TR|EN
Güncel
E-Bülten Aboneliği
SteelPro 2023
18th New Horizons
Tevfik Seno Arda Lisesi
Yayınlar > Çelik Yapılar
Sayı: 83 - Temmuz / Ağustos 2023

Eğitim


ENDÜSTRİYEL TESİSLERDE MODÜLER SİSTEMLER

Heidelberg Materials Mühendislik Müdürü ve Kıdemli Proje Yöneticisi Tolga Timirci, TUCSA’nın düzenlediği online seminerde “Endüstriyel Tesislerde Modüler Sistemler” başlıklı bir sunum gerçekleştirdi. Timirci sunumunda, modüler yapıların tercih edilme sebepleri, sağladığı avantajlar ve modüler yapı projelerinde karşılaşılan engeller başta olmak üzere bu alanla ilgili birçok önemli noktanın altını çizdi.

Modülerleşmenin hikâyesi Romalılara kadar dayanmaktadır. Romalı savaşçılar, mevzi değiştirdikçe yeni mevziler oluşturmak için yanlarında modüler ekipmanlar taşımışlardır. Modüler Yapı fikri Romalılar tarafından ortaya atılmış ve tarih boyunca gelişerek günümüze kadar gelmiştir. 1600’lü yıllarda İngiltere’de imal edilen ve ABD’ye gemilerle gönderilen yapılar, koloni evlerinin inşası amacıyla bu bölgelere yerleştirilmiştir. 1800’lü yıllara geldiğimizde ise modüler yapıların en yoğun şekilde Kırım Savaşı’nda kullanıldığını görüyoruz. Kırım’da bir hastane, yaklaşık olarak beş ayda imal edilip yerine monte edilmek suretiyle inşa edilmiştir. Bunlar, daha çok bina ve yapıların modülarizasyonlarına örnektir. 20. yüzyılın ortalarından sonra ise endüstriyel tesislerde uygulamaları görmekteyiz.

Modüler yapıların ne olduğu kısaca şöyle açıklanabilir; tesisin ya tamamının ya da belirli parçalarının fabrika veya atölyede bir araya getirilmesi, monte edilmesi ve daha sonra da bunların belli bir boyut ve lojistik mesafe çerçevesinde sahaya intikal ettirilmesi modüler yapılar olarak adlandırılmaktadır.

Burada, var olan avantajlara dikkat çekilmektedir. İlk olarak fiyat, süre avantajı, ardından da saha işlerinde riskin azaltılması söz konusudur. İşin büyük bir çoğunluğunun atölye ya da fabrikada yapılması sebebiyle sahadaki işlemin kalitesinin ve verimliliğinin artması modülerleşme açısından önemli bir parametredir.

Modüler Yapılar Neden Tercih Ediliyor?
Öncelikle kaynak yetersizliğinin söz konusu olduğu durumlarda, yani hem insan kaynağı hem de inşaat ekipmanlarının yetersiz olduğu ve ulaşımı zor olan yerlerde inşaat süresini kısaltmak için modüler yapılar önemli bir avantaj sağlamaktadır. İklim koşullarının inşaata ve montaja müsaade etmediği veya çok az zaman dilimlerinde müsaade ettiği yerler için de önemli bir çözüm getirmektedir. Pek çok Afrika ve Orta Doğu ülkesinde yeteri kadar kaliteli iş gücü bulunmamaktadır. Özellikle bu bölgelerde daha az iş gücü kullanılabiliyor olması sebebiyle önemli bir avantaj sağlamaktadırlar.

Ulaşılması zor coğrafyalarda, rafineriler veya petrokimya tesisleri gibi operasyonu devam eden tesislerde inşaat işlerini ve süreleri minimize etmek amacıyla modüler yapılar kullanılmaktadır. Özellikle güvenlik sorunu olan ülkelerde yine inşaat süresini kısaltmak amacıyla modüler sistemler tercih edilmektedir.

