Murat CANER ve Emre AKARSLAN * Geliş Tarihi/Received : 27.10.2008, Kabul Tarihi/Accepted : 30.03.2009



Benzer belgeler
Technological Applied Sciences Status : Original Study ISSN: (NWSATAS) Received: May 2016 ID: A0094 Accepted: July 2016

MERMER KESME İŞLEMİNDE KESİM SÜRESİNİN YAPAY SİNİR AĞI TABANLI MODELLENMESİ

MAKİNESİ. Hazırlayan: Said Mahmut ÇINAR

Mermer Makineleri için Enerji Verimliği Artırıcı Kontrolör Geliştirilmesi

ÇİMENTO BASMA DAYANIMI TAHMİNİ İÇİN YAPAY SİNİR AĞI MODELİ

ÖZGEÇMİŞ Elmas Lamalı Katraklarda Kesme Verimliliğinin İncelenmesi (Yüksek Lisans Tezi)

YAPAY SİNİR AĞLARI. Araş. Gör. Nesibe YALÇIN BİLECİK ÜNİVERSİTESİ

Yapay Sinir Ağları. (Artificial Neural Networks) DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

ANFIS ve YSA Yöntemleri ile İşlenmiş Doğal Taş Üretim Sürecinde Verimlilik Analizi

Geriye Yayılım ve Levenberg Marquardt Algoritmalarının YSA Eğitimlerindeki Başarımlarının Dinamik Sistemler Üzerindeki Başarımı. Mehmet Ali Çavuşlu

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

Determination of Optimum Cutting Parameters in Sawing Process Using Diamond Cutting Disc by Taguchi Method

Zeki Optimizasyon Teknikleri

SÜREKLİ DOĞAL GERİLİM VERİLERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE DEĞERLENDİRİLMESİ, DEPREM ve YAĞIŞLARLA İLİŞKİSİ

Gevşek Hesaplama (COMPE 474) Ders Detayları

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Kamile ŞANLI KULA İletişim Bilgileri : Ahi Evran Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Adres Matematik Bölümü, KIRŞEHİR

YAPAY SĠNĠR AĞLARININ EKONOMĠK TAHMĠNLERDE KULLANILMASI

Esnek Hesaplamaya Giriş

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

Investigation of Diamond Circilar Saw Cutting Performance in Blended Pumice Lightweight Concrete

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BENZER SÜREÇLERDE ÜRETİLEN ÜRÜNLER İÇİN YAPAY ZEKA İLE ZAMAN TAHMİNİ SONER ŞÜKRÜ ALTIN

YAPAY SİNİR AĞLARI YÖNTEMİ İLE PAFTALARININ SAYISALLAŞTIRILMASI ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS METHOD FOR MAP DIGITIZATION

PSM 11 PEM YAKIT HÜCRELERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE MODELLENMESİ

MİKROŞERİT HAT ENDÜKTANS BÜYÜKLÜĞÜNÜN BİLGİ TABANLI YAPAY SİNİR AĞLARI ile MODELLENMESİ

DENEY 2 KESME HIZININ YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Beton Mekanik Özelliklerinin Taze Beton Özelliklerinden Yararlanılarak Yapay Sinir Ağları İle Tahmini ÖZET

ISSN : Isparta-Turkey YAPAY SĠNĠR AĞLARI (YSA) YÖNTEMĠ ĠLE GLOBAL RADYASYON TAHMĠNĠ

TUĞLA VE KİREMİT FABRİKALARININ HAVA KİRLİLİĞİNE KATKILARININ YAPAY SİNİR AĞI MODELLEMESİ İLE ARAŞTIRILMASI

ENDÜSTRİYEL BİR DAMITMA KOLONUNDA YAPAY SİNİR AĞI VE ADAPTİF SİNİRSEL BULANIK TAHMİN METOTLARININ KULLANIMI

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Bulanık Mantık Tabanlı Uçak Modeli Tespiti

Electronic Letters on Science & Engineering 3(1) (2007) Available online at

BBO Algoritmasının Optimizasyon Başarımının İncelenmesi Optimization Performance Investigation of BBO Algorithm

Karaciğerde Oluşan Hastalıkların Tespitinde Makine Öğrenmesi Yöntemlerinin Kullanılması

KİNETİK MODEL PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİNDE KULLANILAN OPTİMİZASYON TEKNİKLERİNİN KIYASLANMASI

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

MERMER KESME TESTERELERİNDE OLUŞAN KESME KUVVETİNİN BULANIK MANTIK (BM) YÖNTEMİYLE MODELLENMESİ

YEŞİLIRMAK NEHRİ İÇİN TOPLAM ORGANİK KARBON ÖNGÖRÜ MODELLERİ

Mekatronik Mühendisliği Uygulamalarında Yapay Zekâ. Ders 1- Yapay Zekâya Giriş. Erhan AKDOĞAN, Ph.D.

