir veya görüş, müspet ya da menfi yönde grup mensuplarında etkileşimler meydana getirecek, buna bağlı olarak yeni fikir veya görüşlerin ortaya atılmasına olanak sağlayacaktır. 15

16 Ortaya atılan bütün fikir ve görüşlerin herhangi bir yol ile kaydedilmesi gereklidir. Bu kayıt daha sonra uzmanlar tarafından bir incelemeye tabi tutulacak ve değerlendirilecektir. Değerlendirme sonuçları yeni bir brain storming toplantısında tekrar tartışma konusu yapılacaktır. Ancak bu seferki tartışmalar belirli bir veya birkaç hedefe yönelik olacağı için elde edilen sonuçlar daha belirgin ve daha problem çözümüne yakınsak olacaktır. Bu tip toplantılar sonunda her zaman her probleme en uygun çözüm yollarını bulmak mümkün değildir. Brain storming toplantıları esas olarak bir problem için henüz gerçekleşme imkânı olan bir çözüm bulunamadığı, bilinen çözüm yollarının tıkandığı ve alışılagelmiş çözümlerin tamamen dışına çıkılması istenen hallerde faydalı olmaktadır. 635 Metodu Bu metot Brain storming metodundan türetilmiştir. Brain storming e göre en önemli farklılığı, bu yöntemde öncelikle ödev çok iyi tariflenmekte ve bir ön incelemeden geçirilmektedir. Bunu takiben belli hazırlıklar yapıldıktan sonra ödev grup tartışmasına sunulmaktadır. Grup 6 kişiden oluşmaktadır. İlk turda her grup mensubuna ödeve ait 3 çözüm şeklini önlerinde bulunan protokol kağıdına yazmaları istenmektedir. Beş dakikalık bir süreden sonra her grup üyesi hazırladığı protokolü yanındakine vermektedir. Bu turda, grup üyeleri diğerlerinin çözüm önerilerini incelemekte, eleştirmekte, gerekiyorsa bu inceleme sonucu kendilerince uyarlanmış olan yeni çözümleri bu protokole geçirmektedirler. 5. tur sonunda çalışma bitmektedir. Bu nedenle metoda 635 denmiştir. Sinektik Grekçeden alınmış olan bu kelime farklı ve görünüşte önemsiz sanılan kavramların birleştirilmesi anlamına gelmektedir. Metot olarak Brain storming e benzer. Bundan farkı teknik problemlere çözüm aranırken, teknik olmayan ya da kısmen teknik kapsamına giren problemlerin değişim ve gelişim hallerini örnek olarak ele almak ve bunlardan esinlenerek teknik problem çözümünde yararlanmak şeklindeki çalışma tarzıdır. Bu çözüm arama yönteminde esas olarak aşağıdaki çalışma adımlarının uygulanması önerilir: 1. Problemin takdimi 2. Problemin analizi 3. Grup üyeleri tarafından problemin anlaşılıp anlaşılmadığının tespiti 4. Ele alınan konudan uzaklaşıp, tamamen başka alandaki bir konuya geçmek. Burada yöneticinin yeni konuyu seçerken iki konu arasında her hangi bir benzerlik bulunması gerektiğini unutmaması gerekir 5. İki konu arasındaki benzerliklerin grup üyelerince analizi 6. Karşılaştırma 7. Karşılaştırma sonucu ikinci için tanımlanmış çözüm yollarının birinci hale uygulanması 8. Ortaya çıkan çözüm fikrinin konstrüktif uygulama olasılıkları Örnek vermek gerekirse, tıkanan kan damarlarını açmak için bir teknik yöntem geliştirme çalışmasında sinektik uygulanmış ve şemsiye bezerliğinden hareketle baloncuk tekniği geliştirilmiştir. Delfi Metodu Delfi metodunda grup konu ile ilgili bilgiye sahip uzmanlardan oluşmaktadır. Grup üyelerine incelenen konu ile ilgili sorular yazılı olarak verilir ve bunları kısa sürede cevaplandırmaları istenir. Çalışma adımları ise aşağıdaki gibidir. 1. tur: Verilmiş olan problemin çözülmesi için verilenler tam mıdır? Tam ise şu anda aklınıza gelen çözümleri yazınız. 2. tur: Size, bu problemle ilgili değişik çözümleri içeren bir liste verilmiştir. Listeyi inceleyerek eksik olan çözümleri yazın. 3. tur: Size her iki turun sonuçlarını ele alan ve değerlendiren yeni bir liste verilmiştir. Bu listeyi inceleyerek verilen çözümler içinde kanaatinize göre en iyi olanları işaretleyin. 16

