Otomasyon sisteminiz neden sorun yaratıyor?


M. Hakan Koçak Elektronik ve Haberleşme Mühendisi mhkocak@gelecek-controls.com Gelecek Endüstriyel Kontrol Sistemleri www.gelecek-controls.com

1. Giriş
Gerek Türkiye’nin önde gelen bir sanayi grubunda elektrik ve ölçü-kontrol bakım sorumluluğumuz sırasında, gerekse otomasyon sistemleri uygulayıcısı olan şu anki firmamızdaki görevimiz sırasında otomasyon sistemlerinin kurulduktan çok kısa bir süre sonra verimlerinin çok düştüklerine, yarattıkları sorunların sistemin komple değişimini haklı gösterebilecek boyutlara vardığına sıklıkla şahit olduk.
Bu yazımızda otomasyon sistemlerinde sıkça karşılaşılan sorunların, sistemin devreye alınmasından önceki aşamalarda alınacak tedbirlerle daha ortaya çıkmadan engellenmesi ve oluşacak sorunların daha kısa sürede çözülebilmesi konusundaki görüşlerimizi bulacaksınız.
Üretiminizin durmasına yol açan otomasyon sistemi sorunlarının en az %50 si sistemin devreye alınmasından önce yapılacak çalışmalarla engellenebilir. Sistem devreye alınıp, üretim başladıktan sonra, özellikle büyük üretim hatlarında otomasyon sistemlerinde köklü değişiklikler yapmak zordur.
Bu nedenle devreye almadan önceki aşamada en uygun sistemin ortaya çıkarılabilmesi için gerekli zamanın ve parasal kaynağın kullanılmasından kaçınılmamalıdır.
Bu aşamada yapılacak eksiksiz bir çalışma, sorunların kaynağını yok edebileceği gibi, doğacak sorunların da daha kısa sürede çözülmesini sağlayacaktır. Bir otomasyon sisteminde yaşanan sorunlar nedeniyle oluşan kayıp zamanın büyük çoğunluğu sorunun kaynağının belirlenmesi için harcanır. Daha sistemin tasarımı sırasında hazırlanacak uygun dökümantasyon bu kayıp zamanı azaltacaktır.
Aşağıda konunun önemini vurgulaması açısından, yaşanmış 2 uç örneğe yer verilmiştir. Hemen her fabrikada benzer sorunlar yaşanmıştır.

2. Örnek olaylar

1. Olay
Üretilen mamülü bir noktadan bir noktaya tek tek taşıyıp bırakacak bir sistem istenmiş, uygulayıcı firma 2 dirsekli bir SCARA robot tasarlayıp devreye almıştır.
Bir süre sonra sistem sık sık arızalanıp durmaya başlamış, arızaların giderilmesi bazen günler almıştır. Bir süre sonra sistem faydadan çok zarar üretmeye başladığından, sistemin kökten değişiminden başka çare kalmamıştır.
Sistemde ilk bakışta göze çarpan hatalar:
Yanlış tasarım: Tasarlanan sistem gerekenden çok daha karmaşıktır. Bu durum hem arızalara sebep olmuş, hem de arızaların çözülmesini geciktirmiştir.
Eksik dökümantasyon: Sistemin bir elektrik projesinin olmadığı görülmüştür. Sistemin bir arıza takip kitabının olmadığı görülmüştür.
Yanlış malzeme seçimi: Sistemde Kuzey Amerika için üretilmiş 3x200V sürücüler kullanılmış, bu nedenle 3x400V/3x200V trafolar kullanılmıştır. Bu sürücülerin yurtiçinde temini mümkün değildir. Kullanılan motion controller dan kaynaklanan bazı arızaların üretici firmanın temsilcileri tarafından dahi günlerce çözülemediği görülmüştür.
Uygunsuz montaj: Bazı bağlantıların kablo kanalları içinde lehimle yapılmış olduğu görülmüştür. Elektrik projesi de olmadığından arıza takibi imkansız hale gelmiştir.
Yeni sistem servo motor tahrikli bir vidalı mil üzerinde hareket eden çok sade ve basit bir sistem olarak tasarlanmış ve devreye alınmıştır.

