Bilgisayar tümleşik esnek imalat sisteminin (CIM/FMS) mekatronik eğitimine entegrasyonu ve müfredat geliştirilmesi
Integrating computer integrated flexible manufacturing system (CIM/FMS) into mechatronics education and curriculum development
Yazar: BARIŞ DOĞAN
Danışman: PROF. DR. HASAN ERDAL
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Kontrol Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Bilgisayar destekli otomasyon = Computer aided automation ; Bilgisayar destekli süreç planlama = Computer aided process planning ; Esnek imalat sistemleri =   ; Esnek otomasyon teknolojileri = Flexible automation technologies ; Hücresel otomasyon = Cellular automata ; Robot imalatı = Robot manufacturing ; Teknik eğitim = Technical education ; Üretim süreci esnekliği = Production process flexibility ; İleri imalat teknolojisi =

Özet:
Mekatronik kelimesinin kökleri mekanizma ile elektronik kelimelerinin birleşiminden meydana gelir. Sırf ismi bile göz önüne alındığında, Mekatronik birçok disiplinin bir araya geldiği karma bir bölümdür. Dolayısıyla Mekatonik Mühendisliği bölümü öğrencileri eğitim hayatları boyunca makina, elektronik, kontrol ve bilgisayar teknolojileri alanında eğitim almaktadırlar. Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Mekatronik Mühendisliği bölümü öğrencileri müfredat gereği endüstriyel algılayıcılar, elektro-hidrolik ve elektro-pnömatik, programlanabilir mantıksal denetleyiciler (PLC), gömülü sistemler, uygulamalı CAD ve CAM ve otomatik kontrol gibi geniş alanlardaki dersleri almaktadırlar. Öğrencilerin mezun olana kadar parça parça alınmış oldukları bu derslerin uygulamalı olarak birleştirilmiş hali Esnek İmalat Sistemleri dersidir.
Bu çalışmada eğitim amaçlı olarak üretilmiş fabrika otomasyon sistemleri arasında en büyüklerden biri olan FMS100 esnek imalat sisteminin bileşenleri ve hazırlanmış olan eğitim modülleri anlatılmıştır. FMS100 dördü robotik beslemeli olmak üzere toplam altı adet imalat hücresinden oluşan bir fabrika otomasyon sistemi örneğidir. Sahip olduğu CNC torna ve freze tezgahları ile mekanik imalat; robot uyumlu havya ile elektronik imalat yapma özelliğine sahiptir. Tüm parçaların bir araya getirildiği montaj hücresi ve hidrolik baskı ünitesinden çıkan ürünler, robotik beslemeli görüntü işleme ve kalite kontrol hücresinde test edilmektedir. 48 adet raftan oluşan stok hücresi ise 
Bölüm 1'de mekatronik, üretim ve imalat, çıktılarına göre imalat çeşitleri ve esnek imalat konuları hakkında tanıtıcı kavramsal bilgiler verilmiş; yapılan bu çalışmanın amaçları ve hedefleri vurgulanmış; bu çalışma konularında literatürde yapılmış yayınlar ile yüksek lisans ve doktora tezleri incelenerek özetlenmiştir.
Bölüm 2'de bölümde tez konusu olan bilgisayar destekli esnek imalat sistemi olan FMS100 hakkında genel bilgiler; sistemi oluşturan hücrelar ve bünyelerinde bulunan otomasyon donanımları hakkında teknik bilgiler ve kullanım bilgileri verilmiştir. FMS100 sistemi hakkındaki bilgiler, üretici firmanın her bir sitasyon için İngilizce hazırladığı 8 adet el kitapçığından birebir çevrilmiştir. Gerektiğinde, dilimize uyumu ve cümlelerin anlaşılmasını sağlamak için çevirilerde değişiklikler; cümle, kelime ve paragraf ilaveleri yapılmıştır. Bölümde sadece "FMS100 Manual" [79] isimli el kitabının çevisi yer almaktadır. FMS100'ü oluşturan diğer 7 bölüme ait dökümanların da dilimize çevirileri yapılmış ve Ekler bölümünde sunulmuştur. Ayrıca FMS100 sistemi üzerinde hangi yöntemlerle eğitim verildiği anlatılmaktadır. 