2011 Third International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics

ESTIMATION OF EFFLUENT PARAMETERS AND EFFICIENCY FOR ADAPAZARI URBAN WASTEWATER TREATMENT PLANT BY ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

Mermerlerin CNC Makinesi ile İşlenmesinde Kesme Kuvvetleri ve Spesifik Kesme Enerjisinin İstatistiksel Analizi

ROBOTLARIN YAPAY SİNİR AĞLARI KULLANILARAK DENETİMİ.

OSPF PROTOKOLÜNÜ KULLANAN ROUTER LARIN MALİYET BİLGİSİNİN BULANIK MANTIKLA BELİRLENMESİ

YOLCULUK YARATIMININ YAPAY SİNİR AĞLARI İLE MODELLENMESİ MODELLING OF THE TRIP GENERATION WITH ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

T.C. KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YAPAY SİNİR AĞLARI. Doç.Dr. Necaattin BARIŞÇI FİNAL PROJESİ

KÜTAHYA İLİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI KULLANILARAK ELEKTRİK PUANT YÜK TAHMİNİ

YAPAY SİNİR AĞI KULLANARAK DEPREM EĞİLİMİNİN KESTİRİMİ. Umut FIRAT

TORNALAMA İŞLEMİNDE KESME KUVVETLERİNİN VE TAKIM UCU SICAKLIĞININ YAPAY SİNİR AĞI İLE TAHMİN EDİLMESİ

Fatih Kölmek. ICCI Uluslararası Enerji ve Çevre Fuarı ve Konferansı 25 Nisan 2012, İstanbul, Türkiye

YAPAY SĠNĠR AĞI GERĠ YAYINIM ALGORĠTMASI KULLANILARAK RÜZGÂR HIZI TAHMĠNĠ

Ali SARIIŞIK, Onur KARPAT Afyon Kocatepe Universitesi, Müh. Fak., Maden Müh. ANS Kampüsü 03200, Afyonkarahisar,

BULANIK MANTIK YAKLAŞIMI (ANFIS) KULLANARAK OTO YOLDAN KAYNAKLANAN OZON KONSANTRASYONUNUN MODELLENMESİ

Zaman Ortamı Yapay Uçlaşma (Time Domain Induced Polarization) Yöntemi

Electronic Letters on Science & Engineering 1(1) 2005 Available online at

Yrd.Doç. Dr. Tülin ÇETİN

Şifrebilimde Yapay Sinir Ağları

BLOK KESİCİLERLE DOĞAL TAŞ KESİMİNDE ELEKTRİK TÜKETİM DEĞERLERİ İÇİN MODEL EĞRİ ÖNERİSİ: GERÇEK MERMERLER ÖRNEĞİ

etme çabalarının en son ürünlerinden bir tanesi yapay sinir ağları (YSA) teknolojisidir.

ASENKRON MOTORDA YAPAY SİNİR AĞLARI İLE DURUM KESTİRİMİ. Hıdır Selçuk NOĞAY 1

Doç. Dr. Raşit ATA. ÖĞRENİM DURUMU Derece Üniversite Bölüm / Program Yıllar Lisans Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği

EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 7-1 Yıl:

Cam Elyaf Katkılı Betonların Yarmada Çekme Dayanımlarının Yapay Sinir Ağları İle Tahmini

Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bilgisayar Mühendisliği Bölümü. Şekil Tanıma Final Projesi. Selçuk BAŞAK

QUANTILE REGRESYON * Quantile Regression

Akıllı Mekatronik Sistemler (MECE 404) Ders Detayları

Erdem Işık Accepted: January ISSN : erdemis@firat.edu.tr Elazig-Turkey

Regresyon Analizi Kullanılarak Kısa Dönem Yük Tahmini. Short-Term Load Forecasting using Regression Analysis

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

ÇATI DÖŞEMESİNDE MEYDANA GELEN YOĞUŞMA VE BUHARLAŞMA KÜTLELERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE TAHMİN EDİLMESİ

Aşağı Sakarya Nehrindeki Askı Maddesi Miktarının Esnek Yöntemler ile Tahmini

İSTANBUL TİCARET ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR SİSTEMLERİ LABORATUARI

A. SCI ve SCIE Kapsamındaki Yayınlar

Büyük Veri İçin İstatistiksel Öğrenme (Statistical Learning for Big Data)

Marble / Granite / Concrete / Asphalt

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAR

İç Basınç Altında İnce Cidarlı Kabukların Yapay Sinir Ağları ile Çözümü

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Teknik Eğitim Fakültesi, Makina Eğitimi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Eğitimi A.B.

