Endüstri 4.0 Nedir? İmalat Sanayinde Yeni Teknolojiler

Endüstri 4.0 Nedir

Bu günlerde Dijital Sanayi, 4. Sanayi Devrimi ya da Endüstri 4.0 olarak tanımlanan yeni sanayi devriminin eşiğinde olduğumuzu söyleyebiliriz. Bu sanayi devrimi Siber-Fiziksel sistemler, nesnelerin interneti, büyük veri, arttırılmış gerçeklik, sanal gerçeklik, yapay zekâ ve robotlar gibi ileri teknolojilere dayalı olarak gelişmektedir.

Endüstri 4.0 ile modüler yapılı akıllı fabrikalar kapsamında, fiziksel işlemleri siber-fiziksel sistemlerle izlemek, fiziksel dünyanın sanal bir kopyasını oluşturmak ve merkezi olmayan kararların verilmesi hedeflenmektedir. Nesnelerin interneti ile siber-fiziksel sistemler birbirleriyle ve insanlarla gerçek zamanlı olarak iletişime geçip işbirliği içinde çalışabilecektir.

Endüstri 4.0 ve İmalat Sanayinde İleri Teknolojiler

Büyük Veri (Big Data)

Bugün bir günde dünyada milyarlarca fotoğraf çekiliyor, sosyal medya sitelerinde milyarlarca paylaşım yapılıyor. Bir yılda bu zamana kadar insanlık tarihi boyunca üretilen veriden daha fazla veri üretiliyor ve bu veri üretiminin hızı ve hacmi bir çığ gibi katlanarak sürekli artıyor. Kendi kendine iletişim kuran sensörler artık günlük hayatımızın bir parçası. Endüstriyel büyük veri analizi dediğimiz zaman ise üretimdeki her makinenin her saniye birçok veri ürettiğini ve bu verilerin toplanarak, işlenip analiz edilmesini düşünebiliriz. Böylece büyük veri sayesinde üretim kalitesi yükselirken enerji tasarrufu sağlanacak ve donanım bakımı kolaylaşacaktır. Büyük verinin imalat sanayinde kullanılması ile birlikte Ürünün üretimi ve ona olan taleplerle ilgili daha iyi tahmin yürütülmesi, tesisin performansının artmasını mümkün kılacaktır

Zenginleştirilmiş (Arttırılmış) Gerçeklik

Son zamanların en heyecan verici teknolojilerden birisi de artırılmış gerçeklik teknolojisidir. Arttırılmış gerçeklik gerçek dünya ile bilgisayar yazılımları aracılığı ile üretilen ses, video, grafik, GPS konum bilgisi gibi verilerin birlikte kullanımını kapsayan çalışmalardır. Artırılmış gerçeklik, normal koşullarda insanların duyuları ve bilişsel süreçleri tarafından saptanabilir olmayan bilgileri sağlayarak, gerçekliğin güçlendirilmesini ve desteklenmesini kapsamaktadır(Azuma, 1999:379). Arttırılmış gerçeklik sayesinde, çalışanlar yeni üretilen bir ürünün montajı ya da arızalı bir parçanın tamiri işi için arttırılmış gerçeklik gözlükleri veya ürünleri ile kurulumun nasıl yapılacağı veya yedek parçanın nasıl değişmesi gerektiği konusunda yönlendirmeler alabilecekler. Bu sayede kilometrelerce uzakta olan çok sayıda çalışan hızlı bir şekilde eğitilebilecek ve şirketlerin operasyonel süreçleri daha verimli hale gelecektir.

