Product design assembly application, traffic design and simulation on double deck elevator systems

Abstract

The object of this study is defining double deck elevator systems and evaluating them as traffic analysis and easy design on assembly and manufacturing by using the method called design for manufacturing and assembly (DFMA) that is an element of concurrent engineering (CE). The criterions of the method are discussed in detail and determined results are evaluated for virtual models for both traffic and CAD designs.There are nine chapters in this study and the first chapter contains general information on double deck elevators for both mechanical and traffic designs. The need of developments is evaluated depend on the whole system. Also, some of the related works of the double deck are given with the abstract.In the second chapter, the basic factors of product design are defined and approaches of the method and its sub-groups are mentioned. General flows of concurrent engineering and its effects on products are explained with the advantages and disadvantages. A definition of manufacturing effect to design is given with classification table and the table is considered in processing of the product. Flexibility, quality of product and cycle time informations are given in tables.The third chapter includes DFMA method that will be used for double deck elevator car. Definition of the is given first and the aim of usage of the method is discussed. Principles and methodologies that occur DFMA are explained. Boothroyd-Dewhurst method is focused in detail hence it?s the used method on the application. Some features affecting the handling is discussed with figures. Possible faults than can be encountered generally are shown with figures and standardizing assembly types are explained. Fastening methods are given depend on increasing cost and time. Repositioning state and CAD relation with DFMA is discussed with feature effects. Standardization in DFMA is also given. The general application used before are given for defining DFMA practically. DFMA depend of the used material subject is discussed with a statistical information. Design features that improve assembly processes are another subject of the related chapter.The fourth chapter gives the main approaches of system design for the pedestrian flow. Performance criterions follow the main definitions of lift systems. Design parameters and implementations of the whole design with design team are discussed at the end of the chapter. The role of design team for the related product is shown with general explanations and all the groups related to the others are given in table. The groups contains the list of the related parameters.Circulation concept is discussed in the fifth chapter. The factors that have the effect on circulation are tried to be explained. Density effects are tried to be defined with density flows. The titles of traffic analysis are explained with the related formulas. There are some assumptions that effect the round trip time concept are shown and calculation parameters are discussed at the end. Illustrations show the general situation of round trip time concept.Sixth chapter is the chapter that has the subjects of double deck systems, double deck lift designs and traffic design calculations. Traffic design concept is evaluated in two different approach of analytical and Poisson?s. Some elements are not evaluated and shown in the related sub-chapter. Round trip time is one of them and it is evaluated in analytical approach only by giving Kavounas formulate taken from the text of the Kavounas work.Seventh chapter contains simulations and calculation results for the 66 floor high rise building. Distance travelled to reach rated acceleration (m), time elapsed to reach rated acceleration (s), speed at rated acceleration (m/s), distance travelled to reach rated speed (m) and time elapsed to reach rated speed (s) values are given with the results of ELEVATE analyse. The analysis are given according to the results of ELEVATE 6 and ELEVATE 8 programs. ELEVATE program usage is also given with screens and explanations. Simulation result tables are given and commented in this chapter. The calculations are based on calculating the probable number of stops and average reversal floors of a lift during its round trip. Lifts may be zoned to take into account the passenger split between different groups of lifts which may not be the same size, same speed or which may not serve the same floors.In the eighth chapter, double deck elevator cab is given as original and revised designs that are designed by using Solidworks 2011 program as CAD software are compared depend on the part number and another specific rules of Boothroyd-Dewhurst method. Efficiency for design is tried to be improved in related study of this work. The results that are reached in the application of double deck elevator car design study are discussed. Also, the results are given in tables for handling time and total assembly time for seconds with part elimination evaluation factor that is explained with detail at chapter three. The handling time and assembly time for each part are given and the values of them are reached with the related appendix given with this study. Total part number for each design can be seen at the tables of the chapter for both designs.The ninth chapter is the final chapter and general results of the methods and applications that are mentioned in previous chapters are given and validity of them are discussed.

