Tasarım Metodolojisi Doç. Dr. Ahmet DEMİRER Makina Müh. Tasarım ve Konstrüksiyon 1 Konstrüksiyon: Bir ürünün akıl yürütme yoluyla tasarlanmasından, resim şeklinde bir kağıda veya bilgisayar ekranına geçinceye kadar süren safhadır. 2 1
İnsan düşüncesinde mevcut olan bir fikrin şuurlu bir yaratıcı davranışla pratik olarak uygulanabilir, faydalı bir şekle dönüştürülmesidir. H. Tschochner İncelemek, düşünmek, gerçeği bulmak (tanımak),keşfetmek (zihinsel uğraşı), hesaplamak, çizmek (şekillendirmek), üretim için gerekli son dökümanları hazırlamak. H. Hertel Esas itibari ile yaratıcı olan, bilim ve deneyimlerden elde edilen bilgiler üzerine inşa edilen ve optimal bir çözümü amaçlayan bir uğraşıdır. Bu uğraşı, teknik sistemin fonksiyonel ve strüktürel (yapısal) tasarımından, maddesel gerçekleştirilmesi için gerekli bütün teknik dökümanların hazırlanmasına kadar geçen bütün operasyonları kapsar. VDI (Alman Müh. Birliği) Strüktür: Elemanların oluşturduğu yapı 3 Konstrüksiyon + İmalat = Ürün Tasarım Şekillendirme Parça İmalatı Montaj İmalat Teknolojisi Esas parça imalatı Montaj Teknolojisi Esas montaj 4 2
TASARIM = 1-Bir planın, bir nesnenin ya da bir inşa süreci içinde (mimarî çizimler, mühendislik çizimleri, iş süreci vb) meydana getirilmesine denir. Elizabeth Adams Hurwitz tarafından kısa ve öz olarak gerekli olanın araştırılması şeklinde tanımlanmıştır. 2-Tasarım, bir ürünün tümü, veya bir parçası veya üzerindeki süslemenin (çizgi, şekil, biçim, renk, doku, malzeme veya esneklik gibi) insan duyuları ile algılanan çeşitli unsur veya özelliklerinin oluşturduğu bütünü ifade eder. Tasarı ise; hem son plân veya taslak (bir çizim, modelleme vb) ya da bir plân veya taslağın sonucu (üretilen bir nesne, ürün, mekân ve alan) için kullanılır. İŞLEVSELLİK (Fonksiyonellik) (Dayanım, Sertlik, dayanıklılık/kuvvet, Süneklik «Strength,Stiffness, Stability, Ductility» EMNİYET EKONOMİKLİK ESTETİK 5 Mühendislik Tasarımı; I II 1.Ödevin belirlenmesi 2.Uygulanacak Fiziksel prensibin saptanması 3.Bu prensibi sağlayan elemanların seçimi 4.Montaj ve Parça Resminin Hazırlanması faaliyetlerini kapsar. I. Aşama: Tasarım Sistematiği II. Aşama: Makine Elemanları Bilimdalını ilgilendirir. 6 3
Konstrüksiyon bir amaca hizmet etmek için küçük bir makinadan bir kompleks fabrikaya kadar ödevi meydana getirme uğraşısıdır. Konstrüksiyon usta-çırak ilişkisinden öte, şekle bağlı olmayan matematiksel bir modele dayandırılmalıdır. Fonksiyonu yerine getirmekle birlikte estetik görünüşe de önem verilir. ABD de yapılan araştırmalarda ortalama yedi senede sahip olunan bilgiler yenilenmez ise bilgilerin %50 si işe yaramaz olmaktadır. Bu yarı ömür uçak ve uzay tekniğinde 1,5-3 yıl, Bilgisayar Tekniğinde 6 aydır. İşe yaramayan bilgi yüzdesi Zaman 7 Rekabette en önemli faktörler; zaman, kalite ve maliyettir. Maksadı yerine getirmek için bir teknik sistemin en kısa zamanda, en uygun maliyette ve en iyi (uygun) kalitede piyasaya arz edilmelidir. Zaman Kalite Maliyet Aynı maksadı yerine getirmek için ; 1-İstekler, 2-Koşullar ve de 3-Kısıtlamalar vardır. 8 4
