Üretim sisteminin vazgeçilmezleri… Jidoka, poka yoke, yapay görme ve robotik.

1-JİDOKA NEDİR?

Jidoka Japonca’da ‘Yerinde Kalite’ anlamında kullanılan bir terimdir. Jidoka prensibi otokalite matrisi ile beraber yalın üretim’in kalite ayağının (kalite aksı) ana unsurunu oluşturur.

Jidoka Prensibi’nin uygulandığı üretim hatlarında hata oluştuğu anda kaynağında yakalanır ve hatanın bir sonraki prosese geçmesi önlenir, gerekir ise proses durdurulur ve bloke edilir. Durdurulan ve bloke edilen proses sadece yetkili bir kişi tarafından ve ilgili hatalı parçanın prosesten uzaklaştırılmasından ve hatta tanımlı bir alana alınmasından sonra aktive edilir.

Böylece hatalı parçanın bir sonraki prosese geçmesi de önlenmiş olur. Jidoka sadece hatanın bloke edilmesi ile değil aynı zamanda kaynağının kurutulması ile de ilgilenir. Üretimin normal sürecine geçmesinden hemen önce hata kayıt altına da alınır ve aciliyetine binaen bir sonraki toplantıda veya hemen hata kaynağının kurutulması ile ilgili düzeltici faaliyetler başlatılır (aksiyonlar açılır). Esas olan anlık çözüm değil, hata kaynağının kurutulmasıdır.

Jidoka aynı zamanda günümüzde yeterli sonuç üretmediği düşünülen istatistiki proses kontrol’ün yerine yeniden %100 kontrole dönülmesi manasına gelmektedir.

Jidoka’nın uygulanabilmesi için en önemli gerekliliklerden birisi de üretim bandının durdurulma yetkisinin işçilere verilmiş olmasıdır. Bu şart aynı zamanda toplam kalite’nin de en önemli uygulama şartlarından birisidir.

Jidoka %100 kontrol imkanını ‘poka yoke’ denilen hata önleyici sistemler vasıtasıyla yakalar.

2-POKA YOKE

Poka yoke en basit tanımıyla hata önleyici sistemler olarak adlandırılabilir. Poka yoke kavramı ilk olarak Dr.Shingo tarafından 1961 yılında ortaya atılmıştır. Dr.Shingo’nun Yamada Elektrik adlı firmayı ziyareti sırasında kendisine üretim bandından çıkan hataların nasıl önlenebileceği danışılmıştır. Firma daha önce çalışan operatörlere hataların önlenmesi için bir takım prim sistemleri uygulamış, fakat hatalı ürünler müşterilere gitmeye devam etmiştir. Dr. Shingo burada ilk poka yoke aracını önererek hatayı kaynağında kurutmayı amaçlamış ve başarılı olmuştur.

3-POKA YOKE’NİN UYGULANMASI

Poka Yoke’yi uyarı sistemlerinden ayıran en önemli fark bir ikaz değil bir tepki üretmesidir. Poka Yoke’nin en önemli reaksiyonu hatayı tespit edince hatalı ürünü bir sonraki prosese göndermeyecek önlemleri oluşturmasıdır. Bu önlemlerin her adımında gerekli uyarılar ve alarmlar üretilmekle beraber sistem ya da proses en azından hatalı ürünü bloke ederek bir sonraki prosese göndermemektedir.

Yukarıdaki anlatım aslında Poka Yoke’nin en basit ve en daraltılmış tanımı olarak da belirtilebilir.

Çünkü Poka Yoke’den salt üretim bandındaki bir hata önleyici sistem olarak bahsetmek biraz kısır bir tanımlama şekli de olabilir. Yabancı kaynaklarda özellikle günlük hayatta kullandığımız ürünleri tasarlayan tasarımcıların, ürünleri müşterilerin kullanımı sırasında, hatalı kullanımı önlemek adına yaptıkları bir takım tasarım “Poka Yoke’lerinden” de bahsedilmektedir. Örneğin John Grout’un internet sayfasında özellikle bu konu hakkında değişik örnekler verilmektedir. Pili takılmadan, duvara monte edilemiyecek gaz dedektörleri, üstünden çaydanlık kaldırılınca kendiliğinden sönen bazı ocak tipleri bu sitede örnek olarak gösterilmektedir.

