E4.0 Nedir?
Endüstri 4.0, Alman Hükümetinin imalat gibi geleneksel sanayiyi bilgisayarlaşma yönünde teşvik etme ve yüksek teknolojiyle donatması projesidir. Bu yeni endüstrideki amaç; uyum, kaynak verimliliği ve ergonominin hem müşteriler hem de iş-değer sürecinde iş ortaklarının entegrasyonunu karakterize etmektir.
Endüstri 4.0 terim olarak dördüncü sanayi devrimi anlamına gelmektedir. İlk sanayi devrimi su ve buhar gücü ile üretim mekanizmasının üzerine kuruluyen, onu ikinci sanayi devrimi olan elektrik enerjisi yardımı izledi. Daha sonrasında ise üçüncü sanayi devrimi olan dijital devrim gerçekleşerek elektronik kullanımı arttı.
Endüstri 4.0'ın Fikir Süreci:
Endüstri 4.0 terimi ilk olarak 2011 yılında Hannover Fuarı'nda kullanıldı. Ekim 2012 yılında ise Robert Bosch GmbH ve Kagermann çalışma grubu oluştururak hazırladıkları dördüncü sanayi devrimi öneri dosyasını Alman Federal Hükümeti'nde sundu. 8 Nisan 2013 tarihinde Hannover Fuarı'nda ise çalışma grubu Endüstri 4.0 nihai raporunu sundu.
Zaman İçinde Endüstri 4.0:
Teknolojik temeller siber-fiziksel sistemler ve internet ağını barındırmaktadır. Uzmanlara göre Endüstri 4.0 yani diğer adıyla dördüncü sanayi devrimi, 10 ile 20 yıl içinde entegrasyonunu tamamlayayarak firmalar tarafından uygulanabilir hale gelecek.
Amerika Birleşik Devletleri'nde, Akıllı Üretim Liderlik Koalisyonu olarak bir girişim de üretim geleceği üzerinde çalışıyor. Bu koalisyon, imalat uygulayıcıları, tedarikçileri ve teknoloji şirketlerinin kar amacı gütmeyen bir organizasyon, konsorsiyum imalat, üniversiteler, devlet kurumları ve laboratuvarlardan oluşmakta. Koalisyonun amacı ise, üretim istihbaratının benimsenmesini kolaylaştırmak için yaklaşımlar oluşturmak, platforum ve ortak altyapı gelişimi için Ar-Ge faaliyetlerinde bulunmak, uygulama ve savunucu gruplar oluşturmak üzere imalatta sanayi paydaşları sağlamaktır.
Dördüncü Sanayi Devrimi ile Nesnelerin ve Hizmetlerin İnterneti
Bağlı nesnelerden bahsederken,
Nesnelerin İnternetinin doğrudan ağa bağlı olmayan ve hatta hiçbir elektronik zekâ taşımayan fiziksel cihazları da içerdiğini anlamak önemlidir. Yalnızca sanal temsilini bir IT sisteminin kullanımına sunan bir nesne, bir Endüstri 4.0 bileşeni olarak değerlendirilir.
Örnek olarak, tamamen izlenen bir üretim prosesinde üretilen basit bir röleyi düşünebiliriz. Bu röleyi eşsiz bir seri numarasıyla ilişkilendirip QR kodunda sakladığınızda bu kodu röleyi tanımlamak için kullanabilirsiniz. Bu kodu taradığınızda rölenin ne zaman, nerede, nasıl üretildiği ve müşteriye hangi rota üzerinden gönderildiği gösterilir. Bu röle tamamen dijitalleşmiş bir üretim hattında kullanılabilir. Röle kabine takıldığında kodu taranır. Yaş, teknik özellikler, kullanım ömrü beklentisi ve değişiklik için tedarik rotası sistemde hemen görülebilir. Ayrıca kontrol sistemi rölenin kalan kullanım ömrünü her zaman tahmin etmek için işlemleri ve kontaklara uygulanan yükleri kaydedebilir. Bu tahmin yüksek arıza ihtimali olduğunu gösterdiğinde sistem otomatik olarak değişiklik için sipariş verebilir. Bu yeni ürün makinenin bir sonraki bakım döngüsünde takılarak beklenmedik arıza sürelerinin ve üretim kayıplarının önüne geçilir.
