DÜNYA ENDÜSTRİYEL REKABETİNDE YENİ BİR BOYUT GÜVENİLİRLİK MÜHENDİSLİĞİ Mahmut AKBAY 1. GİRİŞ Tanım: Bu günün karmaşık yaşamında bağımlı olduğumuz ev aletleri, bilgisayarlar, NC tezgahlar, robotlar, iletişim araçları, silahlar ve uzay araçları ( v.b.) tasarımı ve geliştirilmesi, imalatı, idamesi ve yedek parça desteğinde ömürleri boyunca yüksek güven ve makul fiyatta hizmet sağlanması çalışmalarının bütününe Güvenilirlik Mühendisliği denilmektedir. Güvenilirlik mühendisliği bilimi, metodolojisi ve teknolojisi şu sebeplerden dolayı üreticilerin vazgeçemeyeceği bir olgudur. Gelecekte iş hayatında yalnızca ürettiği ürünlerin güvenilirlik kontrolünü yapabilen firmalar ayakta kalabilecektir. Kritik parçaların güvenilirliği artırılmadıkça daha karışık yeni bir modelin toplam güvenilirliği eskisinden daha düşük olacaktır. Gün geçtikçe pek çok ürün ; arıza seyri, arızalar arası ortalama süre ve güvenilirlik gibi değerler ile reklam edilmektedir. Güvenilirlik; tasarlanmış bir parçanın, ürününün veya sistemin bütünlüğünün en iyi sayısal ölçümüdür. Müşteriler bütün ürünlerde daha çok güvenilirlik talep etmekte, böylelikle güvenilirlik mühendisliğinin önemi her geçen gün artmaktadır. Güvenilirlik, elde edilebilirlik, emniyet ve kalite artık mühendislerin ve satıcıların değil müşterinin söylediği şeylerdir. 2. GÜVENİLİRLİK MÜHENDİSLİĞİ NİN ÖNEMİ Dünya endüstrileri uygun pazarları ele geçirmek için bir birlerini imha edici amansız bir rekabete girmişlerdir. Böyle bir rekabet ortamında dünyanın hiçbir ülkesinde hiçbir endüstri güvenilirlik mühendisliği bilgisi ve uygulaması olmaksızın etkin bir şekilde ilerleyemez. Bu gün bu konu yüksek bir düzeyde ele alınarak yaygınlaştırılmaya çalışılmaktadır. Bütün ülkeler ilim adamlarını, mühendislerini ve bu konudaki endüstriyel ve kamu personelini aydınlatmak fırsatını yakalamaktadır.
Bu personel güvenilirlik mühendisliğinin prensiplerini öğrenerek ve bu prensipleri günlük çabalarına tatbik ederek kendi teknik ve endüstriyel ilerlemelerini elde etmelidirler. Güvenilirlik; tasarlanmış bir parçanın, ürününün veya sistemin bütünlüğünün en iyi sayısal ölçümüdür. Güvenilirlik, parçaların, ürünlerin veya sistemlerin tasarlandıkları fonksiyonlarını belli ortamda arzulanan periyotlar içinde ve verilen bir güven seviyesinde yerine getirebilme olasılığıdır. Güvenilirlik mühendisliği parçaların, teçhizatın, ürünlerin ve sistemlerin istenilen işlevlerini arzulana süre için bozulmadan belirlenen ortamda ve istenilen bir güvenle yerine getirmek için kabiliyetlerin ve olasılığının belirlenmesine, tasarlanmasına paketlenmesine, taşınmasına, depolanmasına, montajına, çalışmasına ve onların performansını yönlendirecek ve ilgili bütün organizasyonlara gerekli geri beslemeyi sağlayacak teorik ve pratik bilgileri temin eder. Yukarıdaki nedenlerden dolayı güvenilirlik mühendisliği sadece tüketim ve belli başlı endüstri dallarında değil, ürünlerin ve sistemlerin arzu edilen zaman süresinde, belirlenen şartlarda hatasız olarak dizayn edilip test ve uygulamalı gösterimi ve sonuçların