ROBOTLU BR MALAT HCRESNDEK TAIMA LEMLERN MODELE DAYALI BR UZMAN SSTEM GELTRLMES


ZET 
Hcresel imalat sistemi son yllarda yaygn olarak kullanlan ve parti bazndaki retimlerde uygulanan bir tekniktir. Fiziksel olarak bir araya kmelenmi makinalardan oluan bir hcrede retim verimini, kaliteyi ve iemniyetini artrmak, skc ileri yorulmadan yaptrmak iin robot kullanmtercih edilmektedir. Bu almada, en fazla on makinadan oluan bir imalat hcresi ve bir tek robot olduu kabul edilerek, en fazla on ayr iin aynanda retilmesi durumunda, imalat hcresini oluturma ilemlerini gerekletiren, ayn zamanda tezgah ilem sralamalarn ve hcredeki robotun bu ileri tezgahlara hangi zamanlarda ve hangi sra ile yerletirip-almasgerektiini belirleyen bir uzman sistem gelitirilmitir. Uzman sistem, KAPPA-PC (srm 1.2) uzman sistem gelitirme program altnda yaplandrlmtr. malat hcresini oluturabilmek iin tezgahlar, robotlar ve stoklama tablalar bilgilerinin yer ald bir ktphane ile, tezgah yerleimi ve i paralar bilgilerinin yer aldmodller oluturulmutur. Sistemin karar mekanizmas QUICKBASIC kullanlarak programlanm ve uzman sistemde ilem planlamas modlne yerletirilmitir. rnek problemler zerinde yaplan testler gelitirilen yazlmlarn gvenilir sonular rettiklerini gstermitir. 

1. GRhatlarn yan sra, maliyeti drmek iin firmalarn 
insansz alabilen otomatik sistemleri Son 10-15 yldan bu yana, mteri taleplerinde hzlkullanmalarnn zorunluluu ortaya kmaktadr. bir deiim grlmektedir. Firmalarn da daha fazla Bilgisayarlarn kapasitesi ve hzlar artarken, pazar payna ulama istekleri nedeniyle, hzl ve esnek fiyatlarnn da hzla d gstermesi imalatta retim hatlarna sahip olmalar gerekmektedir. Bu kullanmlarn hzla artrm, gerek tezgah ve sistem 
Y. Usta Robotlu Bir malat Hcresindeki Tama lemleri in Modele DayalBir Uzman Sistem Gelitirilmesi 
otomasyonunda ve gerekse malzeme tama ve depolama gibi konularda bilgisayarlar vazgeilmez hale gelmitir. Bu gelimeler, grup teknolojisinin gnmzdeki uygulamas olan esnek imalat sistemlerinin ve imalat hcrelerinin domasna neden olmu; imalat sistemlerindeki modernleme, iparasnykleme, alma ve paralar yerine gtrme ilerinde, insanlarn yerini robotlarn almasnsalamtr. 
Esnek imalat sistemleri, ayn ii yapabilen makinalar veya hcrelerin bir arada yer almas ve merkezi bir bilgisayar sistemi ile birbirine balanmas ile oluan ve bir fabrikann tmn kapsayan byk sistemlerdir. Bir fabrikann tmn iermeyen otomasyon sistemleri de mevcuttur. Bunlara literatrde esnek imalat hcresi (flexible manufacturing cell -FMC) ad verilmektedir. FMCler, ayn ii yapabilen birka makinann bir arada yer almas ve bir bilgisayar sistemi ile birbirine balanmas ile oluurlar. Tezgahlar ilerini bitirdike, srada yaplacak olan i, boalan tezgaha yerletirilir ve o ie ait para program altrlr. malat hcrelerindeki tezgahlarn bir ksm birbiri ile aynileri yapabilecek zelliklerde olabilecekleri gibi, tezgahlar farkl zelliklerde de olabilir. Dolaysyla ilerin tezgahlara yklenmesi esnek imalat hcrelerindeki gibi serbest deildir. Farkl i paralarnn benzer operasyonlarnn sistemdeki bir tek makinada yaplmas zorunluluu olabilir. Bu yzden, imalat hcrelerinde i paras ykleme-boaltma algoritmalar esnek imalat sistemlerine gre farkllklar gsterir. 
Bir imalat hcresinde kullanlan robot, benzer rnlerden bir ka tanesini tezgahlara srayla yerletirip alacandan, belirli bir zaman diliminde kendini tekrarlayan bir yollar zincirini izler. Hcrenin tezgah yerleim plan, fizik boyutlar ve ayn anda retilecek i paralarnn gidecei tezgahlar bilindiinden, robotun izleyecei bu yol zinciri bilgisayar yardmyla belirlenebilir. 
Bu almada, tezgah, i tablalar ve robot ktphaneleri olan ve bunlardaki bazlarnn seilmesiyle robotlu bir imalat hcresi oluturan, bunlarla birlikte i paralarnn tezgahlara hangi sra ile yerletirilmesi gerektiini ve robotun bu tama ilemleri iin hangi zamanlarda hangi ilemleri yapmas gerektiini belirleyen bir uzman sistem gelitirilmitir. malat hcresinde en fazla 10 tezgah bulunabilecei ve  ayn anda en fazla 10 i parasnn ilem grd varsaylmtr. Hcrede tama ve yerletirme ilemleri iin sadece bir tek robot olduu kabul edilmitir. 
Literatrde robotlu montaj sistemlerine ait almalara sklkla rastlanmaktadr. Bu kapsamda, montajn robotla yaplabilmesi iin montaj sralamasnn deitirilmesi veya yeni batan montaj sralamasyaplmas gibi almalar dikkati ekmektedir [1,2]. Bu sralamalarda sezgisel (hiyoristik) algoritmalar kullanlmakta ve sralama yntemi imalat hcrelerindeki ilem sralamasyla benzerlikler gstermektedir. malat hatlarnda genelde raylar zerinde hareket edebilen robotlar kullanlmaktadr. Alexander J.C. ve arkadalar [3] ile Desaulniers G. ve arkadalar [4] tarafndan yaplan almalarda, hareketli robotlar iin kullanlabilecek en ksa yol algoritmalar gelitirilmitir. 
Uzman sistemlerle ilgili olarak, hastalk tehisinden yar iletkenlere, elektronik kart tasarmndan lehim pastas seimine kadar ok deiik alanlarda almalar yaplmtr. malat alannda da bir ok alma gze arpmaktadr. Ancak imalat hatlarnda kullanlan robotlarla ilgili uzman sistem almalarna 1990'l yllarda rastlanmaktadr. malat sistemleri ile ilgili olarak son zamanlarda yaplan uzman sistem gelitirme almalar arasnda retim planlamas [5], imalat alan dzenlemesi [6], montaj aparatlarnn yerletirilmesi [7] ve boyut lme cihazlarnda prob seimi ve boyut lme ilemi sralamas [8] gibi almalar yer almaktadr. Yurt dnda yaplan almalara paralel olarak yurdumuzda da ilem planlamas, mekanizma sentezi, balama kalbtasarm, montaj tasarm ve planlamas, FMS tasarmkonularnda uzman sistem almalar yrtlmtr. [9-12]. 
Literatrden ve ticar olarak piyasada bulunan imalat sistemlerinden, hem ykleme-boaltma sistemlerinin var olduu ve hem de deiik sralama yntemlerinin var olduu bilinmektedir. Piyasada sistemlerin neredeyse tamam esnek imalat hcresi eklinde sata sunulduundan, kullanlan robot ilemlerinin sralamas algoritmas burada hedeflenen algoritmadan farkllklar gstermektedir. FMCde tezgahlar ayn olduundan gerek zamanda bir tama algoritmas kullanlmakta; srada bekleyen i boalan tezgaha tanmaktadr. Bu almadaki imalat hcresinde ise sralama ve tama ilemi gerek zamanl olmayp, daha nceden belirlenmi retim srasna gre bir optimizasyon yaplmakta; hem tezgahlarn bota beklemesini ve hem de iparalarnn boalacak tezgah beklemesini en aza indirecek tama ilemleri sralamas belirlenmektedir. Bunun yan sra, gelitirilen uzman sistem, imalat hcresinin yerleimine ait sonular da retmekte, toplam zerim zamann ksaltabilmek iin tezgahlar arasna gerekiyorsa i tablalar (stoklama tablalar) koyulmasn nermektedir. Uzman sistem, saylan bu ilemlerin yan sra, gelitirilen tezgah, i tablas ve robot ktphanesi oluturma modlleri sayesinde imalat hcresini, fiziki boyutlar ortaya kacak ekilde yaplandrmakta, bylece robot ilemleri iin yrnge planlamasna alt yap hazrlamaktadr. 