Tasarımda uygulanan poka yoke’leri bu şekilde tanımladıktan sonra üretim bandında kullanılan poka yoke tiplerini aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz:

3.1-Mekanik Şekil Poka Yoke’leri

Bunlar basit mekanik poka yoke’lerdir. Bir ürüne monte edilen ve birbirine çok benzeyen iki parça olsun. Tasarım sırasında konstrüktör bu durumun farkında ise, bunlara ayırd edici bir özellik yükleme şansına sahip olacaktır. Burada ana fikir iki parçanın aynı yuvaya konmayacak şekilde tasarlanmış olmasıdır. Böyle bir ayırd edici özellik mevcut ise üretim sahasında bu özellik kullanılarak basit dayamalarla, pimlerle ya da bu özelliğe göre üretilmiş kalıp ya da fikstürlerle hata her zaman önlenebilir. Görüldüğü gibi bu özelliğin daha tasarım safhasında fark edilmesi üretim yatırım maliyetini de düşürecektir. Şekil.2’de gösterilen silikon çekme makinamıze ait kalıba aynı ürünün değişik tiplerinin (sol ve sağ çıtalar) yanlış konumda bırakılması mümkün değildir.

Bu makina üstünde hem sağ cam çıtası, hem de sol cam çıtası basit kestamit dayamalarla aynı kalıpta üretilebilmektedir. Görüldüğü gibi mekanik poka yoke‘ler çok basit bir biçimde tasarlanabilmete ve çok etkin bir şekilde kullanılabilmektedir.

3.2-SENSÖRLER VE SVİÇLER

Sensörler ve sviçler de ayırt edici özelliğin elektronik yollarla tespitine dayanmaktadır. Bir çıkıntıyı algılayan proxy sensör ya da optik sensör en çok kullanılan ekipmanlardır. Son zamanlarda farklı renkleri algılayan renk sensörleri ve mesafeye duyarlı laser sensörleri en çok kullanılan elektronik  elemanlardır.

Şekil 3’te verilen makinamızda parça varlığının kontrol edilmesi, gerekli parça adetlerinin, el hareketlerinin sayılması vasıtasıyla garantilenmesi gibi hata önleyici kontroller sensörler vasıtasıyla gerçekleştirilmektedir.
Makina ayrıca prosesin ilk adımında 8 adet sübaba kitlekleri takmakta ve ikinci adımda diğer 8 adet sübabın kitlek takma işlemini gerçekleştirmektedir. Prosesin iki adım arasındaki farkı bir proxy sensör vasıtasıyla takip etmektedir. Prosesin ilk adımında bir hatanın fark edilmesi durumunda makina üstündeki PLC programı sayesinde ikinci adıma geçişe izin vermemekte ve ikazlar üretmektedir.

Ayrıca aynı makina üstünde motor bloğunun yanlış konumlanmaması için gerekli mekanik poka yoke’ler de eklenmiş bulunmaktadır.

3.3-Ekipmanların Poka Yoke Gibi Kullanılması

Bazen bir ekipmanı da poka yoke gibi kullanabiliriz. Buna en önemli örnek olarak elektrikli vidalayıcılar verilebilir. Elektrikli vidalayıcılar geleneksel bir pnömatik vidalayıcıdan farklı olarak poka yoke gibi davranacak şekilde programlanabilir. Elektrikli vidalayıcıyı kumanda eden kontrol sistemi sürekli olarak bir tork sensörü ile iletişim halindedir. Talep edilen tork değerini, parça üstüne uygulanan tork değeri ile karşılaştırır ve hata tespiti durumunda sıktığı vidayı geri çözüp ilgili postayı bloke edip gerekli alarmları üretecek şekilde programlanabilir. Şekil.4’te  görülen makinanın kendisi bir poka yoke gibi davranmaktadır. Bu makina otomobilin kam miline zincir dişliyi çakarken sürekli olarak çakma kuvveti kontrolünü ve katedilen kursu hassas olarak ölçmektedir. Eğer çakılan parçaların geçme boşlukları fazla ise pres öngörülen kurs boyundan sonra dahi öngörülen çakma kuvvetini yakalamadığının farkında olmaktadır. Şayet iki parça arasındaki geçme boşlukları az ise, yani parçalar birbirine istenilenden daha sıkı şekilde çakılabiliyor ise öngörülen çakma kuvvetine, öngörülen kurstan önce ulaşılacak ve parçalar hasar görebilecektir. Pres her iki durumu algılayacak şekilde hazırlanmış bir PLC programı ile donatılmıştır. Bu nedenle, çok boşluklu parçalarda çakma işlemi bitirdikten sonra, gerçekleşen kurs ve kuvvet değerlerini göstererek durmakta, gerekli alarmları üretip, makina resetlenmeden bir sonraki prosese izin vermemektedir.

