Doç. Dr. Türkay Dereli, dereli@gantep.edu.tr
Doç. Dr. Adil Baykasoğlu, baykasoglu@gantep.edu.tr
Gaziantep Üniv., Endüstri Müh. Böl.
Nisan 2005*

ÖZET

Günümüz global rekabet ortamı, üreticilerin ürünlerini tüketicilere daha kaliteli, daha ucuz ve daha çabuk ulaştırmasını bir zorunluluk haline getirmiştir. Bu zorunluluğu avantaja dönüştürmek isteyen işletmelerin, ürün geliştirme zamanını (Product Development Time) en aza indirgemesi gerekmektedir. Otoinşa ya da bir başka deyişle Hızlı Prototipleme (Rapid Prototyping) teknikleri ile birlikte TERSİNE MÜHENDİSLİK (Reverse Engineering) yaklaşımı, ürün geliştirme zamanının azaltılması için işletmelere mükemmel Bileşik Mühendislik (Eşzamanlı Mühendislik) (Concurrent/Simultaneous Engineering) fırsatları sunar. Bu makalede, kısaca bir tanımı verildikten sonra, tesine mühendislikte kullanılan yöntem ve teknikler, yazılım ve donanımlar tanıtılmıştır. Ayrıca, tesine mühendislik yaklaşımının ürün tasarımındaki yeri, önemi ve potansiyel uygulamalarından örnekler verilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Tersine Mühendislik, Ürün Tasarımı, Hızlı Prototipleme, Koordinat Ölçüm Sistemleri, Tarama (Scanning), Sayısallaştırma (Digitization), Bilgisayar Görüş Sistemleri (Computer Vision Systems), Bileşik Mühendislik (Concurrent Engineering).

GİRİŞ

Günümüzde müşteriler daha kişisel ve daha özelleştirilmiş ürünler talep etmektedir. Müşteri ihtiyaçlarındaki bu belirsizlik ve değişkenlik, rekabet güçlerini artırmak isteyen bir çok işletmeyi yeni üretim ve pazarlama stratejileri uygulamaya zorlamaktadır. Bu işletmeler, müşteri ihtiyaçlarını tatmin ederek kâr elde etmek amacıyla geniş bir ürün yelpazesiyle pazara hakim olmaya çalışmanın yanı sıra, pazara sürekli yeni ürünler sunmaktadır. Sunulan bu ürünlerin kaliteli olması ve pazardaki yerlerini en kısa zamanda alması ise işletmelere rekabet açısından büyük avantajlar sağlamaktadır. Bu koşullar altında varlıklarını sürdürmeye çalışan işletmeler, pazara küçük partiler halinde, özelleştirilmiş, çok kaliteli ürünleri düşük maliyetler ile sunmayı hedeflemektedir. Bu hedefi gerçekleştirmek kolay olmadığı gibi, bu iş için işletmelerin kitlesel üretim ve yalın üretimden çok daha güçlü olan çevik, tepkisel ve bileşik üretim/yönetim felsefelerine ihtiyaçları vardır. Bu yüzden son zamanlarda üretim dünyasında, müşteri isteklerine ve önceden kestirilemeyen pazar değişikliklerine çok çabuk uyum sağlayabilecek; çevik, tepkisel ve esnek üretim ve yönetim stratejileri, yöntemleri ve paradigmaları öne çıkmış bulunmaktadır. Tasarımdan üretime ve üretimden de pazarlamaya değin akıp giden tüm süreçlerin her zaman başlangıç noktası olması nedeniyle, "ürün tasarımı ve geliştirilmesi" alt süreci performansının tüm bu modern yöntemlerin başarılarında en büyük rolü oynadığı anlaşılmış bulunmaktadır. Ürün geliştirme zamanının azaltılması; esnekliğin, çabukluğun, çevikliğin ve tepkiselliğin bir ön şartı durumuna gelmiştir.

TERSİNE MÜHENDİSLİK (Reverse Engineering) yaklaşımı, ürün geliştirme zamanının azaltılması için işletmelere mükemmel bileşik (eş zamanlı) mühendislik (concurrent/simultaneous engineering) fırsatları sunar. Tesine mühendisliğin temel uygulamaları şu şekilde sıralanabilir;

• Yeni bir parçanın tasarımı,
• Var olan bir parçanın kopyalanması,
• Yıpranmış veya hasar görmüş parçaların kurtarılması, düzeltilmesi ve yeniden tasarlanması
• Model hassasiyetinin ve doğruluğunun geliştirilmesi,
• Numerik modellerin denetlenmesi.

