Mekanik Tasarım Eğitimi

Mekanik Tasarım Eğitimi

Prof. Dr. Mustafa Bozdemir

Prof. Dr. Mustafa Bozdemir

TASARIMDA YENİ YÖNTEMLER

Tasarım metotlarının araştırılması ve geliştirilmesi, tasarım ile uğraşan bütün alanların ortak bir ilgi konusudur. Bu nedenle bütün mühendislik disiplinlerinde ve özellikle endüstriyle ilgili tasarım konularında metotların kullanımı ve geliştirilmesi çok önemli bir yere sahiptir.

 

Tasarım işlemi mesleki eğitim çalışmalarında vazgeçilmez unsurlardan birisidir. Tasarım kelime anlamı olarak fikir, kavram ve bir soruna uygun çözüm bulmak olarak kısaca özetlenebilir. Normal süreçteki bir tasarım işlemi, tasarımdan sorumlu kişinin yetenek ve deneyimlerine bağlı olarak şekillenir. Bu şartlarda bir öğrencinin eğitimi sırasında ya da mezun olduktan sonra belli bir dönem mesleğiyle ilgili bir konuda tasarımlar geliştirmesi beklenemeyebilir. Bu yöntemle yapılan işleme klasik ya da geleneksel tasarım adı verilmektedir..

Tasarım metotlarının araştırılması ve geliştirilmesi, tasarım ile uğraşan bütün alanların ortak bir ilgi konusudur. Bu nedenle bütün mühendislik disiplinlerinde e özellikle endüstriyle ilgili tasarım konularında metotların kullanımı ve geliştirilmesi çok önemli bir yere sahiptir.

Klasik tasarım tekniklerindeki eksiklerin görülerek, düzeltilmesi için tasarım işleminin formülize edilmesine yönelik ilk çalışmalar özellikle 2.Dünya savaşı sıralarına rastlar. Bundan sonraki zaman dilimlerinde sürekli gelişerek, yeni daha esnek temsil teknikleri olan tasarım yöntemleri üzerine araştırmalar yoğunlaşmıştır. Sistematik tasarımın günümüze kadar gelmesini Rodenacker, Roth, Koller, Pahl ve Beitz, Kusiak, Ehrlenspiel ve John gibi araştırmacıların geliştirdikleri tasarım teknikleri sayesinde olmuştur. Şekil 1’de örnek bir tasarım işlem modeline ait işlem basamakları görülmektedir.

Tasarımda yapay zeka kullanımı

Bilgisayar teknolojisindeki ilerlemenin, son yıllarda baş döndürücü bir hıza erişmesi, beraberinde yeni çalışma alanlarını da gündeme getirdi. İnsanoğlunun bilgisayar teknolojisiniortaya koyuncaya kadar kullandığı araçların büyük bir çoğunluğu, kol gücüne dayanan çalışmaları kolaylaştırmaya yöneliktir. Bilgisayar teknolojisinin ortaya çıkması ile bilgi derleme, değerlendirme, saklama ve benzeri beyin gücü gerektiren faaliyetlere yardımcı olan araçlar ve algoritmalar geliştirilmiştir. Yapay zekâ ve alt gruplarına dahil edilebilecek çalışma alanları, yukarıda bahsedilen araç ve algoritmalardandır. “Zekâ, soyut bir kavramdır, fakat bu zekânın bilimsel bir temele oturtulmasına engel teşkil etmez”. Zekâ çok sayıda farklı yeteneğin bir araya gelmesi ile oluşmuştur. Yapay zekâ ise, zekâ kavramından yola çıkarak, us yapısı teoremi ışığında geliştirilen algoritmaların, bilgisayar donanım ve yazılımlarına uygulanarak, düşünce üretim sistemleri oluşturma çalışmalarının bütünüdür. Tablo 1’de düşünce üretim sistemi karakutu yaklaşımı göstertilmektedir. Bu yaklaşımda sisteme bilgi akışı olarak dahil olan girdiler, bazı süreçlerdengeçtikten sonra, çıktı olarak kullanıma hazır hale gelir… 

Sistematik tasarım işlem modeli

Takım tezgâhları diğer mekanik sistemlerle karşılaştırıldığında fiziksel yapısı oldukça karmaşık görünmektedir. Tasarım işleminin anlaşılabilir ve orijinal çözümler bulunmasını sağlamak amacıyla, bir sistematik tasarım işlem modeli uygulaması yapılmıştır. .

