İmalat Sektöründe Sürdürülebilirlik Çabaları Üretken Tasarımla Hızlanır mı?

Dünya, tarihin en sıcak on yılını geçirirken, gündemden düşmeyen kasırgalar, kontrol altına alınamayan orman yangınları ve iklim değişikliği kaynaklı diğer afetler, insanların küresel ısınmaya dair kaygılarını artırmaya devam ediyor. BM’nin olası bir iklim felaketinin en geç 2030’a kadar önüne geçilmesi gerektiği yönünde yaptığı uyarılar, tüketicileri harcamalarında giderek daha fazla sürdürülebilir ürünleri tercih etmeye yöneltirken, imalat sektörünü de çevreci olmaya teşvik ediyor.

Neyse ki teknolojinin imalat sektörünün sürdürülebilirlik çabalarına katkıda bulunacağını biliyoruz. Özellikle de üretken tasarım sektörün bu alandaki kazanımlarına ivme vermede ciddi bir potansiyel barındırıyor.

Az Daha Çoktur

Üretken tasarım belirli bir soruna hızlıca çözümler bulma ve analizlerini yapmada yapay zekâ teknolojisinden yararlanıyor. Böylelikle yinelemeli sorun çözme süreçleri için ihtiyaç duyulan zaman kısalıyor. Bu tip avantajların da katkısıyla imalat sektöründe teknolojiye son on yılda istikrarlı şekilde artan bir ilgi gösterildiğine tanık oluyoruz. Bilgisayarların işlem gücü artıp yazılımlar da geliştikçe, birçok şirket teknolojiyi iş akışlarına dahil etmeye başlıyor.

Bugüne dek imalat sektöründe üretken tasarıma daha ziyade ürünlerin parça ağırlıklarının hafifletilmesi amacıyla başvurulduğunu gördük. Bu tip durumlarda hedef, bir parçanın işlevselliğini koruyarak ağırlığını aşağı çekmenin bir yolunu bulmak şeklinde belirleniyor. Bu da genellikle katmanlı imalat süreçleriyle sağlanıyor. Örneğin, General Motors’un (GM) üretken tasarım yönteminden yararlanarak araçlarda daha önce sekiz parçadan oluşan koltuk braketini tek bir parçadan oluşacak şekilde ürettiğini ve bu şekilde %40 daha hafif ve %20 daha güçlü ürünlere ulaştığına tanık olduk. Benzer şekilde, havacılık sektörünün lider kuruluşlarından Airbus da, A320 uçak ailesindeki bölme panellerini yeniden tasarlayıp, üretken tasarımdan yararlanarak, standart modellere göre çok daha az malzeme içeren paneller üretti.

Ürünleri hafifletme çalışmaları, sürdürülebilirliğe çok yönlü katkı sağlıyor. Gereksiz yüklerden kurtulmak, etkisini hammaddelerin topraktan çıkarılması ve cevher hazırlama gibi malzeme üretiminin erken safhalarında dahi hissettirerek tedarik zincirinin tüm halkalarında fayda üretiyor. Böylelikle, enerji kullanımı aşağı çekilip karbon salımları azaltılırken, genel olarak da israfın önüne geçiliyor. Ürün imalat aşamasındayken, fabrikalardaki makine kullanım süresi düşürülerek enerjiden tasarruf sağlanıyor. Otomobil ve uçak gibi seyir amaçlı olarak tasarlanan ürünlerin kullanımında duyulan yakıt gereksinimleri de azalmış oluyor. Daha hafif ve daha güçlü olarak üretilmeleri, parçaların ömürlerinin uzamasını dahi sağlıyor. Bu da onarım, değişim ve yedek parça stok ihtiyaçlarının aşağı çekilmesi anlamına geliyor.

Tabii üretken tasarımın çevreye katkısını parçaların hafifletilmesinden ibaretmiş gibi görmemek gerekiyor. Teknoloji gelişip imalat süreçlerinde yeni fırsatlar belirdikçe, yeni kullanım alanlarının ortaya çıkması kaçınılmaz oluyor. Hatta, Barnes Global Advisors şirketinin katmanlı imalat alanındaki kıdemli danışmanlarından Chelsea Cummings’in de altını çizdiği gibi, “Bu konuda daha aklımıza gelmeyen olasılıklar bile söz konusu olabilecek.”

