'Zanaatkâr robotlar' insana ihtiyaç duymadan çalışabilecek

Glenn S. Daehn

Bir fabrikadaki makinelerden birinin arızalanması onu durdurabilir. Üretim kaybı ise bir günde milyonlarca dolara ulaşabilir. Bileşenlerin yaşadığı arızalar fabrikalara, enerji santrallerine ve savaş araç-gereçlerine zarar verebilir.

Kalifiye teknisyenler, makinelerin tekrar iş başı yapabilmeleri için yalnızca doğru parçayı mümkün olduğu kadar çabuk ve doğru bir şekilde tamir edebilmek amacıyla şekillendirme, kaynaklama ve yüzey biçimlendirme yaparken alet kutularındaki bütün araçları kullanırlar. Buna karşın, gerekli yeteneklere sahip teknisyenlerin sayısı azalıyor ve elle yapılan şeylerin kalitesi, parçanın yapıldığı gün zanaatkârın becerilerine ve ruh haline bağlı.

MAKİNELERİN YÜKSELİŞİ

Bu sorunların her ikisi de yakında yapay zekâya sahip robot teknisyenlerce çözülebilir. Bu sistemler ölçüm yapabilir; çeşitli aletler kullanarak parçalara şekil verebilir, onları kesebilir veya kaynaklayabilir; parçaları özel ekipmanlara ekleyebilir ve hatta gerekli malzemeleri satın alabilir; bunların tamamı insan müdahalesi olmadan gerçekleşebilir. ‘Hibrit otonom üretim’ adıyla bilinen bu süreç, ihtiyaç duydukları yerde ve zamanda yüksek kaliteli bileşenler meydana getirmek amacıyla birden fazla araç ve tekniği hiçbir sorun yaşamadan kullanan otomatik sistemleri içerir.

Ben bir metalurji mühendisliği profesörüyüm. Meslektaşlarımla birlikte, mukavemet ve kırılma direnci gibi özellikler yaratmak için doğru iç yapıya sahip malzeme ve bileşenler üretmek amacıyla yeni formüller tasarlıyoruz. Ohio eyaleti ve diğer üniversitelerdeki meslektaşlarımdan oluşan bir ağla, bu otonom zanaatkârları ileri taşımak için bir plan geliştiriyorum.

NASIL ÜRETİLİR?

Bileşenler seri ya da özel olarak üretilir. İnsanların gündelik hayatta kullandığı pek çok şey seri üretimden çıkmadır. Çok sayıda parçanın test edilmesine ve izlenmesine dayanan iyi tasarlanmış süreçler kullanılarak kalite garanti altına alınır ve işlemin her seferinde aynı şekilde yapılması sağlanır.

Özel imalat -talep üzerine bileşenlerin üretimi- kimi zaman bir hastanın kendine has anatomisine uymak ya da elde imal edilmiş ve artık üretilmeyen uçak iniş takımlarını değiştirmek söz konusu olduğunda, genellikle gereklidir. Metal parçalar üretme süreçleri -malzeme çıkarma, toplama, biçimlendirme, dönüştürme, inceleme- toplu üretimde kullanılan ve çoğunlukla büyük araçlar ve kalıplarla yapılan toplu işlemlerden ziyade, küçük aletlerle, kademeli işlemlerle gerçekleştirilebilir.

Otomasyon, uzun zamandan beridir otomobil montaj hatlarında parçaları işleyen ve kaynak yapan karmaşık yapıdaki robotları da içeren seri üretimin bir parçası haline geldi. Genelde ‘3D baskı’ diye adlandırılan ilave malzeme üretimi, çeşitli malzemelerle bileşenleri üretmek doğrultusunda giderek daha fazla kullanılır oldu. Şu andaysa robot demirciler, yani metal parçaları kesmek, monte etmek ya da kalıplamak yerine çekiçle şekillendirebilen robotlar geliştiriliyor.

OTOMATİK ÖZEL ÜRETİM

Meslektaşlarım ve ben, özel üretimi otomatik hale getirmek için insan müdahalesi olmaksızın birden fazla işlem kullanarak geniş bir bileşen yelpazesi oluşturmak doğrultusunda tüm adımları gerçekleştirebilecek otomatik bir alet takımı geliştiriyoruz. Sensörler, ayrıca süreçleri kontrol etmek, kaliteyi korumak ve devamını sağlamak için hibrit otonom üretimin merkezinde de yer alacaklar.