Modüler Projeler Nasıl Başarılı Olur?
“Her modüler proje başarılı olur.” şeklinde bir genelleme yapamayız. Başarı pek çok faktöre bağlıdır. Hem seçim hem de uygulama aşamasında takvim ve maliyet anlamında başarılı olması için birtakım faktörlerin bir araya gelmesi gerekir. Bu faktörlere kısaca şöyle göz atabiliriz:

Öncelikle, dizaynın erken fazda netleştirilmesi ve inşaat ile operasyonu yapacak firmanın bütün parametreleri bir araya getirmesi gerekmektedir. Yeni teknolojilerin hem fabrikasyon hem de dizayn için kullanılması çok önemlidir. Özellikle üç boyutlu platformlar son yıllarda çok fazla ilerleme kaydetmiştir. Buradaki malzeme yönetimi, tasarım detayları, modellemelerdeki detaylar fabrikasyon süresini kısaltırken kaliteyi önemli oranda artırmaktadır.

Dizayn fazlarının tam olarak takip edilmesi ve doğru zamanda dizaynın dondurulması gerekir. Modüler sistemlerin başarılı olması için bu çok kritik bir noktadır. Çünkü buradaki avantaj süredir. Doğru zamanda proses tasarımı dondurulmadığı takdirde, atölye ve fabrikasyonda önemli revizyonlara yol açar. Kazanılan süre orada kaybedilmiş olur.

Diğer başarı faktörleri arasında ise dizayna standardizasyon getirilmesi yer almaktadır. Özellikle tekrar eden dizaynlarda bir standardizasyon getirilmesi malzemenin optimum kullanılmasında avantaj sağlar. Çok erken fazda planlama yapılması ise lojistik açıdan faydalar sağlar. Projenin başarılı olması için doğru planlanması çok önemlidir. Özellikle hem fabrikasyonu hem dizaynı yapan ve sahada montajı yapacak olan ekibin birbirleriyle tüm proje fazları boyunca doğru iletişim hâlinde olması başarı faktörlerinden biridir.

Modüler Yapı Projelerinde Karşılaşılan Engeller
Daha önce de bahsettiğim gibi tasarım aşamasında fazların mümkün olduğu kadar duraksamadan ve sürdürülebilir bir şekilde devam etmesi, kesintiye uğramaması gerekmektedir. Çünkü bu tarz projeler genellikle bütün fazları paralel devam eden (satın alma, dizayn ve saha fabrikasyonu) projelerdir. Dolayısıyla burada dizaynın herhangi bir şekilde aksamaması gerekmektedir. Durmadan, tasarımın doğru zamanlarda dondurularak devam etmesi önemlidir.

Doğru bir maliyet planlaması yapılması oldukça önem taşımaktadır. Çünkü her modüler proje maliyet ve süre anlamında avantajlıdır denemez. Bunun bir optimum noktası bulunmaktadır. Dolayısıyla, doğru optimizasyon sağlanmış olması için maliyet planlamasının doğru yapılması şarttır.

Burada önemli noktalardan biri satın almadır. Satın almada kritik ekipmanların süre olarak erken fazda satın alınması ve aynı zamanda bunların bilgisinin tasarıma yansıtılması şarttır. Çünkü modüler tasarımın en önemli özelliği size sahada bir revizyon imkânı sağlamamasıdır. Atölyede birebir oranında bitirilip birebir oranında sahaya gönderilmektedir.

Normalde projelerde tasarımda finalize olmamış pek çok konu sahada adapte edilebilir veya revizyonu sağlanabilir. Ama modüler projelerde böyle bir imkân yoktur veya çok kısıtlıdır. Dolayısıyla bütün imalat bilgilerinin doğru zamanda alınması önemlidir; aksi takdirde ciddi süre ve maliyet sıkıntıları yaşanır.