2. ROBOTLU MALAT HCRELERN MODELE DAYALI BR UZMAN SSTEMN YAPILANDIRILMASI 

2.1. Uzman Sistemin Yaps
Bu alma da KAPPA-PC (srm 1.2) uzman sistem gelitirme programndan yararlanlmtr. Windows altnda alan KAPPA-PC, dier uzman sistem programlarndan farkl olarak kurallarn yansra sistemi tantan dier elemanlara da sahiptir. KAPPA-PC ierisinde sistem bileenleri hiyerarik bir dzen iinde snf (class)  veya ge (instance) adverilen nesnelerle tantlr. Bu nesneler, bu almada olduu gibi, bir tezgah tipini (torna, freze, talama tezgahvb.) veya bir robot trn (Stanford, Puma vb.), ya da daha zel durumlarda markas, modeli ve teknik zellikleri bilinen bir tek tezgah veya robotu temsil edebilirler. Hiyerarik yap iinde, yukarkademelerde bulunan snflar iin tanmlanan zellikler ve bilgiler ayn snfn aa kademelerdeki snflarna ve gelerine intikal eder. Snf ve ge eklinde tantlmuzman sistem elemanlarnn ne yapmalarnn gerektii uzman sisteme metotlar olarak retilir. KAPPA-PC, metotlar iinde yer alabilecek, EXE haline dntrlm btn programlar kendi iinde altrma yeteneine de sahiptir [13]. 
KAPPA-PCde uzman sistemin genel yaps Object Browser ad verilen bir alanda grntlenmektedir. Bu alma kapsamnda gelitirilen uzman sistemin yapsekil 1de grlmektedir. ekilde grlen balama izgileri nesnelerin her biri arasndaki hiyerarinin nasl ilerlediini gstermektedir. ekilde izgiler boyunca soldan saa doru ilerledike, bir nceki nesneden alnan bilgi ve zellikler de iletilmektedir. Yani, izgilerin en sanda bulunan bir nesne kendisinden nceki nesnelerin btn zelliklerini tamakta ve gerekiyorsa fazladan bazbilgi ve zellikleri de ierebilmektedir. 
Gelitirilen uzman sistem drt ayr modl altnda toplanmtr. Bunlardan birincisinde, btn uzman sistemlerde olduu gibi, bir ktphane yer almaktadr. Ktphanede, imalat hcresinin ihtiyacolan ekipmanlar (tezgahlar, robotlar, i tablalar) bulunmaktadr. Ktphanede her bir ekipmann fizik boyutlar, kapasiteleri ve haberleme sinyalleri gibi bilgiler yer almaktadr. 
malat hcresinde ayn anda imal edilecek paralara ait bilgileri o paralarn operasyon planlarndan karan bir i paras modl de uzman sisteme dahil edilmitir.  paras modl, robot ilerinin sralanmas iin gerek duyulan hazr bilgileri operasyon plan ierisinden almaktadr. 
Uzman sistemin nc ksm imalat hcresi modldr. Burada, ktphanede bulunan ekipmanlardan bir ksmnn seilmesiyle imalat hcresi oluturulmaktadr. Bu modlde imalat hcresinin yerleim tr seilmekte, ilem planlamasmodlnden salanan bilgiler de dikkate alnarak tezgahlar ve i tablalar yerletirilmekte ve imalat hcresinin fizik boyutlar belirlenmektedir. Ktphanedeki robotlardan birinin imalat hcresinde kullanlmak zere seimiyle de robotun hareket edebilecei alanlar ve alma hacmi ortaya kmolmaktadr. 


ekil 1. Uzman sistemin genel yaps ve grnts 
Y. Usta Robotlu Bir malat Hcresindeki Tama lemleri in Modele DayalBir Uzman Sistem Gelitirilmesi 
Uzman sistem yaps ierisindeki drdnc modl ilem planlamas ad verilen ksmdr. Bu modln altrlmas sonucunda robotun yapaca ilemler dizisi oluturulmakta, tezgah aralarna i tablalarkoyulup koyulmayaca belirlenmekte ve ilemler daha sonraki kullanmlar iin bir ktkte saklanmaktadr. 