Eğer çakılan parçalar çok sıkı ise, parçalar zarar görmeden çakma işlemini kesmekte, ilgili değerleri göstererek ve alarmları üreterek resetlenmeden bir sonraki prosese izin vermemektedir. Yukarıdaki hata önleme sistemlerinin çalıştırılması için bir load-cell (yük hücresi), bir adet LWDT (lineer potansiyometre) ve PLC programı yeterli olmaktadır.

3.4-Prosesin Kendisinin Poka Yoke Olarak Kullanılması

Bir prosesin kendisi de hata önleyici bir sistem olarak kullanabilir. Buna günlük hayatımızdan bir örnek vermeye çalışırsak bazı banka ATM’lerinde bu şekilde uygulamalar yapılmaktadır. Örneğin bazı ATM’ler banka kartını almadan parayı vermemektedir. Bu şekilde müşterinin banka kartını unutmaması sağlanmaya çalışılmaktadır.

3.5-Yapay Görme (Vizyon)

Poka yoke’lerin hatayı önlemeleri için parçanın hata potansiyelini oluşturan parça ya da parça özelliğinden ayırt edici bir özelliğe sahip olması gerekir. Bu her zaman mümkün olmamaktadır ya da pahalı yöntemlerle sağlanmaktadır. Bazen optik bir sensörün parçanın üstündeki bir çıkıntıyı görmesi gerekir ise optik sensörün hüzmesinin çapının büyük olması nedeniyle, ilgili çıkıntı ile beraber çevredeki başka bir parça da algılanır. Bu da verilen kararı hatalı bir karar olmasına neden olur.

Bu durumun çaresi optik sensöre göre huzmesi çok daha dar olan laser sensör kullanılmasıdır. Bu durumda 10 dolar maliyetindeki optik sensör yerine birkaç yüz euro’luk bir laser sensör kullanılması gerekir. Böylece poka yoke tasarım maliyetimiz çok artar.

Özellikle yapay görme teknolojisi görsel kontrolün kısmen yerini alması ve bunun yanında hassas ölçme kabiliyetine de sahip olması, uygun algoritmalarla karşılaştırma yapabilmesi ve karar vermesi sayesinde Jidoka prensibini bir adım ileri taşımıştır denilebilir.

Ayrıca Yapay Görme Uygulamaları Altı Sigma ve Yalın Sigma aksiyonlarının da rahatlıkla yapılabilmesine olanak tanır. Yine de uygun geri ödemeli (pay back) bir yatırım oluşturabilmek için her zaman diğer imkanlar da sonuna kadar araştırılmalıdır. Örneğin bisküvi üretiminde ürünlerin uygun şekilde piştiğinin anlaşılması için uzun yıllar boyunca kontrast sensörü kullanılmıştır. Bu sensör optik bir sensörden pahalı, ancak bir lazer sensöründen çok ucuzdur. Vizyon sistemi ile karşılaştırıldığı zaman çok hesaplı kalmaktadır.

4-POKA YOKE’NİN AVANTAJLARI

Poka Yoke bizim için hatanın yalıtılmasını (mistake-proofing)  sağlar. Poka yoke uygulamasına sahip prosesler bizim için kendilerini %100 kontrol etmiş olurlar. Böylece toplam hata oranı düşer, ve hatalar müşteriye gitmez.
Bunlara ilaveten poka yoke’ler makinaların ya da proseslerin otonomasyonuna (autonomation) imkan sağlarlar. Bu sayede makinalar ya da prosesler akıllandırılmış olurlar. Üretim verimi artar ve ıskarta parça oranı düşer.
Ayrıca yerinde kalite kavramı olarak adlandırabileceğimiz Jidoka unsurunun sağlanması ile hatalar kaynağında kurutulmuş olur.
Poka yoke’lerin kullanılması, hata kaynaklarının yerinde kurutulmasına neden olduğu için üretim hatlarında yalın üretim (lean production) prensiplerinin uygulanmasını kolaylaştırır.

