Knowledge-Based Engineering (KBE), Tecrübenin Geleceği.

Knowledge-Based Engineering (KBE) Nedir ve Otomotiv Tasarımında Nasıl Kullanılır?

Geçmişte sanayi ve teknolojiye yön veren tecrübeli ustalar, yılların birikimiyle elde ettikleri bilgi ve tecrübeyi çıraklarına aktararak mesleklerini geleceğe taşırlardı.

Bu süreç, gözlem, uygulama ve zaman içinde kazanılan içgörülerle şekillenir, nesilden nesile aktarılan bir ustalık zinciri oluştururdu.

Günümüzde ise bilgi tabanlı mühendislik (KBE - Knowledge-Based Engineering) yaklaşımı, bu geleneksel ustalık aktarımını dijital çağa taşıyor.

Deneyim ve mühendislik bilgisini sistematik bir şekilde kodlayarak tasarım süreçlerine entegre eden KBE, yeni nesil mühendislere geçmişin ustalığını modern araçlarla sunuyor.

Günümüz mühendislik dünyasında, dijitalleşme ve otomasyonun önemi giderek artıyor.

Bilgi tabanlı mühendislik de (Knowledge-Based Engineering - KBE), bizim alanımız olan tasarım süreçlerini hızlandırmak, hata oranlarını düşürmek ve mühendislerin daha yenilikçi çözümler üretmesi için onlara alan açmak için güçlü bir yöntem olarak karşımıza çıkıyor.

Özellikle otomotiv sektöründe, KBE sistemleri tasarım süreçlerini optimize ederek maliyetleri düşürmekte ve ürün kalitesini arttırıyor.

Knowledge-Based Engineering (KBE) Nedir?

KBE, mühendislik bilgi ve kurallarının bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve bilgisayar destekli mühendislik (CAE) yazılımlarına entegre edilerek tasarım süreçlerinin otomasyonunu sağlayan bir yaklaşımdır.

Temel amacı, tekrarlayan mühendislik görevlerini azaltmak ve uzman bilgisini sistematik bir şekilde kullanarak daha verimli çözümler üretmektir. Bu yaklaşım, Intelligent Automation kitabında oldukça kapsamlı bir şekilde ele alınmış ve farklı sektörlerdeki uygulama alanları detaylandırılmış. https://intelligentautomationbook.com/

KBE sistemleri genellikle aşağıdaki bileşenlerden oluşuyor:

• Bilgi Tabanı: Tasarım süreçleri, mühendislik kuralları ve geçmiş projelerden elde edilen bilgiler burada saklanır. (Ki bence KBE projesinin en uzun uğraş gerektiren ve en değerli kısmı burasıdır.)

  
  

• Kurallar ve Algoritmalar: Önceden belirlenmiş mühendislik kurallarına göre otomatik tasarım kararları alınır. Bu süreç firmanın tüm mühendislik yetkinliğini sisteme entegre ettiği kısımdır.

  
  

• CAD/CAE Entegrasyonu: Bilgi tabanlı tasarım modelleri, CAD ve CAE sistemleri ile bütünleşik çalışarak dinamik olarak güncellenebilir. Bu süreç projenin hiç bitmeyecek kısmıdır. Firma var oldukça yeni bilgiler ve yeni tecrübeler bu sistemi beslemeye devam edecektir.

Otomotiv Tasarımında KBE’nin Avantajları

Otomotiv sektörü, karmaşık tasarım süreçleri ve yüksek hassasiyet gereksinimleri nedeniyle KBE sistemlerinin en fazla kullanıldığı alanlardan biri. KBE, otomotiv mühendislerine şu avantajları sunar:

1. Tasarım Süreçlerinin Otomasyonu:

KBE sistemleri, sık tekrarlanan mühendislik işlemlerini otomatik hale getirerek tasarım süreçlerini hızlandırır. Örneğin, bir otomotiv dış trim parçasının geometrik optimizasyonu, KBE sayesinde otomatik olarak güncellenebilir ve tasarım değişikliklerine hızla adapte olabilir.

2. Hata Oranının Azaltılması:

Manuel tasarım süreçlerinde insan hataları kaçınılmazdır. Ancak KBE sistemleri, önceden tanımlanmış kurallar doğrultusunda çalıştığı için hataları minimize eder. Bu sayede, üretime geçmeden önce olası tasarım hataları önceden tespit edilir.

3. Maliyet ve Zaman Tasarrufu:

KBE sayesinde mühendisler, daha az zaman harcayarak daha doğru ve verimli tasarımlar üretebilirler. Bu da hem geliştirme sürecini hızlandırır hem de maliyetleri düşürerek rekabet avantajı sağlar. Araştırmalar, bir tasarım mühendisinin zamanının %70 ini rutin mühendislik faaliyetleriyle geçirdiğini, %30 'ını araştırma ve yaratıcı faaliyetlere ayırabildiğini göstermektedir. KBE 'in görevi de tam bu noktada başlar. Bir çok rutin mühendislik faaliyeti bu yöntemle minimize edilir ve böylece kapasitenin inovatif süreçlere ayırılması sağlanır.  

4. Standartlaşmış ve Optimize Edilmiş Tasarımlar:

Bilgi tabanlı mühendislik, tasarım süreçlerinde tutarlılığı sağlayarak kaliteyi artırır. Otomotiv üreticileri için belirlenen standartlara uygun tasarımlar oluşturulmasını mümkün kılar.

