Research on disassembly effecting factors and material recovering strategies
Demontaja etki eden faktörlerin analizi ve yeniden malzeme kullanımı stratejilerinin araştırılması
- Tez No: 151582
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SERDAR TÜMKOR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
ÖZET DEMONTAJA ETKİ EDEN FAKTÖRLERİN ANALİZİ VE YENİDEN MALZEME KULLANIMI STRATEJİLERİNİN ARAŞTIRILMASI Dünyadaki endüstriyel atıkların hızla arttığı ve buna paralel olarak yenilenebilir ve yenilenemez doğal kaynakların hızla tükendiği günümüzde, tekrar kullanılabilir ve işlenebilir ürün ve parçalara sahip olmak, geleceğin üretim pazarlarında varolabilmek adma atılmış büyük bir adım olmakla beraber, dünya geleceği açısından da kaçınılmaz bir gerçektir. Gerek ülkeler gerekse şirketler dünya geleceği açısından, çevreyi korumak ve sürekli gelişmeye ulaşmak amacı ile kaynak tüketimini azaltıcı, yeniden kullanıma uygun ürünler yaratmak amacı ile ciddi çalışmalar yapmaktadırlar. Yapılan bu çalışmaların amacı bu araştırma kapsamında 3 ana başlıkta özetlenmiştir.. Malzemelerin doğal yollarla kullanımını minimize etmek. Malzemelerin tekrar işlenerek geri kazanımmı maksimize etmek. Tehlikeli atıkları kontrol altına almak Yapüarı araştırmada, yeniden maizeme kullanımı ile ilgili yapılan çalışmaların varmak istediği sonucun optimum kapalı döngü malzeme akışı olduğu görülmüştür. Yeniden kazanım, mamul ömür çevriminin kapanabümesini sağlar. Yeniden kazanıma uygun mamul ömür sonu seçenekleri Tablo. 1 de verilmiştir. Yeniden malzeme kullanımını içeren bu tür bir kapalı döngüye ulaşmanın ilk yatırırn maliyetleri oldukça yüksek olmakla beraber, 3 ana sebepten dolayı uzun vadede kaçınılmaz bir strateji olmaktadır. « Müşteri Baskısı. RekabetYasal Düzenlemeler Tablo i Mamul Ömür Sonu Seçenekleri TANİM Reuse Mamulün veya bir parçasının ilk dizayn edildiği şekliyle aynı fonksiyonunu yerine getirmek amacı île tekrar kuHantmı.Service Mamulün çalıştığı konumda bakını ve enanm işlemlerini yaparak ömrünü uzatmak. Reman ufacîu re Benzer ürünlerin büyük miktarlarda bir merkezde toplanıp, de monte edilmesi ve ardından parça tipine göre sınıflandırılıp temizlenmesi, reuse ve servis görecek parçaların gözden geçirilerek bir montaj hattı üzerinde gerektiği noktalarda yeni parçalar kullanılarak, tekrar montaj işleminin gerçekleştirilmesi. Demontaj ile Recycle Recycle işleminden sonra malzeme Özelliklerinin korunması amacı ile, tehlikeli ve bozucu malzemelerin demoniaj işlemi ile ayrıştırılması. Demontajsiz Recycle Yaktn özeiiikİere sahip malzemeleri içeren mamul veya komponenttenn demontaj işlemi yapılmadan recycle işlemine sokulması, daha çok ilk malzeme özellikleri ayrıştırma işiemi gerçekleşmediği için korunmaz. Atık malzemeden enerji elde etmek amaci ile yakmak veya tabiata geri dönüşümünü sağlamak amacıyia gömmek.Disposal Tablo 1 içerisinde özetlenen mamul ömür sonu seçeneklerinin kapalı döngü malzeme akışı içerisindeki yerleşimi Şekil i de gösterilmiştir. product 1 rcomponern] ^ f maıerlai producer r'\lp(udk.ıcei_j!\ ^y producer ı REHİANUFACTURE cufnp-ünen! i re manufacture mı ' ^“”“material supplier RECYCLE (WMMttf ffisassamhfyr R ECVCLE (dBossem&ly) JL T^i DISPOSAL ^- »andfl mens rater Şekil! Mamul Ömür Sonu Seçeneklerini Tanımlayan Kapalı Döngü Malzeme Akışı Üst hatta, malzeme üreticileri, imalatçılar, montaj ve ekipman üreticileri yer almaktadır. Alt hat, toplama merkezleri ve recycle şirketlerini kapsamaktadır. Orta grup recycle şirketlerinden imalatçılara ürünün hareketini sağlayan, servis, ürün yenileme ve komponentlerm tekrar imalatını içeren birimleri kapsar.Yeniden malzeme kullanımı ile ilgili yapılan çalışmaları iki ana grup içerisinde toplamak mümkündür. Mamul odaklı yeniden malzeme kullanımı ile ilgili çalışmalar, teknoloji ve proses odaklı çalışmalar. Mamul odaklı yeniden malzeme kullanımı ile iigili çalışmalar kapalı döngü malzeme akışı içerisinde, optimum yolu sağlayan mamui ömür sonu seçeneklerine uygun mamul konstrüksiyonunu hedeflemektedir. Bu hedef doğrultusunda göz önüne alınacak hususlar aşağıdaki gibi sıralanabilir.. Mamulün tasarımdan - yeniden kullanıma kadar olan tüm aşamaları içerisinde çevreye olan etkisini azaltmayı hedefleyen yazılımlar geliştirilmiştir.. Mamul ömür sonu seçenekleri, mamul ömrü açısından günümüz endüstrisinde en önemli kavramlardan biri olmuştur.. Şirketler, ürünlerinin çevreye olan etkilerini en alt seviyelere çekerken, ekonomik açıdan optimumu yakalamak için, ürünlerini nasıl geliştirmeleri gerekliğini çok iyi anlamalıdırlar.. Mamul ömür sonu seçeneklerini anlamak ve bu konuda bilgi birikimine sahip olmak, dünya geleceği açısından şirketlerin kullanacağı en önemli rekabet silahı haline gelmiştir. Her mamul, kendine en uygun yeniden malzeme kullanımına göre değerlendirilebilmesi için, farklı karakteristiklere göre sınıflandırılır. Diğer bir deyişle, mamulün ömrünü etkileyen dizayn kuralları, mamul reuse, komponent reuse ve malzeme reuse aynı kategori içinde ele alınamaz. Bazen tamamen birbiriyle çelişen sınıflandırmalar içerisine girmeleri mümkündür. Örneğin herhangi bir mamul, malzeme açısından recycle yapılması söz konusu iken komponent açısından reuse olarak değerlendirilmesi optimum olarak görülür. Mamullerin, mamul ömür sonu seçeneklerini belirlemek için kullanılan karakteristikler, malzeme veya komponent için kullanılan karakteristiklerden oldukça farklıdırlar. Mamuller de mamul ömür sonu seçeneklerini belirlemek için kullanılan başlıca mamul karakteristikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir. « Eskime Ömrü (Wear Out Life) : Mamulün satın alınmasından artık orijinal fonksiyonlarını karşılayamaz hale gelene kadar geçen süre.. Dizayn Evresi (Design Cycle) : Mamulün diğer tasarımlarının ortaya çıkmasına kadar geçen süre.. Teknoloji Evresi (Technology Cycle) : Gelişen teknolojinin, mamulü teknolojik olarak eskimiş veya tercih edilmeyen hale getirene kadar geçen süre.. Tekrar Satın Alma Evresi (Repuchase Cycle) Kullanılan mamulün, fonksiyoneliiği arttırılmış bir mamul ile yenilenmesine kadar geçen süre.Eskime Gerekçesi (Reason for Obsolence) : Mamulün tasarlanan fonksiyonunu yerine getirememesinin nedenidir. Fonksiyonel Karmaşıklık (Fuctional Complexity) arasındaki ilişkinin ölçüsüdür. Modüi ve fonksiyonlar. Genişlik (Size) : Mamulün yaklaşık ölçüleridir.. Parça Sayısı (Number of Part) : Mamul içerisindeki yaklaşık parça sayısıdır. « Temizlik Durumu (Cleanliness Measure) : Farklı kullanım şartlarından dolayı üründen ürüne farkhlaşan fiziksel durumun ölçüsüdür. Mamul karakteristikleri, uygun mamul ömür sonu seçeneklerine göre mamulleri sınıfiandırabilmek için kullanılabilir olduklarından, yeniden malzeme kullanımı açısından oldukça önemlidirler. Yapılan çalışmalara göre sınıflandırma ağacı (Classification Tree) olarak tanımlanabilecek ve ürünlerin karakteristiklerini analiz eden bir algoritmaya ulaşılmıştır. Reman uta dur e I Recycle (wi'o cit sas s am b I y > HgfRemanufacUire | Rwcycl» (w/ disassembly} Rfflrnnnuf'ict E3 Reasons for Redesign Original Design=t. Miiio; iunctioii=2, Minor aesthetic=3. Major a esthetic =4. Major iunction=5 Şekiî 2 Sınıflandırma Ağacı ve Mamul Ömür Sonu Seçenekleri Bu smıflandsrma ağacı (Şekil2) mamul odakîî yeniden malzeme kullanımı lie iigiü yapılan araştırmada ulaşılan son nokta olmuştur. Proses odaklı yapılan araştırma 3 ana kısma ayrılabilir, sırası ile remamıfacluring, demontaj ve recycle. Bu araştuma kapsamında demontaj ve demonîaja etki eden faktörler üzerinde durulmuştur.Mamullerin remanufacturing işlemi, parçaların reuse işlemi ve malzemelerin recycle işlemi kaynakların geri dönüşümü ve alıkların azaltılması açısından oldukça önemlidir. Bu kapsamda demontaj kritik bir rai oynar. Yeniden malzeme kullanımına yönelik yapılan demontaj işlemini, montaj işleminin tersi olarak tanımlamak mümkün değildir. Montaj işleminin tamamen, mamul ortaya çıkana kadar uygulanması gerekir. Ancak demontaj işlemini mamul veya komponent, bütün parçalarına ayrılana kadar uygulamak hem teknik, hem de ekonomik açıdan uygun değildir. Bu yüzden, demontaj işlemi ekonomik ve çevresel bakımdan optimum düzeye kadar uygulanır. Optimum noktaya kadar uygulanan demontaj işlemi, bu araştırma kapsamında seçime bağlı demontaj (Selective Disassembly) işlemi olarak tanıtılmıştır ve neden, ne kadar demontaj sorularının cevabı aranmıştır. Bu noktada göz önüne alınması gereken en önemli konu, hem ekonomik hem de çevreye yönelik olarak, geri dönüşümü mümkün olmayan malzeme miktarının minimizasyonudur. Demontaj işleminin, ürünü tamamen demonte edene kadar sürdürülmesi, genellikle ekonomik açıdan gerçekleştirilebilir olmayacaktır. Bu kapsamda, kısmi demontaj (incomplete disassembly) şeklinde de tanımlayabileceğimiz, seçime bağiı demontaj işleminin aşağıdaki sıralanan öncelikler göz önüne alınarak yapılması hedeflenmiştir.. Parça ve komponentlerin geri kazanımı,. Malzemenin geri kazanımı, e Çevreye zararlı malzeme içeren komponentlerin öncelikli olarak de monte edilmesi,. Recycle işlemi sırasında ortaya çıkacak atık malzeme oranını düşürmek, « Recycle işleminden elde edilecek malzeme kalitesini arttırmak. Seçime bağlı demontaj işleminin iyi tespit edilmesi reuse ve recycle işlemlerinin verimliliğini arttırmasının yanında, mamulün kapalı döngü malzeme akışına ulaşmasında etkili rol oynayacaktır. Optimum demontaj sırası, (Optimum Disassembly Sequence) seçime bağlı de montaj işleminin optimizasyonu için gerekli en önemli girdidir. Optimum demontaj sırası, mamul yapısı, demontaj maliyetleri, malzemenin geri dönüşümünden elde edilecek kazanç, ve mamulün demonte edilebilirlik kabiliyetini de içinde bulunduran parametrelere bağlı olarak mamulün en kısa sürede demonte edilebileceği algoritma olarak tanımlanmıştır. Demontaj sırasının oluşturulması sırasında, demontajı yapılan mamulden elde edilecek kazancın maksimize edilmesi ve toplam maliyetlerin minimize edilmesine dikkat edilir.Bu araştırma kapsamında ”komponent için en uygun stratejiyi geliştirmeye yönelik bir model geliştirilmiştir. Bu model sayesinde mamul içerisindeki komponent ve malzemelerin her birinin mamul ömür sonu seçeneklerini belirlemek mümkündür. Geliştirilen model komponent veya malzemenin çevreye olan etkisi ile geri kazanımmdan elde edilecek kar arasındaki farkı maksimum yapan mamul ömür sonu seçeneğini bulmayı hedeflemektedir. Mamul içerisindeki komponent veya malzemelerin mamul ömür sonu seçeneklerinin, Şekil 3 Demonîaj Grafiği bulunmasından sonraki adım demontaj sırasının bulunmasıdır. Geliştirilen modelin, çok fazla sayıda parça içeren kompleks mamullere dahi uygulanması mümkündür. Matematiksel model için öncelikli olarak Şekil 3 de gösterildiği gibi mamulün demontaj hareketlerini gösteren demontaj grafiğinin oluşturulması gerekir. Bu grafik üzerinden tüm alternatif demontaj yollarının görülmesi mümkündür. Ancak amaç optimumu bulmak olduğu için, her demontaj işlemi için, demontaj işlemiyle oluşacak kazanç ve maliyetler hesaplanır ve demontaj grafiğinin, modele aktarılacağı matris oluşturulur. Matrisin ana satın demontaj hareketlerini ve ana sütunu demontaj hareketleri sonucunda oluşan parça ve alt montajları göstermektedir. Matris içerisinde yer alan -1 rakamları, hangi demontaj işleminin hangi ait montaja uygulanacağını, 1 rakamları ise, uygulanan demontaj işleminden sonra oluşan alt montaj ve parçalan belirtmektedir. Örneğin, alt montaj 3\9 iki farklı şekilde demonte edilebilir. (8 ve 9 nolu demontaj işlemleriyle) Bu tanımlama kolaylıkla matris içerisinde göriiimektedir.(Şekii4) 3\9 alt montajının bulunduğu satırın, 8 ve 9 nolu demontaj aktivitelerinin bulunduğu sütunlarlakesiştiği hücrelere -1 rakamı girilerek matematiksel hale dönüştürülmüş olur. Aynı şekilde 3\9 alt montajının 8 nolu demontaj işlemiyle demonte edilmesi sonucunda 4\9 ve 3 alt montajları oluşmaktadır. Bu tanımın matris içerisindeki matematiksel açıklaması, 8 nolu demontaj aktivitesinin yer aldığı sütundan aşağıya doğru inildiğinde i rakamının yer aldığı hücrelerin kesiştiği satırlar bu aktivite sonucunda ortaya çıkacak alt montajları vermektedir. Şekil 4 Demontaj Grafiğinden Oluşturulan Matris Sonuç olarak demontaj grafiği içerisindeki bilgi, matris şekline sokulmuştur. Matris şeklindeki demontaj bilgisi, uygun şekilde optimizasyon ile ilgili formüller içerisinde kullanılarak her demontaj işlemiyle ilgili oluşan kazanç ve maliyetler arasındaki farkın maksimize edilmesi yoluna gidilmiştir. Geliştirilen model için pratik bir çalışma yapılmış ve çalışmanın modeli doğruladığı anlaşılmıştır. Yapılan çalışmada, matris yerine demontaj grafiğini matematiksel modele dönüştürmede nod ifadelerinden yararlanılmıştır. Bu ifadelerde, örneğin A1+A2+A3«.pp wi5wr ggj mu» SömSöffiÂSEv IUUMUL («»3 _ı»ı Ti» ».Si» UJB» MffTYASSEfflLY I.^LP*. SfelPK.ff.PA.POHİâaST -tîStİPMÜSv“ İJ4CT M7»> -M»1M ”ÎOT _wıra COmUSSBULY OWHSH10WSCUHP ASSEMBLY MS. POM USECMMH jgjj TSsfi“îuilâ TÜH USA mm SVS7BHSSBH.V p?,as,atd,M,ca,«. Î5ÎSKÖCÎRV ”MfiS“uf«s IJ4H» «17S ”MİMİ mm «KG ASSEMBLY -«92S1 jm IgB ipsüs ^SaöiS -WSJ!“İİMİ 3h: Steel P0M.SBS tSassekbly PP.PCaSlsel ~vm MBS -«.5J1M _WS71S ”Mise lljijg «MI CAP speMMT TölabmT ~Sp2 MÎIH TİS PWHIIBI» Steel, PP. Mia mmm muk :.S5Î MUM KSfflWGEHOSEASSBBLV Steel PVC PP, PA. POM, Rutbg. Co -« skobSv 8.3«i TO 1.UM» E4ST0IIASSEM.T ?1,11111“İMİK ”?«»« _!S! J*§ »1 4NJ1D ' 3&: Sösecu» assembly i ran ~Wm MSMWMY ~mkT mm jsm im wmcwifmiz, Îİ!SKSb«V mfimST Steel AES, PA fBEDFOOTBSACBT 127 raunv a,mn atumt» ısa AM «w WW En uygun demonfaj düzeyinin bulunmasında girdi olarak kullanılan, çamaşır makinesinin tüm komponentleri için, ömür sonu değeri (EOV), demontaj maliyeti (Disassembly Cost), tekrar işleme maliyeti (Reprocess Cost), kazanç (Gained Cost) ve geri dönüş (Rate of Return Time) oranlan hesaplanmıştır. Komponeniier için,. Demontaj zamanı,. Mamul ömür sonu seçenekleri,. En uygun demontaj zamanı,. Kazandırdığı maliyet,. Çevreye olan etkiler, Bulunduktan sonra geliştirilen 6 farklı senaryoya göre çamaşır makinesi incelenmiştir. 