2.2. Ktphane Modl 
Ktphanede, imalat hcresinde bulunabilecek tezgahlar, i tablalarve robotlar bulunmaktadr. Her  ana snfn da deiik alt snflar mevcuttur. Ktphanenin yapsekil 1de grlmektedir. 
Bir imalat hcresinde bulunabilecek tezgahlar ekilde grld gibi, torna, freze, talama ve zel tezgahlar olarak snflara ayrlmtr. Tornalar snfnda yatay ve dikey tipte tornalar ile CNC torna tezgahlartanmlanabilmektedir. Frezeler snfna ise yatay ve dikey frezelerin yan sra, CNC dikey ileme ve yatay ileme merkezleri dahil edilebilmektedir. Talama tezgahlar snfnda silindirik ve dzlem talama tezgahlarbulunabilmektedir. Bunlardan baka, montaj tezgahlar ve dier tezgahlar, zel tezgahlar snfnda ele alnabilmektedir. 
Btn tezgahlarda bulunmas gereken ortak zellikler TEZGAHLAR snfndaki veri alanlarnda (slot) verilmektedir (ekil 2). Veri alanlarnn bir ksmtezgahlar ile robotu yneten bilgisayar arasndaki haberleme sinyallerine ait kanallarn bilgileri iin ayrlmtr. Dier veri alanlar ise tezgahlarn hacmini belirleyen dikdrtgen prizmalar ve bunlarn yerlerin belirleyen koordinatlar iin kullanlmaktadr. parasnn tezgaha yerletirilecei balama alann ve parann oturma alarn tanmlamak iin de iki veri alan kullanlmaktadr. 
Tezgahlar snf altnda tanmlanan bu veri alanlarnn hi birisi bu aamada bir deere sahip deildir. nk bu veri alanlar her tezgah iin ayn isimde olacak, ancak farkl deerler alacaktr. KAPPA-PCnin hiyerarik kaltm zellii sayesinde, tezgahlar snfnn altnda tantlacak her trl nesnede (snf veya ge) bu veri alanlar ayn isme sahip olmalarna karn, farkl deerlere sahip olacaklardr. Dolaysyla, isimleri ayn olmasna ramen ayr ayr deikenler eklinde deerlendirileceklerdir. 


Robot yollarnn belirlenmesi esnasnda arpmalarn nlenmesini salamak amacyla tezgahlarn hacimlerinin tantlmas gerekmektedir. Tezgah hacmini tanmlayan veri alanlarna PrizmaBoyutlari1, -2, -3 ve -4 adlar verilmi ve bylece bir tezgah hacminin tanmiin en az drt dikdrtgen prizmasdnlmtr. PrizmaRefKoordinati1, -2, -3 ve -4 isimli veri alanlar ise srasyla bu prizmalarn bir referans noktasna gre konumlarn belirtmektedir. Her tezgahn bir temel referans noktas mevcuttur ve bu nokta imalat hcresi yerleiminde, tezgah hacminin tantmnda ve i parasnn konumlanmasnda kullanlmaktadr. ekil 3te prizmalar kullanlarak oluturulmu drt temel tezgah ekli grlmektedir. 
Uzman sistemin ktphanesinde bulunabilecek robot trleri ROBOTLAR ad altndaki snfta toplanmtr. Robot yollar planlanrken, ya robota ait hareket denklemleri kullanlarak yrnge belirlenir, ya da robot bir bilgisayar tarafndan kontrol ediliyorsa noktadan noktaya konumlar tarif edilir ve yrngenin bilgisayar tarafndan oluturulmas salanr. Robotun yrngesinin hesaplanmasgerekiyorsa, robota ait hareket denklemlerinin yan sra robotun fiziksel boyutlarnn da bilinmesi gerekmektedir. Ayrca robotun alma alannn kontrol srasnda yine robotun fizik boyutlarna ihtiya duyulacaktr. Saylan bu robot zellikleri, her bir robot trne gre farkllklar iereceinden, ROBOTLAR snfnda genel bir veri alan listesi oluturulmas uygun bulunmam ve veri alan listesi zerinde allmamtr. Sadece robot elinin ulaabilecei maksimum hz ortak bir veri alan olarak tanmlanmtr. Bunun yan sra, ODT-Biltir Laboratuvarlarnda bulunan ABB marka IRB2000 modelindeki Puma tipi endstriyel robotun [14] programlama ve alma alann belirleme zellikleri incelenerek bu robota ait bilgileri bulunduran veri alanlar Puma snf altnda ekil 4deki gibi verilmitir. Dier robot trlerine ait veri alanlar ise ihtiya olan robotun kullanm srasnda oluturulabilecektir. 
malat hcresi ierisinde sistemin mmkn olan en yksek dolulukta almasistenmektedir. Bu ise tezgahlarn bodurma sresinin en aza indirilmesi ile gerekleir. Bokalma sresinin azaltlabilmesi iin iyi bir hat dengelemesi yaplm olmaldr. Bununla beraber, tezgahlarn bo kalma sresi, zerindeki ii bitmiparay,  bir sonraki tezgahn boalmasn


a. Torna 

b. Freze 

ekil 3. Prizmalar yardmyla oluturulmu drt temel tezgah ekli 

Y. UstaRobotlu Bir malat Hcresindeki Tama lemleri in Modele DayalBir Uzman Sistem Gelitirilmesi 
Prizma4 
Prizma1 
PrizmaRefKoordinati4 
Prizma3 
z 
y 
x 
PrizmaRefKoordinati2 
Tezgah Referans
Noktas PrizmaRefKoordinati3 