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 1 sh Ocak 2004

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ AKADEMİK ÖZGEÇMİŞ FORMU

İSTATİSTİKSEL DARALTICI (SHRINKAGE) MODEL VE UYGULAMALARI * A Statistical Shrinkage Model And Its Applications*

Kablosuz Sensör Ağlar ve Eniyileme. Tahir Emre KALAYCI. 21 Mart 2008

EN BÜYÜK YER İVMESİNİN TAHMİNİNDE YAPAY SİNİR AĞLARININ KULLANIMI

Lastiklerin Çeki Performansı İçin Bulanık Uzman Sistem Tasarımı

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ. : Aksaray Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,

Okut. Yüksel YURTAY. İletişim : (264) Sayısal Analiz. Giriş.

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

YAPAY SĠNĠR AĞLARI ĠLE KOCAELĠ ĠLĠNĠN PUANT YÜK TAHMĠNĠ. Oya DEMİRER Demet ÖZDEMİR Melih İNAL

Ali Gülbağ et al / Elec Lett Sci Eng 1 (1) (2005) 07-12

YALIN SİNİRSEL BULANIK BİR MODEL İLE İMKB 100 ENDEKSİ TAHMİNİ

SİMÜLASYON-YAPAY SİNİR AĞI İLE ESNEK ÜRETİM SİSTEMİ TASARIMI

TRAVERTENLERDE TABAKA YÖNÜNÜN KESME VERİMİ ÜZERİNE ETKİLERİ

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

ÖZGEÇMİŞ. Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl Lisans. Görev Ünvanı Alan Görev Yeri Yıl Arş. Gör.

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Electronic Letters on Science & Engineering 4(2) (2008) Available online at

Transkript:

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 15, Sayı 2, 2009, Sayfa 221-226 Mermer Kesme İşleminde Spesifik Enerji Faktörünün ANFIS ve YSA Yöntemleri ile Tahmini Estimation of Specific Energy Factor in Marble Cutting Process Using ANFIS and ANN Murat CANER ve Emre AKARSLAN * Afyon Kocatepe Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektrik Eğitimi Bölümü, 03200, Afyonkarahisar Geliş Tarihi/Received : 27.10.2008, Kabul Tarihi/Accepted : 30.03.2009 ÖZET Bu çalışmada, mermer kesme parametrelerinin enerji tüketimine etkisi, Yapay Sinir Ağları ve ANFIS kullanılarak tahmin edilmiştir. Tahmin metotlarında giriş olarak mermerin sertliği, testere dönüş hızı ve kesme hızı parametreleri kullanılmış ve birim hacim başına harcanan kesme enerjisinin bir ifadesi olan spesifik enerji faktörü çıkış olarak alınmıştır. Ağların eğitimi için kullanılan veriler, Afyon Kocatepe Üniversitesi laboratuarlarında bulunan, mermer kesilebilirlik analizleri için geliştirilmiş, bilgisayar tabanlı, dairesel testereli blok kesme (S/T) makinesinde yapılan bir deneysel çalışmadan alınmıştır. Bu veriler Denizli Traverteni ve Bilecik Bej tipi mermerlere ait kesim parametreleridir. Bu verilerin bir kısmı eğitimde kullanılmış ve tüm veriler daha sonra eğitilen ağlarda test edilmiştir. Tahmin edilen sonuçlar elde edilmiş deney sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak tahmin edilen verilerin deneysel verilere oldukça yakın olduğu görülmüştür. Anahtar kelimeler : Mermer kesme, Enerji tüketimi, ANFIS, Yapay sinir ağları. ABSTRACT In this study, effect of the marble cutting parameters on energy consumption was estimated by using Artificial Neural Network and ANFIS. In both of these estimation methods, marble s hardness, speed of circular saw rotation and cutting speed parameters were used as inputs, specific energy factor, cutting energy in per unit volume was taken as output. The data for training networks were taken from a PC based block cutter machine (S/T) with circular diamond saw blade at Afyon Kocatepe University Labs. These data are cutting parameters of Denizli Travertine and Bilecik Beige type marbles. Some of these data were used for training and then all data were used for testing stage of the networks. To show the effectiveness of the study, estimated data were compared with experimental data. As conclusion, it was reported that estimated data were quite close to experimental result. Keywords : Marble cutting, Energy consumption, ANFIS, Artificial neural networks. 1. GİRİŞ Mermer bloklarının, son ürün elde edilmesi için işlendiği yerler olan mermer işleme tesislerinde amaç, mümkün olan en düşük maliyetle piyasa tarafından ihtiyaç duyulan miktarda ürünün üretilmesinin sağlanmasıdır. Bu amaç doğrultusunda mermer işleme tesislerinde verimli bir biçimde işlemlerin sürdürülmesi gerekmektedir (Ozçelik v.d., 2004). Mermercilik sektöründe çok çeşitli makineler bulunmakla birlikte blok mermerleri dilimleme işleminde S/T mermer kesme makineleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür makinelerde düşey testere çevresel hızının, kesme (ilerleme) hızının ve kesme derinliğinin uygun olarak seçilmesi büyük önem taşımaktadır. Diğer taraftan mermer kesme işleminde en önemli maliyetlerden biri elektrik enerjisi masraflarıdır (Çınar, 2007). Literatürde mermer kesme parametreleriyle enerji tüketimi ilişkisi üzerine farklı deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bunlara bir mermer ma- * Yazışılan yazar/corresponding author. E-posta adresi/e-mail adress: e.akarslan@gmail.com (E. Akarslan) 221

