Türkiye'de Endüstriyel Robot Kullanımı

Doç. Dr. Semra Durmuşoğlu, İşl. Müh. M. Sefa KÖKER

1. Endüstriyel Robotlar

ISO TR 8373 tanımına göre endüstriyel robot, üç veya daha fazla programlanabilir ekseni olan otomatik kontrollü, programlanabilir, çok amaçlı, bir yerde sabit duran veya tekerlekleri olan endüstriyel uygulamalarda kullanılan manipülatördür. Amerikan Robot Enstitüsü ise robot tanımını, "programlanabilir, çok fonksiyonlu, malzemeleri, parçaları, aletleri ve özel aygıtları taşıyabilir ve çeşitli programlanmış fonksiyonları yaparak çeşitli görevleri yerine getirir" şeklinde yapmaktadır.

Japonya'da ise robot, hafıza aygıtı takılmış, rutin işleri yaparak insanın yerini alabilen, belirlenmiş hareketleri otomatik olarak yerine getirebilen, ekipmanı tamamen sağlanmış makine olarak tanımlanmaktadır.

Robot kelimesi ilk olarak 1921 yılında Çekoslovak oyun yazarı Karel Capek tarafından yazılan Rossum's Universal Robots adlı bilimsel oyunda kullanılmıştır. Robot kelimesi Çekçe'de köle gibi çalışan anlamına gelen "robota" ve "robotnik" kelimelerinden türemiştir. Robotun tarihçesine bakılacak olunursa 3000 yıl önce robot fikri üzerine roman yazımı ile başlayan gelişme, M.Ö. 1000'de abaküsün icadı, 1623'te dört fonksiyonlu hesap makinesi, 1801 'de otomatik dokuma tezgâhları, 1938'de programlanabilir sprey boyama makinesi, 1939'da ilk elektronik bilgisayar, 1956'da ilk programlanabilir robot tasarımı, 1973'te ilk minibilgisayar kontrollü endüstriyel robot olarak süregelmiş ve günümüzdeki yapay zekâlı gelişmiş endüstriyel robotlara ulaşmıştır.

Robotlar, bugün mevcut olan otomasyon sistemlerinden sadece birini oluşturmalarına rağmen en esnek otomasyon sistemi olma özelliğine sahiptirler. Robotun en büyük iki temel özelliği; değişken olması, başka deyişle birçok değişik işi yapabilme ya da aynı işi değişik yollarla yapabilmesi ve oto adaptasyon, başka deyişle çevresiyle interaktif ilişkiler kurarak amacını kendi kendine gerçekleştirebilmesidir. Bir operasyon dizisinde işlem sırası değiştirildiği takdirde veya gerçekleştirilenlerden çok farklı yeni operasyonların yerine getirilmesi istendiği zaman, robotlar yapılması gereken değişikliklere kolayca uydurulabilirler.

Yeniden programlanabilme yeteneği bir robotun en önemli özelliklerinden biridir. Böylelikle belirli bir prosesin gerçekleştirilmesinin ardından bu prosesten çok farklı yeni bir prosesin gerçekleştirilmesi için geçecek hazırlık zamanı ve maliyetler minimuma indirilmiş olur. Bu adaptasyon işlemi, sabit otomasyonda oldukça büyük maliyetler getirebileceği gibi üretimin de önemli ölçüde aksamasına yol açacaktır.

Robot, bir yere sabitlenmiş bir koldan meydana gelir. Bu koldaki her uzuv birbirine eklemler vasıtasıyla bağlanır. Robot kolunun ucunda robotun bileği vardır. Genelde robot bileği yukarı-aşağı, sağa-sola ve dönme hareketi yapar, dolayısıyla üç serbestlik derecesine sahiptir.

Robot kolundaki uzuvlar koordinat sistemine göre değişiklik gösterir. Robot bileğine tutucu takılır. Tutuculara örnek olarak çok parmaklı tutucular, vakum, manyetik aletler, görünüm ve dokunma kabiliyetli olarak insan eline benzer tutucular gösterilebilir. Bu tutucular robota verilen göreve göre değişkenlik gösterir. Başka deyişle robotlar, tutucu vasıtasıyla işe özelleşmiş olurlar. Bunlardan başka tutucu vasfında olmasa da robot koluna bağlanan çeşitli aletler vardır. Robotun yapacağı işe göre takılan bu aletler genelde sabit olup ayrıca işini yapabilmesi için gerekli malzemeyi dışarıdan ek olarak alırlar. Bunlara örnek olarak su-jetli kesme için alet olarak robotun ucuna takılan meme verilebilir. Gerekli olan basınçlı su bir boru vasıtasıyla ayrı bir motorlu sistemden sağlanır. Ark kaynağı, punta kaynağı v.b. işlemleri yapmak için robotun ucuna takılan aletler de buna örnek olarak gösterilebilir.

2. Robotların Sınıflandırılması

Robotlar çeşitli özelliklerine göre sınıflandırılmaktadır. Koordinat sistemlerine göre, yetenek düzeylerine göre, kontrol tipine göre, teknoloji seviyesine göre,  enerji kaynaklarına göre, yaptıkları işe göre ve Lert tarzı sınıflandırma en sık kullanılanlarıdır.

2.1. Koordinat Sistemine Göre Sınıflandırma

Robotlar, koordinat sistemine göre; kartezyen koordinatlı, silindirik koordinatlı, SCARA, küresel koordinatlı ve eklemli kol olarak sınıflandırılırlar.

Kartezyen koordinat sisteminde çalışan bir robot kolunun çeşitli uzuvları birbirine göre dik kalmak üzere yer değiştirirler. Robot, farklı uzuvların boyutlarıyla sıralanmış hacmin herhangi bir bölümüne rahatlıkla ulaşabilir. Basit geometrisinden dolayı tutucunun hareketi kolaydır. Uzuvlarının sadece birinin hareket etmesi gerektiğinden diğer çeşitlere göre dikey hareketi çok kolaydır. Bir yere ulaşması için hesaplanacak yol çok basit olarak bulunabilir. Bu tip robotlar, genellikle yüksek yükleme kapasitesinin ihtiyaç olduğu ağır işlerde kullanılırlar. Ulaşabildiği alan içerisinde çok işbilen yetenekli robotlardır.