5. Bilgi ve Deneyimin İçselleştirilmesi:

Mühendislik bilgisi ve deneyimi, KBE sistemleri aracılığıyla dijital olarak saklanarak uzun vadede kurumsal hafızanın korunmasını sağlar. Böylece yeni tasarımcıların eğitimi daha hızlı ve verimli hale gelir.

Otomotiv Sektöründeki bazı KBE Uygulama Örnekleri:

KBE teknolojisi otomotiv sektöründe birçok farklı alanda uygulanılıyor, bazı örnekleri aşağıda bulabilirsiniz, ben burada birkaçını ekledim, kısa bir internet araştırmasıyla yüzlercesine ulaşabilirsiniz:

1. Otomotiv Dış Trim Parçalarının Optimizasyonu

Dış trim parçalarını (Spoiler, Grill vb.) tasarlarken kullanılan KBE destekli CAD sistemi, mühendislerin belirlenen standartlara uygun tasarımlar üretmesini sağlıyor. Bu sistem; malzeme kalınlıkları, bağlantı noktaları, aerodinamik gereksinimler gibi tasarım kurallarını otomatik olarak uygulayarak hataları en aza indiriyor.

2. Gövde Tasarımında Kural Tabanlı Optimizasyon

Jant tasarımında KBE kullanılarak ağırlık, mukavemet ve üretilebilirlik kriterlerine göre optimize edilen tasarımlar otomatik olarak oluşturulabiliyor. Şasi tasarımında ise belirlenen yükleme senaryolarına göre malzeme seçimleri ve çapraz destek konumları optimize ediliyor, böylece dayanıklılık artırılırken gereksiz ağırlık azaltılıyor.

3. Çarpışma Testi Simülasyonlarında Akıllı Modelleme

KBE yaklaşımı, çarpışma testi simülasyonlarında kullanılan modellerin otomatik olarak oluşturulmasını ve değişen regülasyonlara (Euro NCAP, IIHS vb.) uygun hale getirilmesini sağlıyor. Böylece her yeni araç modeli için tekrar tekrar sıfırdan modelleme yapılmasına gerek kalmadan, test kriterleri hızla adapte edilebiliyor.

4. Hava Kanalı ve Soğutma Sistemleri Tasarımında Otomatik Optimizasyon

Motor bölmesi içindeki hava kanallarının akış verimliliğini artırmak için KBE tabanlı parametrik tasarım sistemleri kullanılıyor. Bu sistem, belirlenen ısı yönetimi hedeflerine ve aerodinamik gereksinimlere uygun tasarımlar üreterek mühendislerin manuel müdahale ihtiyacını azaltıyor.

5. Montaj ve Üretim Süreçlerinde Akıllı Robot Programlaması

Montaj hatlarında kullanılan robotik kaynak veya yapıştırma işlemlerinde KBE destekli yazılımlar, parça geometrisine, montaj sırasına ve toleranslara göre en uygun kaynak noktalarını ve sıralamalarını otomatik olarak belirliyor. Böylece üretim süreci daha verimli hale gelirken, hata payı da minimuma indiriliyor.

6. Ergonomi ve İç Mekan Tasarımında RAMSIS Entegrasyonu

Otomotiv iç mekan tasarımlarında RAMSIS gibi insan ergonomisi simülasyon yazılımları ile entegre edilen KBE sistemleri, farklı kullanıcı grupları için ideal koltuk pozisyonlarını, görüş açısını ve kontrollerin erişilebilirliğini otomatik olarak optimize ediyor.

7. Araç Aerodinamiği için Parametrik Rüzgar Tüneli Simülasyonları

KBE kullanılarak geliştirilen parametrik aerodinamik analiz sistemleri, aracın gövde formu üzerinde otomatik değişiklikler yaparak rüzgar direncini azaltan en iyi tasarım alternatiflerini sunabiliyor. Böylece mühendisler yüzlerce manuel analiz yapmak yerine, sistem tarafından önerilen en iyi çözümler üzerinden ilerleyebiliyor.

Kısa bir patent araştırmasıyla bu alanda son 20 yılda alınmış 200'ün üzerinde patent olduğu görülüyor. Bunların içerisinde en çarpıcılarının mühendislik verisi toplamak için geliştirilen yöntemler olduğunu belirtmek gerek.

Ve en önemlisi; Bu alan mühendislik tasarımı disiplininin yapay zeka ile entegre edilmesi için gerekli ilk adım olarak düşünülmeli. Yapay Zekanın spesifik mühendislik alanlarına yönelik eğitilmesi için gerekli veri setlerinin hazırlığı ancak iyi KBE gibi bir bilgi altyapısıyla mümkün olacaktır.

Sonuç olarak: Knowledge-Based Engineering, tasarım süreçlerini devrim niteliğinde değiştiren bir teknoloji olarak öne çıkmaya devam edecek. Daha hızlı, daha verimli ve daha düşük maliyetli ürünler geliştirmeye olanak sağlayan bu yaklaşım, gelecekte mühendislik çalışmalarının temel taşlarından biri olacak.

Verilerinin yanında tecrübesini dijital sistemine yediremeyen firmalar da bu yarıştan bir bir çekilecekler!!!

Kaynaklar

• Stjepandić, J., Verhagen, W. J. C., Liese, H., & Bermell-Garcia, P. (2015). Concurrent Engineering in the 21st Century. Springer International Publishing.

• Infosys Limited. (2018). Knowledge-Based Engineering: Key Product Development Technology to Enhance Competitiveness.