Endüstri 4.0 Teknolojileri (Bileşenleri) | Otonom Fabrika | Endüstri 4.0 | Dijital Dönüşüm

Endüstri 4.0 Teknolojileri (Bileşenleri)

Tahmini Okuma Süresi:7 Dakika, 36 Saniye

1. Giriş

İşletmelerin Endüstri 4.0 konusundaki rekabeti, üretimde esneklik (flexibility) ve yeni ürünlerin pazara giriş süreleri (time to market) metrikleri üzerinden gerçekleşecektir.

Bunların yanı sıra üretim ve tedarik zinciri operasyonlarında;

  • Katma değersiz işlerin elimine edilmesi,
  • Ürün/süreç kalitelerinin iyileştirilmesi,
  • Maliyetlerin düşürülmesi,
  • Ürün/parça izlenebilirliğinin sağlanması,
  • Çalışma ergonomisinin ve iş güvenliğinin iyileştirilmesi gibi geleneksel rekabet alanları da ikincil endüstri 4.0 rekabet metrikleri olarak varlıklarını sürdürmektedir.

Bu rekabette öne çıkmak, endüstri 4.0 teknolojileri (bileşenleri) ve bunların efektif kullanılabilmesiyle gerçekleşecektir.

2. Endüstri 4.0 Teknolojileri (Bileşenleri) nelerdir?

Çağımızın en değerli varlığı bilgidir. Yeni ürün, fikir, bileşen veya süreç ortaya koyup ticarileştirebilen işletmeler, ağırlıklı olarak kas gücü kullanan işletmelere göre çok daha karlı çıktılar elde etmektedir. Endüstri 4.0 ile birlikte işletmeler katma değersiz işlere harcadıkları enerjiyi, katma değerli işlere transfer edebileceklerdir.

Endüstri 4.0 teknolojileri (bileşenleri), işletmelerin katma değerli işlere (yeni ürün, teknoloji vb.) odaklanmasını sağlamaktadır. Bunun için, misyon ve vizyonunu sağlıklı bir şekilde belirleyebilmiş her işletme, kendi stratejisine uygun olarak, sürdürülebilir bir şekilde aşağıdaki teknolojileri kullanarak varlıklarını sürdürecektir:

  • 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 İnterneti (Industrial Internet of Things)
  • Katmanlı İmalat (Additive Manufacturing)
  • Simülasyon Teknolojileri (Simulation Technologies)
  • Siber Güvenlik (Cyber-Security)

2.1. Büyük veri ve veri analitiği (Big Data and Data Analytics)

Günümüzde yıllık küresel veri artışı artık zetabaytlar seviyesinde gerçekleşmektedir. Tablo 1. zetabaytın büyüklüğünü göstermektedir.

BirimKısaltmaBüyüklük
MegabaytMB1024xKB
GigabaytGB1024xMB
TerabaytTB1024xGB
PetabaytPB1024xTB
EksabaytEB1024xPB
ZetabaytZB1024xEB
Tablo 1. Zetabayt ne kadar büyük?

Bu küresel verinin kaynağı dijital olan her şeydir: sosyal medya hesapları ve hareketleri, dijital sağlık verileri, dünyanın herhangi bir yerinden sensörler aracılığıyla alınan sıcaklık, nem, titreşim, ışık şiddeti vb. verileri, akademik yayınlar, kredi kartı ile yapılan harcamalar, arama motorlarında yapılan sorgular vb. gibi.

Bu büyük verinin içinde, işletmelerin hedeflerini başarıyla gerçekleştirmelerini sağlayacak bilgiler yer almakta ve keşfedilmeyi beklemektedir. Bu keşif işlemi, veri analitiği teknikleri ile gerçekleştirilmektedir.

Örneğin işletmeler, çeşitli büyük veri kaynaklarından akan verilerle, gelecekteki müşterilerinin, ürün gamlarına yönelik yeni taleplerinin ne olduğunu kestirebilir. Bu sayede ürününü ve üretim alt yapısını buna uygun olarak önceden düzenleyebilir (esnek üretim teknolojileri kendiliğinden düzenlenir). Bu sayede müşterinin istediğini, tam istediği anda ona sunabilir.

Diğer bir büyük veri örneği, çeşitli kaynaklardan alınmış/alınan verilerin işlenmesiyle, işletmenin kendi ürünlerinin gelecekteki satış rakamlarını tahmin edebilmesi olabilir. Bu sayede, işletme, üretimini bu tahminlere göre gerçekleştirerek israftan kaçınmış olur ve ürünleri tam olarak müşterilerinin almaya hazır olduğu anda piyasaya sunarak, müşterilerini diğer işletmelere kaptırmamış olur.

(Okumak isteyebilirsiniz: Büyük veri ne kadar büyük?)

Endüstriyel bir örnek olarak ise kestirimci bakım uygulamaları verilebilir. Kestirimci bakım ile üretim ekipmanları ve makinalarından, sensörler aracılığıyla veriler alınmaktadır. Alınan bu veriler, belirli bileşenlerin sıcaklıkları, titreşim seviyeleri vb. olabilmektedir. Bu veriler alındıktan sonra, veri analitiği uygulamalarıyla işlenerek, ekipman/makina arızalarının zamanları çok yüksek bir doğrulukla tahmin edilebilir. Bu sayede istenmeyen üretim duruşları engellenerek, maliyetler engellenmiş olur.

(Okumak isteyebilirsiniz: Kestirimci bakım nedir? Teknikleri nelerdir?)

2.2. Artırılmış/Sanal Gerçeklik (Augmented/Virtual Reality)

Artırılmış gerçeklik teknolojisi ve sanal gerçeklik teknolojisinin birbirinden farkı, artırılmış gerçeklik teknolojisinin gerçek dünya ile bağımızı koparmamasıdır. Örneğin bir sanal gerçeklik gözlüğü kullanılırken, dışarıda neler olduğunu göremeyiz. Artırılmış gerçeklik gözlükleri ile ise gerçek dünyayı gözlemeye devam ederiz. Artırılmış gerçeklik, insanlara ek yetenekler kazandırarak gerçek dünyayı algılama gücünü artırır.

Örneğin artırılmış gerçeklik teknolojisi, turistik alanlarda rehber olarak kullanılmaktadır. Konumumuz bilgisini alarak, gezindiğiniz yapılar/eserler hakkında, bir ekran aracılığıyla özel bilgiler göstermektedir.

Endüstri de ise özellikle lojistik operasyonlarında kullanım sayısı her geçen gün artmaktadır. Örneğin, paketleme yapacak bir operatörün gözlüğüne, öncelikle ilgili malzemeyi nereden alacağı bilgisi aktarılıyor. Malzeme alma sırası; yürüme yolları, raf yükseklikleri vb. etkenler dikkate alınarak en optimize şekilde belirleniyor. Operatör malzemeyi aldıktan sonra, malzemeye özel QR kodu veya barkodu okutarak aldığı malzemeyi doğruluyor ve bu bilgi lojistik sistemine kaydediliyor. Bu şekilde tüm paket hazırlandıktan sonra otomatik olarak paketin içeriği yazdırılarak kutuya iliştiriliyor. Tüm bu işlemleri yaparken, gerçek zamanlı olarak video kaydı yapabilmek de mümkün. Bu sayede kağıt israfı önlenmiş, hatalı paketleme engellenmiş, izlenebilirlik sağlanmış ve işçilik maliyetleri düşürülmüş oluyor.

(Okumak isteyebilirsiniz: Artırılmış gerçeklik nedir? Teknikleri nelerdir?)

2.3. İleri Robot Teknolojileri (Advanced Robotics)

İleri robot teknolojilerinin, geleneksel robot teknolojilerinden en büyük farkı insan ile yan yana otonom şekilde çalışabilecek sistemlere odaklanmasıdır. Dolayısıyla makine-makine etkileşimi, insan robot etkileşimi ve emniyetli robotik sistem tasarımı başlıca çalışma alanlarıdır.

İleri robot teknolojileri, insan ile yan yana güvenli bir şekilde çalışan kolaboratif robotları (collaborative robots – cobots), insanların olduğu ortamlarda güvenle lojistik faaliyetlerini yürüten otonom mobil robotları (autonomous mobile robots), robotun işini yapmasını kolaylaştıran görüntü işleme, sesli kontrol vb. ile robot yönlendirme sistemlerini (robot guidance) ve türlü türlü parçaları çeşitli açılarla kavrayabilen esnek robot ellerini (flexible robot grippers) kapsamaktadır.

(Okumak isteyebilirsiniz: Kolaboratif robot (Cobot) nedir?)

2.4. Yatay/Dikey Yazılım Entegrasyonu (Horizontal/Vertical Software Integration)

Yatay yazılım entegrasyonu, üreticiler ile diğer işletmeler arasındaki yazılım entegrasyonudur. Örneğin, bir üretici, hangi ürünleri ne zaman üreteceği bilgisini ya da ne sırayla üreteceği bilgisini üretim tedarikçileriyle paylaşır. Böylece tedarikçi, ana üreticiye göndereceği ürünleri, üreticinin üretim sırasına uygun ve tam zamanında gönderir. Bu örnek, stok ve işçilik maliyetlerini oldukça azaltmaktadır.

Dikey yazılım entegrasyonu ise işletme içi gerçekleşir. Örneğin ERP kullanılarak işletme içi birimler birbirleriyle neredeyse gerçek zamanlı bilgiler paylaşarak, hedefe yönelik aksiyonlar alınmasını sağlarlar.

2.5. Bulut Bilişim Teknolojileri (Cloud Computing)

Bulut bilişim teknolojileri on yıllardır birçoğumuz tarafından bilerek ya da bilmeyerek kullanılmaktadır. Örneğin gmail, yahoo gibi e-posta servisleri, biz e-mail kullanıcılarına, kendi sunucularında e-mail servisi verirler. Bu hizmet e-mail yazılımı hizmetidir (Software as a Service – SaaS).

Günümüzde bulut bilişim işletmeleri, kullanıcılarına çeşitli modellerde hizmetler sunmaktadır. Bunlar altyapı hizmeti (Infrastructure as a Service – IaaS), platform hizmeti (Platform as a Service – PaaS) ve yazılım hizmetidir (Software as a Service – SaaS). Resim 1, bu hizmetlerin neleri sunduğunu ve kimlere hitap edebileceğini göstermektedir:

bulut bilişim, endüstri 4.0, cloud computing
Resim 1. Bulut bilişim hizmet modelleri

Kendi verisini depolayabilecek veri depolama alt yapısını ya da büyük verisini işleyebilecek alt yapıyı kuramayan işletmeler, bulut bilişim sisteminin ‘kullandığın kadar öde’ özelliğinden faydalanarak işletme dışı kaynakları kullanma yoluna gitmektedirler.

(Okumak isteyebilirsiniz: Bulut Bilişim Nedir? IaaS, PaaS Ve SaaS Arasındaki Fark Nedir?)

2.6. Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (Industrial Internet of Things)

Nesnelerin interneti terimindeki nesne, işe yarar veri sağlayandır. X ülkesinin Y dağındaki Z taşının sıcaklığının 50 yıllık değişimi, birçok işletme için bir anlam ifade etmemektedir. Ancak maden bilimi üzerine çalışan bir kurum için anlam ifade edebilmektedir. Dolayısıyla, endüstrideki nesne, sağlayabileceği veri ile işletme için bir anlam ifade etmeli, fayda sağlama potansiyeline sahip olmalıdır.

Örneğin sıklıkla kaybolarak üretimin aksamasına neden olan ekipmanlara, RFID etiketleri iliştirilerek, ekipman RFID okuyucunun kapsama alanından çıktığında alarm verdirilebilir. Bu sayede ekipmanların kaybolması engellenmiş olur. Burada nesne; kaybolan ekipmanlar, veri; RFID cihazıyla elde edilen ekipmanın konum bilgisidir. Bağlantı ise RFID teknolojisi ile sağlanmaktadır.

(Okumak isteyebilirsiniz: RFID Teknolojisi ve RFID Sistemi Bileşenleri)

2.7. Katmanlı İmalat (Additive Manufacturing)

Katmanlı imalat, malzemelerin 3B yazıcılarla katman katman birbirine eklenmesi ve kaynaştırılması ile 3 boyutlu parçanın üretilmesi teknolojisidir. Katmanlı imalat, talaşlı imalat gibi malzeme çıkarılarak (talaş kaldırılarak) değil, eklenerek gerçekleştirilir. Torna, freze gibi talaşlı imalat teknikleri ile üretilemeyecek karmaşıklıkta parçalar katmanlı imalat ile üretilebilir.

