Yeni Nesil Endüstriyel Otomasyon: Endüstri 4.0

İnsanlık tarihinin endüstrileşme dönemine baktığımızda yakın geçmişe kadar üç ana başlıkta toplayabileceğimiz evreler görmekteyiz. İlk evrede buhar gücü insanın kas gücünü desteklemiş. Tarımsal üretimde su, rüzgar ve hayvansal güçlerden yararlanabilen insanoğlu endüstrileşmenin ilk adımında buhar makinasını icat etmiş. Aradan yaklaşık 50 yıl geçtikten sonra daha iyi kontrol edilen ve daha yüksek güçlere çıkabilen elektriksel güçten yararlanmayı başarmış. Bu icada montaj hattı ve seri üretim de eklenince ikinci endüstri dönemi başlamış. Üçüncü dönemde gerçek anlamda otomasyonu başlatan programlanabilir cihaz ve makinelerin, robotların kullanımı yaygınlaşmış. Toyota fabrikalarında geliştirilen Yalın Üretim sistemi bu dönemde seri üretimin yerini almış. Bugün ise dördüncü evrenin başlangıcında bulunuyoruz. Endüstri 4.0 adı verilen bu evrede otomasyon çok daha farklı bir kulvarda ilerliyor. Bu dönemin öncekilerden farkını yazıda açıklamaya gayret edeceğiz. Ancak şimdilik şunu söyleyelim: önceki dönemlerde makineler insanın kas gücünü destekler ve insanlar makine gibi çalışmaya yönlendirilmişken Endüstri 4.0 döneminde makineler insanın beyin gücünü desteklemekte ve makineler insan gibi çalışmaya yönlendirilmekteler.

Endüstri 4.0 nedir?

Yeni bir kavram olan Endüstri 4.0 için çok sayıda tanım bulunuyor. Kavramın yeni olması nedeniyle de tanımlar zaman içinde değişiyor. “İmalat sektörünün bir bütün olarak dijitalleşip otonom çalışabilir hale gelmesi” ifadesi fena bir tanım olmasa da bir miktar açıklama gerektiriyor. Örneğin endüstriyel sistemler üçüncü evrede de otonom çalışabiliyordu. Ancak o dönem makineleri insanın programlamasına gerek duymaktalar. Oysa Endüstri 4.0 döneminde makineler kendi kendilerini programlayabilmekteler. Bu son dönemin farkları arasında tüm fiziksel nesnelerin Internet adreslerinin olması ve birbirleri ile haberleşmeleri, daha fazla sensör kullanımı ile çok daha fazla veri toplanması, sistemde kalan az sayıdaki insanı cyborg yapacak giyilebilir bilgisayarların yaygınlaşması başta geliyor. Fiziksel yapı ile dijital yapı o kadar iç içe ki buna siberfiziksel sistem adı veriliyor. Hatta bir de dijital ikiz tanımı var. Dijital ikiz mevcut fiziksel sistemin sanal alemde bir kopyasının var olması demek. Fiziksel ortamda ne oluyorsa aynısı dijital ortam da gerçek zamanlı olarak simüle ediliyor.

Yeni Nesil Otomasyonun Yapısı: Dört Küme

Son çalışmalarda Yeni Nesil Otomasyon olarak kabul edilen Endüstri 4.0 dört kümeden oluşan bir yapı şeklinde ele alınıyor. Birinci kümede veriler, işlemciler ve bağlantılar bulunuyor. Bu küme düşük enerji tüketiyor, ancak tüm arz-talep ağını kapsadığı için geniş coğrafyaya yayılıyor. İçinde Nesnelerin Interneti (Internet of Things; IoT), dağıtık hesaplama (distributed computing), büyük veri (big data), yeni nesil sensörler, bulut bilişim uygulamaları yer alıyor. Bu küme değer zincirindeki her işleme ilişkin verileri kaydediyor ve iletiyorr. Bu küme hem ERP, MES, PLM, SCADA yazılımlarını birleştirerek dikey entegrasyonu (şirket içi entegrasyonu), hem de tedarik zincirindeki perakendeci, tedarikçi, taşımacı, üretici firmaları müşterek çalışır hale getirerek yatay entegrasyonu sağlıyor.

İkinci küme veri analiz araçları, yapay zeka ve simülasyon bileşenlerinden oluşuyor. Görevi prosedür ve bilgi tabanlı işleri otomatize etmek olan bu küme yapısal verileri iş zekası araçları olan OLAP (on line  analytical processing) ve veri madenciliği ile faydalı hale getiriyor. Simülasyon yazılımlarının farklı senaryoları sınayıp doğru karar desteği sunduğu alan burası.