Uçtan Uca Yazılım Entegrasyonları

Günümüzde bilişim teknolojileri sistemleri birbiri ile tam olarak entegre değil. Entegre sistemleri, CRM programına onay süreçlerinin entegrasyonu, şirket tedarikçi ve satın alma programının aynı ara yüz üzerinden yönetilebilmesi veya ödeme sistemlerinin kontrolünün tek bir platform üzerinden yapılabilmesi gibi düşünebiliriz. Bu tip yazılım entegrasyonlarının artması ile sistemlerin kontrolünün tek bir platform üzerinden yönetilebilmesi sağlanacak, ayrıca birimler ve yetkinlikler birbiri ile tam entegre hale gelebilecek

Siber Ağ Güvenliği

Siber güvenlik, siber âlem denilen dijital ortamda kurumların ve kişisel kullanıcıların dijital varlıklarına ait güvenlik özelliklerinin sanal alemde bulunan güvenlik risklerine karşı korunaklı şekilde oluşturulmasını ve muhafaza edilmesini sağlamayı amaçlamaktadır. Siber güvenlik, siber ortamda bu amaçla kullanılan bir takım araçlar, güvenlik politikaları, kılavuzlar, risk yönetimi yaklaşımları, faaliyetler ve eğitimler ile teknolojileri kapsamaktadır.

Siber güvenliğin temel hedefleri bilginin erişilebilirliğini, bütünlüğünü ve gizliliğini sağlamaktır. Kişisel ya da kurumsal olarak sanal dünyada saldırılara gerçek dünyadan daha çok açık durumdayız. Yakın gelecekte makineler, endüstriyel sistemler ve üretim hatlarının birbiri ile bağlantılı olduğu bir imalat sektörü ile karşı karşıya olacağız. Siber güvenlik tehditleri önümüzdeki dönemin en önemli tehdit unsurlarından olacak ve bu tehditlere karşı güvenli iletişim ağ protokolleri önem kazanacaktır.

İşletmelere ve üretim sistemlerine yönelik siber saldırılar ciddi aksaklıklara ve gelir kaybına neden olabileceğinden işletmelerin bu saldırılara karşı özel birimler kurması ya da siber güvenlik şirketlerinden profesyonel hizmet alması gerekecektir. Giderek artan bağlantılık haline rağmen birçok işletme halen birbiri ile bağlantısı olmayan yönetim ve üretim sistemlerine sahip.Ancak bağlanırlığın artmasıyla kritik endüstriyel sistemleri ve üretim hatlarını siber güvenlik tehditlerine karşı koruma amacıyla, makinelerin kimliklerinin belirlenmesi ve makinelere erişimin yönetilmesi temelli güvenli iletişim önem kazanacaktır. Makine ve endüstriyel sistemlerin, üretim hatlarının birbiri ile bağlanması ile sanal internet ağlarının önemi artacak. Böylece siber güvenlik tehditlerine karşı güvenli iletişim ağ protokolleri önem kazanacaktır.

Siber saldırılardaki artış
Siber saldırılardaki artış

Simülasyon

Simülasyon, bir faaliyetin veya sistemin esasını modellemenin bir yoludur. Modellemenin amacı, zaman içinde sistemin davranışını veya tepkisini değerlendirmek için deneyler yapılabilmesini sağlamaktır (Monks, 1996:159). Analitik çözümlerin kısıtlı olması, karmaşık problemlerin çözümü için simülasyonun gelişimindeki önemli faktörlerden biridir. Simülasyonun gelişimindeki bir diğer neden ise, karmaşık işletim sistemlerinin dinamiklerini detaylı olarak inceleyebilmesidir (Turnervd., 2006:497).Fabrika ve endüstriyel operasyonlarda yeni bir sürece veya sisteme geçilmeden önce sanal ortamda test edilmesi simülasyon sayesinde mümkün olacak. Böylece test etme fırsatı ile makine kurulum süresi ve üretim hattındaki duraksama süreleri kısalarak üretimde zaman kaybı önlenecektir. Simülasyon uygulamaları karşı karşıya kalınabilecek sorunların önceden tespitine ve çözümün geliştirilmesine olanak vermektedir.

Robotik Otomasyon Sistemleri

Yakın gelecekte robotlarla beraber yaşamaya alışacağız. Başta imalat ortamları olmak üzere iş yerlerimizde, eğitim kurumlarında, hastanelerde, hizmet sektöründe ve evlerimizde de robotlar günlük yaşamımızın sıradan bir parçası olacak. Bugün hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline gelen buzdolabı, akıllı telefon, otomobil gibi, bugün sıra dışı gördüğümüz çeşitli robotlar da aynı biçimde iş arkadaşlarımız, araçlarımız, oyuncaklarımız olacaklar. Akıllanan makineler sayesinde üretim ve yönetim süreçleri daha da hızlanacak. Akıllı robot otomasyonları desteği ile üretim bandında ergonomik kolaylık sayesinde parça montajları çok daha kolay ve hızlı yerleştirilebiliyor. Gelişen yapay zekâyla birlikte robotlar artık eskisinden daha akıllı olacak ve üretimden depolamaya ve sevkiyata kadar birçok alanda otonom ve çok hızlı çalışacaklar. Gelişen otomasyon ve yapay zekâ teknolojileri sayesinde tamamen insansız karanlık fabrikalar ufukta görünmeye başladı. Çin’in Dongguan şehrinde ileri teknolojiler üzerine uzmanlaşmış ve cep telefonu modülleri üreten bir şirket dünyanın ilk insansız fabrikasını kurdu bile.

3D Baskı

3Boyutlu Baskı teknolojisi yeni sanayi devriminin en önemli ayaklarından birini oluşturuyor. 3D baskı teknolojisi ile endüstriyel parçaların prototipi oluşturulabilecek. Böylece, lojistik, zaman stok ve üretim maliyetleri azalacaktır. Sadece prototip oluşturmak için değil aynı zamanda üretim için de 3D yazıcılar kullanılacaktır. Ölçek ekonomilerini önemsizleştiren, kişilerin kendi ürünlerini tasarlamasına olanak sağlayan, karmaşık tedarik sistemlerine ihtiyaç duymayan, üretimi tekrar kişisel boyuta indiren bir teknoloji yaygınlık kazanmaktadır (Karaarslan, 2015:1).

2014 yılında yaklaşık 5 milyar dolar civarında olan 3D baskı teknolojileri pazarının hızlı bir gelişim göstererek 2020 yılı itibariyle yüzde 25’lik bir artışa sahne olacağı ve 17.2 milyar dolara ulaşacağı öngörülüyor.

Bulut Bilişim Çözümleri

Artan veri hacimleri, beraberinde farklı BT mimarilerini, sanallaştırma ve SaaS (Software as a Service) gibi çözümleri de getirdi. İnternet kullanımındaki artışın da etkisiyle mevcut donanım sistemleri ve yazılımların bu yükü kaldırması zorlaştı. Bu ihtiyaçla birlikte, Bulut Bilişim kavramı ortaya çıktı.

Bulut bilişim ile işletmeler kullandıkları uygulamaları ve verilerini şirket bünyesindeki veri merkezlerinde tutmak yerine, servis sağlayıcıdaki bilgisayarlar aracılığıyla internet üzerinden istedikleri anda kullanabiliyorlar. Bu şekilde daha ekonomik, esnek ve çevik veri yönetimi sağlanıyor. Hiçbir kurulum gerektirmeyen web tabanlı uygulamalar ile firmalar verilerini daha hızlı ve verimli kullanarak, milyarlarca dolarlık tasarruf sağlayabiliyor.

Büyük altyapı yatırımlarına ihtiyaç kalmadan kapsamlı BT hizmetleri almayı sağlayan Bulut Bilişim, işletmelerin tüm BT hizmetlerini servis sağlayıcıların yönetimine emanet ederek kendi iş alanlarına odaklanmalarına yardımcı oluyor. Öte yandan, Endüstri 4.0 da Bulut Bilişim’den faydalanıyor. Bu uygulamanın doğasında var olan geniş depolama alanları, gelişmiş hesaplama gücü gibi özellikler, endüstriyel üretimde çok önemli bir varlık olan verilerin toplanması, analizi ve saklanması açısından büyük bir olanak sunuyor. Akıllı cihazlar arasındaki iletişimin de devreye girmesiyle, Büyük Veri, Nesnelerin İnterneti ve Bulut Bilişim bir arada çalışarak endüstride yeni bir çığır açıyor.