Prizma2 BalamaRefKoordinati PrizmaRefKoordinati1 
d. zel tezgah 
ekil 3. (devam ediyor) 
beklemek iin tezgahta bekletmek yerine, tezgah yanna i tablasyerletirerek, sz konusu tezgahn bir sonraki ie gemesini salamak yoluyla da ksaltlabilir. Bu sebepten dolay uzman sistem ktphanesinde i tablalarna da yer ayrlmtr. 
Sistem ktphanesinde imdilik iki tip i tablasbulunmaktadr. Bunlardan birincisinde, tabla 

ekil 4. Puma tipi robotu tanmlayan veri alanlarnnyzeyinde belli aralklarla i paralar tek tek 
listesi	bulunmaktadr. Bu tr stoklama tablasna ait rnek bir yapekil 5de grlmektedir. kinci tip i tablas ise 
YYnndeYkseklikFarki 
TablaEimi 
z 
y 
x 

YYnndeAraliklar XYnndeAraliklar 
YerKoordinati 
Referansnoktas

ekil 5. Masa tipindeki bir stoklama tablasnn yaps ve boyutlartek noktadan beslemeli tabladr. Bu tr tablada iparalar st ste durmaktadr. Her para alndnda veya konulduunda tabladaki mekanizma son iparasnn tabladaki konumunu hep ayn yerde tutar. 
2.3. malat Hcresi Modl 
malat hcresi modl, uzman sistemde ktphanedeki bilgileri kullanan ve bu bilgiler nda ekipmanlarn yerleimini salayan bir ana snf olarak yaplandrlmtr. Bu aamada henz bir karar verme ilemi yoktur. Sadece ktphane bilgileri ve kullancnn girdii bilgiler yardmyla, ilem planlamas yaplabilmesi iin yeni veriler retilmektedir. 
malat hcresi snfnda ktphanedeki ekipmanlardan ihtiya olanlar seilmekte ve bunlarn uygun ekilde yerletirilmesiyle imalat hcresinin fizik boyutlarortaya kmaktadr. ekil 1de imalat hcresi snf ve onun alt snflar grlmektedir. Burada I, L ve U biimi yerleimine ait verilen snflar sadece tanma kolayl asndan yerletirilmi olup, bu snflar daha aa snflara tanan herhangi bir bilgi (veri alanveya metot) iermezler. Bir imalat hcresi tezgahlardan, i tablalarndan ve robottan oluacaktr. Dolaysyla yerleim trn belirleyen her snf, tezgah yerleimi, i tablas yerleimi ve robot olmak zere  alt snf takip etmektedir. Bu snflarn nde de imalat hcresini tanmlayan bilgiler vardr. 
Tezgah yerleimi snfnda yer alan veri alanlistesindeki TezgahSayisi ve TezgahCinsi veri alanlar, imalat hcresinin genel tanmna aittir. ncelikle hcrede bulunmas gereken tezgah saysverilmelidir. TezgahSayisi veri alanna bu deer girildii anda Tezgahlar metodu aktif hale gelerek tezgah miktarna gre Tezgah1", Tezgah2"... olmak zere yeni alt snflar oluturur. Bylece hcredeki tezgah says ekranda grntlenmi olur. Oluturulan yeni snflarda grlecek olan TezgahCinsi veri alanna ktphanede bulunan tezgahlardan birisinin ad tam olarak yazldzaman bu kez TezgahCinsi adyla grlen metot aktif hale gelir ve ad geen tezgah btn bilgileriyle birlikte imalat hcresine tanmolur. Bu bilgilere ilveten TezgahRefKoordinati veri alanna tezgahn hcre ierisindeki konumu ve YerleimAisi veri alanna da tezgahn yerleim as yazlnca, ilgili tezgahn hcre ierisindeki yeri ve doldurduu hacim ortaya km olur.  ekil 6da bir tezgahn I yerleime sahip hcrede konumlanmas grlmektedir. 
 tablalarnn imalat hcresine tantm ve yerletirilmesi, tezgah yerleimi ile tamamen ayndr. Yukarda aklanan tezgah yerleiminde, tezgah yerine i tablasnn var olduu kabul edilebilir. tablasnn konumunu belirleyen bilgiler, tezgah yerleimindeki bilgilerle yapsal olarak ayndr; sadece i tablasna ait isimler verilerek yaplandrlmtr. 
malat hcresinde sadece bir tek robot mevcut olacaktr. Dolaysyla imalat hcresine ktphaneden sadece bir tek robot dahil edilebilir. Robota ait veri alan ve metot listesinde grlecei gibi, robot cinsini ve balangta robotun hcredeki konumunu bildiren veri alanlar Robot snfnda tanmlanmtr. Ayrca robot, ucundaki bir tutma takmn kullanarak nakil ilemi yapacandan, robotun yan sra tutma takmcinsini belirleyen bir veri alan daha burada tanmlanmtr. Ktphaneden robot ve tutma takmseme ilemi, tezgah ve stoklama tablas seme ilemi gibidir. 