Bunun gibi otonom üretim sistemleri, doğru mukavemet, boyut ve yüzey kalitesine sahip bir bileşeni üretmek için gereken sayısız kararı kendi başlarına verecekler. Çok sayıdaki malzeme seçeneği, makine ayarları ve işlem dizilerinin üstesinden gelmek, yapay zekâyı gerektirecektir. Bu otonom üretim sistemleri, bir seri üretim tarifi bulmak ve bundan hiçbir şekilde sapmamak yerine, parçalar üretmek için çok geniş bir dizi muhtemel tarifler gurubu içerisinden seçim yapacak ve seçilen yöntemin uygun malzeme özelliklerine sahip bileşenler üretmesini sağlayacak zekâya sahip olacaklar.

Robotlar, imal edilen bileşen üzerinde küçük aletler konumlandırabilir ya da bileşeni bir ekipman parçasından diğerine aktarabilirler. Tamamen özerk bir sistem, çok yönlü bir alet takımı sayesinde, geniş bir ürün yelpazesinde üretim yapabilir. Bu sistemler malzemeleri tedarik edebilir ve hatta tıpkı insan bir zanaatkâr gibi özel kesme ve yeniden biçimlendirme aletlerine iş gönderebilir.

Buna benzer sistemlerin üretim hızı seri üretime rakip olamaz ama robotlar aralıksız biçimde çalışabilmeleri nedeniyle insan teknisyenlerden daha üretken olabilirler. Sensörlerden gelen veriler, kritik öneme sahip sıcaklıklar, makine ayarları ve hatta görüntülerle tüm adımların ve işlemlerin dijital bir kaydını tutar. Bu kayıt, örneğin malzemenin doğru miktarda yeniden şekillendirildiğinden ve işlem sırasında çatlakların oluşmadığından ve üzerlerinin örtülmediğinden emin olarak, istenen kaliteyi garanti edebilir.

Ameliyathaneler ya da yakınlarında yapılan üretim, hibrit otonom üretimle daha etkin hale getirilebilecek süreçlere bir örnektir. Genellikle kemik kırıkları olan hastalar travma ameliyatı geçirdiklerinde, iyileşme amacıyla kemikleri bir arada tutmak için çeşitli biçimlerde metal plakalara ihtiyaç duyulur. Bunlar, çoğunlukla cerrahın hastaya uyacak şekilde plakaları şekillendirdiği ameliyathanede, kimi zaman metali şekillendirmek için hastanın tıbbi görüntüleri kullanılarak bir form biçiminde oluşturulan 3D baskılı bir model kullanılarak üretilir.

Elle şekillendirme yavaş ve kusursuz olmayan bir işlemdir ve plakanın yanlış yerden gerilmesi, parçanın kırılmasına yol açabilir. Ameliyattan önce robot teknisyen bir plakayı kesebilir, şekillendirebilir ve kullanıma hazır hale getirebilir. Hastalar hastanede daha az zaman harcadıklarında daha hızlı iyileşirler ve harcamaları da azalır.

ROBOT ZANAATKÂRLARA GİDEN YOL

Şu anda üç farklı girişim fonu tarafından finanse edilen çalışma da dahil olmak üzere, çok sayıda şirket otonom üretimde ilerlemeye öncülük ediyor. FormLogic şirketi, otomatikleştirilmiş yüksek kaliteli makine üretim atölyeleri geliştiriyor. Path Robotics şirketiyse bir kaynakçının sahip olduğu becerileri bir robota ekliyor. Ve Machina Labs, robotik demirciler yaratmak amacıyla yola çıktı. Diğer şirketler, tasarım ve lojistiği otomatikleştirmek doğrultusunda yeni sistemler geliştiriyorlar.

Bir sonraki adımı ‘hibritleştirme’ -birden fazla araçla farklı görevleri farklı şekillerde yerine getirme kabiliyeti- oluşturuyor. Hibrit otonom üretimin hayati öneme sahip parçaları şu anda mevcut ve tam otonom sistemler on yıl içinde yaygın hale gelebilir. Özel üretim alanında bu yaklaşımı benimseyen şirketlerin, bu teknolojileri bir araya getirme becerisine sahip yeni nesil öğrencilerden yardım almaları gerekecek.

8 Haziran 2021 tarihinde ABD Senatosu tarafından kabul edilen ABD İnovasyon ve Rekabet Yasası’nda ve Biden yönetimince Amerikan İş Planı’nda önerilen yatırımlar, bunun gibi gelişmiş üretim teknolojilerinin ilerlemesini destekleyebilir. Gelişmiş üretim teknolojilerinin daha da ilerletilmesi için fonlar ve bağlantılı beceri zemini ABD’deki üretimi daha rekabetçi bir hale getirebilir.

Yazının orijinali The Conversation sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)