17 Delfi metodunda çok iyi bir ön planlama ve hazırlığa gereksinim vardır. Bu metot, konstrüksiyon çözümlerinden ziyade işletme ve yönetim sorunları ile ilgili problemlerin çözümünde başarı ile uygulanmaktadır. B- Bilinçli, Metodik Çözüm Arama Yöntemleri Aşağıda kısaca bahsedilecek olan çözüm arama yöntemleri eskiden beri bilinen, bir kısmı da son yıllarda geliştirilen metotları içermektedir. Bunlarda işin başından itibaren hedefe yönelik bilinçli adım adım bir ilerleme mevcuttur. Şüphesiz bu çalışmalar da sezgi ve hayal gücünden tamamen uzak otomatik veya algoritmik bir yapıda değildir. İteratif Çözüm Arama Eskiden beri konstrüktörlerin uyguladığı bir çalışma şeklidir. Yeni bir çözüme iteratif (adım adım) yaklaşabilmek için öncelikle sezgiye dayanan bir buluştan hareket edilir. Bu buluş yukarıda kısaca izah edilen sezgisel çözüm arama yöntemleri sonunda da ortaya çıkmış olabilir. Bulunan fikir veya çalışma prensibi krokilerle maddesel bir yapıya dönüştürülmeye çalışılır. Bu arada pek çok değişik çözüm yolları da ortaya çıkacaktır. Ancak bu yöntemde deneyimli bir konstrüktöre ihtiyaç vardır. Genellikle karmaşık projelerde birden fazla konstrüktör tartışarak uygun çözümlere yaklaşmaya gayret ederler. Doğal Strüktürlerin, Sistemlerin Analizi Doğada mevcut şekil, strüktür ve sistemlerin incelenmesi sonucu pek çok teknik problemin çözümünde yararlı olabilecek çözümler bulmak mümkündür. Canlı ve cansız doğal sistemler uzun bir evrim sonunda oluşmuş optimal strüktürlere sahiptir. Özellikle çağımızda biyoloji ve teknik görüşün sentezinden yeni bağıntılar, yapılar, ilişkiler ortaya çıkmaktadır (Biyomekanik). Canlı sistemlerde rastlanan kabuk, kafes ve petek şeklindeki strüktürler teknik hafif yapı konstrüksiyonlarında da örnek alınmıştır. Örnek vermek gerekirse Münih olimpiyat stadında tribünlerin üstünü örten tenteyi taşıyan çelik ağ formunun bir örümcek türüne ait ağdan esinlenerek meydana getirildiği bilinmektedir. Doğa yaratıcı uğraşı için mühendise ilham verecek, yol gösterecek sayısız örneklere sahiptir. Önemli olan husus bunları görebilme tekniklerinin, merakın ve incelemenin bilinmesidir. Fiziksel Denklemlerin Analizi Fizikçilerin bir olayı incelerken uyguladıkları metot genellikle aşağıdaki gibidir (Şekil 9). Öncelikle gözlenen veya etkileri bilinen olayın basitleştirilmiş bir modeli kurulur. Daha sonra bu modelin girişçıkış büyüklükleri arasındaki fonksiyonel ilişkiler aranır ve tespit edilir. Bu tespit sonucu matematiksel ya da formel lojik bir bağıntılar veya ilişkiler sistemi elde edilir ve buna olayın matematik (veya lojik) modeli denir. Gerçek Sistem Fiziksel Model Matematiksel Model Şekil 9. Fiziksel sistemlerin incelenmesinde uygulanan yöntemin basitleştirilmiş şekli Bu çalışma şeklinin başarısı, incelenen olayı basitleştirilmiş modelin ne oranda temsil ettiğine ve matematik modelin her iki sistemi ne oranda doğru olarak yansıttığıdır. Bilinen Konstrüksiyonların Analizi İle Aynı Veya Benzeri Fonksiyonda Konstrüksiyonların Geliştirilmesi, İyileştirilmesi Çözülmesi istenen konstrüktif problemlere benzer veya o problemlerin daha iyi çözümlerinin bulunması istenen hallerde, mevcut konstrüksiyonun bir analize tabi tutulması bunların temel fonksiyonlarından hareketle strüktürlenmeleri, ortaya çıkan fonksiyon strüktüründeki alt fonksiyonların hangi alt fonksiyon elemanları ile daha iyi yerine getirilebileceğinin incelenmesi bizi daha iyi, hatta bazı 17