Takım tezgâhlarının yapay zekâ tekniklerine dayalı sistematik tasarımının yapılması amacıyla hazırlanan tasarım işlem modelin yapısı oluşturulurken, daha önceden mevcut olan üç farklı sistematik tasarım tekniğinin, istediğimiz özellikleri bulunduran yönleri dahil edilmiştir. Tasarım işlem modelinin temel yapıları oluşturulurken ihtiyaç duyulan, temel üç aşamayı şu şekilde sıralamak mümkündür.  

  •  Problemin tanımı
  • Karar verme
  • Düzenleme ve onay

Takım tezgâhlarının yapay zekâ tekniklerine dayalı seçimlerinin yapılabilmesi amacıyla hazırlanan ve genel bir sistematik tasarım işlem modelinde bulunması gereken bu önemli aşamalar, mevcut sistematik tasarım tekniklerinin üstün yönleri alınarak hazırlanmıştır. Bu tasarım işlem modelinin hangi aşamasında, hangi sistematik tasarım tekniğinin kullanıldığı Şekil 2’ de görülmektedir.

Sistematik Tasarım Aşaması 1  -Problemin Tanımı-

Hazırlanan sistematik tasarım modelinin birinci aşamasıdır. Bu aşamada tasarımı yapılacak takım tezgâhına ait, tanımlama, sınırlandırma ve ihtiyaçlar belirlenerek şartname bilgileri hazırlanır. Tasarım şartnamesinde belirlenen problemin tarifinin yapılmasından sonra,  PahlBeitz’in sistematik tasarım tekniğine ait olan fonksiyon yapıları kullanılarak, problemin çözümüne başlanır. Problemin genel amacı, kullanıcı istekleri, tasarım sınırlandırmaları bilgilerine bakılarak, takım tezgâhının türüne ait tüm fonksiyon yapısı belirlenir. Tüm fonksiyon yapısı oluşturulurken, istenilen tezgâh yapısının iş parçası ve kesicisine ait özellikleri belirtilir.  

Sistematik Tasarım Aşaması 2  -Karar Verme-

Şartnamede belirlenen istekler, ihtiyaçlar ve sınırlandırmalar sonrasında fonksiyon yapıları kullanılarak en uygun çözüm için karar verme aşamasında bir değerlendirme yapılır. Verilen karar sonrasında, takım tezgâhı tasarımı için uygun alt sistem elamanlarının seçimi bu aşamada gerçekleşir. Oluşturulan tasarım modelinin karar verme aşamasında,  uzman sistem esaslı karar verme yapısı kullanılmaktadır. Takım tezgâhı tasarımında kullanılacak fonksiyon ve ihtiyaç ilişkileri, oluşturulan graf temsilleriyle tanımlanır. Graflar kullanılarak yapılacak tanımlamalardaki ağaç yapılarını,  “Eğer – O Halde” kalıbı içerisinde kural cümleleri haline getirmek oldukça kolaydır. “Eğer O Halde” kural cümleleri kullanılarak hazırlanan bilgi tabanının,  yapay zekâ uygulaması olarak geniş bir kullanım alanı bulunan uzman sistemlerin tasarımında ihtiyaç duyulan, tasarım bilgi tabanının kurallarının oluşturulmasında kullanılır. Şekil 4’de graf yapısı kullanılarak yapılan uygulama görülmektedir.

 Sistematik Tasarım Aşaması 3 -Düzenleme ve Onay-

Uzman sistem karar mekanizması tarafından seçilen alternatif tasarım çözümüne, ayrıntılı tasarım aşamasına geçilmeden tasarımcının kontrol ve düzenlemesini sağlamak amacıyla, son düzenleme ve onay aşaması eklenmiştir. Bu safhanın oluşturulmasında sistematik tasarım tekniğinin “Genel sistem özelliklerinin değiştirilerek tasarımın yeniden düzenlenmesi” özelliğinden yararlanılmıştır. Hazırlanan tasarım modeline ait bu aşama sayesinde, tasarım modelinin şartname ve karar verme aşamaları sonrasında bulunan çözüm alternatifinin geri beslemesi sağlanabilmektedir. Özellikle yapay zekâ teknikleri kullanılarak yapılan karar verme süreci sonrasında tasarımcının düzenleme ve değişiklik isteği olması durumunda, geliştirilen düzenleme ve onay aşaması gerekli tüm ihtiyaçları karşılayabilmektedir.

Bilimsel gelişmeleri içeren aylık dergi