Sistem Yaklaşımı

Üretken tasarımın imalat sektöründeki sürdürülebilirlik gayretlerini hızlandırma doğrultusunda yaptığı katkılardan biri de, bugüne değin çok parçalı olarak imal edilen malzemeleri yekpare bir sistem olarak tasarlama imkânı vermesi. Son zamanlarda sektörde bu konu üzerinde de çalışmalar yapıldığı dikkatlerden kaçmıyor. Bir diğer deyişle, algoritmik zekâ kullanarak, tek bir bileşen ya da parça yerine, ürünün tamamını yekpare şekilde yeniden tasarlamak mümkün hale geliyor. Cummings şöyle diyor: “Üretken tasarımla tamamı tek parça halinde üretilen araçlar var. Böylelikle çok sayıda parçanın ayrı ayrı üretilip monte edilmesi ihtiyacı ortadan kalkıyor.”

GM, araçlardaki koltuk braketini sekiz parçalı olarak değil de yekpare şekilde imal etmek suretiyle, hem malzeme ağırlığının minimuma indirilmesini sağladı hem de tedarik zinciri maliyetlerini aşağı çekti. Daha önce çok sayıda tedarikçiden gelen parçaların montajının sebep olduğu sarfiyatın azalmış olması da cabası.

Bu sistem yaklaşımını çok sayıda tasarım objesine uygulamak mümkün. Nitekim Hollandalı tasarım şirketi Joris Laarman Lab, üretken tasarım teknolojisini kullanarak, 3B yazıcıyla Amsterdam kanalının üzerine bir yaya köprüsü inşa etti. Bu yöntem imalat ekibine, yapıyı önemli ölçüde basitleştirerek tek parça halinde yazdırma imkânı dahi verdi. (Gerçi tasarımcılar yine de birkaç parça halinde yazdırmayı tercih ettiler.)

Üretken tasarım ayrıca, köprüde ihtiyaç duyulan malzeme yelpazesinin sadeleşmesini sağladı. Farklı malzemeler kullanılarak inşa edilen geleneksel köprülerin aksine, Joris Laarman Lab’in tasarımında sadece çelik kullanıldı. Şirketin teknolojiden sorumlu başkanı Tim Geurtjens’e göre, gerekli malzeme sayısının azaltılması, sürdürülebilirlik açısından birtakım faydaları da beraberinde getiriyor. Tüketilen malzeme miktarının azalmasını ve iş akışlarıyla üretim süreçlerinin optimize edilmesini bunlar arasında sayabiliriz.

İmalat süreçlerinin çevre dostu bir karakter kazanmasına odaklanmış isimlerden biri de, Amerikan İmalat Teknolojileri Birliği’nin (AMT) imalat teknolojileri direktörü Benjamin Moses. Onun bakış açısına göre, “Bir fabrikanın yerleşiminden, bağlantı elemanları çözümlerine ve takım yollarına, tüm faktörler bir şirketin çevresel ayak izine etki edebiliyor.” Bu da demektir ki, üreticiler, tüm operasyonlarını bir tasarım meselesi olarak ele alabilir ve bu şekilde algoritmik araçlardan yararlanarak daha çevre dostu çalışma yöntemleri ortaya koyabilirler.

Moses’in bu konudaki düşüncesi özetle şöyle: “Üretken tasarımın mümkün kıldığı yinelemeli tasarım sürecinden faydalanmak, imalat sektöründeki tasarım ürünleri ekosistemini baştan aşağıya değiştirmemizi sağlayacağı gibi imalat mühendisliğinin bu araç ve süreçlerin yaratılmasına dönük günlük faaliyetlerine yaklaşımını da yavaş yavaş geliştirecektir.”

Çevre Dostu Yenilenebilir Kaynaklar

Üretken tasarım ayrıca, yeşil bir ekonomiye geçiş için hayati öneme sahip olan – örneğin, yenilenebilir enerji ekipmanları gibi- ürünlerin yeni bir tasarımla ele alınmalarını kolaylaştırma olanağı sunuyor. Cummings bu konuda şöyle diyor: “Ben bir rüzgâr türbini tasarımcısı değilim; ama üretken tasarımın, sert bir metal levhayı alıp bir bölümünü bir örümcek ağını andıran, hafif bir yapıya dönüştürebileceğini tasavvur edebiliyorum. Daha önce bağımsız parçalardan müteşekkil olan yapıların -ne boyutta olurlarsa olsunlar- bu şekilde yekpare malzemelere dönüştürülmelerinin bu tip uygulamalar için kesinlikle çok uygun olduklarını düşünüyorum.” Bir yandan performansı artırırken, diğer yandan yenilenebilir enerji ürünleri imalatı için ihtiyaç duyulan malzeme ve enerji miktarını azaltarak, bu ürünlerin maliyetini önemli ölçüde aşağıya çekebiliriz. Bu da temiz bir enerji şebekesi oluşturma doğrultusundaki çabaların hızlanması demek olacaktır.