Lojistiğin doğru zamanda planlanması da çok önemli konular arasındadır. Bu konuda uzmanlık ve modüler tasarım ile imalat kültürünün firmada var olması önemli noktalardan biridir. Aksi hâlde ciddi sıkıntılarla karşılaşılabilir ve avantajlar dezavantaja dönüşebilir.

Maliyet Avantajı
Özellikle maliyet odaklı projelerde modüler tasarımlar, “Stick” olarak tabir edilen standart saha montajı ile kıyaslandığında önemli bir maliyet avantajı sunmaktadır. Montaj, lojistik, sahada inşaat için bulunacak yönetim, çelik ve mühendislik maliyetlerinin yanı sıra sahada daha az çalışan bulundurulacağından hem kamp hem de işçi maliyetlerinde önemli bir avantaj yakalamak mümkündür. Dolayısıyla doğru proje seçilip ve doğru bir stratejiyle projeye yaklaşılıp doğru fazlarda tasarım yapıldığında modüler projelerin önemli bir maliyet avantajı sağladığı görülebilmektedir.

Modüler Proje Seçimi
İçerisinde çok fazla ekipman yer alan ve terzi usulü yapıya sahip tesislerde, modüler tasarım imalat avantajlı bir sonuç doğurmaz. Dolayısıyla teknik olarak projenin modüler yapıya uygun olup olmadığına karar vermek son derece gereklidir. Projenin modüler yapıya uygun olduğunu gördükten sonra bir zaman planlaması yapmak söz konusu olur. Buradaki zaman planlamasında modüler tasarımın getirdiği zaman avantajının var olup olmadığını analiz ettikten sonra bir saha çalışması gerekir. Sahada modüler montaj için bir problem olup olmadığının saptanması önemlidir. Bu da saptandıktan sonra özellikle modüler imalatın yapılacağı fabrika ve atölyedeki maliyetlere ve oradaki imalat seviyesine bakılması gerekmektedir. Eğer orada da sahadan daha pahalıya gelen bir işçilik maliyeti varsa ve atölye bunun için yeterli değilse burada modüler yaklaşıma gitmenin doğru olmadığı söylenebilir. Ancak bu şartların hepsi bir araya geliyorsa lojistik koşullara bakılır. Çünkü belli boyutlarda modüler sistemler tasarlanmaktadır. Bunun uygulanabileceği bir rotanın mevcut olup olmadığı diğer bir konudur. Bu, deniz yolu, kara yolu veya demir yolu olabilir. Tüm farklı etkenlerin olumlu sonuç verdiği görülüp strateji, icra planı ve maliyetler çıkarıldıktan sonra modüler proje kararı alınabilir. Bu koşullardan birinin veya bir kısmının dezavantaj oluşturması hâlinde modüler projeye değil, normal, standart, konvansiyonel metotlarla proje yapma yöntemine yönlenmek söz konusu olur.

Ekonomik olarak modüler yapıların birçok avantajı vardır. Fakat her avantajın etkisi çok yüksektir denilemez. Özellikle fazla sayıda tekrar edilen yapıların varlığı ciddi anlamda bir maliyet avantajı sağlar. Satın alma kalemlerinin fazlalığı ve bunların ön fazlarda yapılıyor olması yine büyüklük anlamında önemli bir maliyet avantajı getirir. Paralel olarak tasarımın devam ediyor olması ve farklı modüllerin farklı ekiplerce çalışılıp hem tasarımının hem de fabrikasyonun yapılması bir diğer önemli avantajdır. İnşaat malzemelerinde de bir avantaj söz konusudur ancak biraz önce sayılmış olan diğer maliyet avantajlarına göre daha az etkisi bulunmaktadır. Özellikle operasyonu yapacak ekibin vereceği geri bildirimlerle operasyon sırasında doğru montajın yapılması ve doğru yapıların oluşturulması ekiplere önemli bir avantaj sağlar.