Y. Usta Robotlu Bir malat Hcresindeki Tama lemleri in Modele DayalBir Uzman Sistem Gelitirilmesi 
malat hcresinde tezgah says fazla ve robotun alma hacmi btn tezgahlara erimiyor ise robot ray zerinde altrlabilir. Nitekim piyasada karlalan imalat sistemlerinde, bu duruma rastlanabilmektedir. Robot rayn tanmlarken, robotun balangtaki konumu rayn balang noktasolarak deerlendirilir; ray uzunluu ve rayn imalat hcresi koordinat sistemine gre as belirtilir. Robot hcrede alrken, zerinde bulunduu ray yeni bir serbestlik derecesi olarak deerlendirilmez. Bunun yerine, robot her tezgahn karsnda sabit bir noktaya kadar ray zerinde gelir ve robot kollarnn hareketi bu noktadayken gerekleir. Uzman sistemde ilk olarak allmaya balandnda, robotun ray zerindeki bilgilerini tanmlayan veri alan(RobotRayiYerleimPlani) bulunmaz. Eer robot ray zerinde ise, ray sorusuna evet -E cevabverildiinde ortaya kar. 
Buraya kadar incelenen tezgah yerleimi, i tablasyerleimi ve robot snflarna girilen bilgiler sayesinde, artk imalat hcresinin zellikleri uzman sisteme girilmi olmaktadr. 

2.4.  ParasModl 
 paras modl, dier programlardan kt alarak elde edilmi operasyon planlamas dosyalarndan, bu almada ihtiya olan bilgileri (tezgah sras, her bir tezgahtaki ilem sresi, i paras balama koordinatlar) derleyip karan bir modl olarak dnlmtr. Yurdumuzda ve dnyada operasyon planlamas zerine yaplan almalarn her birinden farkl yapda k dosyalarelde edilmektedir. Bu dosyalardan yaplacak bilgi derleme ilemlerinin, bu almann dnda yrtlerek sonularn uzman sistem yapsnn ierisine yerletirilecei dnlmve bu modln sadece ad koyularak ii bobraklmtr. Bu yzden, ilgili metotlar tarafndan ileride kullanlacak bu tr bilgiler imdilik elle girilmektedir. ekil 7de, ayn anda ilenecek paralarn operasyon planlama dosyalarndan derlenen ve bu alma iin ihtiya olan bilgilerin yer aldrnek bir ktn yaps grlmektedir. ekilde grlen ktkteki bilgiler daha sonra incelenecek olan Kayan Darboazl Sezgisel Algoritma programnn girdileri olacaktr. 

2.5. lem Planlamas Modl 
Bu modle yerletirilen programlar ve bilgilerle tezgahlarn yklenme sralar belirlenmekte ve robot ilemlerinin sralamas yaplmaktadr. Sralama ilemlerinde kullanlan algoritmalar, uzman sistemin karar mekanizmasn oluturmaktadr. Bu algoritmalar aadaki gibi zetlenebilir. 

2.5.1. Tezgah ykleme sralamasnn belirlenmesi 
malat hcresinde ayn anda imal edilecek paralarn ilem sralar, o paralarn operasyon planlarnda grlebilmektedir. lem sralar ile birlikte her bir tezgahtaki operasyon sresi de hesaplanm haldedir. Ayn anda ilem grecek paralar ve imalat hcresindeki tezgahlar bilindiine gre, yaplmasgereken i, her bir tezgahtaki para ykleme ve operasyon srasnn belirlenmesidir. Burada, her bir para kendi operasyon planna gre tezgahlarizlerken, tezgahlardaki para sras da imal edilen rnlerin hepsinin toplam imalat zamannbelirlemektedir. Tezgahlardaki sralama yaplrken, bir optimizasyon art olarak toplam imalat sresinin en ksa olmasna baklmaktadr. Bu srenin en ksa yaplmas, ayn zamanda tezgahlarn doluluunu mmkn olan en yksek dzeye karacak ve bunun sonucunda maliyet dmesi, yksek kapasite kullanmve ilk parann retim hattndan kzamannn daha ksa olmas gibi dier optimizasyon artlar da gerekleecektir. 
malat hcresinde tezgah ykleme srasnn belirlenmesi ii, literatrdeki tanmlamalara 

Hucredeki makina sayisi: 4 Hucrede ayni anda imal edilecek parca sayisi: 3 Mk.No IsNo Pr.Sr. B.Krd. IsNo Pr.Sr. B.Krd.  IsNo Pr.Sr. B.Krd. 
1  1  10   0,0,25,0  2  3   0,0,30,180  3  4  0,0,15,0 
2  1  8    0,0,65,180  2  8   0,0,30,0   3  7  0,0,15,0 
3  1  4    0,0,25,0  2  6   0,0,30,180 
4  2  5    0,0,115,90  3  3   0,0,15,0  

 IsNo  Isin gidecegi makinalar 1 1 2 3 2 2 1 4 3 3 1 2 4 
Mk.No: Tezgah numaras 
IsNo: Tezgahta ilem grecek i paras numaras
Pr.Sr.:  parasnn o tezgahtaki ilem sresi 

B.Krd.:  parasnn tezgahtaki balanma koordinat (x,y,z,.x) ekil 7. Operasyon plan dosyalarndan derlenen bilgilerin kt 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 20, No 2, 2005 

bakldnda atelye tipi sralama problemi olarak adlandrlmaktadr. nk, imalat hcresinde bulunan tezgahlar birbirinden farkl tezgahlardr. Hcrede operasyona girecek paralarn ayn rotay izlemesi ve btn makinalara uramasart deildir. Sralama problemlerine ait almalarda atelye tipi sralamann en zor sralama problemlerinden biri olduu belirtilmektedir [15-17] ve NP-hard (nondeterministic polinomial) adverilen problem tr olarak tarif edilmektedir [18]. Bu tr sralama problemleri iin kesin bir analitik metot bulunmamakta, bunun yerine sezgisel algoritmalar nerilmektedir. 
lem sralama yntemleri incelenirken problemler deterministik ve stokastik olmak zere iki ana grupta toplanmaktadr [18]. Bu almada deterministik problem tr kabul edilmitir. Zira ilemeye ait bilgiler daha nceden belirlenmi olup, dikkate alnmaya deer belirsizlik arz eden bir durum sz konusu deildir. 
Kayan Darboazl Sezgisel Algoritma 
Tezgahlarn yklenme sralar Kayan DarboazlSezgisel Algoritma (Shifting Bottleneck Heuristic Algorithm-SBH) ile belirlenmektedir. SBH algoritmas sezgisel algoritmalarn en baarlolanlarndan birisidir. Algoritmann oluturulabilmesi iin ilemlerin bir ebeke zerinde takip edilmesi byk kolaylk salamaktadr. 
Algoritmada, birinci iterasyonda sistemdeki her bir makina tek tek sralamaya tabi tutulur ve makinada iparas sras, en erken teslim zamanna ncelik vermek suretiyle yaplr. Yaplan sralama toplam imalat sresinde bir gecikme oluturacaktr. Bu gecikmenin en byk olduu makina, darboaz meydana getiren kritik makinadr ve probleme nce bu makinann i paras sralamas dahil edilir. Bir sonraki iterasyonda geri kalan makinalarn sralamalar, bu iterasyonda probleme dahil edilen kritik makina sralamas da gz nne alnarak tekrarlanr ve bylece her iterasyonda bir kritik makina sralamas ile problemin zm tamamlanr. terasyon ilerledike daha nce sralamas yaplmmakinalardaki i paras sras yeniden gzden geirilir [18,19]. 

