Endüstri 4.0 ve Geleceğin Teknolojileri
Nedir Endüstri 4.0?
“Aydınlık Gelecek, Karanlık Fabrikalarda” sloganı ile ortaya çıkan Endüstri 4.0 konusu, Türkiye’de son zamanlarda ciddi anlamda gündeme geliyor. Üzerine tartışmalar yaşanan “Endüstri 4.0” konusunu anlamadan önce Endüstri geçmişini bir incelemek gerekiyor.
18. yüzyılın sonlarına doğru, elle yapılan işlemlerin bazı tezgâhlar aracılığıyla çok daha kolay ve hızlı yapılabileceğinin görülmesi ve bu ihtiyaç üzerine, endüstriyel bir dokuma tezgâhı geliştirildi. 1784 yılında yapılan bu tezgâh sayesinde kısa sürede daha kaliteli ve daha fazla miktarda ürünün ortaya çıkabileceği görüldü. Sonrasında bu tezgâhların su veya buhar gücü ile çalıştırılması üzerine 1. Endüstri devrimi gerçekleşmiş oldu. Yani günümüz tabiri ile “Endüstri 1.0” standartları o zaman ortaya çıktı. Bunu tetikleyen ana konu da Mekanik Üretim Tesislerinin Uygulanması oldu.
20. yüzyılın başlarında ise, endüstriyel küçük cihazların tek tek çalıştıklarında üretimin yavaşladığı, bunların birlikte bir iş yapması gerektiği “eksikliği” görüldüğünden, üretim hatlarının oluşturulması gerektiği ihtiyaçla birlikte gündeme geldi. 1870 yıllarında üretim tezgâhları oluşturularak, özellikle elektrik gücünün de devreye girmesiyle birlikte “Endüstri 2.0” devrimi gerçekleştirildi. Bunu tetikleyen ana konu da Elektrik ve İş Bölümüne Dayalı Seri Üretime Geçilmesi oldu.
1970’li yıllara geldiğimizde ise, otomasyonun daha da ileri noktalara götürülmesiyle birlikte, ortaya Programlanabilir Mantıksal Denetleyici (PLC: Programmable Logic Controller) çıktı. Elektronik bilgi teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte, 2. Endüstri devriminin üretimlerinin serileşmesi ihtiyacı olarak da tanımlanabilmektedir. Bilgisayar, mikro elektronik, fiber optik, lazer gibi teknolojiler ile endüstri çok daha farklı noktalara taşınmaya başlandı. İletişim ve yerleşkeler arasındaki lojistik sorunlarının gelişmesiyle birlikte endüstri globalleşerek çok daha farklı noktalara geldi. Globalleşmenin ve serileşmenin gerçekleşmesiyle birlikte “Endüstri 3.0” devrimi de gerçekleştirilmiş oldu. Bunu tetikleyen ana konu da Üretim Süreçlerinin Otomasyonu oldu.
Endüstri sürecinin geçmişine bakıldığında, ilk noktadan geldiğimiz noktaya kadar tüm süreçlerin kritik anahtar kelimesinin “ihtiyaç” olduğu görülmektedir. Endüstri döneminde, özellikle dünya savaşları sırasında gelişen teknoloji ile birlikte endüstri süreci de ihtiyaçlarına bulduğu karşılıkla birlikte hızla gelişmeye devam etti.
21. Yüzyılda otomasyon süreçlerini gerçekleştiren sistemlerin insanlar aracılığıyla haberleşiyor olmasının olumsuz yanlarını ve hız/performans konusundaki sorunları gördükçe sistemlerin kendileri arasında haberleşmesi de ihtiyaç haline gelmeye başladı. Bunların yanı sıra, ucuz iş gücü olarak kullanılan devletlerin büyümeye başlayarak siyasi/politik açıdan güçlenmesi ve iş gücü kullanımını elinde koz olarak kullanabileceği ihtimali de, insansız yani karanlık fabrikalarda üretimin, sistemlerin veya hizmetlerin birbiriyle haberleşecek teknoloji ile yapılabileceği düşüncesini gündeme getirdi. Gelişen sistemler ise,
- Sistemlerin öz farkındalık kazanması,
- Sistemlerin kaynak tasarruflarının sağlanması,
- Sistemlerin yüksek verimliliğinin sağlanması,
- Sistemlerde esnekliğin arttırılması,
- Sistemlerde maliyetin azaltılması,
- Yeni iş modellerinin geliştirilmesi / uygun değer noktaların tespiti
- Sistemlerin izlenebilirliğinin arttırılması,
- Sistemlerin arıza tespitlerinin otomatize edilmesi,
Gibi avantajları sağlamaktadır. Bu avantajlarla birlikte, insan faktörünün ortadan kaldırılarak sistemlerin kendilerini izlemesi, yapay zekâ sistemleriyle birlikte kendini analiz edebilmesi, en uygun değer analizlerini yapabilmesi gibi konular, üretimin stabilleşmesi, üretimin ve kalitenin artması gibi birçok konuyu da yanında getirmektedir.