Üçüncü küme insan-makine arayüzlerini içeriyor. Yeni nesil arayüzler sesli komutlar ve uzaktan gerçekleştirilen jest ve mimiklerle de çalışabiliyor. Bu kümede arttırılmış gerçeklik aracı olan gözlük-bilgisayar da önemli bir yer tutuyor.

Dördüncü kümede de dijital-fiziksel dönüşüm araçları bulunuyor. Bunlar işbirliği robotları, CNC tezgahlar, hareket sağlayan tüm üniteler (aktüatörler) ve üç boyutlu printerler. Otomatik depolama sistemleri ve diğer intralojistik üniteleri olan konveyör, otomatik kılavuzlu taşıma araçları vb. de kümenin elemanları.

Yeni Nesil Otomasyon Endüstri 4.0’ın Yararları

Genel olarak Endüstri 4.0 üçüncü evreye kıyasla daha fazla yapay zeka, daha az insana bağımlılık ve daha fazla operasyonel verimlilik vadediyor. Vaatleri sekiz başlıkta sunuyoruz.

İlk vaat arz ve talebi birbirileri ile daha iyi uyumlaştırmak. Endüstri 4.0 daha fazla veri toplama sayesinde daha iyi talep tahmini yapmaya olanak sunuyor. Böylelikle sonraki dönem yalnızca satılacak olan doğru ürünler imal ediliyor. Ayrıca tüketici davranışı da daha iyi yönlendirilerek pasif talep tahmini ile çalışmak yerine proaktif talep etkileme de yapılabiliyor.

Dijital bağlantılar hem partner firmaların, hem de müşterilerin tasarım sürecine katılmalarına olanak sağlıyor. Simülasyon ortamı da prototip ve test sürecini hızlandırıyor. Endüstri 4.0 ikinci vaat olarak bu sayede pazara erişim süreleri kısalacaktır, diyor.

Yeni nesil sensörler ile arıza kestirimi yapabilmek, gözlük-bilgisayar ile uzaktan kılavuzlu bakım yeteneği edinmek satış sonrası servis iyileşmelerini üçüncü vaat yapıyor.

Otomobillerde halen kullanılmakta olan blue motion teknolojisi Endüstri 4.0 ile ekipmanların çalışmalarına da nüfuz ettirilerek yüksek enerji verimliliği sağlanacağı dördüncü vaat.

Beşinci vaat ekipman kullanımının iyileşmesi. Yukarıda değindiğimiz kestirimci bakım ile çalıştıkça enerji tüketme yaklaşımlarına ek olarak esnek rotalama ile ekipmanların iş yüklerini dikkate alarak iş atamaları yapmak ekipmanlardan yararlanma düzeylerini maksimize edecek.

Altıncı konu işgücü verimliliğindeki artış! Verimlilik artışı robotlarının ekip çalışmasından kaynaklanacak.

Sadece talep olduğu anda imalat yapacak olan üç boyutlu printerlar yedinci vaatte bulunuyor: envanter minimizasyonu. Satış noktalarının uzaktan izlenmesi sayesinde de envanterlerin doğru zamanda, doğru yerde bulunmaları sağlanacak.

Yeni otomasyon optimum kalite düzeyi de vadediyor. “Kalite üretilmez, tasarımlanır” ilkesi ürün ve süreç simülasyonu ortamında tomurcuklanıyor. Robotların tekrarlanabilir iş yapmadaki kusursuzlukları ürün kalitesine pozitif yansıyor.

Tablo’da operasyonel etkinlik artış konularını ve beklenen oranları görmekteyiz.

Yeni Otomasyon Dönemine Nasıl Hazırlanmalıyız?

Artık tercih değil zorunluluk olduğu anlaşılmış olsa da Endüstri 4.0’a nasıl ilerlememiz gerektiği konusu henüz netlik kazanmadı. Görünen tek net gerçek dijital yetenekleri yönetme becerisinin “olmazsa olmaz” olduğu. Ancak bu yaşamsal yetenek boyutunu geliştirmek zaman, konsantrasyon ve tabii yatırım gerektiriyor.

Sonraki adımlar ancak yeterli sayıda nitelikli insana ulaştıktan sonra atılabilir. Bu da ayrıntılı strateji oluşturmak olmalı. Şirketler mevcut dijital olgunluklarını değerlendirip stratejik hedefleriyle, nerede olmak istedikleri ile kıyaslamalılar. Aradaki boşlukları kapatacak projeler tanımlamalılar. Strateji olmadan Endüstri 4.0’ı kazanmaya çalışmak demek insanın teknolojiyi değil, teknolojinin insanı yönetmesi demektir ki bu Endüstri 4.0 çağında dahi istenen bir amaç değildir!

 

Teknolojiyi iyi yönetmeniz dileklerimizle…