Üretim Süreleri Karşılaştırması

Bir önceki, "Üretim İçin Tasarım" adlı yazıma ek olarak aşağıdaki grafikleri ve karşılaştırma tablosunu paylaşmak uygun olacaktır. Aşağıdaki tabloya ve grafiğe bakarak standart parça işlemenin kaba işlemeye göre 2 kat daha maliyetli olacağını, hassas taşlamanın ise standart işlemeye göre 7 kat daha maliyetli olacağını görebilirsiniz.

REF: N. E. Woldman, Machinability and Machining of Metals, McGraw-Hill, New York.

Diğer grafikte ise yüzey pürüzlülüğünün seçilen işleme yöntemine göre süresini görebilirsiniz. Aynı yüzey kalitesi hem tornalama ile hem de alın frezeleme ile yakalanabilirken, torna ile daha kısa sürede, dolayısıyla daha düşük maliyetle elde edilebilir.

 REF: British Standard BS 1134

Üretim İçin Tasarım

Karlılık, firmaları ayakta tutan en kritik konudur. Hep daha ucuza, daha az sürede üretime (az zamanda daha çok ürün çıkartmaya) önem verilmektedir. Bu amaçla, “Desing For Manufacturing” yani Üretim İçin Tasarım felsefesi yaratılarak bazı genel geçer tavsiyeler oluşturulmuştur. Bu yazımda bu tavsiyeleri listeleyerel özetlemeye çalışacağım. Yazıda bahsettiğim bazı tavsiyeler ile ilgili detayları daha sonraki yazılarımda mümkün olduğu kadar detaylandıracağım.

Basitleştirin

Parçalarınızı tasarlarken, az sayıda parça olmasına, karmaşık geometrilerin olmamasına, hassas montaj arayüzlerinin mümkün olduğu kadar az olmasına dikkat edilmelidir.

Toleranslarınızı Gözden Geçirin

Pek çok tasarımcı, parçalarını boyutlandırırken mükemmele yakın ölçülere sahip parçalar yaratmak isterler. Yani diğer bir deyişle, “istediğim ölçüler tam olsun benim de başım ağrımasın”mantığıyla parça tasarlarlar/resim çıkartırlar. Ancak toleransların mümkün olduğunca geniş olması üretimi kolaylaştırır, kullanılabilir üretim tezgahı alternatifini arttırır, eğitimli üretim personeli gereksinimini giderir, kesici takımın sık yenilenmesi ihtiyacını ortadan kaldırır.  Dolayısıyla süreler kısalır ve maliyet düşer.

Standart Alt Parça Kullanın

Seri üretimi yapılan standart parçaların üretim maliyetleri oldukça düşüktür. Örneğin bir cıvatayı standart raf ürünü olarak tedarik ettiğimizde 1 lira veriyorsak talaşlı imalat ile ürettiğimizde 50 liradan daha az vermeyeceğimizden emin olabilirsiniz. Ayrıca standartlaşmış ürünlerin kontrol maliyetleri düşüktür, tedarikçi sayıları fazladır, tedarik süreleri kısadır. Bu nedenle standart ürünleri tercih etmek tasarımın toplam maliyetlerini ciddi anlamda düşürecektir.

Sık Kullanılan ve Kolay İşlenen Malzemeleri Tercih Edin

Parçaları üretirken kullanacağınız malzemeleri sık kullanılan, dolayısıyla çok sayıda tedarikçisi olan ve sonuç olarak ucuz olan malzemelerden seçmek her zaman avantajlıdır. Örneğin özel alaşım çelikler yerine, piyasada çok sık tercih edilen yapı çeliklerini – eğer yapısal olarak gereksinimleri karşılıyorsa- kullanmak çok avantajlı olacaktır. Diğer yandan işleme süresi bakımından karşılaştırıldığında da alüminyum alaşımlı malzemelerin çeliklere göre daha avantajlı olacaktır. Kısa Sürede Üretim = Düşük Maliyet

Kendi Tasarladığınız Parçaları Standartlaştırın

Bu konu özellikle otomotiv şirketleri başta olmak üzere pek çok şirket tarafından tercih edilmektedir. Daha önce tasarlanmış ve doğrulanmış bir alt parçayı başka bir tasarımda kullanmak zaman ve para kazandıracaktır. Örneğin, otomotiv şirketlerinde bir otomobilde kullanılan kapı kolu başka bir otomobilde de değiştirilmeden kullanılmaktadır. Her yeni iş geldiğinde yeni bir tasarım sürecine girmektense, mevcut parçaları kendi içinizde standartlaştırıp doğrudan kullanmayı tercih edebilirsiniz.