Silindirik koordinatlı robotlar, bir temel yatağı etrafında dönebilen ve diğer iki uzvu taşıyan ana bir desteğe sahip robotlardır. Bu uzuvlardan biri düşeyde, diğeri radyal doğrultuda hareket etmektedir. Silindirik koordinatlı robotlar, kaynağın ve hedefin aynı doğrultuda olmadığı montaj işlerinde çoğunlukla kullanılırlar. Robotun dönüş kabiliyeti çok yüksek olduğundan belirli bir doğrultuda olmayan işlerde kartezyen koordinatlı robotlara göre çok hızlıdırlar.

SCARA robotlar, silindirik koordinatlı robotların özel bir tipi olarak kabul edilebilir. Bu tip robotta, temel yatağı etrafında dönen temele paralel kolunun ucunda aynı şekilde temele paralel dönen ikinci bir uzuv vardır. SCARA robotlar, genelde hafif ve orta elektronik mekanik montajında, parça test etmekte, malzeme taşımada, makine yüklenmesi ve boşaltılmasında kullanılmaktadır. Maksimum 20 kg. taşıma kapasitesine sahip olmasına karşın dikey, çok hızlı hareketi, çalışma hacmi içerisinde istediği yere çok çabuk ulaşılabilmesini sağladığından özellikle montaj işlerinde çok popülerdir.

Küresel koordinatlı robotlarda, kola ait uzuvlardan biri doğrusal hareket yapabilecek, bunu destekleyen diğer uzuvlardan biri temele dik olan eksen etrafında, diğeri de bu eksene dik ve temele paralel bir eksen etrafında dönmektedir. Dikey hareket kolun açısal hareketiyle tutucunun aşağı ve yukarıya çıkabileceği kadardır. Bu tip robotlar, cilalama, transfer işlemlerinde, test ve kontrolde ağırlıklı olarak kullanılmaktadır.

Eklemli kol tipi, başka deyişle döner koordinatlı robotlar, ulaşılabilir çalışma alanı ve ulaşma şekli göz önüne alındığında küresel koordinatlı robot olarak değerlendirilebilir. Robot kolunda dört ve bileğindeki iki serbestlik derecesi ile bu tip robotlar, ulaşılabilirlik olarak maksimum dereceye ulaşmışlardır. Ancak kontrol işlemindeki zorluklar nedeniyle bu koordinat sistemi robot tekniğinde geç uygulama alanı bulabilmiştir.

Bir kg.'lık yükleme kapasitesine sahip olanları genelde paketleme, parça ekleme ve montaj, test etme ve kontrol işlerinde, dört kg.'Iık yükleme kapasitesine sahip olanları su-jetli ve lazer kesme işlemlerinde, paketleme ve malzeme taşıma işlerinde, on ile yirmi kg. arası yükleme kapasitesine sahip olanları ise ark kaynağı, makine yükleme ve boşaltma, sırlama, çapak alma, zımpara ve polisaj işlemlerinde kullanılmaktadır. Pek çok işte bu tip robotların kullanılmasının nedeni, hedefe istenilen şekilde ulaşabilir olmalarıdır.

2.2. Yetenek Düzeyine Göre Sınıflandırma

Bu başlık altında endüstriyel robotlar; sıra kontrollü, öğrenebilen, kontrollü yörünge, adaptif ve zeki robotlar olarak sınıflandırılırlar.

Sıra kontrollü robotlar, başlangıç komutlarına bağlı olarak belirli bir işlem dizisini sırasıyla gerçekleştirirler. Çeşitli zamanlarda farklı sıralarla işlem yapmak üzere ayarlanabilirler, fakat ayarlamadan sonra yeni bir ayarlamaya kadar aynı işlem sırasını takip etmeleri söz konusudur.

Öğrenebilen robotlara bir seri hareketi icra etmesi öğretilebilir. Manyetik disk, manyetik bant, ram türü bir kayıt aracı pozisyon sensörlerinden gelen koordinat bilgilerinin kaydedilmesi için kullanılır. Her noktada üç eksene ait koordinat bilgileri kaydedilir. Tüm yol aynı şekilde işlendikten sonra robotun aynı yolu tekrarlaması istenir. Öğretme işlemi bir insan tarafından gerçekleştirilir ve yol boyunca izlenecek yörünge ve hareketler öğretici tarafından tespit edilir.

Kontrollü yörünge robotları, öğrenebilen robotlar ile adaptif robotlar arasında kalır. Bir dereceye kadar nümerik kontrollü takım tezgâhlarına benzediklerinden nümerik kontrollü robotlar olarak da adlandırılırlar.

Adaptif robotlar, çevrelerine reaksiyon verecek şekilde bilgisayar kontrolüne ve sensör geri beslemesine sahiptirler. Bu robotların çoğu kontrollü yörünge özelliğine sahip olmakla birlikte bir operasyonun gerçekleştirilmesi esnasında yörünge ve hareketleri değiştirebilme yeteneğine de sahiptirler. Örneğin, bir kaynak robotu bir görme sensöründen alınan bilgiler vasıtasıyla tanımlanan yörünge yanlış olsa bile doğru kaynak dikişini gerçekleştirebilir.

Zeki robotlar, çevrelerini sezme hareketlerini değiştirme yeteneğine sahiptirler. Bu nedenle çevreye ait bir model ve bilgi tabanına sahip olmaları gereklidir. Yapay zekâ araştırmalarına göre robotlarda zekilik, çeşitli amaçlı sensörler topluluğuna, büyük bir hafıza kapasitesine ve çevreyi modelleme yeteneğine sahip olmak anlamına gelmektedir.

2.3. Kontrol Tipine Göre Sınıflandırma

Robotlar, noktadan noktaya, sürekli yörünge, kontrollü yörünge, servo ve servo olmayan robotlar olarak sınıflandırılabilir.