Farklı Disiplinlerde Modüler Yapılar
Şu ana kadar modüler yapıların avantajlarından ve başarı faktörlerinden bahsettim. Bundan sonrasında tasarım anlamında farklı disiplinlerde hangi yöntemlerin izlendiği ve bu yöntemlerin nasıl etkileri olduğundan bahsedeceğim.

3 boyutlu modelleme için kullanılacak platformun temel ayarları önemli bir başarı faktörüdür. Bütün ayarlar modüler imalata göre yapılmak zorundadır. Malzeme ve ağırlıklar her ekipman ve birleşim için belirlenmelidir. Çünkü ağırlık merkezinin doğru hesaplanması önem arz etmektedir. Bütün malzemelerin doğru malzeme kodlarıyla beraber, kodlanmış bir şekilde sisteme girilmiş olması çok önemlidir. Bu sayede, bunlar modüler bazda sınıflandırılabilir. Buradaki en kritik nokta budur. Çünkü normal konvansiyonel projelerde küçük parçalara bölmeye ihtiyaç olmaz. Hem malzeme hem de tasarım anlamında, ünite bazında veya üniteler içinde ana alanlar bazında sınıflandırma yapılabilir. Ama burada her modül hatta alt modüllere kadar malzeme sınıflandırılmak ve markalandırılmak zorundadır. Böylece imalatçı, satın almasını tamamladıktan sonra bunları fabrikasında doğru şekilde klasifiye edebilir. Bunun dışında hem montaj hem de lojistik planlaması için ekipmanların, özellikle boruların ağırlıklarının hesaba katılması çok kritiktir.

Yapı (structural) disiplininin tasarımında bazı faktörlere dikkat edilmesi gerekmektedir. Özellikle her modülün ve her alt modülün, analizinin, özelliğinin, hesaplarının ve tasarımının erken fazda yapılması büyük önem taşımaktadır. Hem kaldırma hem de yükleme limitlerinin göz önüne alınması, dikkat edilmesi gereken bir diğer noktadır. Tabii ki en kritik maddelerden biri de lojistik limitlerdir. Yani koyulacakları konteyner büyüklükleri oldukça büyük önem arz etmektedir. Bütün tasarımın bu boyutlara göre yapılabilmesi için bu detayın projenin ilk fazlarında bilinmesi gerekmektedir. Bu da gidilecek coğrafya ve tesisin konumu ile birebir orantılıdır.

Yine kaldırma ve yükleme için ekstra kullanılacak olan çelikler ve diğer destekleyicilerin erken fazda belirlenmesi gereklidir. Modüllerin ayrı ayrı ağırlıkları ve ağırlık merkezlerinin erken fazda belirlenmesi önemlidir. Normal standart üretilen dokümanların yanında montaj çizimlerinin de mutlaka üretilmesi gerekmektedir.

Normal çelik plan ve kesitlerinin modül bazında yapılması çok hassas bir diğer noktadır. Çünkü imalatçı bunları dikkate alarak imalat yaptığı için modül bazlı dokümanlar üretilmelidir. Temel yükleri de sahadaki çalışmalar paralel devam ettiği için erken fazda sahayla paylaşılmalıdır. En önemli noktalardan bir diğeri, yine modül bazda olacak malzeme listelerinin paylaşılmasıdır.

Bu tip projelerin başarılı olmasında ekipman siparişlerinin doğru zamanda verilmesi kritik bir faktördür. Dizayna baz olacak ekipman bilgisinin elde bulunması ve ekipmanın doğru zamanda atölyeye gelmesi de ikinci kritik faktördür. Bunlar sağlanmadığı takdirde hem projenin devreye alınma zamanlanmasına önemli oranda sekte vurulmuş hem de tasarımın finalize edilmesi uzatılmış olur. Modülizasyon stratejisi belirlenirken hangi ekipmanların modülle beraber, hangilerinin ise modül dışı gideceğinin mutlaka erken fazda belirlenmesi gerekmektedir. Bunları belirlerken lojistik planlama ile paralel düşünülmelidir. Ekipman tasarımında hem hidro testler hem de operasyon testleri için doğru planlamanın yapılması önem taşır.