2. Olay
Bir üretim hattının komple otomasyonu yaptırılmış, bir süre sonra sorunlar yaşanmaya başlanmıştır. Bir süre sonra uygulayıcı firmadan destek alınamamaya başlanmıştır
Sistemde ve durumda görülen hatalar:
Eksik dökümantasyon: Sistemde sağlıklı bir elektrik projesi yoktur. Bazı bağlantılar gösterilmemiş, sonradan yapılan eklemeler projelere eklenmemiş, güncelleme yapılmamıştır. Sistemin bir kullanıcı kitabı, bir arıza kitabı yoktur. Bütün bunlar arızaların tespitini zorlaştırmıştır.
Uygulayıcı firmanın çalışma şekli: Firma bir süre sonra sistemi kuran elemanlarının işten ayrıldığını bu nedenle destek veremeyeceğini bildirmiştir. Anlaşıldığı kadarıyla, firmanın bir proje, program arşivi yoktur. Bu durumda uygulamayı firmanın değil, ilgili personelin yaptığı söylenebilir.
Yanlış malzeme seçimi: Sistemde kullanılan PLC Türkiye’de ve dünyada yaygın olarak kullanılan bir marka olmadığından başka firmalardan destek almak zorlaşmıştır.
Uygunsuz montaj: Gerek elektrik panolarında, gerek sahada, işaretlemeler sağlıklı yapılmamıştır.
Sonuç olarak otomatik çalışması gereken bir üretim hattı, sık sık yapılan müdahalelerle çalışır tutulmaya çalışılmaktadır. Sistem tüm hattı kontrol ettiği için üretimi durdurmadan bir yenileme çalışması yapmak ta zor görünmektedir.

3. Arızaların gerçek sebepleri nelerdir?
Arızaların görünen sebepleri dışında bu görünen olaya yol açan görünmeyen sebepleri de vardır. Örneğin üretimi durduran bir sensör arızasının görünen sebebi ortam sıcaklığının yüksekliği iken görünmeyen gerçek sebebi yanlış sensör seçimi olabilir. Arızalı sensörü yenisiyle değiştirmek sorunu geçici olarak çözecektir. Ancak kalıcı bir çözüm için uygun sensörün belirlenip kullanılması gerekecektir.
Otomasyon sistemlerinde meydana gelebilecek arızaların temel sebepleri şu başlıklar altında toplanabilir:
Uygun olmayan tasarım
Uygun olmayan malzeme
Uygun olmayan montaj
Dış etkenler
Yanlış kullanım
Bu temel sebeplerin oluşmasında veya oluşmamasında temel etken uygulayıcı firmanın tecrübesi ve insan gücüdür. Yetersiz bir tasarım mühendisi, en uygun tasarımı ortaya çıkaramayacaktır. Montaj standartlarını bilmeyen, eğitim almayan bir teknisyen, uygunsuz montaja neden olacaktır.

4. Ne yapmalı?

4.1. Uygulayıcı firma seçimi önemlidir.
Ülkemizde otomasyon sistemi tasarımı oldukça yeni sayılabilecek bir konudur. Henüz belli standartlara oturtulmamış, ilgili okullarda gerçekçi bir şekilde eğitimi verilemeyen bir mühendislik dalıdır.
Bu nedenle bu dalda çalışacak teknik personel bu işin büyük kısmını genellikle projeleri yaparken deneme yanılma yöntemiyle öğrenmektedir. Bir PLC de 2 girişi 2 çıkışa bağlayabilen bir kişinin otomasyon sistemi tasarlamaya çalıştığı görülmektedir.. Bunun sonucunda her firmanın, hatta her mühendisin kendine göre bir tasarım yöntemi oluşmaktadır. Tasarım mühendislerinin fabrika tecrübesinin olmaması da zor şartlara uygun olmayan sistemler ortaya çıkarmaktadır.
İleriki bölümlerde bahsedeceğimiz çalışmaları her uygulamasında, müşterinin zorlamasına gerek kalmadan yapan, bir çalışma tarzı haline getirmiş firma sayısı çok azdır. Hatta bazı firmalar kendilerine göre bazı kalıplar oluşturmuş ve müşteri isteklerine “ çalışma yöntemimiz dışında kalıyor “ veya “ bunlar teklifimize dahil değildir” diyerek cevap vermemektedir. Bu nedenle inisiyatifin tamamen uygulayıcı firmaya bırakılmaması uygun olacaktır.
Uygulayıcı firmanın istediğiniz işin benzerini yapmış olması bir avantaj sağlayacaktır. Bu durum özel bilgi gerektiren üretim proseslerinde önemlidir.
Uygulayıcı firmanın teknik kadrosunun bilgisi ve tecrübesi firmanın kapasitesini belirler. Teknik personelin sık sık değiştiği bir uygulayıcı firmayla çalışmak uzun vadede sorun yaratabilir. Firmanın imajı, reklamları yanıltıcı olabilir.
Bazı firmalar otomasyon sistemi uygulamalarında kendilerine özgü yöntemler kullanmaktadır. Ülkemizde kurulan şirketlerin ortalama ömürlerinin 10 yıl olduğu düşünülürse, bir firmaya kesin olarak bağlanmanın bir risk olduğu açıkça görülür. Bu nedenle firmanın yaptığı tasarımlar ve kullanılan malzemeler açık olmalı, mecbur kalındığında başka firmalardan da destek alınabilmelidir. (ne kadar açık olursa olsun, başkası tarafından yapılan bir sisteme müdahale etmek genellikle zahmetli ve uzun zaman gerektiren bir iştir.)
Uygulayıcı firmanın daha önce yaptığı uygulamalarla ilgili müşteri memnuniyeti araştırması yapmak size gerçekçi bir yorum imkanı sağlayacaktır.