Noktadan noktaya robotlar, en ucuz ve en basit robotlardır. Bu robotlar, belirli bir noktadan başka belirli bir noktaya hareket ederken bu iki nokta arasında, önceden belirtilmiş noktalarda durma yeteneğine sahip değildirler.

Durma noktaları pek çok uygulamada mekanik olarak belirlenmiştir ve her yeni operasyon için yeniden ayarlanmaları gerekir. Bu noktaların tespitinde genellikle potansiyometrelerle kontrol edilen servo-motorlar kullanılır.

Sürekli yörünge robotları ise, belirli bir yörünge boyunca tanımlanmış her noktada durabilirler. Böylece robotun belirli bir doğruyu ya da eğriyi takip etmesi sağlanabilir. Durma noktalarının hafızada yer alması gereklidir.

Kontrollü yörünge robotları, kontrol donanımları sayesinde doğrusal ve dairesel interpolasyonla elde edilen eğrisel yörüngeleri yüksek doğrulukla takip edebilirler.

Bu tip robotların bazılarında yörünge geometrik olarak veya denklemlerle tanımlanabilir. Kontrol için başlangıç ve bitiş koordinatları ile yol tanımlamasının verilmesi yeterlidir.

Servo robotlar, pozisyonlarını ve hızlarını ölçerek kontrol devresini geri besleyecek sensörlere sahiptirler. Böylelikle robotun belirli bir yörüngeyi takip etmesi sağlanır. Servo olmayan robotlar ise istenen noktaya ulaştıklarının farkında olmazlar.

Servo ve servo olmayan robotlar, sırasıyla kapalı ve açık çevrimli robotlar olarak adlandırılırlar.

Kontrollü robotların tümü, servo özelliklerine sahiptirler ve yol hatalarını sürekli olarak düzelterek istenen noktaya ulaşırlar.

2.4. Teknoloji Seviyesine Göre Sınıflandırma

Robotların teknoloji seviyesini tayin etmek oldukça güçtür. Yüksek, orta ve düşük olmak üzere üç teknoloji seviyesine ayrılsalar da bugün yüksek teknoloji olan robotlar, 10 veya 20 yıl sonra orta veya düşük seviyede kalmış olabilir.

Düşük teknolojili robotlar, algılayıcı kontrollü değildirler. Kaldırma kabiliyetleri 12 kg. veya daha azdır. Pnömatik kaynaklı kaldırma özelliği, düşük teknoloji seviyesinde olduğunu gösterir. Genellikle iki, üç veya dört eksenli harekete sahiptirler. Bu tip robotlar, malzeme taşımada, makinelerin yüklenme ve boşaltımlarında ve çok basit montaj işlemlerinde kullanılırlar.

Orta teknoloji seviyesindeki robotlar, kaldırma, yerleştirme ve makine doldurma boşaltma işlerinde kullanılırlar. Bu tip robotlar dört, beş veya altı eksenli harekete sahiptirler. 135 kg.'a kadar olan yükleri taşıyabilirler.

Yüksek teknolojiye sahip robotlar, malzeme taşıma, makine yükleme boşaltma, boyama, kaynak ve birçok üretim işlerinde kullanılırlar. Altı, yedi, sekiz veya dokuz eksenli harekete sahiptirler ve 135 kg. veya daha fazla ağırlıkta rahatlıkla çalışabilirler. Çoğu sürekli koordinatla hareket eden robotlar, yüksek teknolojiye sahip robotlardır.

2.5. Enerji Kaynağına Göre Sınıflandırma

Kullandıkları üç temel enerji kaynağına göre robotlar, elektrik robot, hidrolik robot ve pnömatik robot adlarını alırlar. Bir robotun aynı insan gibi kaldırma kuvveti vardır. Bu kaldırma kuvveti hareket ettirilecek nesnenin ağırlığına, şekline, ne kadar hızlı ve ne yöne gitmesi gerektiğine göre farklılık gösterir. Küçük robotlarda bu kuvvet hava basınçlı pnömatik sistemle ya da elektrik gücü ile elde edilirken orta büyüklükte ve büyük robotlar genelde elektrik ya da hidrolik güç kullanır.

2.6.  Yaptıkları İşlere Göre Sınıflandırma

Robotları görevlerine göre sınıflandırmada temel problem, yaptıkları işin değişebilmesidir. Kollarına takılı aletin ve programlarının değişmesiyle görevleri değişmiş olur. Özellikle bazı işler için robotun işini değiştirmek çok kolay olmayabilir.

Örneğin, bir kaynak robotunu nokta kaynağı yapabilen duruma getirmek için tüm ekipmanının ve çalışma sisteminin değiştirilmesi gerekecektir. Yaptıkları işlere göre robotlar boyacı, kaynakçı, montajcı ve malzeme taşıyıcısı gibi isimler alırlar.

2.7.  Lert Tarzı Sınıflandırma

Lert tarzı sınıflandırma, robotun her bir ekseni için sınıflandırmayı esas alır. Bu sınıflandırma, hareket yönüne ve şekline göre belirlenir. Doğrusal hareket, uzama hareketi, dönme hareketi ve burulma hareketi olarak dört temel hareket tarzı bulunmaktadır.

Robotlar, çeşitli özelliklerine göre sınıflara ayrılırlar. Bu sınıflandırmalarda göz önüne alınan en önemli özellikler, robotun kontrol tipi, yeteneklerinin seviyesi ve mekanik seviyesidir.

3. Robot Kullanım Nedenleri

Günümüzde robot, değişen iş şartlarına göre insanlar tarafından tekrardan programlanabilen hareketler yardımıyla az bir maliyetle kendisini yeni şartlara uydurabilen çok fonksiyonlu bir cihaz anlamına gelmektedir. Endüstriyel, askeri, sağlık, eğitim, araştırma alanlarında, ayrıca şov veya promosyon, kişisel ve hobi amaçlı olarak robotların kullanımı mümkün olmaktadır.