Günümüzde çok katlı binalardaki dikey taşımacılık kavramı özellikle kat sayısı arttıkça daha da önem kazanmaktadır ve çok yüksek kat seviyelerine ulaşıldığında mevcut taşıma sistemlerinin yetersiz olduğu görülmektedir. Bu yetersizliğin önüne geçebilmek için asansör teknolojisinde çift katlı asansörler kullanılmaya başlanmıştır. Yapının özelliklerine bağlı olarak tek ve çift katlı asansörler birlikte de kullanılabilmektedir.Bu çalışmanın amacı; çift katlı asansörlerle ilgili genel bilginin verilmesi, günümüze kadar yapılmış olan çalışmalara genel bakış atılması, mevcut yüksek katlı yapılar içerisindeki tasarım zorluklarının önüne geçebilmek adına yapılmış örnek bir çalışmanın sunulması ve yapının özelliklerine bağlı olarak trafik dizaynının yapılmasına örnek bir çalışmanın sonuçlarıyla beraber sunulmasıdır.Çalışma toplam dokuz bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, çalışmanın konularından biri olan montaja ve imalata uygun tasarımın temellerinden bahsedilmektedir. Çift katlı asansörlerin bu yönteme ihtiyaç duyduğu noktalar belirtilmiştir. Çift katlı asansörlerle ilgili bugüne kadar yapılmış olan bazı çalışmalardan bahsedilmiştir.İkinci bölümde, genel olarak ürün geliştirme kavramından bahsedilmiş ve bu kavramın döngüsel olarak içeriği ele alınmıştır. Hangi aşamada hangi kavramın etkili olduğu belirtilmiştir. Ürün geliştirmenin aşamaları adım adım gösterilmiş ve akış şeması verilmiştir. Satış hacminin ürün ömrüne bağlı olarak nasıl değiştiği gösterilmiştir. Maliyet ve zaman kavramlarının ürün geliştirme ve imalat süreçlerindeki yeri detaylı olarak incelenmiştir. Ürün geliştirme yöntemlerinden sıralı ve eş zamanlı mühendislik yaklaşımları ele alınmıştır ve bunların işleyişi hakkında bilgi verilmiştir. Bölümün sonunda eş zamanlı mühendisliğin artı ve eksilerine değinilmiştir.Üçüncü bölümde, montaja ve imalata uygun tasarım (DFMA) yöntemi ele alınmıştır. Yöntemin ne olduğu açıklanmış ve neden kullanıldığına değinilmiştir. Günümüze kadar geçen süreçte yöntem üzerindeki gelişmelerden bahsedilmiştir. Montaja ve imalata uygun tasarım yönteminin esasları açıklanmıştır. Montaja uygun tasarım ve imalata uygun tasarım yöntemleri değerlendirilmiştir. Bu çalışmada uygulaması da olan Boothroyd-Dewhurst yöntemi detaylı olarak ele alınmıştır.Bölümün sonunda montaja uygun tasarım ve imalat yöntemi kullanılan malzemeye bağlı olarak değerlendirilmiştir.Dördüncü bölümde, bir yapıdaki asansör sistemlerinin genel olarak tasarlanmasıyla ilgili faktörlerden bahsedilmiştir. Sağlıklı bir sistemin nasıl tasarlanabileceği açıklanmıştır. Asansör sistem tasarım çalışmalarının etrkilendiği faktörler değerlendirilmiştir. Asansör trafik kavramının açıklaması yapılmaya çalışılmıştır. Yapıya ait hangi değerlerin sistem tasarımında etkili olduğu belirtilmiştir. Asansör sistemlerindeki genel performans kriterleri belirtilerek değerlendirilmiştir. Performans artışın, performans kriterlerine bağlı olarak belirtilmiştir. Çift katlı asansörlerin gerektirdiği ek sistemler ele alınarak mevcut sisteme dahil edilmesiyle ilgili genel bilgiler verilmiştir. Bölümün ilerleyen kısımlarında tasarım kriterleri ve sistemde varolan tasarım parametreleri ele alınmıştır. Bu parametrelerin çok yüksek katlı binalardaki etkileri belirtilmiştir. Binadaki tasarımı gerçekleştiren tasarım ekibinin görevlerinden ve tasarlama kriterlerlerinden bahsedilmiştir.Trafikte etkili olan sistem elemanlarına ait parametreler tablo halinde verilerek karşılaştırma yapılmıştır. Genel trafik analiz çalışmalarından bahsedilmiştir.Beşinci bölüm, asansör sistemlerinin bulunduğu yapılardaki trafik döngüsünün tartışıldığı kısımdır. Genel olarak sirkülasyon kavramı ele alınmış ve bu kavramı etkileyen faktörlerden bahsedilmiştir. Asansör sisteminin taşıma kapasitesine bağlı olarak taşınabilecek kişi sayısı tartışılmıştır. Toplam sistemi oluşturan tüm elemanlar ele alınmış ve her birinin akış üzerindeki etkileri ayrı ayrı ele alınmışıtr. Asansör kabin kapasitesinin sistem üzerindeki önemine değinilmiş olup; sistem için gerekli olan enerji, maliyet ve zaman kavramlarından bahsedilmiştir. Asansör trafik hesaplamalarında çok önemli bir kavram olan gidiş-dönüş süresi (RTT) kavramı da bu bölümde tartışılmıştır. Kavram öncelikle temel olarak açıklanmış, daha sonra ise detaylı şekilde anlatılmıştır. Bir döngünün sahip olduğu süreçler