M.Caner ve E.Akarslan kinesinde gri granitin kesimi için farklı çalışma koşullarında kesme kuvvetleri ve enerji değişiminin incelenmesi (Xu v.d., 2001), mermer kesme parametrelerinin kesme performansına etkisinin araştırılması (Ersoy ve Atıcı, 2003), elmas mil ile mermer kesim işleminde kesme parametreleri ve kesici optimizasyonu (Polini ve Turchetta, 2004), kesim sırasında mermere etkiyen kuvvetlerden harcanan enerjinin hesaplanması (Büyüksağiş ve Göktan, 2005), mermer kesme işleminde kullanılan elektrik enerji tüketimi ve kesme parametrelerinin bu tüketime etkisinin incelendiği (Çınar, 2007) çalışmalar örnek olarak verilebilir. Sonuç olarak kesme parametreleri uygun belirlendiği takdirde enerji tüketiminin optimize edilebileceği görülmüştür. Mermer kesme alanında deneysel çalışmalardan veri elde etmek oldukça masraflı ve zahmetli bir iştir. Bu alanda kesme parametreleri ile enerji tüketimi arasındaki ilişkisi kullanılarak ne kadar enerji tüketilebileceğinin araştırılmasının mümkün olabileceği düşünülmüştür. Daha önce mermerin fiziksel ve minerolojik özelliklerinden tüketilecek enerji tahmini için regresyon analiz yöntemi kullanılmıştır (Büyüksağış, 1998). iki boyutta hareket etmektedir. Platformun ilerigeri hareketi ile kesme ilerlemesi ve yukarı-aşağı hareketiyle kesme derinliği değişmektedir. Dilim kalınlıkları ise kesilecek mermeri taşıyan vagonun öne-arkaya hareketi ile değiştirilebilmektedir (Çınar, 2007). Afyon Kocatepe Üniversitesi laboratuarlarında bulunan mermer kesme makinesinin yapısı, mermer endüstrisinde Yan Kesme olarak bilinen mermer makinesine benzemektedir fakat makine üzerinde, Şekil 1 de görüldüğü gibi, sadece düşey testere bulunmaktadır. Makinede testereyi taşıyan platform kesme derinliği ve dilim kalınlığını ayarlayabilmek için yukarı-aşağı ve öne-arkaya hareket etmektedir. Kayacı taşıyan vagonun ileri-geri hareketi ile kesme hızı ayarlanabilmektedir. Testerenin dönme hareketi kasnak kayış sistemi ile gerçekleştirilir. Testere 400mm çapa sahiptir ve 7.5kW gücünde motorla kontrol edilmektedir. Testere miline bağlı olan kasnakla akuple çalışan taka-generatör, testere dönüş hızını ölçmektedir. YSA lar herhangi bir problem hakkında girdiler ve çıktılar arasındaki ilişkiyi (doğrusal olsun veya olmasın), elde bulunan mevcut örneklerden genelleme yaparak daha önce hiç görülmemiş olan veya uygulanmamış olan örneklere kabul edilebilir çözümler üretirler (Güney ve Titi, 2000). ANFIS bir karakutu model değildir ve hesaplamalarda verimli ve matematiksel analize uygun olan optimizasyon teknikleri ile iyi çalışırlar. Bu nedenle modelleme ve kontrol çalışmalarında kullanılabildiği (Güner, 2003) gibi YSA na benzer şekilde tahmin amaçlı da kullanılabilirler. Bu çalışmada, kesim sırasında birim hacim başına harcanan enerjinin ifadesi olan spesifik enerji faktörünün (SE) tahmini için, ANFIS ve YSA kullanılmıştır. Mermerin sertliği, testere dönüş hızı ve kesme hızı giriş olarak ağa sunulmuş, bu değerlere göre SE tahmin edilmiştir. ANFIS ve YSA nın eğitiminde kullanılan veriler, Said Mahmut Çınar ın Mermer Kesme Makinelerinde Elektrik Enerjisi Tüketimi Optimizasyonu başlıklı tezinden alınmıştır. 2. MERMER KESME MAKİNESİ S/T mermer kesme makineleri yapı itibarıyla iki veya dört kolonlu olarak imal edilmektedir. İki kolonlu makinede testereleri taşıyan platform Şekil 1. Makinenin perspektif görünümü (Büyüksağiş, 1998). Testere motoru 7.5 kw lık VERİKON marka invertörle kontrol edilmektedir. İnvertör ile motor gerilimi frekansı 0-90 Hz arasında ve motor devir sayısı 0-5400 d/dk arasında değiştirilebilmektedir. Testere motoru elektrik tüketimi, SHARK 100 marka, harmonik analizi yapabilen bir enerji analizörü ile ölçülmektedir. Enerji analizörü ile hem aktif hem de reaktif güç takip edilebilmektedir. Vagon motoru 0.75 kw lık SIEMENS marka invertörle kontrol edilmektedir. Vagonun ilerleme hızı 0-4 m/dk aralıkta değiştirilebilmektedir. Enerji analizörü ile hem aktif hem de reaktif güç takip edilebilmektedir. Vagon motoru 0.75 kw lık Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, Vol. 15, No. 2, 2009 222

