İnsan ve Robot İşbirliği Olan Üretim Sistemlerinde Ergonomi ve Optimizasyon Yaklaşımları


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Endüstri Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: BÜŞRA NUR YETKİN

Danışman: Berna Ulutaş

Özet:

İnsan-Robot İşbirliği, insanlar için ergonomik ve güvenli çalışma koşulları

sağlayarak üretim iş istasyonlarını güçlendirir. Bu çalışmada, bir üretim ortamında insan-

robot işbirliği uygulaması önerilmiştir ve çalışanların performansına ilişkin fiziksel

ergonomik riskleri ve üretim verimliliğini etkileyebilecek faktörleri belirlemek için yeni bir

metodoloji geliştirilmiştir. Önerilen yaklaşım Dijital İnsan Modellemesi (DİM) ve

Faktöriyel Deney Tasarımı araçlarını bütünleştirerek simülasyon tabanlı optimizasyon

literatürüne katkı sağlamıştır. JACK yazılımında bir dişli pompa montaj istasyonu, işbirlikçi

robotlar kullanılarak tasarlanmış ve bir mesai günü boyunca çalıştırılarak yazılımdaki

mevcut çıktılar alınmıştır. DİM ile üretim ortamı oluşturulurken tasarımcı tarafından karar

verilen ve kontrol edilebilir aynı zamanda fiziksel ergonomik riskleri etkileyebileceği

düşünülen bir dizi tasarım parametresi, cobotların sayısı, görev karmaşıklığı, insanın

antropometrik özellikleri (boy ve kilo) ve ürün özellikleri (ağırlık ve boyutlar) olarak

tanımlanmıştır. Her faktörün yüksek ve düşük olmak üzere iki düzeyi vardır. İlk aşamada

eleme amaçlı sonrasında tüm etkileşimleri yüksek çözünürlükte inceleyebilmek amacıyla

kesirli ve tam faktöriyel tasarımlar uygulanmış ve faktör seviyelerinin farklı

konfigürasyonları için 64 farklı deney modellenmiştir. Birikimli sıkışma, L4/L5 omur

eksenlerinde birikimli bel moment maruziyeti, enerji tüketimi ve çevrim süresi olarak

tanımlanan beş farklı performans ölçümü için istenirlik fonksiyonu kullanılarak çok amaçlı

optimizasyon uygulanmıştır. Girdi faktörlerinin yanıtlar üzerindeki etkileri tartışılmış ve

kâr/maliyet analizleri dahil edilerek analiz edilmiştir. Son olarak en riskli ve öncelikli

etkilere odaklanan sadeleştirilmiş bir model önerilmiştir. Birikimli bel momenti ve çevrim

süresini en iyileyen faktör seviyeleri; düşük kilo, parça ağırlığının az olduğu ve cobot

sayısının ise 2 adet olduğu durumda bulunmuştur. Geliştirilen metodoloji, DİM ve deney

tasarımı gibi istatistiksel yaklaşımları birleştirmenin uygulanabilirliğini ve avantajlarını

göstermiştir.