Mekanik ve elektroniğin ve otomasyonun beraberce kullanılmasına ihtiyaç duyması nedeniyle poka yoke aynı zamanda bir ‘mekatronik’ uygulayıcısının da ilgi alanına girmektedir.

Yukarıdaki örneklerden görüldüğü gibi poka yoke’nin tasarlanması ürünün tasarımında başlar. Ürün tasarım ve üretim ekipleri tasarım FMEA’larında  (Failure Mode Analysis) ve üretim FMEA’larında mutlaka poka yoke’lere gerekli önemi vermelidirler. Özellikle tasarım sırasında poka yoke’lerin düşünülmesi daha sonraki üretim yatırımlarında ve hata maliyetlerinde büyük oranda düşüş sağlar. Bir şekil poka yoke’sinin uygulanması 10 euro’lar civarında maliyet yaratırken, laser sensörlerin ya da kameraların bu amaçla kullanılması yüzlerce veya binlerce euro’luk maliyet üretecektir.
  
5-ROBOTLAR VE POKA YOKE’LER

Robotlar sahip olduğu kararlılığın bir bölümünü uygun poka yoke’lerle çalışabilmelerine borçludur. Robot hücresi, parçanın sürekli aynı şekilde sabitlenmesini sağlayan uygun fikstürler, parçayı robotun bulunduğu alana taşıyan transfer sistemleri, robotun iş güvenliğini ihlal etmeden çalışmasını sağlayan emniyet sistemleri, parçanın üretimde tanınmasını sağlayan uygun barkod veya akıllı etiket (tag, örnek: Ballogh, Euchner) sistemleri ve uygun Yapay Görme Sistemleri bir bütün olarak çalışır ve sistemin toplam otonomasyon özelliğinin artmasına ve Jidoka prensiplerinin uygulanmasına sebep olurlar.  

6-ROBOTLAR VE YAPAY GÖRME

Yapay Görme Sistemleri için robotların gözü gibi tanımlama yapabiliriz. Ancak bu Yapay Görme Sistemleri’nin birçok avantajını göz ardı etmek olacaktır. İnsan gözü ile çok hassas ölçüleri algılayamaz, algılasa da ölçüp hassas bir sayısal değere dönüştüremez.

Yapay Görme Sistemleri uygun yazılımlar ile kullanılır ise robot çevresindeki değişiklikleri de algılayabilir ve bunu işleyebilir. Böylece sadece üretim girdilerini değil çevresinde iş kazasına sebep olabilecek durumları da algılayıp önlem alabilir.

Yapay Görme robotlara özellikle parça seçme, parça üstündeki değişikliğin algılanması, kronik etiket ve ambalaj problemleri, parça içinde ve çevresinde görülen kirliliklerin ve parça grubu içindeki değişik parçaların algılanması gibi imkanlar tanıyarak hataların yerinde algılanmasına ve kronik hata kaynaklarının kurutulmasına olanak tanır.

Yine de Yapay Görme Sistemleri’ni henüz her şeyi çözecek bir sihirli değnek olarak algılamamalıyız. Yapay Görme için kamera kullanılması kamera açılarının çok iyi hesap edilmesi, uygun ve homojen ışıklandırma, parçanın bazı durumlarda çok iyi sabitlenmesi gibi ihtiyaçları da beraberinde getirmiştir ve hala oldukça maliyetli sistemlerdir. Buna alternatif olarak ‘Akıllı Sensör’ şeklinde tanımlanan, ölçme yapmayan ancak karşılaştırma yapabilen ve değişik noktalarda değişik sensörler gibi davranan sensör ve kamera arasında sınıflandırabilen makul fiyatlı cihazlar da bulunmaktadır.
                                  
SONUÇ

Robotlar, fikstürler, poka yoke’ler, makinalar, yapay görme sistemlerinin tümü üretim sisteminin vazgeçilmez parçalarıdır ve beraberce mütalaa edilmelidir. Bunları tek tek ele almak ortaya çıkan uygulamanın eksik ya da yetersiz olması manasına gelecektir. Özellikle Yapay Görme ölçme, şekilleri algılama ve karşılaştırma kabiliyetleri ile robot teknolojisini daha da kullanışlı bir yere taşımış ve Yalın Sigma’nın uygulanmasını kolaylaştırmıştır.

Yaman H.Angay
Yalın Üretim ve Robotik Danışmanı


Yorum ekle


Güvenlik kodu
Yenile