6 senaryo içinde çamaşır makinesinin tamamen demonte edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, çamaşır makinesinin optimum demontaj zamanı 2653,7 sn, kazanılan maliyet $106,56 ve çevreye olan etki -114,4935 mPt olarak bulunmuştur. Ayrıca çamaşır makinesi ile ilgili 2 farklı demontaj grafığide incelenmiştir. Çamaşır makinesinin ayrık demontaj grafiğinden okunan bilgi aşağıda verilmiştir. (Şekil 8) Şekil 8 Çamaşır Makinesi için Bulunan Ayrık Demontaj Grafiği 1) En uzun demontaj zamanı (komponent İD = 8, Destek Panel) 2) En kısa demontaj zamanı (komponent İD = !. Deterjan Çekmecesi) 3) 4) En büyük kazanç (komponent İD = 30, iskelet) En büyük kayıp (komponent İD = 13, Kauçuk) 5) En büyük çevresel etki (komponent İD = 13, Kauçuk) 6) En küçük çevresel etki (komponent İD = 30, İskelet) Yukarıdaki bilgiler ışığında, aynk demontaj grafiğindekı çevresel etki ve maliyet arasında kalan alanı maksimum yapan dizayn iyileştirmelerini yapmak mümkün olacaktır.2. Demontaj grafiğine (Şekil 9) bakıldığında çamaşır makinesinin yeniden kullanıma oldukça uygun bir ürün olduğu açıkça görülmektedir. Geri dönüşüm zamanına bağlı olarak, çevresel etki azalmakta, kazanılan maliyet artmaktadır. Şekil 9 Çamaşır Makinesi için Bulunan Mamul Demontaj Grafiği
Özet (Çeviri)
SUMMARY RESEARCH ON DISASSEMBLY EFFECTING AND MATERIAL RECOVERING STRATEGIES The research seeks to develop methodologies that aid in formulating the erid-of-iife strategies across a wide range of products. The analysis of current end-of-iife practices identifies improvements to product design that reduce the impact of manufactured goods on the environment. There are two core parts of this research. First, the methodology' determines what end-of-iife strategy is possible according to the product technical characteristics. Second, the methodology determines what end- of-iife strategy is possible according to the disassembly characteristics; the research validates the methods by comparing the proposed end-of-life strategies with current industry practice. The resulting methodologies guide product developers to specify appropriate end-of-life strategies. The product end-of-iife strategies include reuse, service, remanufacture, recycle, (with disassembly) and recycle (without disassembly). These case studies came from Japan, Korea, United States, and Europe. The product characteristics that influence the end-of-iife outcomes the most are product wear out life, technology cycle, level of integration, number of parts, design cycle, and reason for redesign. Furthermore disassembly characteristics in respect to product that influence the end-of-iife outcomes the most are product environmental impact, gained cost, and disassembly time. The research compares the strategies that companies have taken in implementing new environmental policies and to discover the most streamlined and cost-effective method for moving towards environmentally friendly product designs. The proposed methods can help the company to develop appropriate and profitable end-of-life strategies for their own market position.
Benzer Tezler
- Kayaçların kazılabilirlik ve jeoteknik özelliklerinin kollu galeri açma makinelerinin kazı hızları üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation into cuttability characteristics of rocks and geotechnical factors affecting the advance rates of roadheaders
KOUROSH SHAHRİAR
- Takım çalışması esaslı demontaj hattı işgören atama ve dengeleme problemi için oyun teorisi odaklı yaklaşımlar
Game theory-oriented approaches for multi-manned disassembly line worker assignment and balancing problem
YILDIZ KÖSE
Doktora
Türkçe
2023
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE ÇEVİKCAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN ERTEMEL
- Gövde enkesitinde çap doğrultusunda pim delikli balonların çekme taşıma yükünün deneysel irdelenmesi
The Experimental research of tensial ultimate loads of bolts with transverse hole
OĞUZ EYREKCİ
- Uzay kafes sistem ve örtü elemanları
Başlık çevirisi yok
NURGÜL PARLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE IŞIK