Bulut bilişim şirketlere daha fazla depolama alanı, hızlı veri transferi, maliyet tasarrufu olanakları ve iş gücü tasarrufu sağlamaktadır. Bulut Bilişim’de güvenlik konusu halihazırda tartışılmakla birlikte, Endüstri 4.0 da dâhil olmak üzere yeni bakış açılarıyla üretilen seçenekler bu konuda da işletmelerin ve kamu kuruluşlarının sorunlarına çözüm oluyor.

Nesnelerin İnterneti (IoT)

Nesnelerin İnterneti (Internet of Things ) Nesnelerin bir ağa dahil olmak suretiyle birbirleri ile veri paylaşabilmesine olanak sağlayan bir teknolojidir.

İnsanların internet aracılığı ile birbirine bağlanmasını sağlayan dijital devrim, akıllı telefonların ve cihazların yaygınlaşmasıyla ikinci bir devrime doğru yol alıyor. Bu ikinci devrim ile sosyal yaşamdan endüstriye kadar birçok platformda yeni fırsat ve yatırımlar bizleri bekliyor. Bu devrim Nesnelerin İnterneti, Büyük Data üzerinden data analizleri, uzaktan izleme ve mobil çözümler gibi alanlarda ilerleyerek modern üretime çok büyük potansiyel sunuyor.

Nesnelerin ve sistemlerin birbiri ile iletişime geçmesi ile birlikte anlık karar alma, gerçek zamanlı kontrol ve önemli miktarlarda tasarruf sağlanabilecek.

Türkiye ve Yeni Sanayi Devrimi:

Endüstri 4.0 ya da akıllı üretim devrimi şeklinde adlandırılan yeni endüstri devrimi kavramı, Almanya ve ABD gibi endüstrileşmiş ülkeler tarafından yıllar içerisinde ucuz iş gücüne sahip Asya ülkelerine karşı kaybedilen üretimde rekabetçi olma avantajını tekrar elde edebilmek için önemli fırsatlar sunuyor.

Endüstri 4.0’ın yaygın olarak uygulanabilmesi durumunda üretime ilişkin dönüşüm maliyetlerinde endüstri verimliliği artışı ortaya çıkacaktır. Bu verimliliğin artışının da ötesinde daha yüksek katma değerli ürünler sağlayan, kendi ekonomisini ve yeni sektörleri oluşturan, nitelikli iş gücünün oluşmasında önemli bir dönüm noktası olacaktır.

1930’lu yıllardan itibaren sanayileşme alanında çok önemli gayretler ortaya konulmasına ve 1970’li yıllarda başlatılan yerli ağır sanayi hamlelerine rağmen Türkiye sanayileşmeye geç katılan ülke konumundan kurtulamamıştır. 1980’lerden günümüze izlenen ihracata dayalı büyüme modeline rağmen emek yoğun ve hammadde yoğun sanayi yapısında kayda değer değişim görülmemektedir. Son yıllarda katma değeri yüksek ileri teknoloji ürünlerin üretiminin önemi üzerinde durulmakla beraber, uygulanan teşvik politikalarına rağmen Türkiye imalat sanayinin yüksek teknolojik ürün düzeyin yeterli gelişmeyi kat ettiğini söyleyemeyiz.

Gelişmekte olan bir ülke olarak küresel rekabet gücü yüksek ekonomiler arasında yer almayı hedefleyen Türkiye için yeni sanayi devriminin öncü ülkeleri arasında olmak kesinlikle kaçınılmaz bir durumdur diyebiliriz. Teknolojinin ve endüstrinin hızla ve sürekli değiştiği bu dönemde, ülkemizin rekabet temelini oluşturan düşük iş gücü maliyetleri ve lojistik avantajları gibi etkenler baskı altında olacaktır. Türkiye bu yeni sanayi devriminde geç kalan takipçi konumunda olmak yerine öncü uygulayıcı konumunda olabilir ise yeni üretim teknikleri ve bu tekniklerin tetikleyeceği dönüşüm ile küresel pazar payını önemli ölçüde arttırabilir.