Bölüm 3'de ise yoğunlukla FMS100 sisteminin eğitimi için tarafımızdan hazırlanan ders notları ve deney föyleri yer almaktadır. Ayrıca böülm sonunda FMS100 sisteminin eğitim yönünden yeterliliği tartışılmıştır. Eğitim notları harzırlanırken 2. Bölümde incelenen ve çevirileri yapılan el kitapçıklarından faydalanılmıştır. Bunun dışında özellikle PLC programlama işlerini kolaylaştıracak ve belirli bir metadolojiye oturmasını sağlayacak Sıralı Durum Grafiği (SDG) yöntemi geliştirilmiştir. Bu bölümde hazırlanan eğitim materyalleri öncelikle FMS100 sistemiyle birlikte verilecek eğitimde kullanılacaktır. Bu nedenle bölüm içerisinde verilecek örnek kodlar hazırlanırken, FMS100 sisteminde bulunan donanımlar göz önüne alınmıştır. Örneğin PLC ile alakalı örnek kodlar açıklanırken S7-300 model PLC'ye göre hazırlanmış kodlar kullanılmıştır. Buna rağmen hazılanan eğitim materyalleri içeriğinde, diğer üniversiteler ve endüstriyel okullar bünyesinde kullanılabilecek farklı model donanımlar da göz önüne alınmıştır. Yeri geldiğinde, örneğin S7-300 için verilmiş örnek uygulamanın açıklamasında, sıklıkla kullanılabilen Mitsubishi veya Fatek gibi firmaların PLC kodlarına göre nasıl olacağı hakkında kısa bilgiler verilmiştir.
Bölüm 4'de ise çalışmanın sonuçları değerlendirilmiştir.

Abstract:
The roots of the mechatronic phrase come from the combination of the mechanism and electronic words. When even the name is taken into account, the Mechatronics is a mixed section where many disciplines come together. Therefore, the students of the Department of Mechanics Engineering are trained in the fields of machinery, electronics, control and computer technology throughout their education life. Marmara University Faculty of Technology Mechatronics Engineering department takes courses in a wide range of subjects such as industrial perceptors, electro-hydraulic and electro-pneumatic, programmable logic controllers (PLC), embedded systems, applied CAD and CAM and automatic control for the students curriculum. The practical combination of these courses, where students are taken in pieces until they graduate, is the Flexible Manufacturing Systems course.
 In this study, the components of the FMS100 flexible manufacturing system, one of the largest among factory automation systems produced for training purposes, and the prepared training modules are described. FMS100 is an example of a factory automation system consisting of a total of six manufacturing cells, four of which are robotic feeds. CNC lathe and milling machines with mechanical manufacturing; It has electronic manufacturing capability with robot-compatible soldering iron. The products from the assembly cell and the hydraulic printing unit, where all parts are assembled, are tested on the robotic feed image processing and quality control cell. The stock cell consisting of 48 rafts
In Chapter 1, introductory conceptual information is given about mechatronics, production and manufacturing, manufacturing varieties according to outputs and flexible manufacturing subjects; the aims and objectives of this work were emphasized; the publications in the literature and the master and doctorate theses in these study subjects are summarized.
General information about FMS100, a computer aided flexible manufacturing system, which is the subject of thesis in chapter 2; technical information and usage information about the cells forming the system and the automation equipment in their structures are given. Information about the FMS100 system has been translated into 8 manuals prepared by the manufacturer company for each site in English. When necessary, changes are made to translate in order to ensure compatibility with our language and understanding of the cues; sentences, words and paragraphs were added. Only the section "FMS100 Manual" [79] contains the translation of the handbook. The documents of the other 7 divisions forming FMS100 have also been translated into slices and presented in the Annexes. In addition, the methods of training on the FMS100 system are explained.
In Chapter 3, there are lecture notes and test papers prepared by us for intensive training of FMS100 system. Furthermore, the adequacy of the FMS100 system in terms of education has been discussed at the end of the chapter. While the training notes were being written, the handbooks that were reviewed and translated in Chapter 2 were utilized. In addition, the Sequential Statechart (SDG) method has been developed, which will facilitate PLC programming tasks and ensure that a specific metadology is available. The training materials prepared in this section will primarily be used in training with the FMS100 system. For this reason, while preparing the sample codes to be given in the section, the hardware included in the FMS100 system is taken into consideration. For example, while the sample codes related to the PLC are explained, the codes prepared according to the S7-300 model PLC are used. Nonetheless, in the context of the educational materials prepared, different models of equipment that can be used in other universities and industrial schools are also taken into consideration. For example, in the description of the example application for the S7-300, brief information is given about how commonly used companies such as Mitsubishi or Fatek can be used according to the PLC codes.
In Chapter 4, the results of the study are evaluated.