Önce maksadı yerine getirecek fonksiyonlar aranmalı daha sonra şekle yönelinmelidir. Bilimsel Araştırma Teknolojik Geliştirme Teknolojik üretim Yeni Ürün veya Üretim sistemi Konstrüksiyon 9 ÜRÜN MALİYETİ ÜZERİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Emek E1 Malzeme E2 Üretim E3 10 5
Teknik sistemlerin geliştirilmesi ve üretilmesi süreci aralarında sıkı ilişkiler olan üç teknolojik süreçten oluşur. Yöntem (Usul) geliştirme süreci (YGS) Konstrüktif geliştirme süreci (KGS) Teknolojik geliştirme süreci (TGS) Yöntem geliştirme süreci, çeşitli fiziksel etkilerden yararlanarak, maddesel nesnelerde bir durum değişimi veya durum sakınımı sağlayan operasyonlar kümesi (bütünü) anlaşılır. Konstrüktif geliştirme süreci, tarif edilmiş bir fonksiyonu yerine getiren bir teknik yapıtın (sistemin) tasarımı, geometrik ve maddesel şekillendirilmesi ve üretim süreci (teknolojik geliştirme süreci) için gerekli teknik dökümanların (T.resimlerin) hazırlanması uğraşılarını içerir. Teknolojik geliştirme süreci, üretim usullerini, organizasyonu, planlamasını kapsar. 11 Üretim geliştirme süreci sonunda ekonomik sisteme bir değer katılmaktadır.üretim sistemlerinin mekanizasyonu, otomatikleştirilmesi, otomasyonu ve son yıllarda bilgisayar yardımıyla entegre edilmesi, genişleyen boylarda robotlaştırma bu gelişmenin aşamalarını vurgulamaktadır. CIMS -Bilgisayara entegre edilmiş üretim sistemi CAD - Bilgisayar yardımı ile Tasarım CAM - Bilgisayar yardımı ile imalat CAT - Bilgisayar yardımı ile triboloji Robotik ve bilgi-işlem birlikte düşünülmektedir. 12 6
Konstrüktif geliştirme sürecindeki uğraşılar Zihinsel Uğraşılar Şekilsel Uğraşılar İki uğraşı sonuçları Fonksiyon strüktürü sentez Prensip sentezi Çizim Çizim Fonksiyon planı Prensip çözüm (tasarı) Niteliksel Şekillendirme Boyut sentezi, hesaplar, toleranslar Çizim Çizim Ön şekillendirme Niceliksel şekil.- Detaylandırma 13 Ürün veya Teknik Yapıt Fikrinin Oluşması Endüstriyel işletmelerde ürün meydana getirme fikri doğrudan veya dolaylı olarak pazardan gelir. Örneğin entegre çelik üretimi 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. 14 7
Ön Projelendirme ve Teklif Hazırlama Ön projelendirme teklif hazırlamaya yöneliktir.konstrüktif geliştirmede sürecide ön hazırlık niteliğindedir.ön proj.üç aşamaya ayrılır. 1.Temas teklifi aşaması : (bağlayıcı olmayan ön tekliftir, bilgi almak için olabilir) 2. Yönlendirici teklifi aşaması 3. Kesin teklif aşaması (Bağlayıcıdır) 15 Müşteri İşletme (Firma) Planlama etüdü, İlk yatırım etüdü Proje takip bürosu Talep, ihale kararı oluşumu Yatırım etüdü Strüktür (yapı) etüdü, (Sistem etüdü) Uygulanabilirlik etüdü, Temas teklifi Yönlendirici teklif Kesin teklif Bilgi yoğunluğu Ürün Son pazarlık sipariş Alınan sipariş Konstrüksiyon süreci 16 8
