Robot-insan etkileşimli üretim süreçleri için bulanık tabanlı risk değerlendirme yaklaşımı ve gerçek hayat uygulaması
A fuzzy based risk assessment approach for robot-human interactive manufacturing processes with real case application
- Tez No: 960922
- Danışmanlar: PROF. DR. İHSAN KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bilişsel ergonomi, Ergonomik riskler, Cognitive ergonomics, Ergonomic risks
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İş Güvenliği ve İşçi Sağlığı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstri 4.0 (E4.0) ile dijitalleşen üretim ortamları, insan-robot etkileşimini (İRE) ve işbirliğini (İRİ) karmaşık ve çok boyutlu bir noktaya taşımıştır. Bu dönüşüm, yalnızca fiziksel güvenlik risklerini değil; ergonomi, bilişsel yük, stres ve dikkat gibi insan faktörleri bağlamında yeni risk unsurlarını da beraberinde getirmiştir. Bu gelişmeler, insan-robot etkileşimli sistemlerdeki risklerin belirsizlik ve güvenilirlik faktörleriyle birlikte bütüncül değerlendirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu tez çalışmasında, insan-robot işbirliğine dayalı üretim süreçleri için Z-sayısı yaklaşımı ile güçlendirilmiş çok kriterli karar verme (ÇKKV) yöntemlerini entegre eden yenilikçi bir hibrit risk değerlendirme modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen model, uzman yargılarındaki belirsizlikleri ve güvenilirlik düzeylerini eş zamanlı değerlendirerek risklerin daha güvenilir biçimde önceliklendirilmesini sağlamaktadır. Bu doğrultuda Z-sayıları esas alan Hata Türleri ve Etkileri Analizi (Z-HTEA); Delphi yöntemi, Karar Verme Deneme ve Değerlendirme Laboratuvarı (DEMATEL) ve Çok Kriterli Optimizasyon ve Uzlaşık Çözüm (VIKOR) yöntemleriyle bütünleştirilerek kapsamlı bir metodoloji oluşturulmuştur. Modelin ilk uygulaması Türkiye'deki bir otomotiv üretim tesisinde gerçekleştirilmiş, uzman değerlendirmelerine dayalı saha çalışmasıyla 21 kritik risk faktörü analiz edilmiştir. Analizler, robot teknolojisi seviyesi, süreç güvenilirliği ve donanım güvenilirliği gibi teknik faktörlerin en yüksek öncelikli riskler olduğunu ortaya koymuştur. Bununla birlikte, ergonomik faktörler ve insan faktörleri kaynaklı risklerin de önemli risk kategorileri arasında yer aldığı ve bu alandaki derinlemesine araştırmanın gerekliliği tespit edilmiştir. Bu bulgulardan hareketle tezin ikinci aşamasında, ergonomik ve insan faktörleri risklerinin detaylı incelendiği deneysel bir çalışma tasarlanmıştır. Deneysel çalışmada, bir işbirlikçi robot (UR10e) ile yürütülen“al-yerleştir”görevlerinde katılımcıların kas aktivitesi (EMG), duruş analizi (RULA), zihinsel iş yükü (NASA-TLX), stres (VAS) ve görsel dikkat (Tobii Pro Glasses 3 ile göz takibi) gibi çok modlu nöro-ergonomik verileri toplanmıştır. Bu veriler kullanılarak manuel ve robot destekli senaryolarda insan üzerindeki fiziksel ve bilişsel etkiler karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonuçları, geliştirilen Z-sayısı esaslı hibrit metodolojinin uzman yargılarındaki belirsizlikleri etkin biçimde modelleyerek risklerin güvenilir önceliklendirilmesini sağladığını ortaya koymuştur. Deneysel bulgular ise manuel ve robot destekli çalışma koşulları arasında ergonomik ve bilişsel yük açısından anlamlı farklılıklar olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar, İRE sistemlerinde fiziksel güvenliğin ötesinde ergonomik ve insan faktörleri risklerinin de sistematik değerlendirilmesinin, insan merkezli tasarım için kritik öneme sahip olduğunu doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
The digitalization of production environments under Industry 4.0 (I4.0) has elevated Human-Robot Interaction (HRI) and Collaboration (HRC) to a complex and multidimensional level. This transformation has introduced physical safety risks and new risk elements within the context of human factors, such as ergonomics, cognitive load, stress, and attention. These developments necessitate a holistic assessment of risks in human-robot interactive systems, incorporating the factors of uncertainty and reliability. This study develops an innovative hybrid risk assessment model for production processes based on Human-Robot Collaboration, integrating Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) methods enhanced by Z-number theory. The proposed model enables a more reliable prioritization of risks by simultaneously evaluating the uncertainties and reliability levels inherent in expert judgments. To this end, a comprehensive methodology was established by integrating a Z-Failure Mode and Effects Analysis (Z-FMEA) framework with the Delphi, Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL), and Z-VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje (VIKOR) methods. The model was first implemented in an automotive manufacturing plant in Türkiye, where a field study based on expert evaluations analyzed 21 critical risk factors. The analysis revealed that technical factors, including the robot technology level, process reliability, and hardware reliability, were the highest-priority risks. Concurrently, it was determined that risks originating from ergonomic and human factors also constitute significant risk categories, highlighting the need for in-depth research in this domain. Building on these findings, the second phase of the thesis involved an experimental study designed to conduct a detailed investigation of ergonomic and human factors risks. In this study, multi-modal neuro-ergonomic data including muscle activity (EMG), postural analysis (RULA), mental workload (NASA-TLX), stress (VAS), and visual attention (via eye-tracking with Tobii Pro Glasses 3) were collected from participants performing“pick-and-place”tasks with a collaborative robot (UR10e). This data was used to comparatively assess the physical and cognitive effects on humans in manual versus robot-assisted scenarios. The results of the study demonstrate that the developed Z-number-based hybrid methodology effectively models the uncertainties in expert judgments, thereby ensuring a reliable prioritization of risks. Furthermore, the experimental findings indicate significant differences in ergonomic and cognitive load between manual and robot-assisted working conditions. These outcomes confirm that, beyond physical safety, the systematic evaluation of ergonomic and human factors risks is of critical importance for achieving human-centered design in HRC systems.
Benzer Tezler
- Çoklu amaçların çözümlemesinde amaç programlaması ile genelleştirilmiş ters yaklaşımı ve yem sanayiinde bir uygulama
Goal programming and generalieed inverse approaches in the multi-objective analysis and application in feed industry
HASAN BAL
- İsmayıl Hakkı Baltacıoğlu'nun kültür ve eğitim kavramı üzerine bir inceleme
An Examination of the concepts of culture and education of Ismayıl Hakkı Baltacıoğlu
ABDULLAH DİKİCİ
Doktora
Türkçe
1986
Eğitim ve ÖğretimUludağ ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUAT ANAR
- Sera domates üretiminde aşı uygulaması ile elde edilen çift kök sistemine sahip domateslerin verim ve kalite yönünden üstünlükleri üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ALİ DİZDAROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRETTİN MECİT