İnsan ve robot işbirliği olan üretim sistemlerinde ergonomi ve optimizasyon yaklaşımları
The optimization and ergonomics approaches for the manufacturing systems with human robot collaboration
- Tez No: 885948
- Danışmanlar: PROF. DR. BERNA ULUTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnsan ve Makine Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
İnsan-Robot İşbirliği, insanlar için ergonomik ve güvenli çalışma koşulları sağlayarak üretim iş istasyonlarını güçlendirir. Başarılı bir insan-robot işbirliği tasarlamak için operasyonel ve ergonomi hususları dikkate alınmalıdır. 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. Bu çalışmada, JACK yazılımında bir dişli pompa montaj istasyonu, işbirlikçi robotlar (cobot) 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 (girdi faktörleri), 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.
Özet (Çeviri)
Human-Robot Collaboration empower manufacturing workstations by enabling ergonomic and safe working conditions for humans. To design successful human-robot collaboration, operational and ergonomics aspects must be considered. In this study, a new methodology is developed to identify factors that can impact physical workload of workers' performance in a human-robot collaboration environment. The proposed approach contributes to the simulation-based optimization literature by integrating Digital Human Modeling and Factorial Experiments tools. In this study, a workstation design including cobots is simulated in JACK software. A set of controllable design parameters (input factors) that may influence the physical ergonomic risks are defined as number of cobots, task complexity, human's anthropometric characteristics (height and weight) and product features (weight and dimensions). Each factor has two levels as high and low. Fractional and full factorial designs were applied for elimination purposes and then to examine all interactions at high resolution, and 64 different experiments were modelled for different configurations of factor levels. Multi-objective optimization technique applied for five different performance measures that are characterized as cumulative compression, cumulative low back moment exposure on L4/L5, energy expenditure and cycle time. Main and interaction effects of input factors on performance measures are discussed and profit/cost analysis included. Lastly, a simplified model focusing on the highest impacts and risks is proposed. Factor levels that optimizes the cumulative low back moment and cycle time simultaneously was found when the weight is low, the part weight is low and the number of cobots is two. The proposed methodology shows the applicability and advantages of combining digital human modelling tools, and statistical design approaches.
Benzer Tezler
- Otomotiv sektöründe parça kontrolü için yapay zekâ destekli yazılım geliştirilmesi
Development of ai-supported software for part inspection in the automotive industry
ONUR ARDIÇ
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKÇEN ÇETİNEL
- Endüstri 4.0 ve mekatronik sistemler için yapay zekauygulamalarının geleceği
The future of artificial intelligence applications for industry 4.0 and mechatronic systems
PELİN TEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolİSTANBUL NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVİLAY UÇAR YÜZBAŞ
- Sözel olmayan insan-robot-biyomalzeme etkileşimi üzerine miselyum tabanlı işbirlikçi bir tasarım yaklaşımı
Non-verbal human-robot-biomaterial interaction a mycelium-based collaborative design approach
ŞEYMA BENGÜ ÖZMUTLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEGÜL AKÇAY KAVAKOĞLU
- Pazarlamada yapay zeka uygulamaları: Yapay zeka temelli logo tasarımlarının eye-trackıng analizi
Artificial intelligence applications in marketing: Eye-tracking analysis of artificial intelligence based logo designs
ZEHRA AKŞİT
- Design as making: Integration of design development and fabrication through human-computer interaction
Yaparak tasarlama: insan bilgisayar etkileşimi ile tasarım ve imalat süreçlerini bütünleştirme
SERDAR AŞUT