4.2. Yeterli düzeyde teknik personeliniz yoksa...
İstediğiniz sistemin şartnamesinin hazırlanmasından, devreye alınmasına kadar aşağıdaki adımlarda uygulayıcı firmayı denetleyecek, yönlendirecek teknik personele ihtiyaç vardır. Bir çok fabrikada bu konuda çalışacak, mühendis düzeyinde tecrübeli personel bulunmamaktadır. Bu durumda yapılacak en doğru iş özellikle büyük çaplı projelerde, sadece teknik danışmanlık ve kontrolörlük hizmeti almak üzere uzman bir firmayla anlaşmaktır. Tam bir güven sağlanmadığı sürece bu hizmet uygulayıcı firmadan alınmamalıdır.
Danışmanlık hizmeti gereksiz görülmemelidir. Doğru yollardan kurulmayacak bir otomasyon sistemi kısa ömürlü olacaktır. Fabrikalarda otomasyon işleri sık sık yaptırıldığından bu tür durumlar zaten hemen her fabrikada bilinmektedir.
Danışman firmanın görevi aşağıdaki adımlarda uygulayıcı firmayı denetlemek olacaktır.

4.3. Sistem emniyetli olmalı
Avrupa birliği tarafından şart koşulan CE işareti makine ve aletlerde insan güvenliğini şart koşmaktadır. Kurulacak sistem normal operasyonlar sırasında ve acil durumlarda kendisine ve çevresindeki personele zarar vermemeli, acil durumlarda emniyetli bir şekilde durabilmelidir. Bu konuda uyulması gereken kurallar konusunda zaman zaman otomasyon dergisinde de malzeme satıcısı firmaların açıklayıcı yazıları yayınlanmaktadır.
Maalesef ülkemizde bir çok otomasyon firmasının otomasyon sistemlerinde emniyetin sağlanması konusunda bir fikri yoktur.

4.4. Sistem basit olmalı
Kurulacak sistem amacınızı tam olarak gerçekleştiren en basit sistem olmalıdır. Sistemde kullanılacak her malzeme, her bağlantı, her kablo bir arıza kaynağı olabilir. Biraz abartarak söylemek gerekirse, bir ürünü bir noktadan alıp başka bir noktaya bırakmak için 6 eksenli bir robot kullanılması çoğu uygulama için amacı aşan bir tasarım örneğidir.
Bazı firmalar aynı zamanda malzeme satışı yapmaktadır. Bu firmalar üstlendikleri her uygulamada kendi sattıkları en karmaşık malzemeyi kullanarak bu malzemelerin satışını arttırmayı hedefleyebilmektedir. Bu durum iyi değerlendirilmeli, gerekirse engellenmelidir.

4.5. Dökümantasyon ve
işaretleme önemlidir
Yaptıkları sistemle ilgili elektrik projelerini, kullanım kitaplarını eksiksiz hazırlayıp müşterisine teslim eden otomasyon firması sayısı ülkemizde bir elin parmakları kadar bile yoktur. Bir çok firma elektrik projesinin ne olduğundan, standartların neler olduğundan dahi habersizdir. Gerek elektrik panosunda, gerek sahada kablolar ve elemanlar işaretlenmemekte, bunun sonucunda arıza takibi mümkün olmamaktadır.
Sisteme ait bir kullanım kitabı mutlaka bulunmalıdır. İlk anda sistemi kullanacak operatöre sözlü olarak eğitim verilebilir, ancak bazı şeyler zamanla unutulacaktır. Kullanım kitabı sistemin yanlış kullanımını ve bu yolla oluşabilecek arızaları engelleyecektir. Operatör durumundaki personelin değişmesi durumunda kullanım kitabı ihtiyacı mutlaka hissedilecektir.
Sisteme ait elektrik, pnömatik, hidrolik projeleri bulunmalıdır. Bu projelerin olmaması arızaya yol açmaz ancak, arızanın sebebinin bulunmasını imkansız hale getirebilir. Sıklıkla gördüğümüz bir durum projelerin prensip şemalarından oluşmasıdır. Projelerde tüm detaylar, tüm bağlantılar görünmeli, tüm elemanlar isimlendirilmeli, proje sayfaları arasında takip kolay olmalı, projedeki bir elemanın sahada bulunması veya sahadaki bir elemanın projede bulunması kolay olmalıdır. Bunları açıklayan ayrı bir kılavuz da alınabilir. Tüm sistemi gösteren, hangi saha elemanının nerede olduğunu gösteren bir lay-out bulunmalıdır. Sisteme ait bir malzeme listesi alınmalıdır.
Uygulayıcı firmalar genellikle hazırladıkları PLC ve benzeri programları vermek istemezler. Ancak sistemin uzun vadede sağlıklı çalışması için bu programların kullanılabilir halde, gerekirse bedeli ödenerek veya bir anlaşma yaparak alınmalıdır. Uygulayıcı firmanın destek verememesi durumunda gerekli olacaktır.
Otomasyon sistemlerine zaman zaman eklemeler yapılır. Bu durumda tüm dökümanlar revize edilmeli, gerekli düzeltme ve eklemeler yapılmalıdır. Uygulayıcı firmalar bu işi genellikle hamaliye bir iş olarak görür ve yapmaz.
Dökümantasyon çok önemlidir. Yeterli dökümantasyonun olmaması en iyi sistemin bile çalıştırılamayıp çöpe atılmasına sebep olabilir. Buna karşılık eksiksiz bir dökümantasyonla bütün arızalar giderilebilir.

4.6. Uygun malzeme seçilmeli
Her şeyden önce fabrikanızın bir malzeme standardı olmalıdır. Bu, özellikle son yıllarda kullanımı hızla artan akıllı cihazlar için önemlidir. PLC, motor sürücü, servo motor sürücü, servo motor, operatör paneli gibi cihazlar için bir marka ve model listesi hazırlanmalıdır. Herhangi bir otomasyon projesi yaptırılacağında uygulayıcı firmaya bu listede yer alan malzemelerin kullanılabileceği bildirilmelidir. Piyasa şartlarına göre bu listelerin zaman zaman değiştirilmesi gerekebilir. Malzemenin belirlenmesinde temel kriterler kolay bulunabilirlik, süreklilik, destek imkanı, kolay kullanılabilirlik ve arıza oranı olmalıdır. Fiyat ta bir seçim kriteri olarak ele alınabilir. Ancak bizce öncelikli olmamalıdır.
Malzemeler Türkiye elektrik şebekesine uygun olmalı, kullanım kitapları tam olmalıdır. Bu tür cihazların kullanımı genellikle bir eğitim ve tecrübe gerektirir. Çok çeşitli marka ve modelde cihaz kullanmanız, fabrikanızdaki teknik personelin yükünü arttırır. Ayrıca her modelden bir yedek bulundurmanız gerekebilir. Uygun olmayan malzeme seçiminin sebepleri seçimi yapan tasarımcının malzemeleri tanımaması, tecrübesizliği, kendi sattığı malzemeyi kullanmak istemesi veya en ucuz malzemeyi kullanmak istemesi olabilir.
Bazı mühendislik firmaları PLC benzeri sistemler üretmekte ve üstlendikleri uygulamalarda kullanmaktadır. Bu cihazlar genellikle piyasada satılmayan, herkes tarafından programlanamayan cihazlardır. Bu nedenle üretici firma dışından destek almak imkansızdır. Öte yandan bu tür malzemeleri kullanmanın yerli teknoloji üretimini desteklemek anlamına geldiği düşünülebilir.

4.7. Montaj uygun olmalı
Elektrik panolarında kullanılacak kabloların renk standartları bellidir. Fakat büyük çoğunluk bu standartlara uymamakta, bunun sonucunda rengarenk panolarla karşılaşılmaktadır. Bu durum iş emniyetini de olumsuz yönde etkilemektedir. 24 V için kullanılacak kablo renginin 400V için de kullanılması hayati tehlike yaratabilir. Sistemde yer alan tüm kablolar, malzemeler, projelere yer alan isimleriyle işaretlenmelidir. Elektrik panolarında yaylı klemensler kullanılması, vidalı klemenslerin gevşemesi sorununu ortadan kaldıracaktır.
Sahaya giden tüm besleme kabloları otomatlardan veya sigortalı klemenslerden geçirilmelidir. Aksi halde sahadaki bir kısa devre tüm sistemi etkiler ve bulunması çok zaman alabilir.
Sahadaki kablolar ve elemanlar korumalı olmalıdır. Arızaların büyük çoğunluğu sahadaki kabloların ve elemanların dış etkilere açık olmasından kaynaklanır. Özellikle titreşimli bölgelerde bağlantıların gevşeme riski yüksektir. Özel önlem alınmalıdır. Elektrik panoları sıcak bir bölgeye konulacaksa klimayla soğutulmalıdır.
Elektrik panoları rahat bir çalışma olacak şekilde düzenlenmelidir. Daha sonra olabilecek eklemeler için boşluklar bırakılmalıdır. Tüm saha elemanları, sahadaki bağlantı kutuları kolay ulaşılabilir olmalıdır.

5. Fiyatların karşılaştırılması
Tüm fabrikalar üretim yapıp para kazanmak için çalışır. Bu nedenle, kurulacak bir otomasyon sisteminin fiyatı da birinci öncelikli olarak ele alınır.
Bir otomasyon sistemi uygulaması yaptırmak istediğinizde çok farklı fiyatlarla karşılaşabilirsiniz. Fiyat farkının temel sebepleri, kullanılacak malzemeler, mühendislik çalışması yükü ve montaj çalışması yüküdür.
Fiyat tekliflerinde göreceğiniz fiyatlar önerilen sistemin uzun vadede sebep olabileceği maliyetleri içermez. Bu nedenle çok dikkatli değerlendirilmelidir. Birkaç yıl içindeki üretim kayıplarının size maliyeti sistemin ilk kurulum fiyatının birkaç katına ulaşabilir. Fiyat değerlendirmesi yaparken, kurulacak sistemin birkaç gün değil, yıllarca kesintisiz çalışmasının istendiği unutulmamalıdır.
4. bölümde anlatmaya çalıştığımız çalışmaları yapacak bir firmanın fiyatının yüksek olması beklenebilir. Buna karşılık hiç bir dökümantasyon çalışması yapmayan, derme çatma montaj yapan bir firmanın fiyatı çok düşük olabilir.

6. Değerlendirme
Otomasyon dünyasında istenen çalışmayı sağlayacak sayısız yol bulunabilir. İlk anda her sistem çalışabilir. Fakat esas istenen, sistemin uzun süre sorunsuz çalışmasıdır. Bunun için otomasyon sistemleri bu yazımızda bahsettiğimiz kriterlere göre değerlendirilmeli, en ucuz, en güzel görünümlü sistem değil, en verimli çalışmayı en uzun süre, en az sorunla sağlayacak sistem ve uygulayıcılar tercih edilmelidir.
Bu yazımızda bahsettiğimiz konular genel olarak her otomasyon projesinde ele alınması gereken konulardır. Bunların yanında her projenin kendine has özellikleri, kriterleri olacaktır. Bunlar tarafınızdan özenle incelenip listelenmeli ve uygulayıcı firmaya bildirilmelidir.
Bütün bu çalışmalar uygulayıcı firmaların çalışma kalitesini yükseltecek ve daha sonra yapacağınız çalışmalarda size kolaylık sağlayacaktır.

Otomasyon Sayı 143, Nisan 2004

 

[ Geri ]