18 hallerde tamamen yeni çözümlere götürebilir. Mevcut bir konstrüksiyon incelenirken aşağıdaki sorulara cevap aramak, bu sistemin zayıf noktalarını bulmak, geliştirilebilme istikametlerini tayin etmek için faydalıdır. 1) Uygulama ile ilgili olarak ; Bu makina nerede ve ne amaçla kullanılmaktadır? 2) Fonksiyon prensibi ile ilgili olarak ; Hangi fonksiyon veya fonksiyonlar, hangi usul ve prensipler makinanın çalışmasında uygulanmıştır? 3) Fiziksel olaylar ; Bu makina veya cihaz içinde hangi fiziksel etki veya süreçler bulunmaktadır? 4) Mevcut sistemin ne gibi konstrüktif özellikleri vardır? 5) İmalat şekli ; Makinanın veya elemanların şekillendirilmesinde hangi imal usullerinden yararlanılmıştır? Neden? 6) Malzeme ; Hangi malzeme türleri kullanılmıştır? Neden? 7) Kullanma Özellikleri ; İncelenen makinanın konstrüksiyonunda insan-makina ilişkisi yönünden neler düşünülmüştür? Bu sorulara verilecek cevaplar, sistemin analizinde ve bundan yeni sistemler türetmede yarar sağlar. Sorulara verilecek cevapların kritik bir incelemeye tabi tutulması sonucu sistemdeki zayıf noktalar ortaya çıkar ve bunların çözümü için uygulanacak düzeltmeler yeni konstrüksiyonlar için göz önünde bulundurulur. Sistematikler ve Kataloglar Son yıllarda metodik çözüm arama yöntemleri geliştirilirken özellikle bilgisayar destekli tasarım (CAD) için önemli bir alt yapı oluşturan düzen şemaları veya tablolarının hazırlanmasına ağırlık verilmiştir. İster sistematikler veya isterse kataloglar diye isimlendirilen tablolar ya da kitaplar esas itibarı ile belirli türdeki bilgilerin bazı düzenleme kriterlerine uygun olarak ve genellikle lojik bir akış şemasında toplanmasıdır. Düzenlenmiş bu bilgi şemalarının anlama ve öğrenme psikolojisi bakımından basit şekillerle de donatılması, özellikle geometrik formların ve düzenlerin hafıza tarafından çok daha etkili olarak algılanmasını sağlar. Böylece fonksiyon strüktürünü oluşturan alt fonksiyonlar veya elemanter fonksiyonlara uygun fiziksel etkiler ve etki taşıyıcılarının tespiti ve belirli seçim kriterlerine göre bunların sentezi tasarım fazının en önemli son aşamasını oluşturur. Bu aşamada depolanmış düzen şemalarından arzu edilen bilgilerin geri çâğırılması ve bunların belirli kriterlere göre aralarında birleştirilmeleri (fonksiyon strüktürüne uygun olarak) işlemleri bilgisayar yardımıyla konstrüksiyonun alt yapını oluşturur. Düzen şemaları veya kataloglar genellikle iki boyutlu tablolar halinde tanzim edilir. Tabloların satır ve sütunları belirli düzenleyici karakteristiklerle (mekanik, hidrolik, pnömatik, elektriksel, manyetik, optik vb.), mümkünse sebep-sonuç bağında doldurulur. Şekil 10 da enerji dönüşümü nü ele alan bir düzenleme karakteristiğine (diğer bir deyişle enerji dönüşümü elemanter fonksiyonu için) göre hazırlanan düzen şeması örnek olarak verilmiştir. Son yıllarda özellikle CAD uygulamalarına ağırlık verilerek bazı yeni katalog sistemleri geliştirilmiştir. Konstrüksiyon kataloglarını tam olarak tariflenmiş, belirli bir indeksleme sistemine göre düzenlenmiş bir konstrüktif çözümler topluluğu olarak tarif etmek de mümkündür. Konstrüksiyon kataloglarındaki bilgiler, firma kataloglarından farklı olarak geniş kapsamlı ve farklı konstrüktif çözümlerde kullanılabilme özelliğine sahiptir. Başka bir deyimle bu kataloglardaki düzenlenmiş bilgileri ve çözümleri değişik teknik sistemlerin tasarımında kullanılabilecek modüller, yapı taşları olarak tanımlamak mümkündür. Konstrüksiyon kataloglarının içeriğini, nesneler (objeler), işlemler (operasyonlar) veya prensip çözümleri oluşturabilir. Bu bakımdan konstrüksiyon katalogları üç ayrı gruba ayrılır. Şekil 11 de bunların özellikleri kısaca verilmiştir. Nesne (Obje) Katalogları: Nesne katalogları, konstrüktörün ihtiyaç duyacağı, ancak çok dar sınırlarda tariflenmemiş (diğer bir deyişle spesifik olarak belirli bir ödeve yönelik olmayan) geniş amaçlı bilgiler içerir. Buna örnek olarak bünyesinde fiziksel etki prensipleri, kinematik zincirleri, çeşitli imal usullerine ait toplu fakat sınıflandırılmış bilgileri, malzeme özelliklerini, konstrüksiyonlarda çok kullanılan, çizgisel, yüzeysel 18