Geleceğin Teknolojileri
Endüstrileşmenin başlangıç süreçlerinde madencilik sektörü teknolojik olarak alanında lider konumdaydı. Madencilik, diğer alanlara göre teknoloji kullanımının öncüsü unvanına sahipti. Madencilik, maden çıkartma ve zor çalışma şartları insanları yeni teknolojilere veya daha efektif iş yapma arayışına ittiği için, teknoloji konusunda da bir hayli ilerleme kaydedilmişti. Endüstrinin başlangıcında, ilk mekanizasyon çalışmaları ve buharlı makinaların kullanımı madencilik sektörünün öncülüğünde gerçekleştirildi.
Zaman geçtikçe madencilik sektörü diğer endüstriyel alanların teknoloji açıdan hızla gelişmesiyle çok daha geri planda kalarak, teknolojinin öncüsü konumundan teknolojinin diğer endüstri dalları gibi kullanıcısı konumuna geriledi. Fakat şu an madencilik sektörü, makinaların iletişimi, otomasyonlar, uzaktan kumanda gibi teknolojik gelişmeleri yakalayarak ciddi bir atılım içerisine girmeye hazırlanıyor. Bu atılımı gerçekleştirirken göz önünde bulundurulması gereken konular da, güncel teknolojiler aslında. Güncel teknolojilerle, teknolojinin sağladığı imkânlarla sektörde neler yapılabilir bunlara kısaca göz atacağız.
- Nesnelerin İnterneti – IoT (Internet of Things)
Endüstri 4.0 devrimini gerçekleştiren ana unsurlar arasında yer alan IoT, nesnelerin birbiri ile iletişim kurmasını sağlayan etkenler arasında yer almaktadır. Düşündüğümüz her türlü endüstriyel cihazın veya nesnenin artık internete bağlanabiliyor olması anlamına gelmektedir. Bu da, kendi haline çalışan cihazların verilerinin internet ortamına açılmasıyla birlikte, verileri incelenme ve yorumlanma şansı tanıdığı için o nesneyi “akıllı” hale getirmesine dayanıyor.
Nesnelerin internet ortamına veri aktararak “akıllı” hale getirilmesi ilk defa 1999 yılında Kevin Ashton tarafından dile getirilmiş olsa da, IoT kavramı dünyada mobil internetin yaygınlaşmaya başlamasıyla birlikte hızla gelişme kat etmiştir.
Bu alanda Gartner’ın yaptığı araştırmaya göre, 2020 yılında 26 milyar nesnenin internet ortamına bağlanacağı ön görülmektedir. Akıllı saatler, akıllı gözlükler, akıllı otomasyon sistemleri, akıllı evler, akıllı bileklikler gibi birçok kavram artık günümüzde de duymaya başladığımız kavramlar haline gelmeye başladı. İnternet ortamına veri aktarabilen tüm nesneler, artık birer akıllı nesne olarak kabul görmeye başlıyor.
Endüstri alanında cihazları akıllı hale getirmek için ise, kullanılan tüm elektronik sistemlerin ürettikleri verileri toplamak gerekiyor. Gelen büyük verilerin (big data) anlık olarak analiz edilerek, diğer sistemlerden gelen veriler ile entegre halde çalışarak, cihazlara bildirimler gönderebiliyor olması, artık akıllı sistemlerimiz olduğu anlamına geliyor. Maden sektörüne özel olarak baktığımızda ise, bozulan pompanın otomatik olarak otomasyon sisteminde arıza kaydı açabiliyor olması, sürekli olarak pompaların takibine harcanan iş gücünün ciddi oranda azaltılması anlamına gelmektedir. Yer altı olan madenlerde ise, içerdeki kişi sayısını hesaplayan elektronik etiketlerden gelen yer altındaki kişi sayısı verisi ile yer altında kullanılan havalandırma fanlarını yönetmek, o nesneleri akıllı hale getirmeye örnek olarak verilebilir. İçerde kişi sayısının çok olduğunda %100 kapasite ile çalışan fan, kişi sayısı 10’a düştüğünde %50, içerde personel kalmadığında ise %10’larla çalışabilir. Veya akıllı bileklikler sayesinde anlık olarak personellerin nabız bilgileri toparlanabilir ve belirli değerlerin altına indiğinde bildirim merkezleri durumdan haberdar edilebilir.
Nesnelerin İnterneti, gördüğümüz tüm cihazların artık internet (dış ağ veya iç ağ olabilir) ortamında veri aktarması anlamı taşımaktadır. Gelen veriler başka cihazları tetikleyebilir, analiz edilebilir, karar destek sistemi olarak hizmet verebilir. Günümüzde IoT cihazlara rağbet ciddi anlamda artış göstermektedir.
- Robotlar (Robots)
Robotlar, insan faaliyetlerini otomatikleştirmek, desteklemek veya desteklemek için kullanılan gelişmiş algılama, kontrol ve zekâya sahip makinelerdir. Endüstriyel uygulamalar için oldukça büyük olan robot pazarı, geniş bir yelpazede hizmet uygulamalarında radikal büyüme için hazırlanıyor. Bu uygulamalar, üretim ve üretim dışı işlemleri, insanlarla birlikte tehlike arz etmeksizin, değişen, belirsiz ve kontrolsüz ortamlarda çalışmanın zorluklarını ele alan yeni yeteneklerle dönüştürmektedir.