Robot, genelde bir insanın yapacağı işleri yapmak için programlanır. Isaac Asimov'a göre bir robot;

*  İnsana zarar veremez ya da sonuçta insanın zarar görmesine sebebiyet verecek bir hareket içerisine giremez.

*  Birinci koşula uymak şartıyla mutlaka insan emrini yerine getirir.

*  Bu iki koşula uymak kaydıyla kendisini, meydana gelebilecek bir zarara karşı korur.

Günümüzde endüstriyel alandaki robotlar, insan işçilerin sıkıcı,  kötü,  tehlikeli veya çok ince görülmesi gereken işlerde yerini almak üzere tasarımlanmaktadırlar. Yaptıkları hareketlerde insan hareketlerini taklit etmektedirler, fakat insanın düşünce ve hareket tarzını kopyalayamazlar. Bazen insanların sahip olmadıkları metotlar ve özellikler yardımıyla bir insanın gösterebileceği performansın üzerine çıkarlar. Örneğin bir robot kızılötesi ve ultrasonik sensörler kullanabilir ve görüşü insandan daha iyi düzeyde olabilir. Göz olarak kullandığı sensörleri insandakinden farklı yerlerde, örneğin parmağında olabilir, böylelikle insanın göremediği şeyleri görebilir ve daha titiz bir çalışma yapabilir. İnsanların çalışamadıkları koşullar altında elektromanyetik özelliklere, özel tutma-kavrama cihazlarına ve değinilen tüm diğer özelliklere sahip bir robot rahatlıkla çalışabilir, çoğu zaman da daha ucuza daha iyi performans gösterebilir.

O halde üretim alanlarında birbiriyle bütünleşik üç olgu vardır: insan, robot ve otomasyon. Ne zaman bir işi yapmak üzere bir insanı veya bir robotu görevlendirmeli ya da otomasyon kullanılmalıdır? Bu sorunun cevabı bir kaç noktada gizlidir: Yapılacak iş pis, tehlikeli, zor veya ağır, kasvetli bir iş midir? Eğer öyleyse insan işçi bu işi uzunca bir süre aynı performansta yapamayacaktır. Bu durumda işi otomasyona veya robot işgücüne devretmek daha rantabl olacaktır.

Bir diğer önemli soru; bu işi insanların yapmaya gönüllü olup olmadıklarıdır.   Çünkü insan bir çeşit en esnek makinedir.   Çok değişik koşullara uyum sağlama becerisi vardır. Eğer bir iş insan tarafından yapılabilecekse, insan tarafından yapılması daha iyidir,   fakat eğer iş zor ve çok tekrarlı bir işse insanlar bu işi yapmaya gönüllü olmayacaklardır ve işi robot işgücü yardımıyla halletmek daha mantıklı olacaktır.

Aşağıda verilenler robotun insan yerine tercih edilme sebeplerinden bazılarına gösterge olmaktadır.

* Emek maliyetlerinin yüksek olduğu ülkelerde robot sayısının artmasındaki en önemli unsurlardan biri üretim maliyetlerinin robot kullanımıyla düşürülmesidir. Sosyal, sağlık ve emeklilik gibi yardımların da göz önüne alınmasıyla ortaya çıkan maliyet robot için harcanan paranın 3-4 katını bulabilmektedir. Ancak, emeğin ucuz olduğu ülkelerde tam tersi bir durum ortaya çıkmaktadır.

* İşçilerin görevde olduğu sürecin % 15-20'lik bir bölümü ortaya çıkan yorgunluğun giderilmesi ve diğer ihtiyaçların karşılanması için geçer. Bu süre robotlarda % 2'yi geçmemektedir.

* Robotlarda yorgunluk ve dikkat kaybı söz konusu olmadığından hatalı imalat sayısı insanın neden olduğu hatalı imalat sayısına göre neredeyse 0'dır. Böylece hatalı imalatın üretim maliyetindeki payı çok düşük kalır.

* Robotun insanlar gibi haftalık 40 saat çalışma süresi kısıtı yoktur. Tüm hafta gece gündüz çalışabilir. Dolayısıyla insanlar bir işte vardiyalar halinde çalışıp sürekli değişim olurken o işte aynı robot devamlı çalışmaktadır. Bu yönüyle de birim üretim maliyeti çok düşmektedir.

* Robotlar bazı işlerde insanlara kıyasla çok daha hızlı çalışırlar. Örneğin bir ark kaynağı robotu dakikada 75 cm. kaynak yapabilirken ortalama bir kaynak ustası dakikada ancak 25 cm. kaynak yapabilir. Hacimlerin ve ekipmanların daha etkin kullanımı ile belirli bir program dâhilinde üretkenlik artmaktadır.

* Robotların pozisyonlama yeteneği insana göre daha yüksektir. Robot ile gerçekleştirilen bir kaynak dikişi genellikle taşlanmaya ihtiyaç duymaz ve robot ile üretilen parçalar insanın ürettiklerinden daha iyi toleranslara sahiptirler. Bazen operasyon hızının yüksek olması kaliteyi artırabilir. Örneğin ince parçaların kaynağının hızlı yapılması ısı yayılımını önleyerek parçalardaki çarpılmaların azalmasını sağlayacaktır. Ayrıca hızın kontrol edilmesiyle homojen bir kaynak dikişi elde edilecektir.

* Sıcak dövme preslerinde tezgâh yüklenmesi ve boşaltılması robotların ilk uygulama alanlarından biri olmuştur. Yüksek sıcaklıktaki dövme esnasında parça belirli bir konumda tutulmalıdır. Önceleri bu işi, iki kişi uzun maşalar vasıtasıyla yaparken robot uygulanmasıyla tutma işi tutucu yardımıyla robot tarafından yapılmaya başlanmıştır. Böylece daha büyük hızlara ulaşılırken çalışanlar da sıcak parça ve kıvılcım sıçrama tehlikesinden uzaklaştırılmış olurlar. Daha iyi bir konumlamayla da ürün kalitesi artırılmış olur.