Kavramsal tasarım ile başlayan geleneksel (Düz) mühendislik sürecinin aksine, Tersine Mühendislik (Reverse Engineering) sürecinde ürün tasarımına, gerçekte var olan bir modelin şekil bilgisinin elde edilmesi ile başlanır. Serbest ve karmaşık yüzeylere sahip olan gerçek parçaların geometrik bilgisinin elde edilmesi tesine mühendisliğin en önemli aşamalarından biridir. Yeniden yapılandırılacak parça modelinin kalitesi, başlangıç modelinin üzerine ölçülen noktaların sayısına, ölçüm tipine ve doğruluğuna, ve ölçüm tekniğine (cihazın cinsi vb) bağlı olarak değişebilir.

Aşağıdaki bölümlerde, mühendislik ve ürün tasarımı dünyasının, TERSİNE MÜHENDİSLİK penceresinden bir fotoğrafı sunulacak, ana elemanları tanıtılacak ve problemleri masaya yatırılacaktır.

BİLEŞİK MÜHENDİSLİK VE ÜRÜN TASARIMI TEKNOLOJİLERİ

Bileşik (Eşzamanlı) Mühendislik, çeşitli mühendislik süreçlerinin, geleneksel üretim anlayışından farklı olarak, işlemlerin sırayla yapılması yerine, adından da anlaşılacağı gibi, aynı anda, yani eşzamanlı olarak yapılması esasına dayanır. Tüm tasarım aşamaları, üretimin fonksiyonel bir eniyileme elemanı konumundadır. Bu yöntem sayesinde, tasarımcılar ürünün erken üretim aşamalarında görünüş, tasarım ve üretim durumunu göz önünde tutma imkanı bulurlar. Yani tasarım sürecinde tüm mühendislik çalışmalarını aynı anda ve etkili bir şekilde yürütebilirler. Amerikan Savunma Enstitüsü eşzamanlı mühendisliği şöyle tanımlar:

"Ürünlerin eşzamanlı ve entegre üretimi sırasında ilgili işlemleri, üretimi ve üretim sonrasında servisi sağlayan bir disiplin."

Bu yaklaşım üretimin her aşamasındaki çalışanları, üretim zincirinin diğer birimlerinin dışında tutmak yerine; kalite, maliyet ve müşteri istekleri unsurlarının tamamını göz önünde tutmaya yönlendirir. Bu üretim felsefesinin en büyük avantajı, problemleri en aza indirmesidir. Tasarım aşamasında eşzamanlı mühendislik prensipleriyle çalışmak, üretilebilirliğe (prodüktivite) katkıda bulunur ve maliyetleri düşürür. Amerika, Avrupa ve Japonya'da yapılan son çalışmalar, fabrikadaki tasarım uygulamaları, araştırma-geliştirme ve üretim zincirinin servis evreleriyle birleştirilmesine yöneliktir. Yani, eşzamanlı mühendisliğin temel mantığı olan "tasarım işlemleri ile üretim planlarını aynı anda uygulama" ilkesi ile, müşteriye yönelik servis imkanını bağlama, amacı güdülmektedir.
Genel bir tanımla mühendislik, "Bir şeyin nasıl doğru bir yöntemle yapılabileceğini öğreten ve bütünsel düşünmeyi sağlayan düşünme sistemi" şeklinde tanımlanır ise, eşzamanlı mühendisliğin tasarım ve üretim elemanlarının aynı anda çalıştıkları etkili bir yöntem olduğu rahatlıkla söylenebilir.

Eş zamanlı üretim felsefesinde genellikle şöyle bir işlem sırası vardır. Başta ihtiyaçlar temin edilir, ürün özellikleri belirlenir ve tasarım mühendisleri üç boyutlu çalışmalara başlar. Hızlı prototipleme teknolojisi de kullanılarak test için prototipler üretilir, istenilen seviyeye ulaşılınca en son tasarım şekliyle üretim yapılır. Bu aşamada prototiplerin uygun olup olmadığına üretim mühendisleri karar verir. Bilinen bir gerçek şudur ki, üretim; analizler, temel araştırma işlemleri, kontrollü deneyler, cesur kararlar ve birimler arasında iletişimi gerektiren zor bir süreçtir. Bu süreç ancak birkaç şekilde başarıyla tamamlanabilir. Bu başarı ne tasarım ve üretim birimlerinin sorumluluğu tek başına alması; ne de faaliyetlerini birbirlerinin prensiplerine göre yürütmesi ile kazanılabilir. Başarıya en yakın yol ise; birimlerin üretim sürecinde, etkili bir takım çalışması ile oluşturdukları üretim mantığıyla gidilecektir.