Üretim Operasyonları Sayısı Azaltın

Tasarladığınız parçanın üretim operasyonu sayısı mümkün olduğunca azaltın. Her üretim operasyonu, planlama, üretime hazırlık, işleme sonrası muayene gibi bir çok basamağın tekrarlanmasına sebep olacağından maliyeti arttıracaktır. Örneğin frezede işlenecek parçanın mümkün ise tek bağlamada işelenbilmesine yönelik tasarım yapın. Aşağıdaki örnekte belirtilen her iki parça benzer işlevi yerine getirebilecekken, sağ tarafta görünen parça sadece torna işlemi ile, sol tarafta görünen ise torna ve freze ile üretilecektir. Bu nedenle işlev açısından da uygun ise sağ tarafta belirtilen parça tercih edilebilir. Nacizane tavsiyem, parçanızı tasarlarken hangi üretim operasyonlarının uygulanacağını gözünüzde canlandırın.

Üretim Yönteminizi Üretim Adetlerine Göre Belirleyin

Üretilecek parça adetleri, seçilecek üretim yöntemini doğrudan belirleyecektır. Sadece 30 adet üretilecek bir parça için maliyetli bir kalıp yatırımı yapmak veya 1000 adet üretilecek parçayı rahatlıkla döküm yapılabilecekken talaşlı imalat ile üretmek maliyet etkin bir çözüm olmayacaktır. Toplam gelir gider sonucuna üretim yönteminizi belirlemeniz karlılığınızı arttıracaktır.

Üretim Mühendisleri ile Beraber Çalışın

Üretilebilirlik konusunda bilgi birikiminiz her durumda yeterli olmayabilir. Bu nedenle üretim ya da proses mühendislerine danışarak, tasarladığınız parçaların üretime uygun hale getirilmesi veya üretim açısında daha basitleştirilmesi konularında tavsiyeler alabilirsiniz.

Tasarım Yaparken Parçanızı Üretin

Her şeyiyle kusursuz, tüm gereksinimleri karşılayan bir parça tasarlamış olabilirsiniz. Ancak bu parçanın üretilebilmesine yönelik bir çalışma/araştırma yapmadıysanız kusursuz tasarımınız sadece bilgisayar modelinden veya teknik resimden ibaret olarak kalır ve maalesef geri dönüp tasarımın iteratif sürecine tekrar girmeniz gerekir. Bu nedenle tasarımın her aşamasında (kavramsal tasarım dahil) üretilebilirliği göz önünde bulundurmalısınız.

Üretim Yöntemlerine Hakim Olmalısınız..

Bir mekanik tasarım mühendisinin, iyi bilmesi gereken dallardan en önemlisi üretim yöntemleridir.Mekanik tasarım konusunda çalışan herkes, ne tip üretim yöntemlerinin olduğunu, ne tip parçaların hangi yöntemlerle üretilebileceğini veya hangi üretim yöntemiyle daha hızlı ve ucuz parça üretilebileceğini bilmesi gerekmektedir. Üretim bilgisinin,tasarımcı üzerinde yarattığı olumlu etkiyi bilen bazı işletmeler, kariyerine yeni başlayan tasarım mühendislerini ilk bir kaç ay üretim atölyelerinde görevlendirerek bu bilgi birikiminin oluşmasını sağlarlar. Bu sayede çalışanın hem üretim bilgisinin olgunlaşması sağlanır hem de tesisteki üretim altyapısı konusunda tasarımcı bilgi sahibi olur.

Parçalarınıza Üretim Sırasında Oluşan Doğal Detayları Ekleyin..

Bir parça üretilirken, bazen torna kaleminin ölçüsel detayından, bazen freze çakısının silindirik geometrisinden kaynaklı olarak parça üzerinde bazı doğal geometriler oluşur. Bu doğal geometrileri öngörerek parçanızı katı modeline ve teknik resmine bu detayları eklemelisiniz. Mesela aşağıdaki örnekte, parça üzerinde dikdörtgen şeklinde bir boşaltma detayı parçaya eklenmiştir. Bu işleme detayında köşe bölgelerin keskin olarak işlenmesi mümkün değildir. Bu nedenle ya radyus detayı ya da ekstra kör delik işlemesi gerekebilir.

Altyapınızdan Haberdar Olun..