Elektrik ve enstrüman tasarımında da normal standart projelerin dışında, detay seviyelerinin modül imalatına imkân verecek şekilde hazırlanması önem arz eder. Genellikle, elektrik ve enstrüman detayları, standart projelerde üç boyutlu modellerde daha düşük seviyelerde verilir. Çünkü imalatçı bilgileri daha geç fazlarda belli olur ve bu detayların gösterilmesine gerekli zaman kalmayabilir. Standart tasarımlarda ana kabloların geçeceği güzergâhlar belirlenir. Bunun dışında küçük enstrüman kabloları ve küçük çaplı borular 3 boyutlu modellerde gösterilmez; bunlar büyük oranda sahada halledilir. Ancak modüler fabrikasyonlarda her detay önemli olduğu için bunlar en ince detaya kadar modellenir, bütün modüllerin kablolamaları, junction boxları, her modül için tipik montaj prosedürleri, modül için ayrı ayrı olacak şekilde malzeme listelerinin çıkarılması yine modül bazlı olmak üzere aydınlatmaların verilmesi ve üç boyutlu modelde diğer detayların gösterilmesi beklenir.

Tasarım sırasında dikkat edilmesi gereken bir diğer başarı faktörü ise tasarımın sahada doğru montaj sıralamasına göre yapılacak şekilde planlanmasıdır. Modülleri ve alt modülleri de yine bu bazda planlamak çok önemlidir.

Alınan Dersler
Gerçekleştirdiğimiz projeler boyunca aldığımız birkaç dersten bahsetmek isterim. Projenin tasarımının erken fazında bütün disiplinler ve özellikle idare tarafındaki bütün paydaşlar ile doğru iletişim kanallarının kurulması büyük önem taşır. Aksi hâlde idarenin talepleri ile projenin ortalarında veya belli kritik fazlardan sonra revizyon yapılması, modüler proje için belirlenmiş zaman planlamasından uzaklaşılmasına ve modüler tasarımın sağladığı avantajların yitirilmesine sebebiyet verir. Boyutların erken fazda belirlenmesi mühimdir.

Fabrikasyonu yapacak atölyenin imkânlarının bilinmesi gerekir. Mühendislik sırasında, özellikle tekrar eden modüller ve malzemeler standardize hâle getirilmelidir. Böylece maliyet ve süre avantajı sağlanabilir. Ekipman bilgilerinin tasarıma entegre edilebilmesi için ekipman imalatçılarıyla erken fazda iletişime geçilmesi, tekliflerin erken toplanması gerekmektedir. Aksi hâlde, proje maliyetine ciddi etkileri olabilecek büyük sürprizlerle karşılaşılabilir. Hatta süreç, modüllerin ve revizyonla yeni katların çıkılmasına kadar gidebilir.

Transportasyon yine çok önemli bir konudur. Erken fazda bu konuda gerekli olan çalışma yapılmalıdır. Bu çalışma yapılmadığı takdirde, modül boyutlarında projenin belli fazından sonra revizyon yapılması ciddi süre uzamalarına neden olur.

Oldukça kritik bir diğer nokta ise projede çalışacak ekibin hem saha hem imalat hem de dizayn konusunda tecrübeli olmasıdır. Yoksa Amerika’yı tekrar keşfetmek kaçınılmaz olur.
Çelik Yapılar - Sayı: 83 - Temmuz / Ağustos 2023

Kendimizi Sınayalım

KENDİMİZİ SINAYALIM SORU - S.83

Üyelerimiz

ERFAB
GALDER



© 2014 - Türk Yapısal Çelik Derneği