Eşzamanlı mühendislik sistemi, üretim için birimlerin kararlarıyla birlikte beklentilerinin sentezini de ister. Tasarım elemanlarının amaçları üründen bekleneni veren fonksiyonelliği sağlayan özellikleri geliştirmektir. Üretim birimleri ise yapılan prototipin özelliklerinde üretim için çalışırlar. Bununla beraber üretim safhasında ki uygulamalar, her iki birimin ortak kararıyla alınır.

Özet olarak, eşzamanlı mühendislik, ürün henüz tasarım aşamasında iken devreye girerek üretim problemlerini çözmek, ürün geliştirme ve üretim süresini kısaltmaya yönelik bir üretim felsefesidir. Bu disiplinde iki ana senaryo olduğunu düşünebiliriz. Biri, ürün oluşturmak için yeni üretim sistemi planlamak, diğeri ise üretim sistemi oluşturmak için bir ürünü tasarlamaktır. Fakat her iki yaklaşım da ürün ve üretim sistemi arasındaki karşılıklı ve eşzamanlı araştırma-geliştirme mantığına dayanır.

Ürün tasarımı aşamasında, ürün fikrini somutlaştırmak için birçok teknik uygulanabilir. Planlanan ürün her açıdan tasarlanır ve ileride oluşabilecek muhtemel tasarım hatalarının önüne geçilmeye çalışılır. Böylece hatalı ürün üretilmesi daha tasarım aşamasında engellenir. Ürün tasarımı için, Tesine Mühendislik teknolojileri kullanılabilir, Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT) yazılımlarıyla bilgisayar ortamında görsel olarak çalışmalar yapılabilir ve Bilgisayar Destekli Üretim (BDÜ) teknolojisi sayesinde ürün verileri doğrudan üretim ortamına aktarılabilir. Mevcut BDT bilgisinden yararlanarak Hızlı Prototipleme ile kısa zaman içerisinde ürünün üç boyutlu modelleri elde edilebilir. Bu şekilde tasarım daha görsel bir hale getirilir ve ürünün tasarımında yapılan hataların daha kolay farkına varılabilir. Bilgisayar Destekli Mühendislik (BDM) teknolojileri ile üretim ve üretim süreçleri benzeştirilerek (simülasyon) üretim esnasında karşılaşılabilecek problemler önceden kestirilebilir.

Bir diğer eşzamanlı mühendislik yaklaşımı olan X için Tasarım (Design for X) kullanılarak yeni ürün geliştirme süreciyle ilgili üretilebilirlik, test, servis yeteneği vb. kavramlar tasarımda ön plana çıkarılabilir. Taguchi'nin Gürbüz Tasarımı (Robust Design) yaklaşımı kullanılarak ürün veya üretim süreci en-iyilenebilir veya Modüler Tasarım ile karmaşık ürünler birbirinden bağımsız bileşenler olarak tasarlanabilir. Bunların yanı sıra, Tasarım Hata Türleri ve Etkileri Analizi (Failure Mode and Effect Analysis) kullanılarak tasarımdaki muhtemel hatalar bulunabilir ve hataların nedenlerini ortadan kaldırmak için yapılması gereken önleyici faaliyetlerin tespit edilmesi sağlanabilir. Değer Analizi (Value Analysis) kullanılarak ürünün kendinden bekleneni düşük maliyetle yapmasını sağlayacak malzeme, imal teknikleri ve üretim süreçleri bulunabilir ve tasarımdaki gereksiz unsurlar bu şekilde elenebilir.

Bütün bu yöntemler ile birlikte, Dağıtık Yapay Zeka Uygulamaları ile karmaşık ve dinamik tasarımlar birbirleriyle etkileşimli ajanlar kullanılarak oluşturulabilir. Burada, her ajan tasarımda üstüne düşeni yapar ve tasarımcıyı optimum tasarıma götürebilir. Tasarım ve üretim arasında çok güçlü bir entegrasyon aracı ve ortak dil olan STEP standardı ise bütün tasarımların ortak bir dille ifade edilmesine olanak sağladığı için ürün tasarımının vazgeçilmezleri arasındaki yerini her geçen gün daha da sağlamlaştırmaktadır.

Günümüz üretim dünyasının yükselen bir değeri olan EŞZAMANLI MÜHENDİSLİK felsefesi çerçevesinde kullanılan ve yukarıda bir kısmına değinilen onlarca yöntem ve teknoloji içerisinde tasarlanan modellerin görselleştirilmesi ve ön modellerini elde edilmesi büyük bir önem arz eder. Bunu sağlayan yetenekleri tasarımcılara sunan TERSİNE MÜHENDİSLİK ve ilgili teknolojilerinin doğru anlaşılması ve kullanılması, tasarımcıların eline bir yol haritası verilmesi gereklidir. Bu makalenin sonraki bölümleri, projektörleri TERSİNE MÜHENDİSLİK üzerine çevirmektedir.