Katmanlı imalat sistemleri, girdi olarak bilgisayarda tasarlanmış 3B model kullandığından, ürün tasarımları sıklıkla değişen işletmeler için elverişlidir. Yeni ürün/parçanın devreye alınma sürelerini kısaltır, yatırım maliyetlerini azaltır.

Katmanlı imalat teknolojisi, ilk olarak prototipleme çalışmalarında sıklıkla kullanılmış, teknolojinin gelişmesiyle son ürünlerin üretiminde de kullanılmaya başlanmıştır.

(Okumak isteyebilirsiniz: Katmanlı İmalat ve Katmanlı İmalat Yöntemleri)

2.8. Simülasyon Teknolojileri (Simulation Technologies)

Günümüzde, ürünler, ürün bileşenleri ve imalat prosesleri henüz tasarım aşamalarındayken 3 boyutlu simülasyon teknolojileri ile birçok mühendislik analizi gerçekleştirilmektedir. Bu sayede ürünlerin pazara giriş süreleri azalmaktadır.

Buna ilave olarak, endüstri 4.0 ile birlikte, üretim sistemlerinin ‘gerçek zamanlı’ dijital ikizleri oluşturularak, ilgililerle (ürün & üretim sorumluları, üretim sistemi tedarikçileri) paylaşılabilecektir. Bu sayede, yeni ürün devreye alma süreleri oldukça kısalırken, üretimin başlangıcında yaşanabilen kalite problemlerinin önüne geçilebilecektir.

2.9. Siber Güvenlik (Cyber-Security)

Endüstri 4.0’ın en büyük teknolojik tetikleyicilerinden birisi internettir. İnternet, sunduğu birçok fırsatın yanında, tehditlere de bir kapı açabilmektedir. Örneğin 2017 yılında WannaCry virüsü Türkiye’deki bazı işletmeleri de etkileyerek üretimlerini durdurmalarına neden olmuştu.

Bir üretici, işletme içi ve dışında birçok nokta ile intranet/internet üzerinden bağlantı kurmaktadır. İnternet üzerinden açık bırakılan bir kapıdan içeri giren tehdit, tüm işletmeyi ve tedarikçileri etkileyebilir. Bu durum, çok büyük maliyetlere neden olur. Acı tecrübeler, siber güvenliğe verilen önemi ve dolayısıyla siber güvenlik harcamalarını artırmaktadır.

3. Sonuç

Endüstri 4.0 teknolojileri (bileşenleri) efektif kullanılabildiği takdirde işletmeye değer katacaktır. İşletmenin misyonu, vizyonu ve stratejileri net tanımlanmış değilse, endüstri 4.0 yatırımları, beklenen getiriyi sağlayamayacak ya da sürdürülebilir olmayacaktır. Dahası, endüstri 4.0 yatırımları, bu teknolojilere hakim kalifiye personel tarafından gerçekleştirilmediği takdirde büyük hayal kırıklarına neden olabilir. Bunu özellikle bulut bilişim hizmetlerinin kullanımında görüyoruz.

Endüstri 4.0 teknolojileri (bileşenleri) efektif kullanılabildiği takdirde, yalnızca katma değersiz operasyonları elimine etmeyecek, aynı zamanda üretim sistemlerinin esnekliğini artıracak ve yeni ürünlerin pazara giriş sürelerini kısaltacaktır. Bu sayede, talebi değişen müşteri, ürün maliyetlerinde büyük değişiklikler olmadan, kısa sürede talep ettiği ürüne sahip olabilecektir.

Bunların yanı sıra üretim ve tedarik zinciri operasyonlarında ürün/süreç kalitelerinin iyileştirilmesi, maliyetlerin düşürülmesi, ürün/parça izlenebilirliğinin sağlanması, çalışma ergonomisinin ve iş güvenliğinin iyileştirilmesi hedeflerinin gerçekleştirilmesi için bu teknolojiler büyük fırsat sunmaktadır.

  • Resul İlhan | otonomfabrika[at]gmail.com
  • Kapak resmi: linkedip.com

Bunları da sevebilirsiniz

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir