Savunma sistemlerine yönelik yapay zeka tekniklerine dayalı inovatif bir tasarım işlem modeli geliştirilmesi
Developing an innovative design process model for defense systems based on artificial intelligence techniques
Yazar: CÜNEYD DEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CENGİZ ELDEM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Geleneksel tasarım yöntemlerinin sınırlamalarını aşan, modern mühendislik tasarım teknikleri ile savunma sistemleri üzerine yoğunlaşan inovatif bir tasarım işlem modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen tasarım işlem modeli; problemin tanımı, karar verme ve düzenleme-onay aşamalarından meydana gelmektedir. Problemin tanımında, ihtiyaçların isteklerin ve sınırlamaların ayrıntılı olarak tespit edildiği şartname bölümü oluşturularak fonksiyon yapılarının bulunduğu kavramsal tasarım işlemi yapılmıştır. Tasarım işleminin daha verimli yapılabilmesi için söz konusu parametrelerin bulunduğu tasarım katalogu ve kataloga dayalı tasarım veri tabanı etkin bir şekilde kullanılmıştır. Yapay zeka destekli karar verme süreci ile en uygun çözüm yolu optimize edilerek belirlenmiştir. Düzenleme-onay aşamasında ise yeniden düzenleme ve değişiklik yapabilme kolaylığı sağlamak amacıyla sisteme geri besleme verilmektedir. Bu modelin geliştirilmesi, tasarım süreçlerinde verimliliği artırmak, maliyet ve zaman tasarrufu sağlamak ve hata oranlarını düşürmek amacıyla yapılmıştır. Savunma sistemi olarak insansız kara aracı (İKA) seçilmiş ve tasarımında karşılaşılan sorunlara odaklanılmış, bu sorunların çözümü için geliştirilen tasarım işlem modeli kullanılmıştır. Yapay zeka tekniği olarak makine öğrenmesi sınıflandırma algoritmaları kullanılmıştır. Bu algoritmalar arasında Karar Ağaçları (%99), Rastgele Orman (%98,7), Naive Bayes (%81,3), Destek Vektör Makineleri (%94,4), K-En Yakın Komşu (%98) ve Yapay Sinir Ağları (%99,7) modelleri kurulmuştur. Performans metrikleri karşılaştırılarak en iyi sonuç veren algoritma olarak Yapay Sinir Ağları tespit edilmiştir. İKA tasarımı ve veri tabanı için SolidWorks ve Visual Studio Code yazılımları kullanılarak simüle ve test edilmiştir. İKA tasarımı yapmak için geliştirilen bilgisayar programına SAVİKA adı verilmiş ve web sitesi olarak kullanıcıların hizmetine açılmıştır. Sonuç olarak, bu çalışma insansız kara araçlarının tasarım ve üretim süreçlerinin nasıl iyileştirilebileceğine dair bilgiler sunmakta ve savunma teknolojileri alanında ileri düzey tasarım metodolojilerinin kullanılmasının gerekliliğini ortaya koymaktadır. İnsansız kara araçlarının tasarımında modern teknolojilerin ve sistemli yaklaşımların benimsenmesinin, savunma sektöründe stratejik avantajlar oluşturduğu ve bu araçların gelişmiş özelliklerle donatılmasının önemi ortaya çıkarılmıştır.

Abstract:
An innovative design process model has been developed, focusing on defense systems with modern engineering design techniques that overcome the limitations of traditional design methods. The developed design process model consists of problem definition, decision-making, and review-approval stages. In the problem definition stage, a specification section is created detailing the needs, requirements, and constraints, followed by the conceptual design process that includes the development of functional structures. To enhance the efficiency of the design process, a design catalog containing these parameters, and a design database based on this catalog have been effectively utilized. The most suitable solution has been determined and optimized through an artificial intelligence-supported decision-making process. In the review-approval stage, feedback is provided to the system to facilitate easy revisions and modifications. The development of this model aims to increase efficiency in design processes, save costs and time, and reduce error rates. An unmanned ground vehicle (UGV) was selected as the defense system, and the design process model developed to solve the problems encountered in its design was used. Machine learning classification algorithms have been used as the artificial intelligence technique. Among these algorithms, models have been developed using Decision Trees (%99), Random Forest (%98,7), Naive Bayes (%81,3), Support Vector Machines (%94,4), K-Nearest Neighbors (%98), and Artificial Neural Networks (%99,7). By comparing performance metrics, Artificial Neural Networks have been identified as the best-performing algorithm. The UGV design and database were simulated and tested using software such as SolidWorks and Visual Studio Code. The computer program developed for designing the UGV was named SAVİKA and made available to users as a website. In conclusion, this study provides insights into how the design and production processes of unmanned ground vehicles can be improved and underscores the necessity of utilizing advanced design methodologies in the field of defense technologies. It has been demonstrated that adopting modern technologies and systematic approaches in the design of unmanned ground vehicles can create strategic advantages in the defense sector and highlight the importance of equipping these vehicles with advanced features.