Yazılım sektöründe faaliyet gösteren büyük bir şirketler grubu olan Honeywell, fosil yakıtlar (ve diğer geleneksel sektörler) alanında faaliyet gösteren müşterilerinin daha iyi sonuçlar almalarını mümkün kılabilmek amacıyla üretken tasarımdan yararlandı. Firmanın bu sayede edindiği bilgi birikimi, giderek daha yaygın kullanıma erişen yenilenebilir enerji alanında başvurabileceği ciddi bir kaynak haline geldi. Honeywell’in küresel organizasyonunda, yazılım, yapay zekâ ve kontrol sistemlerinden sorumlu bir yönetici olarak görev yapan Prabhu Soundarrajan, “Temiz yakıta geçmeyi gerçekten çok istiyoruz. Daha önceki tüm projelerimizden bu konuda dersler çıkaracağız,” diyor.

Belgelenemeyeni Belgelemek

Cummings, imalatçıların üretken tasarım kullanarak sürdürülebilirlikten önemli faydalar sağlayabileceklerini ve parçaların geleneksel şekilde monte edilmesine son vererek yeni ufuklara yelken açabileceklerini söylüyor. Ancak yine de imalat sektörünün temel kısıtlarını kabul etmeleri, üretken tasarım yöntemiyle modellenmiş ürünlerin istenilen şekilde iş görmesi ve devlet kurumlarından (örneğin, havacılık ürünleri söz konusu olduğunda Amerikan Federal Havacılık Dairesi’nden) gereken onayları alabilmesi için gözleme dayalı veriler toplamaları şart. Cummings, “bu, yeni bir teknoloji ve insanlar bu yeni teknolojiyi güvenle kullanma ihtiyacı içinde,” diyor.

Geurtjens, “Teknoloji, her ne kadar performans testleri ve doğrulaması hususunda firmalar için aşılması gereken yeni güçlükler anlamına geliyorsa da aynı zamanda yeni çözümlerin geliştirilmesi demek,” diyor.

Amsterdam’daki köprü projesi teknoloji madalyonunun her iki yüzünü de görmek açısından önem taşıyor. Geurtjens bu önemin altını şu ifadelerle çiziyor: “Köprünün mukavemetini kanıtlayıp belgelendirmek oldukça karmaşık bir süreç oldu. Çünkü ortada yeni bir teknoloji, yeni bir malzeme ve yeni bir yapı formu vardı; denetim ve belgelendirme şirketleri bunlardan haberdar değildi. Onlar standart ve normlara uygunluğu, “Şu-şu-şu boyutlardaki çelik kolonların üzerine dinamik ve statik olarak şu kadar kuvvet uygulanabilir,” benzeri ifadelerle belgelendirmeye alışkınlardı. Oysa artık o dünyayı ardımızda bırakıyoruz. Yeni teknolojiler demek, yeni estetik anlayışları ve yeni imalat yöntemleri kadar yeni belgelendirme biçimleri de demek.”

Eskiden ürünler belgelendirme sürecinde sadece fiziksel muayene ve deneylere tabi tutulurlardı. Ancak üretken tasarım ve onu temel alan teknolojiler -olası tüm imalat hatalarını yinelemeli tasarım yöntemiyle hızlı bir şekilde elimine ettikleri için- yeni tip ürünlerin performans doğrulaması süreçlerini hızlandırabiliyor. Üretken tasarımın hızlı yinelemeler yoluyla kazandırdığı zaman da belgelendirme süreci için harcanabiliyor.

Dijital deneylerin fiziksel deneyleri tamamlayıcı bir işlev üstlendiğini söylemek mümkün. Üstelik bununla kalmayıp, zamanla bu deneylerin yerlerini almaları dahi olası. Joris Laarman Lab’in Amsterdam köprüsü yapım projesindeki ortağı olan, dünya çapındaki tasarım şirketi Arup bu yaklaşımın öncülerinden. Arup mühendislerinin kendilerine çok yardımcı olduğunu vurgulayan Geurtjens, “Onlar olmasaydı belgelendirme sürecinden başarıyla çıkmamız mümkün olmazdı,” diyor.

Dijital deneylerin ürün performanslarının doğrulanması konusunda sahip oldukları potansiyel, Geurtjens’in haklı olduğu bir hususu bir kez daha gözler önüne seriyor: Evet, dünyaya değişik bir açıdan bakma yeteneği kazanmak, üretken tasarımın en önemli faydalarından biri. Geurtjens, ne yapılması gerektiği konusunda bu sebeple çok net: “Bildiklerimizi bir kenara koyup ufkumuzu ve bakış açımızı olabildiğince genişletmeye bakmalıyız. Yapmaya alışkın olduğumuz şeyi değil, gerçekten ne yapmak istediğimizi düşünmeye başlamalıyız.”