Otomasyon sistemlerinin üretim verimliliklerinin incelenmesi ve optimizasyonu
Analysis and optimization of production efficiencies of automation systems
Yazar: BURAK GÜL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSİN TOPTAŞ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Mekatronik = Mechatronics ; Optimizasyon = Optimization ; Sayısal ikiz = Digital twin ; Süreç optimizasyonu = Process optimization ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization ; Şekil optimizasyonu = Shape optimization

Özet:
Otomasyon sistemleri mekanik, elektrik ve yazılım konularını birleştiren mekatronik sistemlerdendir. Ancak günümüzde halen bazı işletmelerde bu sistemler bu ayrı birimlerin çalışmaları birleştirilerek ortaya çıkarılmaya devam etmektedir. Dolayısıyla sistem ortaya konduğunda çoğunlukla mekaniksel, elektriksel ve yazılımsal iyileştirmeler gerektirmektedir.
Bu çalışmada daha önceden belli bir senaryoyu gerçekleştirmek üzere ortaya konmuş bir otomasyon hattı sanal ortamda yeniden tasarlanıp tüm iyileştirmeler bu tasarım üzerinden denenerek sistemin verimliliğine etkisi araştırılmıştır. Otomasyon hattı olarak silindirik parçaların üzerine markalama yapan basit bir konveyör hat kullanılmıştır. Bu hattın tasarımı üzerinde farklı parametreler optimize edilerek iyileştirmeler sanal ortamda denenebilmiştir. Araştırmada konveyör hızı, sistem çalışma algoritması, sensör algılama mesafesi, pnömatik silindir çalışma hızı, mekanik yerleşim vb. bir otomasyon sisteminde olabilecek en temel ekipmanlar üzerinden optimizasyon adımları gerçekleştirilip, halihazırda ortaya konmuş gerçek sistem üzerine bu parametreler aktarılarak sistemin çalışmasındaki verimliliğe katkısı ortaya konmuştur. Böylelikle bir ürünün üretim sürecinde kullanılacak otomasyon hattının tasarımında mühendislik hesaplamaları, hareket analizleri, eyleyicilerin etkileri, algılama ve kontrol parametrelerinin aynı anda düşünülerek hat tasarımının tamamlanması gerektiği tezi deneysel olarak da desteklenmiştir. Örnek sistemde çevrim süresinin ve tasarım süresinin kısalmasından doğan hatırı sayılır bir iyileştirme sağlanmıştır. 
Otomasyon sistemlerinin tasarım boyutuyla ilgili bu yeni yaklaşım sayesinde hatlar ortaya konulmadan iyileştirmelerin yapılabilmesi üretim verimliliğini olumlu yönde etkilemiştir. Özellikle genel ağırlıkları fazla olmayan ve gramaj olarak farklı ebatlarda üretilebilen ürünler için kullanılan hatların tasarımda oldukça işe yarayacaktır. Ayrıca genel otomasyon sistemlerinin tasarımdan devreye almaya kadar geçen sürede ortaya çıkabilecek birçok hatanın çok önceden görülmesine ve çözülmesine olanak sağlayacaktır. Bu özelliğiyle çalışma otomasyon hattı tasarımına yeni bir bakış açısı kazandırılmasına ışık tutacaktır.

Abstract:
Automation systems are mechatronic systems that combine mechanical, electrical and software issues. However, today, these systems continue to be revealed by combining the studies of these separate units in some enterprises. Therefore, when the system is introduced, it mostly requires mechanical, electrical and software improvements.
In this study, an automation line, which was previously put forward to realize a certain scenario, was redesigned in a virtual environment and all improvements were tried on this design, and its effect on the efficiency of the system was investigated. A simple conveyor line marking on cylindrical parts was used as an automation line. By optimizing different parameters on the design of this line, improvements could be tried in the virtual environment. In the research, conveyor speed, system operation algorithm, sensor detection distance, pneumatic cylinder working speed, mechanical layout etc. Optimization steps are carried out on the most basic equipment that can be in an automation system, and these parameters are transferred to the real system that has already been revealed, and its contribution to the efficiency in the operation of the system has been revealed. Thus, the thesis that the line design should be completed by considering engineering calculations, motion analysis, the effects of actuators, sensing and control parameters at the same time in the design of the automation line to be used in the production process of a product has been supported experimentally. Considerable improvement has been achieved in the sample system due to the reduction of cycle time and design time.
Thanks to this new approach to the design dimension of automation systems, making improvements without laying out lines has positively affected production efficiency. In particular, the lines used for products that do not have a large overall weight and can be produced in different sizes in terms of weight will be very useful in the design. In addition, it will allow many errors that may arise in the period from design to commissioning of general automation systems to be seen and resolved much earlier. With this feature, it will shed light on gaining a new perspective on the work automation line design.