 

Bilim, Teknoloji ve Üretim İlişkisi

Bilim ve teknoloji biri birini etkileyip geliştirirken yaşam biçimimizi de değiştiriyor. Bilim ve teknolojide meydana gelen gelişmeler sadece teknik anlamda bir gelişmeye yol açmamış, hayatın tüm alanlarını etkilemiş, üretim yapısında ve anlayışında köklü değişmelerle birlikte, sosyo-ekonomik alanda yeni sonuçların doğmasına yol açmıştır(Delanty, 2001:18). Bilimsel ve teknolojik gelişmelerin sürekli değişime uğrattığı başlıca alanlardan biri de imalat sektörüdür.

Üretilen her yeni bilgi, üretilen her yeni ürün günlük yaşamda değişim yaratıyor, yaşama biçimimizi değiştiriyor. Bunu tarihten biliyoruz; kendi deneyimlerimizden biliyoruz. Örneğin, “İngiliz Sanayi Devrimi” olarak anılan tarihsel süreçte, üretimin teknoloji tabanında meydana gelen değişimin, bugünkü yaşam biçimimizi yaratan başlıca etkenlerden biri olduğunu biliyoruz(Göker, 1989:20).

Sanayi devrimine kadar teknoloji, mucitler sayesinde daima bilimden önde gider ve Sanayi Devriminden sonra bilime dayalı teknolojiler dönemi başlar. Zanaatkâr atölyeleri yerlerini, bilim adamının laboratuarlarına, Araştırma-geliştirme (Ar-Ge) merkezlerine ve fabrikalara bırakır. Bu dönemde bilimin itici gücü sadece entelektüel merak değil daha çok sermaye olur. Bilimsel gücün para demek olduğunu anlayan birçok tüccar, bilim adamları ile yakın dostluk içerisine girerek onların çalışmalarını finanse eder. Böylece Avrupa, ticari sömürgeciliğin en iyi aracının bilim ve teknoloji olduğunu anlar ve bilime dayalı teknoloji çağı başlar.

Bilim, özellikle günümüz dünyasında, salt bilim yapmak için üretilmiyor. Elbette, kişisel düzeyde ya da belli kurumlar düzeyinde bilim için bilim üretmekten her zaman söz edilebilir. Ama toplumsal açıdan, global olarak bilim üretimi, bugünü ve yarınları biçimlendirmek için yönlendiriliyor ve kullanılıyor. Bilimsel ve teknolojik üstünlüğü elinde bulunduran gelişmiş ülkeler bu durumdan yararlanmayı sürdürüyor.

Teknoloji Üretim İlişkisinin Tarihsel Seyri ve Endüstrinin Geleceği

Binlerce yıl önce alet yapan zanaatkârlardan, buhar enerjisi ile çalışan makinelerden oluşan fabrikaların getirdiği sanayi devrimine ve nihayet insansız fabrikalara doğru teknoloji ve üretim etkileşim içerisinde olmaya devam ediyor. Kişinin kendi deneyimleri sonucu ya da başkasından görerek edindiği,“işlerin daha iyi yapılabileceği yolundaki inanç ve değer yargıları”, onu, iş yapma tarzını ya da kullandığı aracı sürekli değiştirme arayışına yöneltmiştir(Göker,1994:30). Bilim ve Teknoloji alanında meydana gelen gelişmelerin devrim olarak nitelendirilmesi daha çok bunların sosyal toplumsal etkilerinden kaynaklanmaktadır. Bu çerçevede üretim tarihi incelendiğinde dört kritik dönemden bahsedilebilir.