Tasarladığınız parçanın hangi yöntem ile üretileceğini mutlaka biliyor olmanız gerekir. Üretimin yapılacağı yer tesisiniz veya alt yükleniciniz olabilir. Her iki alternatifteki üretim altyapısında parçanızın üretimi için gerekli olan yöntem mevcut olmayabilir hatta bu yöntem mevcut olsa bile halihazırda yürüyen diğer projeler sebebiyle müsait olmayabilir. Bu durumları gözden geçirmeden parçanızın tasarımına başlamamalısınız. Örneğin, hafif olsun ve hızlı üretilsin diye filaman sarım ile üretmeyi düşündüğünüz kompozit borunun üretimi için gerekli olan tezgah, tasarladığınız çap ve boy ölçülerindeki bir parçayı üretmek için kullanılamıyorsa yaptığınız tasarım boşa gidebilir.

Geleneksel Yöntemleri Tercih Edin..

Geleneksel üretim yöntemleri ile üretilebilecek parçalar tasarlamayı tercih edin. Özel prosesler yaygın olarak bulunmadığından parçanızı üretecek bir tesis veya tezgah bulamayabilirsiniz. Bu durumda ya pahalı yatırımlar yapmanız gerekecektir, ya da yaptığınız tasarımı çöpe atmanız. İkisini de istemezsiniz diye düşünüyorum.

Karalayarak Başlayın

Tasarım ile ilgili gereksinimler ortaya çıktıktan sonra, isterleri karşılayacak alternatif çözümler üzerinde çalışarak kavramsal modeller oluşturulur. Kavramsal tasarım döneminde yapılan çalışmalar bazen karakalem çalışması veya karalanmış bir kaç şekil olabilir. Sürecin ilerleyen döneminde bu basit karalamalar size gerçek bir referans olacaktır.

Kavramsal tasarım döneminde, mümkün olduğu kadar alternatif yaratmak hem kendinize o işle ilgili değişik bakış açıları kazandıracaktır, hem de tasarım kararının verilmesi sırasında en uygun çözümün seçilmesi için yönlendirici olacaktır.

Kavramsal çözümler genellikle benzer sistemlerden esinlenilerek yaratılır.Tasarım sürecinden önce yapılan araştırma sonucunda bulunan örnek çözümler üzerinde çalışarak ilk modeller ortaya çıkartılır. Bu modellerin çıkartılması sırasında, tasarımın her aşamasında olduğu gibi, kavramsal tasarım aşamasında da daha önceki yazılarımda belirttiğim DFX uygulamalarını gözardı etmemek gerekir. Estetiği ön plana çıkartarak hazırlanan modelin kullanıcı tarafından beğenilmesi çok muhtemeldir. Ancak estetik bir ürün tasarlarken üretilebilirliği göz ardı etmek yanlış yola sapılmasına sebep olacaktır.

Yaratılan alternatiflerin birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları olacaktır. Tüm avantajları bir araya toplamak maalesef mümkün olamayabilir. Örneğin, estetik açıdan çok beğenilen bir ürünün üretim maliyetleri yüksek olabilir. Yine de tüm açılardan değerlendirerek avantajlı çözümü seçmek mümkündür. Avantajlı çözüm, karşılaştırmalı ve ağırlıklık puanlar barındıran bir bir değerlendirme tablosundan seçilebilir.

Puanlama yapılırken en önemli özelliğe en yüksek puan, en önemsizlere ise en düşük puan ağırlığı verilerek parçaların tüm özelliklerine puanlar atanır ve toplamda en yüksek puanı alan çözüm seçilebilir. Puanlama sırasında da mümkün olduğu kadar alt özellikleri ayrı ayrı maddeler halinde yazmak en doğruyu bulmak için iyi bir çözüm olacaktır. Maliyet, fonksiyonellik, estetik akla ilk gelen değerlendirme başlıklarıdır. Bunlara ek olarak hep bahsettiğim DF(X) uygulamalarını başlıklara eklemek yararlı olacaktır.

Amerika'yı Tekrar Keşfetmeyin

Herhangi bir tasarım üzerinde çalışmadan önce benzer sistemleri araştırmak, bu konuda yapılan muadil çalışmaların ne olduğunu göz atmak atılması gereken ilk adımdır. İlk olarak patentleri araştırmak hem telif hakları konusunda ihlaller yapmayı engellerken hem de tasarım çözümleri konusunda bir çok alternatif fikir oluşmasını sağlayacaktır. Google patents arayüzünde arama yapıldığında aramaya açık patentlere (şekilleriyle) ulaşılabilmektedir. Bunun haricinde US Patents veya Free Patents havuzundan da araştırma yapılabilmektedir

.