SBH Algoritmasyla Tezgah Ykleme Sralarnn Belirlenmesi (BNECK Program) 
Yaplan aratrmalarda, SBH algoritmasnn bu alma iin yeterli olduu ve bilgisayar programolarak yazlma aktarlabilecei grlmtr. Bunu iin BNECKad verilen bir sralama programhazrlanmtr. Program QUICKBASIC (srm 7.1) ile yazlmtr ve uzman sistemin ilem planlamas modlnde exe halinde almaktadr. 
SBH algoritmas anlatlrken [18], iterasyon ilerledike, daha nce sralamas yaplan makinalarn yeniden gzden geirilmesi gerektii belirtilmitir. Ancak bu durum bazen program ierisinde ksr dngye sebep olabilmektedir. Algoritmann bu sakncal ynnn ortadan kaldrlmas iin, bu almada SBH yeni bir yaklamla uygulanm ve srekli dngleri nlemek iin, programa bir snrlama algoritmas yerletirilmitir. Bu algoritma ile her iterasyonda, nceden sralanan tezgahlar en fazla iki defa tekrar sralanmaya tabi tutulmaktadr. kinci turda sralama yeniden deiirse program ierisinde kalite testi KT() ad verilen bir deikenin deerinin deimesi salanmakta ve bylelikle sralamann gvenilirliinin azaldkullancnn bilgisine sunulmaktadr. 
Gerek iterasyonlar srasnda ve gerekse tekrar geri dnp yeniden sralama esnasnda zmler daima tek makinal bir sistemin sralanmas olarak srdrlmektedir [18]. Yani, zm srasnda herhangi bir tezgahta ileme girecek olan i paralarbelirlenmekte, bunlarn her birinin o tezgahtaki operasyonunun tamamlanabilecei en ge zamanlarhesaplanmakta ve bu zamanlar kkten bye doru sralanmaktadr. Algoritma ierisinde ska yaplan bu ilem SIRALA adl bir alt-program tarafndan gerekletirilmektedir. 
BNECK programnn dier bir alt program ise YOLBULdur. Bu program ebeke zerinde herhangi iki dm arasndaki muhtemel btn yollarkarmakta ve bu yollar boyunca geecek zamanlarhesaplamaktadr. SBH algoritmasyla zm yaplrken, her i parasnn serbest kalma zamannn ve en ge teslim zamannn belirlenmesi; toplam imalat sresi ve her bir tezgahtaki gecikmenin hesaplanmas gerekmektedir. Bu hesaplamalar ise ebekedeki kollar boyunca ilerleyerek yaplmaktadr. BNECK programna konulan YOLBUL alt programbu ilemi yapmaktadr. 
BNECK programnn sonular ISSIRASI.TXT adverilen bir k ktnde toplanm olarak verilir. k ktnn yapsekil 8deki gibidir. 









2.5.2. Robot ilemlerinin sralanmas
Robotlu imalat hcresi uzman sisteminin karar mekanizmasn oluturan ikinci ksmn, robot ilemlerinin srasnbelirleyen bir program oluturmaktadr. SIRALAMA ad verilen bu programn amacekil 8'de verilen BNECK programnn k bilgilerine bakarak robotun yapmasgereken ilemlerin srasn belirlemektir. Program mantnn oluturulmasnda, hemen hemen btn aamalarda Gantt diyagramndan yararlanlmtr. Diyagramda ilerin balang ve biti zamanlardikkate alnarak, gerekiyorsa tezgah aralarna stoklama tablalar yerletirilmekte; ayn anda birden 

Y. UstaRobotlu Bir malat Hcresindeki Tama lemleri in Modele DayalBir Uzman Sistem Gelitirilmesi 
Hucredeki makina sayisi: 4  Hucrede ayni anda imal edilecek parca sayisi: 3 
 Mak.No IsNo S.K.Z. Pr.Sur. IsNo S.K.Z. Pr.Sur. IsNo S.K.Z. Pr.Sur. 1 10 10 2 10 3 3 134 -1 17 2 20 8 1 10 8 3 187 -1 25 3 1 18 4 2 226  -1  28 4 2 13 5 3 253  -1  28
 IsNo    Isin gidecegi makinalar1 1 2 3 -12 2 1 4 3 -13 1 2 4  -1
Mak.No: Tezgah numarasIsNo: Tezgahta ilem grecek i paras numarasS.K.Z.:  parasnn o tezgahta operasyona girebilecei en erken zaman (serbest kalma zaman) Pr.Sur.:  parasnn o tezgahtaki ilem sresi 
ekil 8. SIRALAMA programnn giri bilgilerini ieren ISSIRASI.TXT ktnn grnm 
fazla robot ilemi gerektii takdirde, bu ilemler birbirine gre tkankl nleyecek biimde kaydrlmaktadr. Bu amala, literatrde bulunmayan algoritmalar gelitirilmive programa tamamen kiisel tecrbeye dayal kararlarn verilmesine olanak salayan yntemler yerletirilmitir. Gantt diyagramburada hem bilgi kayna, hem de sonularn grld bir ortam olarak kullanlmtr. SIRALAMA program da QUICKBASIC (srm 7.1) ile hazrlanmtr ve uzman sistemin ILEM_PLANLAMASI modlnn methot ksmnda exe halinde almaktadr. 
SBH algoritmasnn uygulanmas sonucunda iparalarnn tezgahlarda hangi sra ile ileme girecei belirlenmekte ancak herhangi bir zaman bilgisi verilmemektedir. Elde edilen sralama bilgileri ve ilem zamanlar dikkate alnarak her tezgahn ileri hangi zamanlarda operasyona alacann belirlenmesi ilemi izelgeleme adn alr [18,20]. izelgeleme ilemleri Gantt diyagramlaryla grafik formunda gsterilebilir. rnein, ekil 8de verilen 4 makina ve 
Makina 1 
Makina 2 
Makina 3 
Makina 4 
3 i parasndan oluan sralama probleminin sonularndan yola karak oluacak Gantt diyagramekil 9daki gibi olacaktr. 
SIRALAMA Programnn Genel Yaps
SIRALAMA program temel olarak 9 ksmda yaplandrlmtr. Bu ksmlar aadaki ilemleri gerekletirmektedir. 
1. 
SBH algoritmasndan bulunan deerlerin okunmas. 