1700’lü yılların başında buhar makinesinin icadı ve daha sonra bu teknolojiden faydalanılarak endüstriyel dokuma tezgâhlarının kullanılmasıyla sanayi devrimi denilen ve etkileri günümüze kadar devam eden tarihi süreç başlamış oluyordu. 1. Endüstri devrimi olarak nitelendirebileceğimiz bu süreç ekonomik ve sosyal yaşamda köklü değişikliklere neden olmuştur.
Birinci sanayi devrimi ile birlikte 1800’lü yılların sonlarında bilhassa çelik üretimi yöntemlerinin geliştirildiği, elektrik, içten patlamalı motorlar, Atlantik-ötesi telgraf, radyo vs. gibi buluşların ortaya çıktığı döneme “İkinci Sanayi Devrimi” olarak anılmaktadır. Bu dönemin önemli unsurlarından biri de Taylorizm ve Fordizm akımlarıyla şekillenen iş bölümüne dayalı seri üretim sistemleridir.
20. Yüzyıl ikinci yarısına gelindiğinde artık sahnede elektronik, mikro bilgisayarlar ve otomasyona dayalı üretim vardır. Üçüncü sanayi devrimi olarak nitelendirilebilecek bu süreç üretimin sayısallaşması olarak ta ifade edilmektedir. Sanayi ve ticaretin küreselleştiği bu dönemin önemli icatlarının başında internet ve iletişim teknolojileri sayılabilir. Günümüzde içinde bulunduğumuz bu dönemde teknolojik üstünlük ve kabiliyetler firmalara uluslar arası pazarlarda önemli rekabet avantajı sağlamanın yanı sıra toplumların iktisadi büyüme ve kalkınmasının temel dinamiği konumundadır.

Teknolojik ilerleme, yirminci yüzyılın ikinci yarısından itibaren toplumların iktisadi büyüme ve kalkınma dinamiğini oluşturmuştur. Bu yanıyla vazgeçilmez olan teknoloji, bölüşüm ilişkileri açısından düşünüldüğünde, üretim fonksiyonunda yer alan değişkenlerin (emek ve sermaye), kullanım oranlarını doğrudan etkilemiştir. Öyle ki, teknik bilgi ile üretimde doğrudan kullanılacak olan yeni makineler üretilmiş, bu sayede teknik yenilik ile belirli miktarda çıktı, artık daha az işgücü kullanılarak üretilmeye başlanmıştır. Teknik yeniliğin üretimde doğrudan kullanılması, üretimde sürecine dâhil olan makineleri kullanmak için yeterli bilgiye sahip olmayan işgücüne olan talebi azaltmıştır. Azalan talep, işgücünün üretimde sarf ettiği emeğin karşılığı olan ücretleri de düşürmüştür. Yukarıda da belirtildiği gibi, bu tür teknolojik gelişmeye emekten tasarruf eden teknolojik gelişme denir ve işgücü talebini düşürür(Yıldırım,2012:3).

Bu günlerde ise yeni bir endüstri devriminden sıkça söz ediliyor artık. Siber fiziksel sistemler, otonom robotlar, nesnelerin interneti, arttırılmış gerçeklik, büyük veri gibi teknolojilerin meydana çıkmasıyla endüstride dördüncü sanayi devrimi olarak nitelendirilen dijital üretim süreçleri başlamakta, endüstri radikal bir şekilde değişmektedir. Makinelerin biri biriyle haberleşeceği, fabrikalarda yapay zekâlı robot işçilerin kullanılacağı, karar alma süreçlerinde büyük verinin kullanılacağı, 3 boyutlu yazıcı teknolojisiyle üretimde yeni bir paradigmanın ortaya çıktığı, yüksek teknolojiye dayalı bu yeni sanayi devrimi henüz emekleme aşamasında olmakla birlikte kısa süre içerisinde üretim ve yönetim süreçlerinde köklü değişikliler getireceğe benziyor.

Kaynak: T.Emre – Fırat Üniversitesi YL Tezi

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir