ENDUSTRİ 4.0

Endüstri Tarihine Kısa Bir Yolculuk

Endüstri 4.0 ya da 4. Sanayi Devrimi, birçok çağdaş otomasyon sistemini, veri alışverişlerini ve üretim teknolojilerini içeren kollektif bir terimdir. Bu devrim nesnelerin interneti, internetin hizmetleri ve siber-fiziksel sistemlerden oluşan bir değerler bütünüdür. Aynı zamanda bu yapı akıllı fabrika sisteminin oluşmasında büyük rol oynar. Bu devrim, üretim ortamında her bir verinin toplanmasına ve iyi bir şekilde izlenip analiz edilmesine olanak sağlayacağı için daha verimli iş modelleri ortaya çıkacaktır. İçeriğimizde bu sanayi devrimlerinin detaylarını bulabilirsiniz..

Dünyanın her yerinde geleneksel imalat sanayii, katlanarak büyüyen teknoloji tarafından hızlandırılan bir dijital dönüşümün sancıları içindedir. Bu dijital dönüşüm, akıllı robotlar, otonom dronlar, sensörler, 3D baskı, bulut teknolojileri, büyük veri, nesnelerin interneti tarafından tetiklenmektedir. Bilgi teknolojilerinin ve imalat endüstrisinin entegre edilmesine ilişkin bu trendler bir dönüşüm olarak ele alınmakta ve bu dönüşüm Sanayi 4.0 (Industry 4.0 – I4.0) olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca bazı uzmanlar, “nesnelerin interneti (internet of the things)”, “her şeyin interneti (internet of the everything)” veya “endüstri interneti  (industrial internet)”  terimlerini de, Sanayi 4.0 anlamında kullanmaktadır.

İLK ENDUSTRİ 4.0 MANİFESTOSU ALMANLARDAN

Endüstri 4.0 ilk kez 2011 de Alman hükümeti tarafından adlandırılmış ve Endüstri 4.0 Manifestosu Alman Ulusal Bilim ve Mühendislik Akademisi  (Acatech) tarafından yayınlanmıştır. Endüstri 4.0’ın önemi,  insanlar, makineler ve ürünler arasında gerçek zamanlı iletişim, bağlantı ve tanımları gerçekleştirebilmesi ve son derece yüksek bir esneklik içinde müşteri taleplerine göre özelleşmiş ve dijitalleşmiş akıllı imalat modeli geliştirmektir. Bu akıllı imalat modelinin esası; üretimin merkezileşmeden çıkarılıp yerelleştirilmeye dönüşümü ve ürünün tek tip olmaktan, kişiye özel (customized) hale dönüşümüdür. Kullanıcıların ise kısmi değil, üretime tamamen katılabilmesidir. Bu ise, imalat sanayiinin  geniş bir ICT adaptasyonu ve ilave olarak gerçek dünyanın sınırları ile sanal dünyanın  olanaklarını birleştiren ve siber fiziksel üretim sistemleri (SFS) olarak bilinen  yapıların devreye alınmasını gerektirmektedir.

İlk sanayi devrimi (1.0) su ve buhar gücünü kullanarak mekanik üretim sistemleri ile ortaya çıktı. İkinci sanayi devrimi (2.0) ile elektrik gücünün yardımıyla seri üretim tanıtılmıştı. Üçüncü sanayi devriminde (3.0) ise dijital devrim, elektroniklerin kullanımı ve BT (Bilgi Teknolojileri)'nin gelişmesiyle üretim daha da otomatikleştirildi. Şimdi dördüncü sanayi devrimi (4.0)'ı incelemeden önce bu gelişimi bir de tarihsel olarak inceleyelim.

Endüstri 1.0’dan 4.0’a Doğru

► Mekanik Üretim Tesislerinin Uygulanması (18. Yüzyıl)

  • 1712 Buhar Makinesinin İcadı

► Elektrik ve İş Bölümüne Dayalı Seri Üretime Geçilmesi

  • (19. Yüzyıl) 1840 Telgraf ve 1880 Telefon İcatları
  • 1920 Taylorizm (Bilimsel yönetim)

► Üretim Süreçlerinin Otomasyonu (20. Yüzyıl)

  • 1971 İlk mikro bilgisayar (Altair 8800)
  • 1976 Apple I (S. Jobs ve S. Wozniak)

► Otonom Makineler ve Sanal Ortamlar (21. Yüzyıl)

  • 1988 AutoIDLab. (MIT)
  • 2000 Nesnelerin İnterneti
  • 2010 Hücresel Taşıma Sistemi
  • 2020 Otonom Etkileşim ve Sanallaştırma 


  • Endüstri 4.0’ın Yapısı

    Endüstri 4.0, teknolojilerin ve değer zinciri organizasyonları kavramlarının kolektif bir bütünüdür. Siber-Fiziksel sistemlerin kavramına, nesnelerin, internetine ve hizmetlerin internetine dayalıdır. Bu yapı akıllı fabrikalar vizyonunun oluşmasına büyük katkı sağlar. Endüstri 4.0 genel olarak aşağıdaki 3 yapıdan oluşmaktadır.

    ► Nesnelerin İnterneti

    ► Hizmetlerin İnterneti

    ► Siber-Fiziksel Sistemler

    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. Hizmetlerin interneti ile hem iç hem de çapraz örgütsel hizmetler sunulacak ve değer zincirinin kullanıcıları tarafından değerlendirilecektir. 

     

    Şekil 2: Endüstri 4.0’ın yapısı

    LİTERATÜRDE NASIL TANIMLANIYOR?

    Literatür taramasını içeren bir araştırmada(2),  Sanayi 4.0’ı tanımlamak için en çok kullanılan terimler, şöyle sıralanmaktadır:

    1- SFS- Siber fiziksel sistemler (Cyber-Physical Systems)

    2- Nesnelerin İnterneti (Internet of Things )

    3- Akıllı Fabrika (Smart Factory) 

    4- Servislerin İnterneti (Internet of Services) 

    5- Akıllı Ürünler (Smart Product) 

    6- M2M (Machine-to-Machine) 

    7- Büyük Veri (Big Data )

    8- Bulut teknolojileri (Cloud )

    Endüstri 4.0’ın Prensipleri

    Endüstri 4.0, 6 prensibe dayanmaktadır.

    1) Karşılıklı Çalışabilirlik: Siber fiziksel sistemlerin yeteneği ile (örn. iş parçası taşıyıcıları, montaj istasyonları ve ürünleri) nesnelerin interneti ve hizmetlerin interneti üzerinden insanların ve akıllı fabrikaların birbirleriyle iletişim kurmasını içerir.

    2) Sanallaştırma: Bu yapı akıllı fabrikaların sanal bir kopyasıdır. Sistem, sensör verilerinin sanal tesis ve simülasyon modelleri ile bağlanmasıyla oluşur.

    3) Özerk Yönetim: Siber-Fiziksel sistemlerin akıllı fabrikalar içinde kendi kararlarını kendi verme yeteneğidir.

    4) Gerçek-Zamanlı Yeteneği: Verileri toplama ve analiz etme yeteneğidir. Bu yapı anlayışın hızlıca yapılmasını sağlar.

    5) Hizmet Oryantasyonu: Hizmetlerin interneti üzerinden siber-fiziksel sistemler, insanlar ve akıllı fabrika servisleri sunulmaktadır.

    6) Modülerlik: Bireysel modüllerin değişen gereklilikleri için akıllı fabrikalara esnek adaptasyon sistemi sağlar.

     

    Endüstri 4.0 Sistemin Uygulanabilirliği

     Endüstri 4.0 sistemindeki üretim, makinelerin hizmet sundukları ve ürünlerle gerçek zamanlı olarak bilgi paylaştıkları bir sisteme benzetilmektedir. Alman Yapay Zeka Araştırma Merkezi (DFKI), içinde Siemens’in de bulunduğu 20 endüstriyel ve araştırma ortağının katkısıyla kurulan Almanya, Kaiserslautern’deki küçük bir akıllı fabrikada bu gibi bir sistemin uygulamada nasıl çalışacağını sergilemektedir. Ürünler ile imalat makinelerinin birbirleriyle nasıl haberleşebileceklerini göstermek için sabun şişelerinden faydalanmaktadır. Boş sabun şişelerinin üzerinde radyo frekansıyla tanımlama (RFID) etiketleri vardır ve bu etiketler aracılığı ile makinelerin şişelerin rengini tanıması sağlanmaktadır. Bu sistem sayesinde bir ürünün radyo sinyalleriyle ilettiği bilgiler, üretimin başında itibaren dijital ortamda saklanmasına olanak sağlanmaktadır. Bu şekilde bir siber-fiziksel sistem olarak ortaya çıkmaktadır.

    Endüstri 4.0'ın Avantajları

    ► Sistemin izlenmesinin ve arıza teşhisinin kolaylaştırılması

    ► Sistemlerin ve bileşenlerinin öz farkındalık kazanması

    ► Sistemin çevre dostu ve kaynak tasarrufu davranışlarıyla sürdürülebilir olması

    ► Daha yüksek verimliliğin sağlanması

    ► Üretimde esnekliğin arttırılması

    ► Maliyetin azaltılması

    ► Yeni hizmet ve iş modellerinin geliştirilmesi

    SONUÇ: YARARLARI DEZAVANTAJLARINDAN ÇOK DAHA FAZLA

    Sanayi 4.0’ın daha sürdürülebilir endüstriyel değer yaratma sağlayacağı konusunda inançlar güçlüdür. Ayrıca sadece ileri teknoloji ürünlerin değil, her ürünün yüksek teknolojilerden oluşan bu akıllı imalat sistemlerinde üretilmesinin sağlayacağı faydaların, ileri sürülen eleştirilerde yer alan dezavantajlardan çok daha fazla olacağı savunulmaktadır. 

    Makro perspektifte bakıldığında, Sanayi 4.0’ın, iş modelleri, değer yaratma ağları, insan faktörü, ürün ve süreçler açısından, sürdürülebilirliğin üç boyutu yani çevre, toplum ve ekonomi bazında çok önemli fırsatlar getireceği ve kaynakların etkin kullanımını destekleyeceği belirtilmektedir (4).

    Sanayi 4.0 ın tüm boyutları ve bileşenleri, sürdürülebilirlik ve inovasyon alanlarında olduğu gibi pek çok yeni iş fırsatı sunmaktadır. Ayrıca Sanayi 4.0 dönüşümlerinin daha başarılı olabilmesi için, tanımlama, analiz, planlama, projelendirme, uygulamaya geçme ve performansı yönetme bakımlarından, yine geleneksel birikimlerden yararlanılacaktır.

    Dijital dönüşüm çağının öne çıkan başlıkları; nesnelerin interneti, akıllı otomasyon, dijital güven, platform ekonomisi geliştirilmesi, mobil ve donanımlı işgücü olarak sıralanabilmektedir.

    Sanayi 4.0 dönüşüm sürecinde hem büyük işletmelerin hem de KOBi’lerin yol göstericilere ihtiyacı vardır. Bu danışmanlık ve rehberlik hizmetlerinin yürütüleceği platformlar son derece önemlidir. Zaten Almanya’da böyle bir platform ile yürütmektedir.

    Toplantı-gezi ve beyanlarından izlediğimiz kadarı ile Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanımız Sayın Fikri Işık öncülük etme konusunda bizzat çok ilgilidir ve olumlu mesajlar vermektedir. Gerek yurt dışında, gerek yurt içinde Sanayi 4.0 dönüşüm yolundaki işletmelere inceleme ziyaretleri yapması, alt yapılar konusunda Bakanlık nezdinde destekleyici stratejiler yapılandırılması ümit vericidir. 

    Sanayi 4.0 dijital dönüşüm çağının sorunlarıyla baş etmek, yapılanmaları başarılı kılmak için hem Kamu kesimin de hem de özel sektörlerde ortak hareket ve esnekliği sağlayacak, veri ve bilgi paylaşımını kolaylaştırarak dönüşüm sürecini sağlıklı bir şekilde hızlandıracak ortak platformlar zorunludur. Bu platformlarda, araştırma birimleri, Üniversiteler, ilgili meslek örgütleri ve her ölçekten firmanın temsil edildiği iş temsilcilerinin bir arada olması fayda sağlar.

     

    Kaynaklar:►CANCOM ,►RockwellAutomation ,►SAP,►SIEMENS ,►Wikipedi►Endustri4.0