* Bazı boyama işlerinde asit boyalar kullanılır ve bu boyalar da boyama görevlisinin sağlığı açısından çok tehlikelidir. Personelin sızdırmaz giysileri ve başlıklarla çalışmaları gerekir. Takılan başlıklara sürekli hava beslemesi gerekir. Bu koşullar altında çalışmak verimsiz ve yorucudur. Oysa aynı iş ortamında bulunan ve daha önceden programlanmış hareketleri yapan bir robot vasıtasıyla daha hızlı olarak daha yüksek kalitede gerçekleştirilebilir.

* Her idarecinin birbirleriyle sürekli rekabet eden ve her söyleneni yapan çalışanları tercih edeceği aşikârdır. Aslında böyle bir durum her idarecinin hayalidir. Bazıları bir robot sistemi oluşturarak ve diğer ekipmanları da bu sisteme uydurarak bu hayali gerçekleştirmeye başlamışlardır. Yapılacak işlemler çok hassas biçimde programlanabilir ve malzemeler robot iş hücrelerine bilgisayar kontrolü altında ulaştırılabilir.

* Robotlar, önceden programlanmış hareketleri büyük bir doğrulukla gerçekleştirdikleri gibi ne yapıldığını da büyük bir doğrulukla kaydedebilirler. Bu kayıtlar programlama, planlama ve kontrol işlemlerinin iyileştirilmesinde önemli bilgileri teşkil eder.

* Robotlar, yeniden programlanma hatalarının düzeltilmesi işleminin basitliği dolayısıyla değişik işlere adaptasyonda önemli güçlük doğurmazlar ve işlemler uzun süreli üretim durmasına neden olmaz. Oysa sabit otomasyonda değişiklik yapmak, uzun süreli üretim aksamalarına neden olmaktadır.

* Çeşitli uygulama durumlarında yeniden programlanabilme yeteneği, tutucunun değiştirilebilme özelliği, sistem ömrünü uzatır. Sabit otomasyon sistemlerinde değişiklik yapmak önemli bir harcamayı gerektirir ki bu harcama zaman zaman sistemin yeniden oluşturulma maliyetine yakın olabilir.

Robot işgücü ve insan arasında tercih yapılırken maliyetler de mutlak olarak göz önünde bulundurulmalıdır. Sonuçta robotlarında makineden bir farkı yoktur. Çalışma alanının maksimum kullanımı, robot parkını kurmak için gerekli yatırım, diğer maliyetler işletme açısından hayati önem taşırlar. Yatırımın geri dönüş süresi de göz ardı edilmemesi gereken bir konudur.

4. Türkiye'de Robot Kullanımı

Türkiye'de endüstriyel robot kullanım durumunu belirlemek amacıyla bir araştırma yapılmıştır. Bu araştırma iki yönlü olarak gerçekleştirilmiştir. Paralel olarak yürütülen araştırmaların ilk kısmında endüstriyel robotların kullanıldıkları alanlar, tercih nedenleri ve sağladıkları faydaları sorgulayan bir anket düzenlenerek İstanbul Sanayi Odası'nca ilk 500 firma arasında gösterilen ve robot kullanma olasılığı yüksek olan 101 firmaya gönderilmiştir. Bu firmaların 25'inden cevap alınabilmiştir. İkinci kısım çalışma ise Türkiye'de kurulu endüstriyel robot satıcısı olan firmalar bazında gerçekleştirilmiştir.

4.1. Kullanıcılar Bazında Araştırma

Anketi yanıtlayan 25 firma arasından aşağıda verilen 9 firma robot kullandığını belirtmiş, diğerleri ise üretimlerinde robot kullanmadıklarını ifade etmişlerdir. Bu firmalar da otomotiv, gıda, ev aletleri, lastik, makine ve tel, kablo gibi çeşitli sektörlere dâhil firmalardır.

Firma 1:

Bu firma yüksek teknolojiye sahip olup otomobil üretimi konusunda faaliyet göstermektedir. Firmada 13'ü punta kaynağı, 2'si mastikleme işinde olmak üzere 15 adet robot kullanılmaktadır. Bir yıl öncesine kadar firmada 4 adet robot varken 11 adet daha alınarak robot yatırımında önemli bir artış kaydedilmiştir. Eski robotlar ACMA marka iken yeni robotların hepsi ABB marka olarak tercih edilmiştir. Kullanılan robotların kartezyen koordinatlı oldukları belirtilse de bunların küresel koordinatlı oldukları yaptıkları işten ve üretici firma olan ABB'nin referans listesinden tespit edilebilmektedir.

Firma 2:

Yüksek teknolojiye sahip bu firmada montaj amaçlı olarak 3 adet robot kullanılmaktadır. Bunlardan biri KUKA, diğer ikisi ABB markadır. KUKA olanı dört yıldır, diğerleri ise bir buçuk yıldır kullanılmaktadır. Diğer firmada olduğu gibi robotlar kartezyen koordinatlı olarak belirtilmelerine rağmen aynı sebeplerden dolayı küresel koordinatlı robot sınıfına girmektedirler.

Çamaşır makinesi üretimi yapan bu firmada robotlar, hızlı çalışma, kaliteli üretim ve iyi çalışma koşulu sağlamalarından dolayı tercih edilmişlerdir. Firmada robotlar haricinde, CNC, AS/RS, bilgisayar destekli taşıma sistemleri ve otomatik muayene sistemleri kullanılmaktadır.

Firma 3:

Cam ev eşyası üreten bu firmada endüstriyel robotların yanında CNC, bilgisayar destekli otomatik tezgâhlar, paketleme makineleri ve stok kontrolü kullanılmaktadır. Yüksek teknolojiyle üretim yapan firmada ortalama yaşları 3 yıl olan IPS ve VT markalı 7 adet robot mevcuttur. 2 robot daha alınması, 2000 yılına kadarki plan kapsamındadır. Robotlar paketleme amacıyla kullanılmaktadır. Robot tercih nedenleri ürün maliyetini azaltması ve kaliteli üretimdir.

