Robotik sistemler kullanılarak geliştirilen termos üretim hattının simülasyonu, otomasyon uygulaması ve analizi
Simulation, automation application and analysis of the vacuum flask production line developed using robotic
Yazar: ERDAL YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL
İstanbul Gedik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Termos son yıllarda daha popüler bir ürün haline gelmiş ve kullanımı giderek artmıştır. Ürünün yurtiçi pazar talebinin günden güne artması, Türkiye'nin iş gücü ve üretim teknolojileri avantajı, Türkiye'nin yurtdışı pazarlarına ulaşım kolaylığı gibi nedenlerle ülkemizde termos üretimi avantajlı hale gelmektedir. Bütün bunlar göz önüne alınarak yeni bir termos üretim fabrikası kurulmaya karar verilmiş olup, bu tez çalışmasında kurulacak olan bu tesisin üretim makinelerinden özellikle plastik şekillendirme diye tabir edilen borunun talaşlı ve talaşsız olarak çeşitli makinelerde işlendiği bölüm incelenmiştir.
Soğuk şekillendirme bölümündeki makineler için montaj hattı dengeleme problemi ele alınmış ve sonuçlar detaylı olarak değerlendirilmiştir. Dengeleme çalışmaları neticesinde eklenmesi gereken makineler tespit edilmiş ve parkurdaki makine sayılarına karar verilmiştir. Makine hattının teknik verileri, montaj dengeleme işlemi öncesi ve sonrasına göre hesaplanmış ve verilere karşılaştırılarak dengeleme işleminin işletmeye katacağı değer görülmüştür.
Belirlenen makine parkuru üzerinde robot hareketlerinin simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Simülasyon çalışmaları kapsamında robot hareketleri iyileştirilmiştir. Ayrıca makinelerin ve robotların ideal konumları belirlenmiştir. Saha uygulama çalışmaları sırasında makinelerin konumları simülasyon çalışmasında elde edilen verilere göre ayarlanmıştır.
Robotik sistemlerde kullanılacak tutucuların tasarım parametreleri belirlenmiş ve bu parametrelere göre tasarımları tamamlanmıştır. 2 farklı geometride tutucu tasarımı yapılarak, makine veya robotların fiziki kısıtlarına göre uygun tutucu seçimine olanak sağlanmıştır. Tasarımı yapılan tutucuların solidwork programının analiz modülü kullanılarak statik analizleri yapılmış ve statik olarak uygunluğu görülmüş, kullanılmasına onay verilmiştir.
Yapılan bütün bilgisayar çalışmaları hayata geçirilmiş, makineler, robotlar ve tutucular üretilmiştir. Bilgisayar ortamında hesaplanan ve elde edilen değerlere göre termos üretim hattının saha uygulamaları yapılmış ve numune termos üretimi gerçekleştirilmiştir. Makinelerin üretimi sonrasında saha testleri yapılarak, bilgisayardan elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmış ve konu hakkında yorumlar yapılmıştır.
Termos üretim tesisine uyarlanan çalışmaların dışında robotik sistemleri diğer avantajları incelenmiştir. İnceleme kapsamında robotik sistemlerin insan iş gücü ile karşılaştırmaları yapılmıştır. Ayrıca robotik sistemler dijital ikiz, kestirimci bakım ve malzeme ihtiyaç planlaması konularında incelenmiş, literatür tarama çalışmaları yapılmış ve örnek uygulamalar anlatılmıştır. Bu konuların termos üretim tesisine uyarlaması yapılmamış fakat gelecekte termos üretim tesisi veya benzer farklı bir üretim tesisinde uygulanması için gerekli konular tespit edilmiş ve alt yapı oluşturması için çalışmalar yapılmıştır.

Abstract:
The vacuum flask has become a more popular product in recent years and its use has gradually increased. Vacuum flask production in our country becomes advantageous due to reasons such as the increase in the domestic market demand of the product, Turkey's labor force and production technologies advantage, and Turkey's ease of access to foreign markets. Considering all these, it was decided to establish a new vacuum flask production factory, and in this thesis, the production machinery of this plant, which will be established, especially the part called plastic forming, where the pipe is processed in various machines with machining and chipless has been examined.
For the machines in the cold forming section, the assembly line balancing problem has been discussed and the results have been evaluated in detail. As a result of balancing studies, the machines that should be added were determined and the number of machines in the machine line was decided. The technical data of the machine line were calculated according to the before and after the assembly balancing process, and the value that the balancing process would add to the business was seen by comparing the data.
Simulation studies of robot movements were carried out on the determined machine line. The robot movements have been improved within the scope of simulation studies. In addition, the ideal positions of machines and robots have been determined. During the field application studies, the process of reducing the positions of the machines was adjusted according to the data obtained from the studies that has been gathered.
The design parameters of the grippers to be used in robotic systems have been determined and the designs have been completed according to these parameters. By designing the gripper in 2 different geometries, suitable gripper selection is enabled according to the physical constraints of the machine or robot. Static analyzes of the designed grippers were made using the analysis module of the solidwork program, and it was found that they were statically suitable and approved for use.
All the computer studies have been implemented and machines, robots and grippers have been produced. According to the values calculated and obtained in the computer environment, field applications of the vacuum flask production line were made and sample vacuum flask production was carried out. After the production of the machines, field tests were carried out, the results obtained from the computer were compared and comments were made on the subject.
Apart from the studies that has been adapted to the vacuum flask production facility, the other advantages of robotic systems were examined. Robotic systems has been compared with human labor and these comparisons were made within the scope of the study. In addition, robotic systems have been examined on digital twin, predictive maintenance and material requirement planning, literature review studies have been made and sample applications have been explained. The adaptation of these subjects to the vacuum flask production facility has not been made, but the necessary subjects have been determined for their future application in a vacuum flask production facility or a similar different production facility, and studies have been carried out to create the infrastructure.