Yukarıdaki röleyi, dijital sanal temsili ile birlikte basit bir Siber Fiziksel Sistem (CBS) örneği veya en basit “Endüstri 4.0 bileşeni” türü olarak düşünülebilir. Endüstri 4.0 terminolojisinde, bu sanal temsil daha çok ilgili fiziksel cihazın (Endüstri 4.0 bileşeni) yönetim kabuğu olarak bilinmektedir. Daha karmaşık bir gerçeklikte, yukarıdaki gibi basit bileşenler daha karmaşık yüksek düzeyde bileşenlerin (örneğin bir makine ya da tüm üretim hattı) içine yerleştirilebilir.
Endüstri 4.0'ın Artıları:
Endüstri 4.0 vizyonunu şimdiden benimseyen firmalar arasında bulunan Siemens Endüstri Sektörü tüm değer zincirini değerlendiriyor ve tüm yönetim süreçleri için otomasyon teknolojileri, iletişim ve kablosuz bilgi entegrasyonuyla bütünleştirilmiş bir süreç sunma çalışmalarını yürütüyor.
Endüstri 4.0'ın Karşılaştığı Zorluklar:
1-) Bu yeni sanayi devrimine doğru yürüyüşü hızlandırmak için yeterli beceri ve bilgi eksikliği bulunmaktadır. Siemens, Bosch gibi büyük Alman firmaları yılların verdiği tecrübe ile bu süreçte başı çeken isim konumundalar. Sahip oldukları bilgileri en yeni teknolojiyle donatarak Endüstri 4.0çağına en hızlı ayak uyduran isimlerden olacaklardır.
2-) Endüstri 4.0 demek iş gücü talebinin azalması demektir. Bu neden kurumlarda buluna departmanlarda fazlalık tehdidi oluşturuyor.
3-) Üçüncü sanayi devriminin ritmine ayak uyduran firmalarda Endüstri 4.0 için genel bir isteksizlik havası bulunmakta.
Endüstri 4.0'ın Etkileri Nelerdir?
İşçi gücünden teknoloji kontrolüne geçen sistemler ile makine kontrolü artacak.
Otomatik sistemler dolayısıyla ihtiyaç olan iş gücü azalacak.
Sosyo-Ekonomik çalışma hayatına olan etkisi hissedilecek.
Sanayi farklı bir değer kazanarak pazarda bu entegrasyonu sağlayan büyük paya ulaşacak.
Kendinden Organize Dijital Fabrikalar:
Geleceğin üretim vizyonuyla birlikte birbirleriyle bağlantılı üretim makineleri ve insan etkileşimiyle yeni bir üretim çevresi oluşacak ve üreticiler, araştırmacılar ve hükümetler geleceğin dijital fabrikalarını inşa etmek için birlikte çalışacaklar. Üreticiler, sürekli gelişecek ve değişecek olan bu ortamda ayakta kalabilmek için geleceğe bakmak ve Almanya’da Endüstri 4.0 adını alarak dünyanın hızla benimsediği 4. Sanayi Devrimi’ne uyum sağlamak için birçok çalışmaya imza atmaktadırlar. Bu uyum çerçevesinde yazımızda, Endüstri 4.0 ‘ın önemli alt başlıklarından olan dijitalleşmede önemli bir yere sahip kendinden organize dijital fabrikaları inceleyeceğiz.
Endüstri 4.0 ile Neden Akıllı Fabrikalara İhtiyaç Duyar?
Üreticiler sürekli değeri arttırabilecek bilgi ve haberleşme teknolojileri üzerinde çalışmaktadırlar. Bu değer artırma çalışmaları Almanya’daEndüstri 4.0 olarak adlandırılmış ve tüm dünyanın benimseyeceği 4. Sanayi Devrimi’nin başlamasına öncülük etmiştir. Zaten Endüstri 4.0’ın amacı da özelleştirilebilir ürünler için, üretimle ilişkili avantajlar sağlamak amacıyla üretim elemanları arasında büyük bir haberleşme ağı yaratmak, esnek ve dinamik kendinden organize üretim süreçleri oluşturmaktır. Bilindiği gibi insanoğlunun su ve buhar gücüne hükmedip mekanik araçları üretmesiyle 1. Sanayi Devrimi başlamıştı. Daha sonra elektriğe hükmeden insanoğlu, elektrik enerjisinin yardımıyla kitlesel üretime geçti ve 2. Sanayi Devrimi başlamış oldu. Şu an içinde bulunduğumuz 3. Sanayi Dönemi ise elektronik ve bilgi teknolojilerinin geliştirilip ortaklaşa kullanımıyla otomatik üretim baz alınarak yapılmaktadır. 4. Sanayi devrimi ise siber-fiziksel sistemlerle daha kaliteli ve hızlı üretimi sağlayacaktır. Akıllı fabrikalar 4. Sanayi Devrimi’nin gerektirdiği kendinden organize olabilmek gibi özelliklere sahip olacak ve üretim geleceğimiz için büyük önem taşıyan bu süreçler bütününde her zaman hassas bir yere sahip olacaktır.
