Endüstri 4.0 nedir? - Otonom Fabrika | Endüstri 4.0 | Dijital Dönüşüm

Endüstri 4.0 nedir?

Tahmini Okuma Süresi:6 Dakika, 55 Saniye

1. Giriş

Son yıllarda sıklıkla duyduğumuz bir kavram olan Endüstri 4.0, üretimde yapay zeka ile yüksek teknolojik sistemlerin yoğun olarak kullanılması olarak tanımlanabilir. Endüstri 4.0 nedir sorusuna detaylı cevap vermeden önce kısaca sanayi devrimlerinden bahsetmek yerinde olacaktır. 

2. Sanayi devrimi nedir?

Sanayi devrimleri zamana yayılarak topyekûn küresel bağlamda gerçekleşir. Sonuçları ise; verimliliklerde büyük artışlar ve bilinenin ötesine geçmiş üretim sistemleridir. İçinde bulunduğumuz ekonomik düzlemde hem kurumlar, hem bireyler rekabet halindedir ve bu rekabet, çoğunlukla ölçülü olması sayesinde, sürekli gelişimi sağlamaktadır.

Sanayi devrimlerinin temelinde tetikleyici teknolojiler yatmaktadır. Bu teknolojiler, uygun toplumsal dinamikler ile çakıştığında devrimler yayılır.

1. Sanayi Devrimi‘nin tetikleyici teknolojisi bir güç kaynağı olarak buhar kazanlarıdır. Bunun yanında, sömürgecilik faaliyetlerinden ötürü, İngiltere gibi ülkelerin hammaddelere erişimi kolaylaşmıştır. Hammadde ve buhar teknolojisinin yanında ihtiyaç duyulan diğer faktör, insan gücü olmaktadır. Tarımın belirli bir doygunluğa ulaşmasıyla, tarımsal bölgelerden, makinaların (üretimin) bulunduğu bölgelere göçün önü açılmıştır. 

Daha fazla üretim, yeni pazarlara açılma ihtiyacını artırmıştır. Bunun sonucu olarak, trenler, demiryolları, gemiler geliştirilmiş, ticaret ve hukuku gelişmiştir. Demiryollarının geniş coğrafyalara yayılması sonucu, küresel ticaret gelişmiş ve seri üretim (üretim bandı) ihtiyacı doğmuştur.

1. Sanayi Devrimi‘nin hakim olduğu dönemde, üretimi yapılacak makina/sistem çoğunlukla sabit bir yerde iken, insanlar üretilen makina/sistemin etrafında akarak işlerini yapmaktadırlar. 2. Sanayi Devrimi ile birlikte, bu kez, insanlar sabit noktalarda dururken, üretilen makinalar/sistemler bir bant üzerinde akmaya başlayacaktır (Üretim Bandı).

2. Sanayi Devrimi ile birlikte seri üretim yaygınlaşmıştır. Üretim bantlarının yaygınlaşması, üretim tesislerinin daha fazla elektrik gücü kullanmasına sebep olmuştur. Daha geniş pazarlara, daha hızlı üretim için üretim bantları yaygınlaşmıştır. 1. Sanayi Devrimi üretim sistemlerinde, insanlar, çoğunlukla üretilen makinalar etrafında hareketliyken, üretim bandı ile birlikte insan hareketi durmuş ve üretilen ürün bant üzerinde hareket etmeye başlamıştır. Küresel olarak üretimde istihdam edilen insan sayısı oldukça artmıştır.

3. Sanayi devrimi ile birlikte PLC üretim tesislerine girmiş ve otomasyon uygulamaları yaygınlaşmıştır. Bu sayede üretim sistemlerinin esnekliği ve kalitesi artırılmış ve katma değersiz işler bir nebze azaltılabilmiştir.

Türkiye’de birçok işletme 2. Sanayi Devrimi ile 3. Sanayi Devrimi arasını yaşamaktadır. 

3. Endüstri 4.0 nedir?

Endüstri 4.0 (dördüncü sanayi devrimi) ile birlikte, otomasyonun ötesinde “otonomasyonu” görüyoruz: Üretimde internet ve yapay zeka teknolojilerinin kullanımının artmasıyla ‘daha otonom’ fabrikalar ile karşılaşmaktayız. Üretim sistemleri;

  • Algılama kapasitelerini artırmaları sayesinde (örn. görüntü işleme sistemleri, veri analitiği, nesnelerin interneti) karar verebilen,
  • Sadece hata alarmı vermekten ziyade, hata durumunda aksiyon da alabilen,
  • Hataların kök nedenlerini tanımlayabilen,
  • Robotik, AR/VR, simülasyon teknolojileri sayesinde daha az insan gücüne ihtiyaç duyan,
  • İşletme içi ve dışı ile, neredeyse gerçek zamanlı olarak haberleşerek, sistemleri harekete geçirebilen,

Endüstri 4.0 (dördüncü sanayi devrimi) kavramı ilk olarak 2011 yılında Almanya’da dillendirilmiştir. Tetikleyici teknolojileri (endüstri 4.0 bileşenleri) siber-fiziksel sistemlerdir:

  • Büyük veri ve veri analitiği (Big data and data analytics)
  • Artırılmış/Sanal gerçeklik (Augmented/Virtual reality)
  • İleri robot teknolojileri (Advanced robotics)
  • Yatay/Dikey yazılım entegrasyonu (Horizontal/Vertical software integration)
  • Bulut bilişim teknolojileri (Cloud computing)
  • Endüstriyel nesnelerin interneti (Industrial internet of things – IIoT)
  • Katmanlı imalat (Additive manufacturing)
  • Simülasyon teknolojileri (Simulation technologies)
  • Siber Güvenlik (Cyber-security)

(Okumak isteyebilirsiniz: Endüstri 4.0 teknolojileri)

Endüstri 4.0, tüm bu teknolojiler sayesinde, yeni tanımıyla üretimdeki katma değersiz tüm işleri elimine ederek (insan gücüne olan ihtiyacı azaltarak, müşteri için bir anlam ifade etmeyen işleri otonom sistemlere devrederek) üretilen ürüne odaklanılmasını hedeflemektedir. Dahası Endüstri 4.0 işletmelere aşağıdaki faydaları sağlayacaktır.

  • İşçilik maliyetleri düşürülür.
  • Ürün kalitesi artırılır.
  • Yeni ürünler pazara daha hızlı girer.
  • Yeni ürünlere, üretim ve lojistik operasyonları daha hızlı ve daha az maliyetle adapte edilir (esneklik artar).
  • Üretim yatırım maliyetleri zamanla düşer.
  • Dijital teknolojiler sayesinde, işletmeler, müşteriler, tedarikçiler hakkında gerçek zamanlı veriler elde edilerek, işletmelerin gelecekteki çalışmalarını yönlendirecek çıkarımlara sahip olunabilir.

3.1. Endüstri 4.0 nasıl doğmuştur?

Çin başta olmak üzere, Türkiye dahil bazı ülkelerde işçilik (operasyon) maliyetleri, Batı ülkelerine göre daha düşüktür. Batıya ait işletmeler, müşterilerine, ürettikleri ürünü daha ucuz sunabilmek için, daha az işçilik maliyetlerine sahip ülkelerde üretim yapmaktadır. Bu durum, düşük işçilik maliyetlerine sahip ülkelerin, zamanla rekabette güçlenmesini sağlamaktadır. Birçok yabancı işletme üretim tesislerini Çin gibi ülkelere taşımıştır.

İktisadi anlamda rekabetçiliklerini güçlendirmek isteyen Batı ülkeleri, üretim ve diğer operasyonlarını kendi topraklarına taşıma girişimine girmiştir. Batı ülkelerinde işçilik maliyetleri yüksek olduğundan, yüksek teknoloji kullanılarak, işçiliğe olan ihtiyacın azaltılması hedeflenmektedir. Bu sayede, üretim maliyetlerinin düşük olduğu ülkelerde üretim yapmanın bir avantajı kalmayacak ve bu ülkelerin rekabetçilikleri de zayıflayacaktır.

İşçilik maliyetlerinin yanı sıra, dikkat edilecek diğer bir husus lojistik maliyetleridir. Türkiye, Endüstri 4.0 dönüşümünü kaçırmadığı takdirde, birçok pazara yakın konumundan dolayı, yabancı işletmelerin üretim tesislerini kurma tercihlerinde yine ön planda olacaktır. Ancak Çin gibi ülkelerin üretimden elde ettikleri kazançlar azalacaktır.

Bunun yanı sıra, başta Almanya olmak üzere, Batı ülkeleri, bilim ve teknolojide Doğu ülkelerinden üstün olduklarına inanmaktadırlar. Üretim maliyetleri düşürüldükten sonra, Batılı ülkeler, bilim ve teknoloji alanındaki güçlerini kullanarak Doğudan daha ‘iyi’ ürünler üretebileceğini inanmaktadırlar. Bu sayede, Doğuya karşı ekonomik üstünlüklerini güçlendireceklerdir.

Tüm bunların yanı sıra, Endüstri 4.0’ı tetikleyen diğer bir etmen, dünyanın bilim ve teknoloji de büyük yollar kat etmiş olmasıdır. Yukarıda bahsettiğimiz 9 teknolojinin varlığı, ülkelerin Endüstri 4.0 hedeflerinin gerçekleştirilmesinin önünü açmaktadır.

Almanya başta olmak üzere, birçok ülke, hem bu teknolojileri kendi operasyonlarında kullanılır hale getirmek için uğraşıyor, hem de kullanılabilir hale getirdikleri bu teknolojileri başka ülkelere satmayı hedefliyorlar (Dual Strategy).

3.2. Kişiselleştirilmiş ürünler ve üretim

Dijital teknolojiler sayesinde tüm dünya, tüm üreticilerin pazarı haline gelmeye çoktan başladı. Müşteri odaklılığı daha da artıyor ve müşterinin tercihlerindeki değişikliklere hızlı cevap verebilmek önem kazanıyor. Günümüzde müşteriler, kendi tercihlerine uygun hazırlanmış ürünlere (tasarım, maliyet, tedarik süresi vb.) para ödüyor. Aşağıdaki resmindeki Henry Ford‘un ünlü sözü değişiyor. Artık müşteriler sadece siyah değil, her renkte otomobil istiyor. 3. Sanayi Devrimi ile birlikte gelişmeye başlayan üretim sistemlerinin esnekliği, müşterinin bu talebi, hızlı ürün değişikliği ve üretimde esnekliği zorunlu kılıyor.

esneklik, flexibility, endüstri 4.0, otonom fabrika
Resim 1. Daha kişiselleştirilmiş ürünlere ithafen Henry Ford’un revize edilmiş ünlü sözü

Endüstri 4.0, ürünlerin pazara giriş süreleri ve esnek üretim konularında sanayiyi daha fazla rekabete zorlayacaktır. Endüstri 4.0’ı başarıyla uygulayabilen işletmeler, üretimlerini diledikleri yere taşıyabilecek, enerjilerini katma değerli işlere (araştırma & geliştirme) ayırarak rekabet üstünlüğü sağlayabileceklerdir. Türkiye, lojistik avantajı sayesinde, küresel üretim yapan işletmelerin yeni nesil üretim üslerini kuracağı duraklardan birisi olabilecektir.

4. Otonom fabrika nedir?

Endüstri 4.0 nedir sorusuna cevap verdikten sonra son zamanlarda sıklıkla duyduğumuz Otonom fabrikalar teriminden bahsedelim. Otonom fabrika, insanın fiziksel emeğinin daha az kullanıldığı, buna karşın bilişsel kabiliyetlerinin (aklının) çok daha fazla kullanıldığı fabrikaları temsil eder. Otonom fabrikalar insan müdahalesine çok az ihtiyaç duyar, süreçlerini kendi yönetebilir ve konfigüre edebilir.

Tamamen insandan arındırılmış fabrikaların (lights-out manufacturing) varlığı, üretimin tipine bağlı olarak, günümüzde ve yakın gelecekte birçok sektör için mümkün ve gerekli gözükmemektedir.

Örneğin günümüz Otomotiv endüstrisinde, akan bir üretim bandında binlerce işlem yapılır. Bir otomobil on binlerce parçadan oluşur. Üretimde esnekliği zorunlu kılan binlerce gövde tipi ve ürün konfigürasyonu vardır, dahası bu tip ve konfigürasyonlar, pazar araştırması sonuçlarına ve teknoloji geliştirme faaliyetleri çıktılarına (müşteri talepleri) göre sürekli güncellenmektedir. Bu durumlarda, insanın üstün fiziki kabiliyetleri (yeni operasyonlara hızlı adaptasyon) siber-fiziksel sistemlere kıyasla daha verimli ve esnektir. Alternatif olarak, üretim sistemi tamamen değiştirilerek (akan bant yerine duran bant gibi) ve üretim için ürün tasarımı yapılarak tam otonom fabrikalara (karanlık fabrika) geçiş daha kısa sürelerde gerçekleştirilebilir.

Otomotiv üretiminden farklı olarak, proses üretimi yapan işletmeler (çimento, kimyasal vb.) veya ürün değişikliği az olan işletmeler için ise tam Otonom Fabrikalara geçişin görece daha kolay olacağı aşikardır. Çünkü üretim operasyonlarının çeşitliliği ve esneklik ihtiyacı çok daha düşüktür.

Otonom fabrikalar konusundaki en önemli husus, üretimdeki insanın, değerli gördüğü işleri (“Masa başı iş” diyelim) yapabilmesidir. Otonom fabrikalarda, insanlar tarafından yapılan az katma değerli işler (fiziki insan emeği); robotlar, görüntü işleme sistemleri gibi otonom sistemler tarafından yapılır.

İnsanlar çoğunlukla bir ekibin parçası olarak müşteri taleplerini ve üretim sistemlerinin esnekliğini yönetmek, üretimdeki otonom sistemleri kontrol etmek veya yönetmek, üretim teknolojileri geliştirmek, kalite kontrol ve bakım faaliyetlerini geliştirmek gibi sorumluluklar üstlenirler.

Otonom Fabrikalar, toplumları gelişime zorlar. Fiziksel emeğini kullanma fırsatı bulamayacak olan insan, bilişsel yetkinliklerini geliştirme ihtiyacı veya duruma göre zorunluluğu hissedecektir. Bu geçiş 5 yılda gerçekleşmeyecektir. İş gücünün dönüşümü için ülkemiz yeterli zamana sahiptir. Bunun yanı sıra, iş gücünün bir kısmı üretimden hizmet sektörüne kayacaktır.

Bilgi ve iletişim çağında teknik yeterlilikler bir yana, davranışsal yetkinliklere de verilen önem daha da artacaktır. Çağımızda bilgi ve teknik üretme çoğunlukla disiplin arası bir şekilde gerçekleşmektedir ve kolektif bir süreçtir. Dolayısıyla bireysel çabalar ile girişilen işler hareket serbestliğini azaltırken, insandan çok fazla enerji tüketecektir. Ekip olarak gerçekleştirilen işler ise, sinerji yaratılabildiği takdirde, yıkıcı teknolojik çıktıları yüksek verim ile üretecektir.

 

Bunları da sevebilirsiniz

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir