Tepki veren cephelerin standart ürünlerle tasarımı: Yeniden tasarım modeli

Değişen performans gereksinimlerine ve sınır koşullara adapte olarak yapıların bütüncül performansını ve kullanıcı konforunu arttıran tepki veren cepheler, cephe teknolojisinin gelişiminde önemli bir adım olarak kabul edilmekte, inşaat sektöründeki araştırmacı ve profesyonellerden ilgi görmektedir. İklime tepki veren yapı kabukları veri tabanına göre, günümüzde beş yüzün üzerinde tepki veren yapı kabuğu örneği bulunmaktadır. Ancak, bu örnekler temel olarak 'deneysel, küçük ölçekli' veya 'kamuoyunda iyi tanınan, yüksek bütçeli' projelerdir. Yüksek çevresel performans potansiyeli ve geniş teknoloji seçeneklerine rağmen, tepki veren cephelerin pratik kullanımı çok sınırlıdır. Bu duruma neden olan sorunları belirlemek için kapsamlı bir literatür taraması yapılmış ve aşağıda sıralanan bulgulara ulaşılmıştır: Tepki veren cepheler açıkça tanımlanmış ve çözümlenmiş değildir. Tasarımcıların tepki veren cephe tasarımı konusunda deneyim ve bilgi edinmeleri gerekmektedir. Ancak, uygulanmış sistemlerin, tasarım ve yapım süreçleri, performans ve kullanım değerlendirmeleri hakkında ayrıntılı bilgi literatürde bulunmamaktadır. Tepki veren cephelerin tasarımı ve performans değerlendirmesi karmaşık bir görevdir. Mevcut performans değerlendirme araçları bu süreçte yetersiz kalmaktadır. Tepki veren cephe tasarımını desteklemek için standart prosedürler, tasarım araçları ve yöntemleri gerekmektedir. Mevcut örneklerin çoğunluğu, yenilikçi teknolojiler içeren, proje odaklı geliştirilmiş, karmaşık ve özel çözümlerdir. Bu nedenle yüksek risk içeren zorlu projelerdir. Yukarıda listelenen problemler göz önüne alındığında, tepki veren cephelerin pratik uygulanabilirliğini arttırmak için basit, esnek ve kolay erişilebilir çözümlere ve bu çözümleri elde etmek için iyi tanımlanmış prosedürlere ihtiyaç vardır. Böylece, tepki veren cephelerin, piyasadaki cephe sistemlerinin çoğu gibi, özelleştirilmiş endüstriyel ürünler haline gelmesi için bir temel sağlanabilir. Bu ihtiyaç bağlamında üretilebilecek çözümlerden biri, standart ürünler kullanarak, en az sayıda parça ve katmanla, tepki veren cephelerin tasarımı ve üretimini sadeleştirmektir. Bu yaklaşım kapsamında 'ürün' terimi, yapı ürünü hiyerarşisi içerisinde, malzeme ile bileşen arasında değişen farklı bütünlük seviyelerindeki tüm cephe ürün seviyelerini tanımlamak için kullanılmaktadır. Aynı şekilde, 'standart ürün' terimi, standart malzemeden bileşene kadar değişen, değiştirilemez özelliklere ve üretim işlemlerine sahip tüm ürün seviyelerini kapsar. Bu çalışmanın amacı, tepki veren cephelerin piyasada mevcut olan standart ürünlerle tasarımını desteklemek, sadeleştirme yoluyla uygulanabilirliğini arttırmak için bir tasarım modeli geliştirmektir. Bunun için gerekli altyapının oluşturulması amacıyla öncelikle kapsamlı bir literatür araştırması gerçekleştirilmiştir. Piyasadaki cephe sistemlerinin çoğunluğu proje ihtiyaçlarına göre özelleştirilebilen endüstriyel ürünlerdir. Bu cephelerin sistem tasarımı, belirlenen pazar ihtiyaçları bağlamında sistem sağlayıcıları/üreticileri tarafından ürün tasarımı süreçleriyle geliştirilmektedir. Bu bağlamda ürün tasarımı konusu çalışmaya dahil edilmiştir. Ürün ve cephe tasarımı süreçleri incelenerek, gerçekleştirilen faaliyetler, alınan kararlar ve kullanılan sistematik yöntemler belirlenmiştir. Cephe tasarımı proje temelli olarak gerçekleştirildiğinden ve her proje farklı tasarım parametreleri içerdiğinden geliştirilen sistemin de bu duruma uyum sağlayabilecek esneklikte olması gerekmektedir. Bu nedenle standart ürünlerle esnek tasarımlara ulaşmayı sağlayacak tasarım özelleştirme yaklaşımları hem ürün hem de cephe tasarımı literatüründen araştırılmıştır. Cephe tasarımı ve ürün tasarımı arasındaki farklar tanımlanarak ürün tasarımı yaklaşımlarının cephe tasarımına uyarlanmasında dikkat edilmesi gereken hususlar belirlenmiştir. Tepki veren cephelerin tanımları, örnek projeleri ve sınıflandırma yaklaşımları incelenerek, tanımlayıcı özellikleri, tasarım kriterleri ve süreçleri belirlenmiştir. Literatür araştırmasıyla derlenen veriler ışığında, tepki veren cephelerin standart ürünlerle tasarımı modelinin geliştirilmesine başlanmıştır. Çalışmada ele alınan tasarım problemi olası pek çok çözüm içeren açık uçlu bir problemdir. Bu bağlamda öncelikle tepki veren cephelerde standart ürünlerle tasarım probleminin çözümü için olası çözüm yolları, konsept çözümler, literatür araştırmasından elde edilen konsept değişkenlerinin seçim spektrumunda aldıkları değerlere bağlı olarak tanımlanmıştır. Geliştirilen bu konsept çözümler, çalışmanın hedefleri ve kısıtlamaları bağlamında belirlenen seçim kriterlerine göre değerlendirilmiş ve 'yeniden tasarım' konsepti tasarım modeli olarak geliştirilmek üzere seçilmiştir. Yeniden tasarım modelinin geliştirilmesi iki aşamalı olarak ilerlemiştir. İlk aşamada tasarım yoluyla araştırma yöntemi benimsenerek, herhangi bir sistematik yöntem kullanılmadan mevcut bir tepki veren cephenin standart ürünler kullanılarak yeniden tasarımı üzerine bir ön çalışma yapılmıştır. Yeniden tasarım süreci tasarım günlüğü yöntemiyle kaydedilerek gerçekleştirilen faaliyetler belirlenmiştir. Bu faaliyetler kullanım amacı, elde edilen veriler ve uygulama kolaylığı bağlamında analiz edilmiş, geliştirilmesi gereken alanlar belirlenmiştir. İkinci aşamada, ön çalışmayla tespit edilen tasarım süreci ve faaliyetleri sistematize edilerek geliştirilmiştir. Ön çalışmada tespit edilen tasarım faaliyetleri temel hedefleri bağlamında gruplandırılmıştır. Belirlenen eksiklikler ve geliştirilmesi gereken faaliyetler göz önüne alınarak ürün ve cephe tasarım süreçleri incelenmiş, ihtiyaç duyulan tasarım aşamaları modele entegre edilmiştir. Böylece beş aşamadan oluşan yeniden tasarım modeli taslağı oluşturulmuştur. Model taslağını oluşturan her bir süreç aşaması, tasarım alt problemleri ve aşamanın öngörülen çıktılarına bağlı olarak ayrı ayrı geliştirilmiştir. Ayrıntılı bir inceleme için her bir süreç aşaması bir ön çalışma üzerinde değerlendirilmiştir. Bu ön çalışmaların bulgularına dayanarak yeniden tasarım modelinin uygulanmasını kolaylaştıracak iyileştirmeler yapılmış; tasarım faaliyetlerine kontrol listeleri ve şablonlar eklenmiştir. Sonuç olarak, yeniden tasarım modeli DFA ve DFM'nin belirlenen araçlarının kombinasyonu, tersine mühendislik ve yeniden tasarım süreçlerinin