Konstrüksiyon Sistematiği Doç. Dr. Ahmet DEMİRER Makina Müh. Böl. Tasarım ve Konstrüksiyon ABD. Konstrüksiyon: Bir ürünün akıl yürütme yoluyla tasarlanmasından, resim şeklinde bir kağıda veya bilgisayar ekranına geçinceye kadar süren safhadır. 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 Konstrüksiyon + İmalat = Ürün Tasarım Şekillendirme Parça İmalatı Montaj İmalat Teknolojisi Esas parça imalatı Montaj Teknolojisi Esas montaj 2
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 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. 3
Önce maksadı yerine getirecek olan fonksiyonlar aranmalı daha sonra şekle yönelinmelidir. Bilimsel Araştırma Teknolojik Geliştirme Teknolojik üretim Yeni Ürün veya Üretim sistemi Konstrüksiyon SİSTEM Sistem; Bir veya daha fazla amaca yada sonuca ulaşmak üzere bir arada bulunan ve aralarında ilişkiler olan fiziksel ya da kavramsal birden çok bileşenin (öğenin) oluşturduğu bütündür. Bu tanıma göre: Sistem öğelerden oluşmuştur. Öğeler arasında ilişkiler vardır. Sistem belli bir amaca yönelmiştir. 4
Bu üç noktayı daha detaylı inceleyelim. 1.ÖĞELER Sistemi meydana getiren fiziksel ya da kavramsal tüm bileşenler sistemin öğeleridir. Sistem içerisindeki faaliyetler de bir öğe olarak düşünülebilir. Örneğin otomobili meydana getiren piston, direksiyon, vites vb. parçalar öğelerdir. Bir işletmedeki yönetim, denetleme gibi faaliyetlerde öğedir. Alt Sistem: Sistemin içindeki onun yöneldiği amaca katkı sağlayan diğer sistemler alt sistemlerdir. Alt sistemler de sistemin öğeleridir. 2. İLİŞKİLER Sistem içerisindeki öğelerin birileri arasındaki her türlü akış ilişki olarak adlandırılır. Sistem öğeleri arasındaki ilişkiler değişik türden olabilirler. Bunlar: Sistemin öğeleri arasında yakın ilişki vardır. 5
Mekansal İlişki : Fiziksel öğelerin, bir mekan içinde belli bir ilişki içinde bulundukları sistemler buna iyi bir örnektir. Örneğin bir imalat sistemindeki tezgahlar arasındaki uzaklık ilişkisi bir mekansal ilişkidir. Zamansal İlişki : Sistem içinde olayların sırasını ayırt etmeye yarar. Örneğin bir arabanın hızı ile kat ettiği uzunluk arasında bir zaman ilişkisi vardır. Ya da bir imalat sisteminde bir mamulün izleyeceği işlem sıraları arasında bir zaman ilişkisi olabilir. Mamul X tezgahında işlenmeden Y tezgahında işlenemiyor olabilir. Mantıksal İlişki: Özellikle soyut sistemlerde görülen bir ilişki türüdür ve bilgisayar programlarında sıkça rastlanır. Neden Sonuç İlişkisi: Neden sonuç ilişkisi sistem öğeleri arasında da bulunan önemli bir doğa ilkesidir. Örneğin bir ekonomik sistemde bir ürünün fiyatı belirlenirken herhangi bir nedenle o ürüne olan talep artarsa bu nedenin sonucu olarak o ürünün fiyatı artacaktır. Enerjinin Korunumu İlişkisi: Maddenin bir biçimden diğerine geçerken enerji ve madde korunur. Bu ilişki bir doğa yasası olarak sistemler için de geçerlidir. 6
ÜRÜN MALİYETİ ÜZERİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Emek E1 Malzeme E2 Üretim E3 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. 7
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. Mak.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. 8
Makine, genellikle bir ihtiyaçtan kaynaklanmaktadır. Makine ya yenibir iş yapma kabiliyetine sahip yeni bir tasarım şeklinde ya da mevcut makinalardan yararlanıp daha ekonomik olarak iş yapacak şekilde tasarlanmalıdır. Mühendislik tasarımı, nadiren yeni buluş, daha çok da mevcut makinaların daha ekonomik ve yüksek iş yapma kabiliyetine sahip olacak şekilde yeniden düzenlenmesi ve geliştirilmesi ile ilgilidir. Tasarıma başlamadan önce mühendisin önünde çözülmesi zorunlu somut bir sorun olmalıdır. Bu sorun tüm boyutlarıyla anlaşılmalı, tanımlanmalı, detaylı incelenmelidir. Sorun; * müşterinin gereksinimi olabilir. * işverenin isteği olabilir veya * Tasarım mühendisinin bulduğu bir sorun olabilir. Bu sorun tasarım sürecini başlatır. Sorunun ayrıntılı tanımlaması karşı taraftan beklenmemelidir. müh. Tasarımcısının 1. adımıdır. 9
Sorun ödev veya gereksinme ortaya konduktan sonra tasarım sürecinde belli başlı 3 etkinlik bulunur.bunlar; 1-Yaratıcılık (İcat etme-keşfetme) 2-Karar verme 3-Modellemedir. Konstrüktif geliştirme sürecindeki uğraşılar Zihinsel Uğraşılar Şekilsel Uğraşılar İki uğraşı sonuçları Fonksiyon strüktürü sentez Çizim Fonksiyon planı Prensip sentezi Çizim Prensip çözüm (tasarı) Niteliksel Şekillendirme Boyut sentezi, hesaplar, toleranslar Çizim Çizim Ön şekillendirme Niceliksel şekil.- Detaylandırma 10
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. 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) 11
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 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. 12
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 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. 13
Mamül (Ürün) Planlamasında İzlenen Adımlar: Durum analizi ve İşletmenin hedefleri Mamül fikrinin oluşması Seçim Tarif 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. 14
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 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 15
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. 16