Tasarım öncesi patent araştırması yapmak uzun yıllardır süregelen bir yöntemdir. Günümüzde hemen hemen tüm firmalar ürünlerini internet üzerinden alıcılara sunduğundan bizzat firmalar üzerinden benzer sistem araştırmak daha hızlı veya kolay anlaşılır olabilir. Aradığınız alanda ürünleri bulunan firmaları tespit etmek yapılması gereken ilk harekettir. Son yıllarda Çin menşeli firmalar dünya piyasasında büyük bir dilime sahip olmalarının yanında, piyasalardaki tüm ürünleri üretebilecek insan gücü ve teknolojik seviyeye de sahipler. Yani kestirme yoldan ifade edersek, dünya üzerinde ne üretiliyorsa, bunların tamamına yakınını Çin firmalarının ürün gamında bulabilirsiniz. Bu nedenle Çin menşeli firmaların ürünleri arasında arama yaptığınızda, bulmak istediğiniz ürünlere ulaşabilirsiniz. Bu amaçla, Alibaba gibi Çin ürünü veya Çin firmaları konusunda bilgiler içeren bir nevi arama motorunu kullanmak işinizi büyük ölçüde görecektir. Ne zaman aklıma bir ürün gelse, ilk olarak Alibabaya bakarım. Çünkü henüz Çinliler yapmamışsa o ürünü yeni bir fikir sayabilirsiniz.

Sık başvurduğum diğer arama çözümü de Youtube. Videolar, dokümanlara ve görsellere göre daha hızlı bilgi aktardığından bir ürünün çalışma mantığı, üretim şekli, kullanım şekli gibi bilgilere doğrudan video izleyerek ulaşabilirsiniz. Hem hızlı hem de kolay bir araştırma olacaktır.

Özetlersek, bir tasarıma başlamadan önce kesinlikle iyi bir piyasa araştırması yapmalısınız. Alınmış patentlere ve sektördeki muadil firmaların ürünlerine bakmak Amerika'yı tekrar keşfetmenizi engelleyecektir.

Neyi Tasarlayacağım? (Gereksinim Belirleme Çalışması)

Sürece dahil olun.. 

Tasarım sonucunda ortaya çıkacak ürünün ne tip isterlere sahip olacağının belirlenmesi ve bu isterlerin tasarımcıya doğru aktarılması yapılacak tüm çalışmaları doğrudan etkileyeceğinden bu başlangıç evresini en kritik evre olarak adlandırmak yanlış olmayacaktır. Bu aşamaya “Gereksinim Belirleme Aşaması” diyebiliriz. Bu aşamada, sistem tasarımını yapacak kişilerin doğrudan kullanıcı (müşteri) ile temas kurması tercih edilse de genellikle bu aşama proje yöneticileri veya iş geliştirme ekipleri tarafından yönetilmektedir. Bu durum bilgi aktarımı sırasında kayıplara ve yanlış yönlendirmelere sebep olabilir. Tasarımcının, gereksinimlerin belirlendiği aşamada -elinden geldiğince- sürece dahil olmaya çalışmasını, sorular sormasını, ne anladığını tartışmasını tavsiye ediyorum. Çünkü bu aşamadan sonra işlerin büyük kısmını kendisi yapacağı için bu süreci kendisi adına verimli kullanması kritiktir.

Detay gereksinimler yaratın..

Kullanıcının tanımladığı gereksinimler belirlendikten sonra, detay tasarım sırasında tasarım girdisi olması adına “Türetilmiş Gereksinimler” çıkartılması da yapılacak çalışmaların seyiri için oldukça önemlidir. Bu başlık altında daha çok, detay seviyedeki ve doğrudan tasarımcıyı ilgilendiren gereksinimler yer  alabilir.

     Örneğin:  “X parçasının ağırlığı Y kilogramı geçmeycektir.” bir gereksinimdir.

“X parçası alüminyum malzemeden üretilecektir.” bir türetilmiş gereksim olabilir. Çünkü ana gereksinimden yola çıkılarak hafif bir malzeme tercih edilmesi gereksinimi ortaya çıkmıştır.     

Yaratılan detay gereksinimler ve bu alt gereksinimler arasındaki çelişkili durumlar bazen ana gereksinimlerin sorgulanmasını sağlar ve sürecin en başındayken hataya sürüklenmeyi engeller. 

Varsayımlara başvurun..

Yukarıda belirtilenler, ideale yakın bir süreç işlediği durum için geçerlidir. Ancak, bazı durumlarda kullanıcı da tam olarak ne istediğini belirtecek kadar tecrübeli veya ilgili olmayabilir. (Bu aşamada kullanıcılar isteklerini belirtmemiş olsalar da ürün ortaya çıktığında bir çok olumsuz durumu gözlemleyip sizi zor durumda bırakabilirler) 

Eğer bu tip bir süreçle yüzyüzeyseniz mühendisliğin temellerinden biri olan “varsayımları” devreye sokmalısınız. Varsayımlarınızı da kullanıcı ile paylaşarak teyitler alabilirsiniz. Yani kendi gereksinimlerinizi kendiniz yaratmalısınız. Bu süreçte etik kuralları, kaliteyi, maliyet faktörlerini, üretilebilirliği ve estetiği göz önünde bulundurmayı unutmayın. (“Design For X” başlıklı yazıdaki önerileri dikkate almanızı tavsiye ederim.) 

Design For X (DFX)

Mekanik Tasarım sırasında, tasarlanan parça pek çok doğal gereksinimler açısından değerlendirilerek efektif bir çalışma yapılmalıdır. DFX terimindeki "X" değişkeni doğal gereksinimleri tanımlamaktadır. Yani "X"in yerine bir çok alt başlık yazılabilir. Tasarım sırasında X'in yerine yazılacak doğal gereksinimleri ne kadar çok arttırabilirsek yapacağımız tasarım o kadar kıymetli hale gelecektir. Bu doğal gereksinimlerin özetini aşağıdaki başlık altında incelemeye çalıştım. İlerleyen yazılarımda bu alt başlıklara daha ayrıntılı olarak değineceğim.

"X" Yerine Yazılabilecek Değişkenlere Göre DFX:

Design For Manufacturing (DFM): En temel doğal gereksinim olarak kabul edilebilir. Üretilebilir tasarım yapmak anlamına gelir. Yani tasarım sırasında parçanın üretimi üzerinde de düşünmeyi tanımlar. Concurrent Engineering uygulamasını tavsiye eder. Bu felsefe, sadece tasarlanan parçanın üretilebilmesini değil, maliyet etkin bir şekilde üretilmesini hedefler. 

Design For Assembly (DFA): Montaj edilebilir tasarım yapmayı hedefler. DFM'de olduğu gibi sadece montaj yapabilmeyi değil, montajı kolaylaştırmayı, hızlandırmayı dolayısıyla maliyeti azaltmayı inceler.

Design For Testability (DFT): Tasarım doğrulama çalışması sırasında, bazı testler yapılması gerekiyorsa, yürütelecek testlerin icra edilebilmesi için arayüzler veya detaylar tasarım çalışması sırasında dikkate alınmalıdır.

Design For Safety (DFS): Tasarım sırasında güvenlik konularını dikkate almayı hedefler.

Design For Repairability (DFR): Tasarlanan bakım gereksinimleri olması durumunda, bakımın daha kolay, hızlı yapılabilmesi için gerekli arayüzlerin tasarım aşamasında düşünülmesini tavsiye eder.

Design For Ergonomi (DFE): Kullanıcının doğal fizyolojisini dikkate alarak kolay kullanıma yönelik çözümler üzerinde yoğunlaşan bir felsefedir.

Design For Aesthetics (DFA*): Tasarımı yapılan parçanın daha çekici hale getirilebilmesi için yapılabilecek tasarım çözümleri konusunda uygulamaları kapsar. Bu çözümleri daha çok "Percieved Quality" başlığı altında bulabilirsiniz.

Yukarıda yazdığım başlıklar ile ilgili detaylı bilgileri araştırarak bu konular hakkında bilgi sahibi olmanızı tavsiye ediyorum. Özetlemeye çalıştığım yukarıdaki doğal gereksinimler haricinde başka başlıklar da bulabilirsiniz veya yaratabilirsiniz. Yazının başında da bahsettiğim gibi tasarımlarınızda "X"leri ne kadar artırırsanız o kadar değerli, maliyet etkin ve kullanıcı dostu tasarımlar yapabilirsiniz. 

İçerik..

Mekanik Tasarım yapmaktan, tasarımlar hakkında araştırma yapmaktan ve bunlar hakkında konuşmaktan hiç sıkılmadım.
Bu sayfayı, hem kendi tecrübelerimi aktarmak hem de bahsettiğim gibi bu konular üzerine konuşmak için oluşturdum..
Umarım yararlı olur..

Başlarken..

Buradaki paylaşımların dolaylı yol göstericisi , Stephen R. COVEY ve Jennifer COLOSIMO'nun beraber kaleme aldığı 'Great Work Great Career'  isimli kitaptır..

Kitabın bir bölümünde yazarlar, tutkunuzu daha iyi anlamak için aşağıdaki soruları yöneltiyor:

• Boş zamanlarınızı neyle geçiriyorsunuz?
• Hangi konular size enerji veriyor? Neler hakkında tartışmak geliyor içinizden?
• Ne okuyorsunuz?

Bu soruların cevapları beni bu sayfayı kullanmaya yöneltti...