adım adım anlatılmış olup akışın detayı grafik olarak verilmiştir. Tek katlı asansörlerdeki gidiş-dönüş süresinin hesabı için kullanılan formül verilerek her bir bileşenin hangi kavrama ait olduğu açıklanmıştır.Altıncı bölümde çift katlı asansörler tanımlanmıştır. Çift katlı asansör sisteminin yapısı detaylarıyla beraber veilmiştir. Çift katlı kabini oluşturan yapılar açıklanıp, tek ve çift katların kullanımında gerekli olan ekstra yapılardan bahsedilmiştir. Çift asansörlerin kullanıldığı yapıların tek ve çift kat detayları şekil olarak verilerek, sistem ilgili görsel üzerinden açıklanmıştır. Çift katlı bir asansör görseli üzerinden kabinin sistemdeki durumu belirtilmiştir. Bir çift katlı asansörün avantaj ve dezavantajları sıralanmıştır. Çift katlı asansör tasarımlarındaki trafik hesapları detaylı olarak tartışılmıştır. Sistem analizlerinde alınan varsayımlar belirtilerek, ilgili kavramların formülizasyonu gösterilmiştir. Formüllerdeki her bir değerin detaylı olarak açıklaması yapılmıştır. Mümkün olan değerlerde çift katlı asansörlere ait değerlerin, tek katlı asansörlerdeki değerlerden nasıl türetilebileceği açıklanmıştır. Çift katlı asansörlere ait gidiş-dönüş süresi, ortalama aralık, taşıma kapasitesi değerlerinin formülleri verilmiştir. Analitik yaklaşıma ek olarak Poisson olasılık yaklaşımıyla ilgili hesaplar belirtilmiştir. Her bir değerin türetilmesiyle ilgili genel bilgiler verilmiştir.Yedinci bölümde 66 katlı bir yapıdaki çift katlı asansör sistemiyle ilgili hesaplamalar ve bunların sonuçları verilmiştir. Hesaplamalarda ELEVATE 6 ve ELEVATE 8 programları kullanılmış olup, simülasyonlar da aynı program kullanılarak yapılmıştır. Analiz sonuçları tablolar halinde gösterilmiştir. Simülasyon sonucuELEVATE 8 çıktısı olan grafikler de bu bölümde tartışılmıştır. Her bir grafikteki veriler açıklanmıştır. Çift katlı asansörlerdeki genel analizler ELEVATE 6 kullanılarak yapılmış olup analiz sonuçları simülasyon sonuçlarına bağlı olarak değerlendirilmiştir. Bu uygulamada simülasyondaki sistem tasarımının mevcut yapı için uygunluğu, yapıdaki toplam grup sayısı arttırılarak optimize edilmiştir. ELEVATE programının kullanılması sırasında karşılaşılan ekranlar açıklanmıştır.Sekizinci bölüm eş zamanlı mühendislik uygulamalarından olan ve ilk bölümlerde açıklanan montaja ve imalata uygun tasarım yöntemlerinden biri olan Boothroyd-Dewhurst yöntemiyle yapılmış bir çift katlı asansör kabin uygulamasını içermektedir. Solidworks 2011 yazılımı kullanılarak, standart bir kabin tasarlanmıştır. Bu tasarım DFMA yöntemlerinden Boothroyd-Dewhurst yöntemi kullanılarak değerlendirilmek üzere aynı yazılımla tekrar tasarlanmış ve eski ve yeni tasarımlar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar yapılırken her iki tasarıma ait parça sayıları belirlenmiş olup, tasarım verimlilik katsayısını arttırmaya yönelik iyileştirmelerin katsayı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Her bir parça için taşıma ve takma süreleri ilgili tablolardan elde edilerek toplam montaj süresi değerine ulaşılmıştır. Orjinal kabindeki her bir parçanın elenebilir özellikte olup olmadığı değerlendirilmiştir ve bunun sonucunda tasarım verimlilik indeksi formülündeki ilgili değer elde edilmiştir. Ortalama parça montaj süresi sabit varsayılmış olup tablolardan elde edilen toplam montaj süresinin saniye cinsinden değeri formülde yerine konularak tasarım verimliliğine ulaşılmıştır. Yapılan hesaplarda toplam ağırlığın da yeni tasarımda yarı yarıya azaldığı görülmüştür. Yenilenen tasarım değerlerine de aynı formüllerle ulaşılmıştır ve ulaşılan değerler orjinal tasarımınkilerle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar tablo halinde verilmiştir.Dokuzuncu bölümde bütün çalışmanın genel bir değerlendirmesi yapılmıştır. Yüksek katlı yapılardaki sistem hesaplamalarındaki değerlendirmelerden bahsedilmiştir. Sistem değerlendirmesi yapılırken yapılması gereken trafik tanımlamaları açıklanmıştır. 66 katlı binadaki sistemle ilgili yapılan çalışmada elde edilen sonuçların dğeerlendirme kriterlerinden bahsedilmiştir. Çift katlı asansör kabininin orjinal ve revize edilmiş tasarımlarının değerlendirme kriterleri belirtilmiştir. Yapılan değişikliklerin zaman ve maliyet kavramları üzerindeki etkileri belirtilmiştir. Özellikle çok parçalı ürünlerdeki tasarım değişikliklerinin önemine değinilmiştir.