sentezi ile geliştirilmiştir. Yeniden tasarım modelinin aşamaları ve bu aşamalarda üretilen bilgiler sırasıyla aşağıda açıklanmaktadır: Aşama I, planlama: Yeniden tasarlanan cephenin sağlaması gereken özellikler, yani tasarım hedefleri ortaya koyulmakta ve bu hedefleri karşılamaya en yakın mevcut bir tepki veren cephe yeniden tasarımda kullanılmak üzere referans cephe olarak seçilmektedir. Aşama II, referans cephe sisteminin tanımlanması: Tersine mühendislik süreçleri kullanılarak referans cephenin, tasarım mantığı ve fiziksel sisteminin özellikleri ortaya koyulmaktadır. Aşama III, referans cephe sisteminin analizi: Cephe sisteminin yapılabilirlik, cepheyi oluşturan parçaların DFA entegrasyonuyla fonksiyonellik, cepheyi oluşturan parçaların ve cephenin üretim, montaj ve yapımında ihtiyaç duyulan ekipmanların erişilebilirlik analizi yapılarak yeniden tasarım stratejisi geliştirilmektedir. Aşama IV, referans cephe sisteminin yeniden tasarımı: Yeniden tasarım bu aşamanın dört modülü bağlamında gerçekleştirilir. İlk modülde sistem sadeleştirmesi form değişimi ve parça azaltma yoluyla sağlanır. İkinci modül yaratıcılığı destekleyen sistematik yöntemler entegrasyonuyla tasarım problemine yaratıcı çözümlerin arandığı problem çözme/fikir üretme modülüdür. Üçüncü modülde mevcut pazar ve proje koşulları bağlamında temin edilemeyen parçaların fonksiyonunu üstlenecek standart ürünler kriterlere bağlı değerlendirme yöntemiyle seçilir. Dördüncü modülde DFM entegrasyonuyla tüm parçaların birleşimi sağlanır. Aşama V, yeniden tasarlanan cephe sisteminin değerlendirilmesi: Yeniden tasarlanan cephe iki aşamalı olarak değerlendirilmektedir. Öncelikle yapılabilirlik değerlendirmesi yapılarak hedeflenen iyileştirmenin sağlanması koşulu değerlendirilir. Yapılabilirlik iyileştirmesi sağlanmışsa ve yapılan değişimler bağlamında gerekli görülüyorsa performans değerlendirmesi yapılır. Yeniden tasarım modelinin uygulanabilirliği bir örnek çalışmayla sınanmıştır. Modelin her bir aşaması uygulama kolaylığı ve fonksiyonelliği bağlamında değerlendirilmiştir. Yeniden tasarım modeli hem ürün hem de süreç odaklı, yapılandırılmış bir yaklaşımdır. Sistem sadeleştirmesi yoluyla yapılabilirliğin iyileştirilmesini destekler. Malzeme, üretim teknikleri ve yerel pazar koşulları gibi gerekli konularda kapsamlı bilgiye sahip uzmanlarla işbirliğiyle, tepki veren cephe tasarımından sorumlu tasarımcı tarafından kullanılması önerilmektedir. Modelin aşamaları, sistematik olarak gerçekleşen ve belirli sonuçlar doğurduğu kabul edilen tekrarlanabilir eylem kalıplarından ve takip edilmesi gereken adımlardan oluşmaktadır. Bu özellikleriyle modelin aşamaları sonuç üretme potansiyeline sahip, öğretilebilir, öğrenilebilir ve uygulanabilirdir. Gerçekleştirilen faaliyetleri desteklemek için geliştirilen kontrol listeleri, şablonlar ve değerlendirme kriterleri modelin uygulanmasını kolaylaştırmaktadır. Model teoride sıralıdır; her aşama bir sonraki için girdi üretir. Ancak en iyi çözümü elde etmek için aşamalar içinde ve arasında çoklu yinelemelere ihtiyaç duyulabilir. Diğer yandan, yeniden tasarlanan cephenin kalitesi, referans cepheden ve modeli kullanan tasarımcıların uzmanlık seviyesinden izole edilemez.