Dijital Fabrikalar Nasıl Olacak ve Neler Kazandıracak?
Almanya kendi siber- fiziksel sistemlerini yaparak 4. Sanayi devrimine öncü etmektedir. Almanya Ulusal Bilim ve Mühendislik Akademisi yeni üretim süreçlerinin verimliliği en az %30 oranında artıracağını öngörmektedir. Siber-fiziksel sistemler sadece üretimde değil sağlık hizmetleri ve tarım gibi daha birçok farklı sektörde de verimliliğe ve değişime öncülük edecektir. Bu gelişim akıllı fabrikalarda üretilen ürünlerin piyasaya sürülmesiyle hızlanacaktır. Her ne kadar geleceği görebilme yeteneğine sahip olmasak da geleceğin akıllı fabrikaları hakkında öngörülerde bulunabilmekteyiz. Bugünün gelişmiş otomatik fabrikalarında bulunan bileşenler, araçlar, nakliye konteynerleri, makineler ve konveyör sistemleri Endüstri 4.0 ile birlikte binlerce sensör ve iletişim sistemiyle donatılacak bu sayede hız, verimlilik ve kalite artırılacaktır. Bu fabrikalar; sanal gerçeklik, simülasyon ve sanal prototiplerin oluşturulmasıyla daha ürün piyasaya sunulmadan ürün geleceği hakkında bilgi sahibi olmamıza kısaca geleceği öngörmemizi sağlayarak sağlam kararlar almamıza, kaliteli, hızlı ve az maliyetli ürünler üretmemize olanak sağlayacaktır.
Akıllı Fabrikalarda Üretim ve Alınan Sonuçlar:
Endüstri 4.0 terimi hayatımıza girmeden uzun zaman önce Siemens üretimde dijitalleşmenin temellerini atmaya başlamıştı. 1996 yılında Tamamen Entegre Otomasyon (TIA) ile şirketler süreçlerinin bileşenlerini koordine edebilmiş ve yazılım ve donanımlarını bu süreçlere entegre edebilmiştir. Siemens daha sonra bu yelpazeyi genişleterek 2007 yılında PLM yazılımını tüm dünyaya tanıtmıştır. PLM ürün geliştirmede optimizasyonun yapılması için ürün yaşam döngüsü yönetimini sağlayan son derece kullanışlı bir yazılımdır. PLM Mars’a yollanan kaşif robot Curiosity’de kullanılmış ve son derece kompleks olan test aşamalarının karmaşıklığını azaltarak robotun Mars’a gönderilmesinde aktif bir rol oynamıştır. Curiosity’nin inişinin tüm aşamalarını güvenli bir şekilde gerçekleştirebilmek ve inişten sonra da verilecek olan görevleri başarıyla yerine getirebilmesi için Mars’a fırlatılmadan önce mekanik olarak tasarlanması, simülasyon ve testlerin yapılması, görev esnasında en güvenli ve en başarılı şekilde istenilenleri yerine getirebilmesi için NASA, Siemens’le bir ortaklık yürütmüş ve Siemens’e ait PLM Software ürünleri bu eşsiz uzay aracının geliştirilmesinde kullanılmıştır.
Benzer şekilde Sebastian Vettel’in dünya şampiyonu Formula 1 aracı da Siemens yazılımlarıyla geliştirilmiştir. PLM aracın tasarım ve test süreçlerinin rekor sayılabilecek kadar kısa sürede yapılmasına imkân vermiştir.
Yine aynı şekilde Torino yakınlarındaki Grugliasco’da özel olarak yapılmış ve son teknolojiyle donatılmış Avvocato Giovanni Agnelli Fabrikası’nda üretilen lüks araç Maserati Ghibli, üretimden planlanmasına, mühendislikten tasarımına kadar Siemens teknolojileriyle donatılmış ve dijital üretimin muhteşem sonuçlarını barındıran en güzel örneklerdendir. Maserati bu araçla tarihinin en güçtü satış rakamlarına ulaşmış ve dijitalizasyonun gelecekte üretimde daha da etkin bir rol alacağını da açıkça göstermiştir.