mühendisliğe geri besleme bilgisi olarak iletimi ürün hizmetten çıkana kadar düzeltici ve geliştirme hizmetlerin sağlaması deneniyle NASA ve DOD acentalarında çok çabuk büyüyen ve çok önem verilen bir saha olmuştur. Bir gaz türbünü imalatçısı şöyle demektedir; Bizim gaz türbini motorları... kullanımda güvenilirliğini kanıtlamıştır. US askeri helikopterlerinde 0, 999 lük bir görev güvenilirlik rekoru kırmışlar ve çıkarılmalar arasında 8141 ortalama çalışma saatine ulaşılmıştır 3. ÜRÜNLERİN KARMAŞIKLIĞI: Güvenilirlik mühendisliği konseptlerinin endüstriye girişi söz konusu olduğunda endüstri personelinin söylediği sözlerden biri şudur; Senelerdir ürünlerimizin başarılı bir şekilde tasarlıyor ve imal ediyoruz. Bu güvenilirlikte nereden çıktı? Bu soruya üç potansiyel cevap vardır. Ürünlerinizin ne kadar başarılı olduğunu gerçekten bilmiyorsunuz, çünkü sizin güvenilirlik yönünde yaşayan bir arıza raporlama sisteminiz olmadığı gibi, ürünün imalinde hizmet dışı bırakılıncaya kadar ürünle ilgilenen şirketin bütün alanlarına geri besleme sistemi, doğru bir analiz ve değerlendirmeniz dahi bulunmamaktadır.
Eğer ürünleriniz gerçekten başarıyla çalışıyorsa belki gereksiz yere aşırı tasarımlıdır ki bu durumda en iyi şekilde tasarlanmış sayılmaz. Sonuçta olması gerekenden fazlaya mal olmaktadır ve karınız düşmektedir. Farz edelim ürünlerimiz kabul edilebilir parça güvenilirliği ile en iyi şekilde tasarlandı, ancak her yıl ürünlerin rakipleri ile uyum sağlayabilmesi için daha karmaşık hale gelmekte olmasının hesaba katılması gerekir. Böylece eğer bu parçalar önceki güvenilirlikle tasarlanmaya devam edilirse, daha çok parçalı yeni ürünlerin güvenilirliği daha azalacaktır. Bu durumda daha önceki modelin güvenilirliğini elde edebilmek için daha karmaşık yeni ürünün her parçasına daha fazla güvenilirlik tasarlanmalı ve imal edilmelidir. Ancak bunu yapabilmek için başlangıçta parçaların güvenilirliğini ve sonuçta ihtiyaç duyulan güvenilirlikleri elde edebilmek için nasıl tasarım yapılacağını ve imal edileceğini bilmek gerekir. Ürünlerin karmaşıklığı, güvenilirlikleri ve tasarım söz konusu olduğunda ciddi bir önem kazanır. Örnek olarak bir çiftlik traktörünü ele alalım. Yeni modeller pazara geldikçe, daha iyi performans ihtiyacı ve daha karmaşık görevlerin üstesinden gelebilmek için daha çok parça ilave edilmesi gerekir ki bu da her bir parçanın eskiden olduğundan daha yüksek bir güvenilirliğe tasarlanmasını gerektirir. Tabloda; bir çiftlik traktöründe kritik parçaların sayısında model yılının bir fonksiyonu olarak meydana gelen artış gösterilmektedir. Tablo 1. Bir çiftlik traktörü- ürün karmaşıklığında zamana göre artışın gerçek bir örneği Çiftlik Traktörü model, yılı Kritik parça sayısı Ortama % 99.99 luk bir parça güvenilirliği varsayarak yıla göre traktör güvenilirliği Yılda 1000 traktörde arızalı traktör sayısı 1935 1.200 % 88.7 113 1960 2.250 % 79.9 201 1970 2.400 % 78.7 213 1980 2.600 % 77.1 229 1990 2.900 % 74.8 252* Bütün kritik parçaların seri olarak güvenilirliklerine göre sıralandığı varsayılmıştır. 3. GÜVENİLİRLİĞİN OPTİMİZASYONU: Şu soru her zaman sorulur; Bir üründe tasarlama, imalat ve süreklilikte hangi seviyede güvenilirlik olmalıdır? Cevap ; Arzulanan minimum ömür için üründe sahip olma, çalıştırma ve devamlılık maliyetinde en iyi güvenilirlik seviyesi dir. Şimdi bu maliyetler üretici ve müşteri açısından ayrı ayrı bakalım. Her ürün için verilen bir bakım politikası ve program için; ürünün imalatçı veya üreticiye toplam maliyetinin minimum olduğu belli bir güvenilirlik vardır. Bu,
imalatçı için en iyi güvenilirlik seviyesidir. Verilen bir bakım politikası ve programı için bir ürünün kullanıcı veya müşteriye sahip olma, işletme ve sürdürme toplam maliyetinin minimum olduğu belli bir güvenilirlik daha vardır. Üreticiye çıkan toplam maliyet, sevkiyat öncesi ve sevkiyat sonrası maliyetler toplamından oluşur. Şekilde görüldüğü gibi; Sevkiyat öncesi maliyetler; mühendislik, araştırma, geliştirme, imalatı (modeller, toollar, üretim işçiliği ve malzemeler) içerir ancak bununla sınırlı olmayabilir. Sevkiyat sonrası maliyetlerde ; gönderme, nakliyat, montaj, çalıştırma, garanti ve iyi niyet maliyetleri ki geri dönen ürünlerin maliyetini içerebilir. Kullanıcı hatasından bozulup ta imalatçının iyi niyet amaçlarıyla değiştirdiği ürünler, Pazar payı kaybı maliyeti, kaybedilen müşteriler maliyeti v.b. dir. Sevkiyat öncesi maliyetler güvenilirlikte tasarım arttıkça artar, çünkü daha iyi ve daha yoğun mühendislik, araştırma ve geliştirme, Daha iyi parçalar ve komponentler, daha fazla lüzumsuzlar, ve daha iyi imalat, kalite kontrol, montaj, muayene, test etme, paketleme, gönderme, ilk çalıştırma ve yerinde servis çabaları hep daha yüksek güvenilirlikleri yakalamak için harcanmalıdır. Sevkiyat sonrası maliyetler güvenilirlikte tasarım
artışı ile düşer. Çünkü arızalar azalır, sonuçta daha az servis ve tamir olayı gerekir, bunun sonucunda daha düşük garanti ve iyi niyet maliyetleri oluşur. Bu iki maliyetin toplamı ve karın ilavesi üreticinin satış fiyatını oluştur. Şekilde de görüleceği gibi üreticinin toplam maliyeti eğrisi minimum bir maliyet noktasına sahiptir. Bu noktaya tekabül eden güvenilirlik Üreticinin en iyi güvenilirlik seviyesi dir. Görüleceği gibi optimumdan daha aşağıda veya daha yukarıda olan güvenilirlikler üreticiye daha yüksek toplam maliyet olarak yansır. Sonuç olarak bir ürünü optimumdan daha yüksek veya düşük güvenilirliğe tasarlamak iyi olmayacaktır. Bir ürünün bir müşteriye toplam maliyeti ilk satın alma fiyatı, artı bakım, yedek komponentler, tamir, yaşlanma, çalışma ve ürünün ömrü boyunca destektir. Bu ilave harcamalar güvenilirlikte tasarım arttıkça düşecektir, çünkü arıza azalacaktır ve sonuçta daha az tamir, bakım, yaşlanma ve iyi niyet maliyeti olacaktır. Yönetim tarafından çok değerli karar verme mekanizmaları olarak hedef güvenilebilirlikler kullanılır. Örnek olarak; eğer bir ürünün kullanım alanlarından bir çok arıza telefonu geliyorsa bozulan parçanın hemen bir arıza seyri hesaplanır ve hedef arıza seyri ile karşılaştırılır. Eğer hesaplanan arıza seyri hedefin oldukça altına düşerse, bu durumda arızalar istatistiksel olarak olması beklenen arızalar arasında sayılır ve alarm için hiçbir sebep yoktur. Diğer taraftan, eğer hesaplanan arıza seyri hedef arıza seyrinin gözle görülür bir şekilde üstünde çıkarsa, bu durumda düzeltici işlem öngörülür ve zaman geçirilmeden uygulanmalıdır. Arıza seyirleri sürekli takip edilmeli ve hedef optimum arıza değerlerini aşan durumlar için önceden gerçekten etkili düzeltici işlemler uygulanmalıdır. Müşterinin teçhizatı kullanımı en az kesintiye uğramalı, üretimi ve teçhizatını azami kullanımı güvenceye alınmalıdır. Şüphesiz bunlar daha az pahalı, Daha güvenilir ve sürdürülür ürünlerle sonuçlanır ve böylece şirketin rekabet gücü ve kar marjı artar. Bir radar imalatçısı şöyle demektedir; Bizim gelişmiş radar aşırı güvenilirlikli olmak üzere tasarlanmıştır, bozulmadan ortalama üç hafta çalışır ve ortalama olarak 48 dakikada tamir olur. Güvenilirdir, çünkü solidstate teknlojisine sahiptir, parçaları dikkatle gözden geçirilmiştir ve yenilikleri vardır. Bütün elektronik parçalar verilen ömürlerinin % 30 undan az çalışacaktır. 4. GÜVENİLİRLİK VE KALİTE KONTROL ARASINDAKİ FARKLAR: Güvenilirlik konusu geldiğinde bazıları genellikle Ooo... siz kalite kontrol hakkında konuşuyorsunuz derler. Bu yüzden güvenilirlik ve kalite kontrol arasındaki ilişkinin olduğu kadar farkında aşağıdaki gibi doğru tanımlanması gerekir;
Kalite kontrol; gelen parçaların, komponentlerin, ürünlerin veya sistemlerin kabulünden veya imalatı sırasındaki bir noktada veya montajda veya test sırasında veya göndermeden önce bozuk olanların yüzdesi veya spesifikasyon dışı olanların yüzdesi ile ilgilenirken güvenilirlik uzun bir performans periyodu boyunda arıza değerlerinin tavrı ile ilgilenir. Güvenilirlik bir komponent veya ürünün imalinden hurda oluşana kadar ve en çok önem tasarım aşamasında verilmek üzere bütün var oluş aşamalarıyla içtenlikle ilgilenirken, kalite kontrol birinci öncelikli olarak bir ürünün imalat aşamasıyla ilgilenir. Kalite kontrol tasarım resimlerinin ve spesifikasyonların parçalara, ürünlere, alt sistemlere ve sistemlere doğru ve başarılı çevrimi ile ilgilenirken, güvenilirlik; belirlenen bir güvenilirliğin parçalara, ürünlere, alt sistemlere veya sistemlere başarıyla tasarımlanmasını güvenceye alan tasarım konseptleri ve metodolojileriyle ilgilenir. Güvenilirlik, bir ürüne yüksek, en iyi bir güvenilirlik tasarımı güvence eder ve tasarım, satın alma, imalat (v.b) bütün görünüşlerini kullanım boyunca ve kullanım performans bilgileri geri beslemesi suretiyle izler. Kalite kontrol ise bu güvenilirliğin bilhassa imalat ve montaj sırasında kayba uğramamasını güvence eder. Kalite kontrol, imalat işlemlerinin önceden belirlenen mühendislik ölçümleri ve hata yüzdeleri sınırları içinde düzgün bir ürün ile sonuçlanmasını güvence eder. İşçilik, proses ve malzeme değişkenlerini müşteriye kabul edilebilir maliyetlerde başarılabilmesi için kontrol eder. KAYNAKLAR: 1. Dimitri KEÇECİOĞLU;Reliability Engineering Handbook- volume 1,2,3,4