Firma 4:

Firma, seramik sağlık gereçleri üretimi yapmaktadır. Yüksek teknolojiye sahip firmada boyama işlerinde kullanılmak üzere 1 adet küresel koordinatlı robot mevcuttur. Kaliteli üretim için tercih edilen robot, Netzch markalıdır ve 7 senedir faaliyettedir.

Firma 5:

Hafif ticari araç, ağır ticari araç, otobüs ve minibüs üretimini yüksek teknoloji ile gerçekleştiren bu firmada iki robot mevcuttur. ABB markalı ve küresel koordinatlı bu robotlar gövde imali, tavan ve bitim puntoları yapmak amacıyla kullanılmaktadır. Tercih nedenleri kötü çalışma koşullarından kurtulmak, robot teknolojisi ile tanışmak ve otomasyonla robotun entegrasyonunu sağlamak olarak belirtilmiştir. Firmada robot dışında CNC ve DNC mevcuttur.

Firma 6:

Marş motoru, alternatör, cam-sil motoru, far, klima, ateşleme bobini gibi araba parçaları üreten firma orta teknoloji düzeyine sahiptir. Bu firmadaki 36 robotun dışında bilgisayar destekli olarak SINUMERIC-810, 840, FANUC/OT, SIMATIC(PLC), OMRON(PLC)' ve KOYO(PLC) makineleri kullanılmaktadır. Kullanılan robotların ikisi silindirik, diğerleri kartezyen koordinatlıdır. Kartezyen koordinatlı robotların ikisi akım enjeksiyon presi içinde, biri kaplama tesisi içerisinde, ikisi boyama işlerinde, beşi malzeme taşıma işlerinde, on ikisi sarım işinde, üçü yapıştırma işinde, üçü balans işinde ve altısı tornalama işinde kullanılmaktadır. Silindirik koordinatlı olanlar ise boyama işinde kullanılmaktadır.

Boyama işlerinde kullanılan 2 adet robot ABB markalı olup ortalama on yaşındadır ve bu robotlar makineye dâhil olarak alınmaktadır. Yapıştırma işinde kullanılan robotlar ise SEIKO ve HITACHI markalı olup ortalama üç yıldır kullanımdadır. Tornalama işlerindeki robotlar COMEC markalıdır ve ortalama dört yıldır, sarım işlerindeki oniki robot ise AXIS markaya sahip olup ortalama on yıldır hizmet vermektedir.

Firmanın robot tercih nedenleri kullanıldıkları alanlara göre küçük farklılıklar göstermektedir. Örneğin, boyama, vernikleme ve tornalama işlemlerinde kullanılanlar öncelikle kaliteli üretim ve sırasıyla düşük maliyet ve hızlı üretim için tercih edilmişlerken yapıştırma ve sarım işleri için kullanılanlar ise öncelikle kaliteli üretim için tercih edilirlerken ikincil olarak hızlı üretim ve üçüncül olarak düşük maliyet tercih konusu olmuştur.

Firma 7:

Cam ambalaj ürünleri imal eden bu firmada 16 adedi paketleme, 2 adedi malzeme taşımada kullanılmak üzere toplam 1 8 adet robot ve bunlardan başka bilgisayar destekli olarak elektronik zamanlama sistemleri (FUTRONİK), elektronik drive sistemleri (SIEMENS) ve DCS mevcuttur.

Paketleme işlerinde kullanılan robotların on üçü EMMETI marka olup ortalama bir yaşındadır. OSMBKA markalı diğer üçü ise ortalama on beş yaşındadır. Malzeme taşıma işlerinde kullanılanlar da EMMETI markalıdır ve bir yaşındadırlar. Firma bir yıldır robot için büyük yatırımlar yapmakta olup 2000 yılına kadar başka robot alımı planlamamaktadır. Robotların tercih nedenleri ise düşük ürün maliyeti, hızlı üretim ve kaliteli üretim olmuştur.

Firma 8:

Bu firma otomobil ve yedek parçalarını üretmektedir. Yüksek teknoloji ile üretim yapan bu firmada 25 adet robot yanında bilgisayar destekli olarak üç boyutlu ölçme, CNC ve DNC işleme merkezleri mevcuttur. Robotlardan COMAV markalı olan 10 adedi punta kaynağı, altı adedi tozaltı kaynağı, iki adedi macun çekmede kullanılmaktadır. 7 adet robot ise ABB marka olup boyama işlerinde kullanılmaktadır. Punta kaynağındakiler bir, tozaltı kaynağı yapanlar dört, boyamadakiler beş ve macun çekmedekiler üç yaşındadır.

Robotların kullanıldıkları alanlara göre tercih nedenleri şöyle sıralanabilir; punta kaynağı yapanlar hızlı üretim, kaliteli üretim ve düşük ürün maliyeti, tozaltı kaynağında kullanılanlar kaliteli üretim, hızlı üretim ve düşük ürün maliyeti, boyamadakiler kaliteli üretim, hızlı üretim ve kötü çalışma koşulları, macun çekmede kaliteli üretim, hızlı üretim ve düşük ürün maliyeti.

Firma 9:

Minibüs, otomobil ve kamyon üreten firma yüksek teknoloji ile üretim yapmakta ve robotlarla birlikte bilgisayar destekli olarak CNC freze ve torna, DNC (CIMATEX 3000), CAD, PDES, PROIE, CADDS, FEM ANSYS, PRO/MECHANICA sistemlerini kullanmaktadır.

Robot toplam sayısı 18 adettir. Bunlardan dört adedi ark kaynağı, on üç adedi punta kaynağı ve bir adedi de gaz (lazer) ile kesmede kullanılmaktadır. Punta kaynağında kullanılanların on ikisi ABB markalı olup ortalama üç yaşında, diğeri ise KAWASAKI markalı ve on yaşındadır. Ark kaynağında kullanılanların üçü ABB markalı ve ortalama üç yıllık, diğeri ise KUKA marka olup altı yıllık bir kullanıma sahiptir. Gaz ile kesmede ise KUKA markalı robot yaklaşık beş yıl önce kullanıma alınmıştır.