Mermer Kesimi İşleminde Spesifik Enerji Faktörünün ANFIS ve YSA Yöntemleri ile Tahmini SIEMENS marka invertörle kontrol edilmektedir. Vagonun ilerleme hızı 0-4 m/dk aralıkta değiştirilebilmektedir. Mermer kesme otomasyonu bilgisayar tabanlı kontrol edilmektedir. Bilgisayar ile kesme hızı, kesme derinliği, dilim kalınlığı ve testere hızı ayarlanabilmektedir. Deney sonucu alınan veriler de bilgisayar ekranından eş zamanlı olarak takip edilebilmekte ve bu veriler bilgisayara kaydedilebilmektedir. Node fonksiyonu, Sugeno Sistemi nde, herhangi bir mertebeden ( çoğunlukla 1. mertebe) bir fonksiyondur. Model parametreleri, berraklaştırma veya sonuç parametreleri olarak adlandırılır. 5. Tabaka: Tek noddan ibaret olan bu tabakanın çıktısı, crisp karakterde model çıktısıdır. 3. KULLANILAN YÖNTEMLER 3. 1. Anfıs ANFIS (Adaptive Network Based Fuzzy Inference System) yapısı, Sugeno tipi bulanık sistemlerin, sinirsel öğrenme kabiliyetine sahip bir ağ yapısı olarak temsilinden ibarettir. Bu ağ, her biri belli bir fonksiyonu gerçekleştirmek üzere, katmanlar halinde yerleştirilmiş düğümlerin birleşiminden oluşmuştur (Tsoukalas, 1996). ANFIS in, yapısında hem yapay sinir ağları hem de bulanık mantık kullanılır (Kosko, 1991). Yapı bakımından ANFIS, bulanık çıkarım sistemindeki eğer-ise kuralları ve giriş çıkış bilgi çiftlerinden oluşur (Jang, 1993). Ancak sistem eğitiminde ve denetiminde YSA öğrenme algoritmaları kullanılır. Şekil 2 de birinci dereceden iki girişli bir ANFIS yapısı gösterilmiştir. ANFIS, 5 tabakalı ileri beslemeli bir yapay sinir ağı yapısına sahiptir. Bu tabakaların görevleri şu şekilde özetlenebilir (Jang, 1997). 1. Tabaka: Girdi değişkenlerinin her biri adaptif bir bağlantı ucu (node) oluşturur, yani, node sayısı girdi değişkeni sayısına eşittir. Bu değişkenlerin üyelik fonksiyonları node fonksiyonu olarak kullanılır. Bu üyelik fonksiyonlarının parametreleri öncül parametreler olarak adlandırılır. 2. Tabaka: Nodlar sabit karakterdedir. Node sayısı kural sayısına eşittir. Node girdileri, kuralların öncül kısmındaki değişkenlerin üyelik fonksiyon değerleri, node çıktıları ise, kuralların ağırlık dereceleri (firing streght) dir 3. Tabaka: Node girdileri, kuralların ağırlık dereceleri, çıktıları ise, normalize edilmiş ağırlık dereceleridir. Yani bu tabakanın görevi, kuralların ağırlıklarını normalize etmektir. 4. Tabaka: Bu tabakadaki nodlar adaptifdir. Şekil 2. Birinci dereceden iki girişli ve iki kurallı ANFIS yapısı. Bu yapının parametreleri; öncül ve sonuç parametreleridir. Eğitim veri seti, bu yapay sinir ağına tanıtılır ve herhangi bir eğitme algoritması vasıtasıyla, eğitim veri setinde girdi-çıktı fonksiyonel ilişkisini en iyi şekilde öğrenir. Aslında bu işlem bir optimizasyon işleminden başka bir şey değildir. Model çıktısı ile eğitim veri seti çıktısı (ölçüm, deneysel sonuç vs.) arasındaki farkın kareler toplamı şeklinde ifade edilen hata fonksiyonunun minimum olduğu şartların bulunması, yani, parametrelerin optimum değerlerinin tespiti hedeflenir (Perez, 2001). 3. 2. YSA Yapay sinir ağları, insan beynindeki nöronların çalışma prensiplerine dayanılarak modellenen sistemlerdir. Basit ve sınırsız imkanları nedeniyle yapay zeka uygulamalarında en geniş kullanım alanına sahiptir. Yalnızca eleme ve karar verme değil öğrenme işlevini de gerçekleştirmelerinden dolayı avantajlıdır (Kalogirou, 2001). Yapay sinir ağları genellikle bir girdi, bir ya da daha fazla gizli ve bir çıktı katmanı içerir. Şekil 3 te iki gizli katmana sahip bir ağ mimarisi görülmektedir. Tipik bir nöron girdisi başka bir nöronun çıktısıdır. Bu çıktılar bağlantılar aracılığıyla iletilir. Bu bağlantılara biyolojide sinaps adı verilir. Her bir sinaptik bağlantı kuvveti, ağırlık adı verilen nümerik değerlerle belirtilir. i. nöron j. nörona sinyal gönderdiğinde, bu sinyal i. sinapsın ağırlığıyla çarpılır. i. nöronun çıktısı x i olarak gösterilir. J. Nörondaki ağırlıklandırılmış girdiler (w ji x i ) nörondaki işlemci eleman tarafından toplanır. Elde edilen toplam nöron aktivasyon olarak adlandırılır. Aktivasyon tamamen nöronun iç durumudur. Ağırlıklar ve girdiler pozitif veya negatif olabilirken aktivasyondan dolayı pozitif, sıfır veya negatif olabilir. Pozitif durum aktive olmuş nöronu, negatif durum pasif olan kapalı nöronu gösterir. Aktivasyon belir- Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 15, Sayı 2, 2009 223