İşletme içi Ürün Planlaması: Seri ve büyük sayıda üretim yapan firmalar modellerini Pazar talebine göre uygun olarak değiştirmek zorundadırlar.bu nedenle firmalar bünyelerinde güçlü bir ürün planlama bölümü oluşturmuşlardır. Yeni bir ürün fikrinin oluşması için işletme içi ve dışı itici etkenler mevcuttur. 17 İşletme Dışı Etkenler: 1-Ürünlerin tip, şekil, teknik ve ekonomik değerler bakımından yaşlanması (Pazar talebinin azalması) 2-İşletme dışı araştırmaların, patentlerin ortaya koyduğu yeni tipler, yeni teknolojiler (mekanik sistemlere elektronik sistemlerin girmesi) 3-Pazar eğilim ve arzuları değişmesi (dinamik Pazar yapısı) yeni renk kombinasyonları,fonksiyon bağımsız estetik formlar, kullanma kolaylıkları) 4-Ekonomi politikalarındaki değişmeler (dış pazara daha az bağımlılık, enerji politikasındaki değişmeler, yeni anlaşmaların getirdiği pazar istekleri) 5-Rakip firmaların ürünlerindeki yenilikler 18 9
İşletme İçi Etkenler: 1-Atıl kapasiteden yararlanma, yeni iştirakçilerin sonucu ortaya çıkan iş hacmindeki genişleme, 2-Satıştaki düşme eğilimi, 3-İşletme içi araştırmaların ortaya koyduğu yeni olanaklar, 4-Üretim metotlarında yapılan değişiklik ve geliştirmeler. 19 Mamül (Ürün) Planlamasında İzlenen Adımlar: Durum analizi ve İşletenin hedefleri Mamül fikrinin oluşması Seçim Tarif 20 10
1-Pazar ve işletmenin iç yapısının kritik bir analizi yapılır.dış pazardaki eğilimler ve işletme içindeki zayıf noktalar tespit edilir. 2-Kısa ve uzun vadede pazara hangi tip ürünlerin sunulabileceği niteliksel ve niceliksel olarak incelenir ve gerçekleştirme imkanları tartışılır. 3-Belirli hedef ve değerlendirme kriterlerine göre, bu sistemlerin teknik, ekonomik ön değerlendirmeleri yapılır. Mevcut ürün fikirleri içinde en fazla Pazar şansı görülenler seçilir. 4-Seçimi yapılan ürün tipleri için ödev tarifini kapsar. Bu tarif konstrüktif geliştirme sürecinin ihtiyaç duyduğu açıklıkta olmalıdır. 21 pazar Dış Bilgiler Pazar Durumu (Pazar analizi) Ekonomik Politikalar Yasa ve yönetmelikler Koşul ve kısıtlamalar İşletmenin Hedefleri Yeni ürün tiplerinin oranlanması ve tespiti Mamül Fikrinin oluşması İç Bilgiler İşletme İşletme Mali, Bilimsel, Teknolojik Diğer bilgiler Patentler Askeri Projeler Seçim Son Tanımlama Sitüasyon (Durum) Analizi Konstrüksiyon 22 11
İSTEKLER 1-Kesin İstekler (K) 2-Arzu Tipi İstekler (A) 3-Hedef Gösteren İstekler (H) Özellik Yönünden İstekler: Uçak motoru ile taşıt motorunda aynı istekler istenmez. 1-Geometrik İstekler: Uzunluk, genişlik,yükseklik, hacim vb. 2-Hareketle İlgili (Kinematik) İstekler: Hareketin cinsi,dönme veya öteleme vb. 3-Kuvvet ve momentler: Kuvvetin yönü,statik mi,dinamik mi? 4-Enerji: Temel büyüklüktür,verim,kayıplar,büyüklüğü, tipi 5-Malzemeyle (Madde) ilgili:gıda işleyen sistemlerde farklı,kimya sekt farklı 6-Sinyal Tipi İstekler:Bilgisayarlı sist., emniyet kontr. sistemleri 23 İSTEKLER (devam) 7-Ergonomik İstekler: Makine insan ilişkisiyle ilgili istekleridir. Bazısı kesin bazısı müşteri isteğidir. 8-Montaj ve Nakliye: Bir reaktör 3500 ton kadardır.özel araçlar gereklidir. Motajda da problemler çıkar. 9-Bakım ve Onarım Koşulları: Parçanın yanında bakım kitapçığı da verilmelidir. 10-Zamanlama: Belli zaman aralıklarında neyi teslim edeceğiz, ne kadarın bedelini (fiyatını) alacağız. 11-Maliyet: Zarar hanesine geçmemek için mali denge iyi ayarlanmalıdır. 24 12
Kaynaklar: 1-ULUKAN L., Konstrüksiyon Sistematiği İTÜ. Ders notları 2-Görseller 25 13