Punta kaynağında robot kullanmanın tercih nedenleri kaliteli ve hızlı üretim, ark kaynağında ise ekonomik olması, kaliteli ve hızlı üretim yapmasıdır. Gaz ile kesme robotu tüm parçaların hızlı yerleştirilmesi amacıyla işin sürekliliğini sağlamada kısıt noktanın kolayca aşılması amacıyla kullanılmaktadır.

4.2. Satıcılar Bazında Araştırma

Türkiye'deki robot satıcıları arasında en büyüğü ve Türkiye'deki robotların yaklaşık yarısını satan firma ABB'dir. Altınay ve Bosch firmaları da az bir payla faaliyet göstermektedir. Sözü geçen satıcılar bazında yapılan araştırma sonuçları aşağıda verilmiştir.

ABB Firması:

ABB firması, dünyada 140'tan fazla ülkede 60 bin kadar robot kurmuş öncü bir firma niteliğine sahiptir. Türkiye'de de pazarın hâkimidir. Firmanın ülkemizde sattığı robotların yaptıkları işlere ve kullanıldıkları sektörlere göre dağılımları şöyledir:

Bu firmanın sattığı robotların % 37'si otomotiv, % 24'ü beyaz eşya ve % 18'i otomotiv yan sanayide kullanılmaktadır. Geri kalan kısmı ise çeşitli sektörlere dağılmıştır. Kullanım alanları olarak incelendiğinde ise % 38'lik bir oranla en fazla malzeme taşıma faaliyetlerinde kullanımı olduğu belirlenmiştir. Bu alanı % 26 ile punta kaynağı ve % 12 ile ark kaynağı uygulamaları izlemektedir. Geri kalanlar ise ambalaj, jet ile kesme, kaplama gibi pek çok alanda faaliyet göstermektedir.

ALTINAY Firması:

Altınay robot, pazardaki ilk ve tek robot üreticisidir. Bazı parçalar ithal olmasına rağmen robotun büyük bir kısmı ülkemizde üretilmektedir. Toplam satış 12 adet olmuştur. Bu robotlar sanayide ağır sanayi robotu, depolama, istifleme, çapak alma ve kaynak işlemlerinde ve diğer işlemlerde kullanılmaktadır.

BOSCH Firması:

Bosch firması da çalışmamız başlangıcına kadar 1 adet SCARA ve 11 adet kartezyen koordinatlı robot pazarlamıştır. Bu tip robotların fiyatları ve yetenekleri küresel koordinatlara göre daha azdır.

4.3. Bulguların Değerlendirilmesi ve Yorumlanması

Araştırma sonucunda anketler vasıtasıyla 123 robot ve üreticilerle görüşmeler yoluyla 131 robot tespit edilmiştir. Bunların 30 adedi ortak olmasından dolayı tespit edilen robot toplamı 224'tür.

4.3.1. Sektörlere Göre Değerlendirme

Aşağıda verilen şekilden izlenebileceği gibi ülkemizde bulunan robotların %31,7'sini otomotiv sektörü kullanmaktadır. Yurt dışında olduğu gibi ülkemizde de robot kullanımı otomotiv sektöründe daha yoğundur. Otomotiv yan sanayisinde ise bu oran %22,3'tür. İki sektör birlikte dikkate alındığında ise %54 gibi bir oran ortaya çıkmaktadır ki bu da ülkemizdeki robotların yarıdan fazlasını otomotiv ve alt sanayilerin kullandığı anlamına gelmektedir. Otomotiv endüstrisinin yüksek teknoloji ile üretim yapması bu orana sebep olarak gösterilebilir.

Cam ve seramik sektörleri ise %22,8 gibi yüksek bir robot kullanım oranına sahip gözükmektedir. Bu oranın oldukça iyi olması toprak sanayiinde sektörün gelişmiş olması, büyük ve güçlü şirketlerin var olmasından dolayıdır.

Beyaz eşya sektörü ise %12,5'lik bir kullanım oranına sahiptir. Bu oran çok kötü kabul edilemeyecek ümit verici bir orandır.

Kalan %10'luk payı ise ayakkabı, tekstil, gıda, lastik sanayileri ve üniversiteler almaktadır. Bu sektörlerin ve burada ismi verilmeyen diğer sektörlerin payının çok küçük olması ise robottan faydalanmayı düşünmedikleri, robot kullanım olanaklarının az olması, otomatize edilmiş makineleri ağırlıklı olarak kullansalar dahi tam otomasyon kurmuş olmamaları, genellikle kesikli üretim yerine sürekli üretim yapmalarının robotsuz olarak otomasyonu büyük ölçüde sağlamasından dolayı robota gerek duymamalarından kaynaklanmaktadır.

4.3.2. Kullanım Alanlarına Göre Değerlendirme

Tespit edilen 224 adet robotun en çok yaptıkları iş %19,6 ile punta kaynağı olmaktadır. Bunu % 1 8,3 ile malzeme taşıma ve otomasyonu sağlama izlemektedir. Paketlemede robotların %14,3'ü, ark kaynağında ise %9,4'ü çalıştırılmaktadır.

Bunları %7,2 ile yapıştırma ve macun çekme, %6,7 ile zımpara, polisaj, sırlama, çapak alma, %5,3 ile boyama işleri takip etmektedir.

Robotlar daha küçük oranlarda su jeti ile kesme, gaz ile kesme, montaj, malzeme depolama, eğitim v.b. gibi faaliyetler için kullanılmaktadır. Ülkemizdeki robotların yaptıkları işlere göre dağılımı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Burada en çok dikkati çeken, ülkemizde montaj işlerinde kullanılan robotların toplama oranının sadece %1,8 olmasıdır ki bu oran Japonya'da % 44 ve batı Avrupa ülkelerinde ise %5-15 arasında değişmektedir.