M.Caner ve E.Akarslan lendikten sonra nöron çıktıyı belirlemek için sinyal transfer fonksiyonlarını uygular (Kaya vd., 2005). ile kesilmiş ve ölçülen aktif güçten yola çıkarak, birim hacim başına harcanan enerji miktarını ifade eden spesifik enerji faktörü (SE) hesaplanmıştır. Şekil 3. İki gizli katmana sahip bir Geri-yayılma ağ mimarisi. Aktivasyon fonksiyonları ise bir YSA da nöronun çıkış genliğini, istenilen değerler arasında sınırlar. Bu değerler çoğunlukla [0,1] veya [-1,1] arasındadır. Lineer ve doğrusal olmayan aktivasyon fonksiyonlarının YSA larında kullanılması karmaşık ve çok farklı problemlere uygulanmasını sağlamıştır. Mühendislikte ve pek çok alanda en çok kullanılan öğrenme algoritması, geriye yayılma algoritmasıdır. Bunun en büyük nedeni, öğrenme kapasitesinin yüksek ve algoritmasının basit olmasıdır (Kaya v.d., 2005). Geriye yayılma algoritması, gerçek çıktı y ile istenen çıktı d arasındaki karesel hatayı minimum yapmak için gradyen azalma algoritmasını (gradyen descent algorithm) kullanır ve hata aşağıdaki gibi hesaplanır. 4. 1. ANFIS in Uygulanması ANFIS uygulamasını gerçekleştirmek için Matlab programı kullanılmıştır. Kesme deneylerinden, kesme hızı 0.3, 0.4, 0.6, 0.7 m/dk olanlar eğitim verisi için kullanılmış, 0.5 m/dk kesme hızında yapılan deney sonuçları ise test işlemi için ayrılmıştır. Üretilen fis yapısında giriş değişkenleri için küme sayıları sırasıyla 2, 4 ve 4 olarak belirlenmiş ve bu değerler giriş değişkenlerindeki farklı değer gruplarına göre tespit edilmiştir. Üyelik fonksiyonu olarak trimf üyelik fonksiyonu seçilmiştir. Eğitme işlemi, Hybrid algoritma ile gerçekleştirilmiştir. ANFIS ile oluşturulan ağ yapısı Şekil 4 te görülmektedir. Ağın eğitimi için 32 adet veri kullanılmıştır. Başlangıçta eğitim için 50 iterasyonun uygun olacağı öngörülmüş ancak bu yeterli olmayınca 50 iterasyonluk bir deneme daha yapılarak 100 iterasyon sonunda hata daha makul seviyelere düşmüş ve sabitlenmiştir. Bunun üzerine eğitim işlemi tamamlanmıştır. Tahmin için daha önce kullanılmayan 8 adet veri de eğitim parametrelerine eklenerek 40 adet veri ağa sunulmuş ve çıkışlar tahmin edilmiştir. Tahmin edilen sonuçlar ile gerçek değerlerin karşılaştırıldığı grafik Şekil 5 te görülmektedir. (1) Burada; E ortalama karesel hatayı (MSE), d pk istenen çıktı vektörünü ve y pk gerçek çıktı vektörünü (ağ çıktısı) gösterir. Hatanın sıfır veya sıfıra çok yakın olması, ağın çok iyi eğitildiğini gösterir. 4. UYGULAMA Bu çalışma, deneysel verilerden elde edilen spesifik enerji faktörünü ANFIS ve YSA metotlarını kullanarak tahmin etmeyi amaçlamaktadır. Bunun için, mermerin sertliği, kesme hızı ve testere dönüş hızı giriş verisi olarak kabul edilmiş, bu verilerden SE tahmin edilmiştir. Tahmin yöntemlerinin uygulanmasında kullanılan tüm veriler daha önce yapılan bir deneysel çalışmadan alınmıştır (2). Denizli traverteni ve Bilecik Bej mermerlerinin 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 m/dk kesme hızları ve 1432, 1910, 2387, 2864 d/d testere dönüş hızları Şekil 4. ANFIS ile oluşturulan ağ yapısı. Şekil 5. Gerçek değerler ile tahmin edilen değerlerin karşılaştırılması. Burada mavi noktalar deneyler sonucu elde edilen değerleri, kırmızı yıldızlar ise ANFIS yardımıy- Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, Vol. 15, No. 2, 2009 224