2. 
lemlerin kutularnn oluturulmas  ve ilk haliyle Gantt diyagramnn elde edilmesi. 

3. 
Herhangi iki veya daha fazla tezgahta iparalarnn ayn  anda karlkl olarak deitirilme durumlarnn aratrlmas; bunlarn mmkn olabilecek be deiik e zamanltransfer problemi trnden [21] hangileri olduunun belirlenmesi ve ileride program aknbozmayacak ekilde ilem zamanlarnn . kadar kaydrlmas. 




ekil 9. Drt makina ve  ie ait zaman bilgilerini gsteren rnek bir Gantt diyagram
4. 
Tezgahlarda i aknn srekliliini salamak ve kilitlenmeleri nlemek iin gerekli yerlere itablalarnn yerletirilmesi. 

5. 
Tezgahlarda ve i tablalarndaki her bir ilemin balang ve biti zamanlarnn bir dize haline getirilmesi. 

6. 
 paras  yerletirme (koyma) ve alma ilemlerinin artan zamana gre sralanmas. 

7. 
Ayni parasnalan ve koyan ilemlerin, nce alma sonra koyma olacak ekilde ard arda getirilmesi. 

8. 
Elde edilen robot i sralamasnn, makina ve itablas arasndaki ncelik srasna gre yeniden sraya sokulmas. 

9. 
Sonularn k ktne kaydedilmesi. 


Yukarda verilen aamalar ekil 9da verilen rnek Gantt diyagramndan balayarak uygulanrsa, Gantt diyagram 4. maddenin sonunda ekil 10da verildii gibi olacaktr. 
Programn geri kalan aamalarnn uygulanmasyla elde edilecek sonu, bir k ktnde toplanmtr. ekil 11de sz konusu 4 makina ve 3 i paralsralama probleminin k kt rnek olarak verilmektedir. 
Burada, ikinci stunda her bir ilemin yaplacazamanlar grlmektedir. nc stunda ise ilemin hangi tezgahta (ya da tezgah yanndaki i tablasnda) gerekleeceine ilikin bilgi yer almaktadr. Drdnc stunda da tanacak parann numaras yer almtr. 
Bir tezgahn yanna program tarafndan yerletirilen itablalar da ayn tezgah numarasyla gsterildiinden, Tezgah No stununda yer alan rakamlar, ilemin tezgahta mya da i tablasnda m gerekleecei bilgisini vermemektedir. Ayrca ilemin yerletirme mi yoksa alma m olduu ilk 4 stundaki bilgilerde verilmemitir. Bu bilgiler iin aklamalar stunundaki bilgilere baklmaldr. rnein, birinci sradaki ileme bakldnda, 2. tezgahn yanndaki itablasndan 2. i parasnn alnmas ileminin yaplaca anlalmaldr. kinci satrdaki bilgilerde de tezgah numarasnn 2 ve i numarasnn 2 olduu grlmektedir. Ancak aklamaya bakldnda 1. satrdaki ilemle robotun elinde bulunan 2 nolu iparasnn 2. tezgaha yerletirildii anlalmaktadr. 
Bir i parasnn herhangi bir yerden alnp baka bir yere yerletirilmesi ileminin izlenebilmesi iin birbirini izleyen iki satra birlikte baklmaldr. Bu sebeple, aklamalar stununda ilemlerin al ve yerletir eklindeki bir sray takip ettii ve bu satrlarda i paras numaralarnn deimedii grlmektedir. 
SIRALAMA programnn k ktnde ayrca, imalat hcresinde bulunmas gereken i tablalar, bu tablalarn nerede yer alaca ve zerinde hangi paray bulunduracana dair bilgiler verilmektedir. 

3. SONU VE NERLER 
Bu almada, robotlu bir imalat hcresinde, imalat hcresini oluturma ilemlerini gerekletiren, iparalarnn tezgahlara hangi sra ile yerletirilmesi gerektiini ve robotun bu tama ilemleri iin hangi zamanlarda hangi ilemleri yapmas gerektiini belirleyen bir uzman sistem gelitirilmitir. malat hcresinde en fazla 10 tezgah bulunabilecei ve aynanda en fazla 10 i parasnn ilem grd varsaylmtr. Hcrede tama ve yerletirme ilemleri iin sadece bir tek robot olduu kabul edilmitir. 


0 10 20 30 t (zaman) 
Y. Usta Robotlu Bir malat Hcresindeki Tama lemleri in Modele DayalBir Uzman Sistem Gelitirilmesi 
ROBOT LEMLER SIRASI lem Tezgah srasZaman no no Aklamalar 
1 0 22  tablasndan al. 2 0 2 2   Tezgaha yerletir. 3 0 11  tablasndan al. 4 0 1 1   Tezgaha yerletir. 5 8 2 2   Tezgahtan al. 6 8 22  tablasna yerletir. 7 10 1 1   Tezgahtan al. 8 10 2 1   Tezgaha yerletir. 9 102 2  tablasndan al.   10 10 1 2   Tezgaha yerletir.   11 13 1 2   Tezgahtan al.   12 13 4 2   Tezgaha yerletir.   13 131 3  tablasndan al.   14 13 1 3   Tezgaha yerletir.   15 18 2 1   Tezgahtan al.   16 18 3 1   Tezgaha yerletir.   17 18 1 3   Tezgahtan al.   18 18 2 3   Tezgaha yerletir.   19 22 3 1   Tezgahtan al.   20 223 1  tablasna yerletir.  21 22 4 2   Tezgahtan al.   22 22 3 2   Tezgaha yerletir.   23 25 2 3   Tezgahtan al.   24 25 4 3   Tezgaha yerletir.   25 28 4 3   Tezgahtan al.   26 284 3  tablasna yerletir.  27 28 3 2   Tezgahtan al.   28 283 2  tablasna yerletir.
MALAT HCRESNE YERLETRLMES GEREKEN  TABLALARI VE YERLEROperasyon aralarnda ihtiya duyulan stoklama tablalar: Tezgah no Koyulacak i paras
 22 Ham i paralarnn ilk operasyonuna ait tezgah giriindeki stoklama tablalar: Tezgah no Koyulacak i paras
 11 
22 
13 


 paralarnn son operasyonunun yapld tezgah kndaki stoklama tablalar: 
Tezgah no Koyulacak i paras 31 32 43

ekil 11. SIRALAMA programnn kbilgilerini ieren SIRALAMA.TXT ktnn grnm 
Gelitirilen uzman sistem drt ayr modlde birincisi, toplam imalat sresini en ksa yapacak toplanmtr (ekil 1). Bu modller srayla, tezgahlar, ekilde, i paralarnn her bir tezgahta hangi sra ile depolama elemanlar (stoklama tablalar) ve robotlara operasyona girmesi gerektiini sralayan BNECK ait bilgilerin yer ald ktphane modl, programdr. Bu programa, Kayan Darboazlktphanede bulunan elemanlardan istenilenleri Sezgisel (SBH) algoritma yerletirilmitir. kullanarak bir imalat hcresi yerleimini oluturan Operasyon planlar bilinen paralarn ilem sralar ve imalat hcresi modl, hcrede imal edilecek iilem srelerine ait bilgiler kullanlarak sralamaya ait paralar iin ilem planlamalarna ait dosyalarsonular elde edilmektedir. Kaynak [18]de SBH uzman sistem ierisine alan I_PARASI modl algoritmas anlatlrken, iterasyon ilerledike, daha ve robot ilemlerini sralayan, ayn zamanda da nce atamas yaplan makinalarn yeniden gzden uzman sistemin karar mekanizmasn oluturan geirilmesi gerektii ifade edilmitir. Ancak bu durum programlarn yer ald ilem planlamas algoritmann uygulanmas srasnda ksr dngye modldr. sebep olabilmektedir. SBH algoritmasnn bu 
sakncal ynnn ortadan kaldrlmas iin bu lem planlamas modlndeki programlardan almada SBH yeni bir yaklamla uygulanm ve srekli dngleri nlemek amacyla gelitirilen programa bir snrlama algoritmas yerletirilmitir. 
Karar mekanizmasnn ikinci ksm ise, robot ilemlerini sralayan algoritmalarn yerletirildii SIRALAMA programdr. Bu programn altrlmasyla, tezgahlar arasnda ykleme -boaltma yapabilmek iin i paralarnn ham malzeme alanndan alnp bitmi rn alanna kadar gtrlmesini izleyen bir ilemler zinciri oluturulmaktadr. Program, tezgahlar mmkn olan en yksek dolulukta tutabilmek iin gerekirse tezgah aralarna i tablas yerletirilmesine de karar vermektedir. Yazlmnn altrlmas sonucunda, belirli bir zamanda, robotun hangi paray hangi tezgahtan (veya hangi i tablasndan) alaca ve bunu nereye koyacana ilikin (dier tezgah, i tablasveya bitmi rn alan) bilgiler bir tablo halinde elde edilmektedir (ekil 11). 
Gelitirilen uzman sistemdeki programlarn altrlmas ile imalat hcresi yaplandrlmakta, BNECK program sonucunda tezgahlarn ykleme sras belirlenmekte ve son olarak SIRALAMA program ile imalat hcresine yerletirilecek itablalarve robotun sz konusu ykleme-boaltma ileri iin srasyla yapmas gereken ilemler ortaya kmaktadr. Bundan sonra yaplacak almalarda robotun bu ilemleri yapabilmek iin zamana gre izleyecei yollarn belirlenmesi incelenmelidir. Yaplacak bu ilemler iin imalat hcresinin fiziki boyutlar dikkate alnmal ve arpmalar nlemek iin ara noktalar tarif edilmelidir. Yol belirleme ilemi bu almann konusu deildir, ancak hazrlanan uzman sistem yapsrobot yrngelerini retmek iin btn altyapya sahiptir. 
ok makinal sistemlerde sralama yntemleri ve SBH algoritmas incelenirken, oluturulan ebekede birletirici ve ayrc kollardan bazlarnn bir araya gelmesiyle ksr dnglere sebep olan kmazlarn var olabilecei bildirilmi ve byle bir kmazn olutuu ebekede sralama yapmann imkansz olduu belirtilmitir [18,19]. rnek problemler incelenirken hayali bir 10 makina ve 10 i paral bir problem oluturulmu ve bu kmazla karlalmtr. BNECK program, bu haliyle, kmaz oluan bir ebekede zm yapamamaktadr. Bundan sonra yaplacak aratrmalar ve yeni yaklamlarla, optimum olmasa bile bir sralamann yaplabilmesi, imalat hcresi uzman sisteminin alabilir durumda olmas iin faydal olacaktr. 