Ülkemizde robotlara beyaz eşya gibi kaba işlerde montaj işlemleri için fazla görev verilmemesi işçilik ücretlerinin düşük olması ve montaj işlerinde fazla hassasiyetin aranmamasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca elektronik sektörünün gelişmemiş olmasından dolayı da bu işte kullanılan robot oranını düşürmektedir.

4.3.3. Tercih Sebeplerine Göre Değerlendirme

Robot kullanan firmalar robot tercih nedenleri olarak kaliteli üretim, hızlı üretim, düşük maliyet, iyi çalışma koşulları, v.b. gibi sebepler göstermişler ve bunları sıralamışlardır. Elde edilen bilgilere göre kaliteli üretimi birinci sırada tercih etme %39 oranındadır. Hızlı üretim robot kullanımı tercihinde %55 oranla ikincil bir sebep olarak gösterilmiştir. Üçüncül sebep olarak ise düşük maliyetli üretim %44 oranındadır.

5. Sonuç

Ülkemizde işçilik, sanayileşmiş ülkelere göre çok düşük olmasına rağmen büyük sanayi kuruluşlarımızın yoğun olarak, orta ölçekli olanların ise yavaş yavaş robot kullanmaya başladığı gözlenmektedir şeklinde iyimser bir tablo çizebilmemize rağmen, sanayileşmiş ülkelerle karşılaştırdığımızda da görmekteyiz ki kullandığımız robotlar sembolik denecek kadar azdır. Ülkemizde bir otomobil üretim firmasında 15-20 adet robot kullanırken sanayileşmiş ülkelerdeki on katı üretim kapasitesine sahip firmalarda 1500-2500 adet robotun kullanıldığı görülmektedir. Nüfus olarak, milli gelir olarak dünyanın %1'i kadar olan ülkemiz, robot nüfusu olarak dünya robot nüfusunun binde biri nispetindedir. Bu oranın azlığı, sanayileşmiş ülkelerde çok fazla robot kullanılmasından ve az gelişmiş ülkelerde de neredeyse hiç robot kullanılmamasından kaynaklanmaktadır.

Dünya robot nüfusuna 1996 yılı sonu itibariyle bakıldığında Japonya, en fazla robota sahip olan ülke olarak görülmektedir. Japonya'yı ABD ve Almanya izlemektedir. Türkiye ise Slovenya, Slovakya ve Macaristan'ı geride bırakmış durumdadır. Ancak, Slovenya ve Slovakya'da robot yatırımı artan bir eğilim göstermektedir. Anket çalışmamıza katılan firmalar, 2000 yılına kadarki robot yatırım planlarına ilişkin soruyu yanıtsız bıraktıkları için Türkiye'de gelecek robot yatırımı hakkında burada herhangi bir bilgi verilememektedir. Bununla birlikte özellikle otomotiv sektörü ve yan sanayinin gelişmekte olmasının robot yatırımı için bir ışık olacağı söylenebilir.

Kullanıcılar tarafından verilen yanıtlar değerlendirildiğinde anket kapsamında olmak koşuluyla Türkiye'de kullanılan robotların ortalama yaşlarının 4 yıl olduğu tespit edilmiştir. Bu da Türkiye'de robot kullanımının fazla eski tarihlere dayanmadığını göstermektedir.

Ülkemizdeki robotların kullanım alanlarına baktığımızda ise daha çok hassasiyetin ve kalitenin önem taşıdığı ve robotun hızlı olmasından dolayı üretkenliğin arttığı işlerde robot kullanıldığı görülmektedir. Kısaca insanın başarması güç olan işlerde robot kullanılmakta ve tercih edilmektedir. Dolayısıyla robotun tercih edilmesi durumunda fayda sağlayacak birçok işte de insan gücü alternatifi seçilerek robot kullanılmamaktadır.

1996 yılı sonu itibariyle dünyada var olan endüstriyel robot sayıları.

Ülkemizde robotun yaygın olarak kullanılmamasının sebebi olarak uygun ücret ile işgücü bulunabilmesini gösterebileceğimiz gibi sermaye potansiyelimizin azlığını da gösterebiliriz. Bir robot için aksamına göre 100 000 US$ ile 600 000 US$ arasında yatırım gerekmektedir.   Firmalar bu kadar yatırımı yapmaktansa işçi çalıştırarak ödemeleri zamana yaymayı ve ellerindeki imkânları daha elzem makineler almak yoluyla kullanmayı tercih etmektedirler. Dünya robot nüfusu araştırmalarında Türkiye'nin unutulmaması dileklerimizle.

Teşekkür

Bu çalışmanın ortaya çıkmasında katkısı olan firmalara teşekkürlerimizi sunarız.

Kaynaklar

1) Critchlow, A.J. Introduction to Robotics, McMillian Publishing Co. NewYork, 1985

2) Fuller, J.L. Robotics Introduction, Programming and Projects, McMillian Publishing Co. New York, 1991

3) Spitheri, C.J. Robotics Technology, Saunders College Publishing, A Division of Holt, Rinehart and Winston Inc., 1989

4) ------- World Industrial Robot 1997, Statistic, Analysis, Forecasts 2000, United Nations & International Robotic Federation, NewYork, 1997.

Kaynak: "Türkiye'de Endüstriyel Robot Kullanımı", Durmuşoğlu, S., Köker, M.S., Otomasyon Dergisi, Ocak 1999, syf. 78-82, Şubat 1999, syf. 150-157

Alıntı referansı: Durmuşoğlu, Semra., Köker, M. Sefa., "Türkiye'de Endüstriyel Robot Kullanımı", /sayfa/Semra_Durmusoglu-Turkiyede_Endustriyel_Robot_Kullanimi.html , Temmuz 2007

Arama önerileri: endüstriyel robotik, sanayii robotları, robot kol, robotik, robot uygulamaları, Türkiye'de robot kullanımı, transformers,

© 2000-2008
ilker Fıçıcılar
F.U.E.L
Bilim
www . Bilim Bilmek . com