Mermer Kesimi İşleminde Spesifik Enerji Faktörünün ANFIS ve YSA Yöntemleri ile Tahmini la tahmin edilen değerleri göstermektedir. Şekil 5 ten de görüldüğü gibi, istenilen doğrulukta tahminler yapılamasa da, 0.024 lük test hatası ile yaklaşık değerler elde edilebilmiştir. 4. 2. YSA nın Uygulanması Yapay sinir ağı uygulamasını gerçekleştirmek için Matlab programı kullanılmış, ANFIS in eğitimi için kullanılan veriler aynı şekilde YSA eğitimi için de kullanılmıştır. YSA için backpropagation algoritması seçilmiştir. Optimum sonucu elde etmek için yapılan denemelerde gizli katman sayısı ve her gizli katman/katmanlardaki nöron sayısı, her katmanın aktivasyon fonksiyonu deneme yanılma metodu kullanılarak değiştirilmiştir. Sonuç olarak, 3 nörondan oluşan giriş katmanı, 8 nörondan oluşan gizli katman ve 1 nörondan oluşan çıkış katmanı olmak üzere 3 katmanlı YSA ile en iyi sonuçların elde edildiği görülmüştür. YSA için oluşturulan ağ yapısı Şekil 6 da gösterilmiştir. Giriş katmanı için tan-sigmoid, gizli katman için logsigmoid ve çıkış katmanı için lineer transfer fonksiyonu seçilmiştir. Eğitim için 2000 iterasyonluk bir denemenin yeterli olacağı öngörülmüş ve ulaşılmak istenen hedef 10-6 hata olarak belirlenmiştir. Eğitime başlanmış ve 541. iterasyon sonunda istenilen hedefe ulaşıldığı görülmüştür. Şekil 7 de, elde edilen, hatanın iterasyona bağlı değişim grafiği görülmektedir. YSA eğitim aşaması doğruluk testi için, eğitim için kullanılan veriler ağa giriş olarak verildiğinde çıkışların gerçek değerlere çok yakın olduğu görülmüştür. Sonra eğitimde kullanılan verilere, daha önce kullanılmayan 8 veri daha eklenerek, 40 veri için spesifik enerji faktörlerinin tahmininin yapılması istenmiştir. Tahmin edilen değerler ile gerçek değerler arasındaki farkı gösteren grafik, Şekil 8 de gösterilmiştir. Burada pembe kareler ile belirtilen değerler, deney sonucu elde edilen değerleri, mavi dörtgenler ise tahmin edilen değerleri ifade etmektedir. Elde edilen verilerle yapılan istatistik analiz sonucu, bağıl hata ortalaması % 0,4865 bulunmuştur ki bu da kabul edilebilir bir seviyededir. Şekil 6. YSA ile oluşturulan ağ yapısı. Şekil 7. YSA eğitme hatasının iterasyona bağlı değişim grafiği. Şekil 8. Deney sonuçları ile tahmin edilen değerler arasındaki farkı gösteren grafik. 5. SONUÇ Bu çalışmada, mermerin sertliği, kesme hızı ve testere dönüş hızı verilerine göre mermer kesme işleminde enerji optimizasyonu için önemli bir parametre olan spesifik enerji faktörünün tahmin edilmesi için ANFIS ve YSA metodu kullanılmıştır. Yapılan tahmin işlemlerinin doğruluğu daha önce yapılan deney sonuçları ile test edilmiştir. ANFIS yöntemi kullanıldığında 0.024 lük test hatası, YSA yöntemi kullanıldığında ise tahmin işlemi sonucunda % 0,4865 lik bağıl hata ortalaması elde edilmiştir. Şekil 5 ve Şekil 7 deki tahmin sonuçları karşılaştırıldığında, özellikle YSA ile daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Kullanılan kısıtlı veri sayısı da dikkate alındığında elde edilen doğruluk değerleri oldukça iyi değerlerdir. Sonuç olarak bu çalışmada mermerin sertliği, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 15, Sayı 2, 2009 225

M.Caner ve E.Akarslan kesme hızı ve testere dönüş hızı verileriyle spesifik enerji faktörünün çok az bir hata ile tahmin edilebileceği gösterilmiştir. Eğitmede kullanılan veri sayısının arttırılmasının test verilerinin tahminlerindeki doğruluk derecesinin arttırılmasına katkıda bulunacağı düşünülmektedir. Buyuksagis, I. S., and Goktan, R. M. 2005. Investigation of marble machining performance using an instrumented block-cutter, Journal of Materials Processing Technology, Nov., Vol. 169, pp. 258-262. Büyüksagiş, I. S. 1998. Dairesel testereli blok kesme makinalarında mermerlerin kesilebilirlik analizleri, Doktora tezi, Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir. Çınar, S.M. 2007. Mermer kesme makinelerinde enerji tüketimi optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Ersoy, A. and Atıcı, U. 2004. Performance characteristics of circular diamond saws in cutting different types of rocks, Diamond and Related Materials, Jan., Vol. 13. pp. 22-37. Güner, E. 2003. Adaptive neuro fuzzy ınference system applications ın chemical processes, Yüksek Lisans Tezi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara. Güney, K., Titi, İ. 2000. Yapay sinir ağları kullanılarak hedef tipi belirleme, Eleco 2000 Elektrik-Elektronik- Bilgisayar Mühendisliği Sempozyomu. Jang, J.S.R. 1993. ANFIS: Adaptive network-based fuzzy inference systems, IEEE Trans. Syst., Man. and Cybern. Vol. 23, pp. 665-685. Jang, J.S.R, Sun, C.T. and Mizutani, E. 1997. Neuro-fuzzy and soft computing: a computational approach to learning and machine ıntelligence, Prentice Hall, N.J. Kalogirou, S. A. 2001. Artificial neural networks in renewable energy systems applications: a review, Renewable and Sustainable Energy Reviews. KAYNAKLAR (5), 373 401. Kaya, İ., Oktay, S., Engin, O. 2005. Kalite kontrol problemlerinin çözümünde yapay sinir ağlarının kullanımı, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21 (1-2), 92-107. Kosko, B. 1991. Neural networks and fuzzy systems, A Dynamical Systems Approach, Englewood Ciffs., NJ: Prentice Hall. Ozçelik, Y., Polat, E., Bayram, F., Ay, A.M. 2004. Investigation of the effects of textural properties on marble cutting with diamond wire, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. v 41, n SUPPL., p. 1B 06 1-7. Perez, P. 2001. Prediction of sulfur dioxide concentration at a site near downtown santiago, chile, Atmospheric Envi-ronment. (35), 4929-4935. Polini, W. and Turchetta, S. 2004. Force and specific energy in stone cutting by diamond mill, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Sept., Vol. 44, pp.1189-1196. Selbaş, R., Yakut, A.K., Şencan, A., Dikmen, E. 2003. Absorbsiyonlu sistemlerde methanol-libr ve Methanol-LiCl eriyiklerinin termodinamik özelliklerinin tespiti için yeni bir method, VI. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi ve Sergisi. Tsoukalas, L. H., Uhrig, R.E. 1996. Fuzzy and neural approaches in engineering. Jhon Wiley & Sons, Inc, New York. Xu, X. P., Li, Y. Malkin, S. 2001. Forces and energy in circular sawing and grinding of granite, journal of manufacturing science and engineering, Feb. Vol.123, pp.13-22. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, Vol. 15, No. 2, 2009 226