Robotlar, genellikle bir bilgisayar programına bağlı olmak üzere, otonom bir şekilde bir dizi talimata göre insani aktivitelere yardımcı olmaktadır.
Günümüzde, tehlikeli endüstriler ve seri üretim yapan otomasyon sistemlerinde sıklıkla kullanılmaktadır.
- İnsansız Hava Araçları (Drones)
Drone, İngilizce anlam olarak “erkek arı” olsa da, sektörde insan pilotu olmadan uçabilen veya hareket edebilen İnsansız hava aracı olarak tanımlanmaktadır. İnsansız hava araçları uzaktan kumanda ile veya tamamen bağımsız olarak içsel yerleşik bilgisayarlar aracılığı ile çalışabilir.
Şirketler gözetleme, anket, spor, sinematografi ve dağıtım gibi geniş kapsamlı nedenlerle insansız hava araçlarını kullanıyor. Sektörel bazda baktığımızda ise, hassas tarım, altyapı ve denetim, haritacılık gibi birçok konuda kullanılmakta ve kullanım alanları da gün geçtikçe genişlemektedir. Özellikle Türkiye’de savunma sanayi gibi alanlarca ciddi anlamda projelendirilmiş ve kullanılmaya başlamıştır.
- 3 Boyutlu Yazıcılar (3D Printers)
3D baskı, art arda malzeme katmanlarını katmanlara ayırmak veya “yazdırmak” suretiyle dijital modellere dayalı üç boyutlu nesneler oluşturur. 3D yazıcı, her büyük işletme, küçük işletme ve oturma odasını bir fabrikaya dönüştürme potansiyeline sahiptir. 3D yazıcı teknolojileri, önümüzdeki yıllarda iş modellerini ve rekabetçi ortamı etkileyecektir.
3D yazıcı işlemlerinin en büyük özelliklerinden birisi de, tasarım süreciyle imalat sürecini birbirine yaklaştırmasıdır. Yeniliğin getirdiği büyük kolaylıkla, küçük ve orta boy girişimler yeni fikirleri daha kolay deneyebilmek ve yeni düşüncelerin meyvelerini hızla ve şu andakinden daha az engelle karşılaşarak görebilmek büyük avantaj sağlamaktadır.
Rakamlar göz önünde alındığında 3D yazıcıların çok yakın gelecekte çok büyük bir pazara ulaşacağını söylemek mümkün olsa bile, 3D yazıcı işlemlerinin çıkışını yeni bir sanayi devrimi olarak tanımlamak için çok erken. Ama teknoloji hızlandıkça, daha ucuz ve daha gelişmiş hale geldikçe, sanayi ve küresel ekonomi üzerinde geniş kapsamlı etkileri olacaktır.
- Yapay Zekâ – AI (Artifical Intelligence)
Yazılım algoritmaları, insan düşünce süreçlerini ve duyularını taklit etmek için karmaşık karar verme görevlerini otomatikleştirmektedir. Yapay Zekâ, tek başına bir teknoloji değildir; Yapay zekâ, makine öğrenimi ile veri akışı sağlandığında öğrenmeyi, anlamayı, planlamayı ve davranmayı öğretebilecek bilgisayar programlarının geliştirilmesine odaklanır. Makine öğrenimi, anlamlı ürün ve hizmetlerin oluşturulması için muazzam bir potansiyel taşımaktadır.
Yapay Zekâ, kanseri hızlı ve doğru bir şekilde teşhis edilmesinde ve teşhis etmek için taranan görüntüleri bir kütüphanede biriktirilen verilerden yeni bilgiler elde edebilmek ve yeni anlamlar çıkartmak için kullanılabilir. Sigorta şirketlerinde dijital ve otomatik olarak otomobil hasarını tanımak ve değerlendirmek için kullanılabilir. Güvenlik şirketlerinde ise ses tanıma yapabilmek için şifreli ses paketi geliştirilmesi gibi örnekler verilebilir.
Sektörde, finans yönetimi, gerçek zamanlı sahtecilik / risk yönetimi, otomatize edilmiş sanal asistanlar ve destek sistemleri kategorilerinde somut olarak kullanılmaktadır.
- Blok Zincirleri (BlockChain)
Blok zincirleri, dağıtılmış bir elektronik veri tabanı veya daha geniş anlamda, güvenilirlik ve anonimlik ile işlemleri kaydetmek ve onaylamak için yazılım algoritmalarını kullanan bir elektronik defterdir. Olayların kaydı, birçok taraf arasında paylaşılır ve giriş zincirinin yukarı akış işlemlerini pekiştirdiği için girilen bilgiler değiştirilemez. Blok zincirleri, otonom bir dijital ticaret çağında kullanılma potansiyeline sahiptir.
Blok zincirine dâhil olan nesnelerin tamamında dağıtık tutulan bilgiler, yine blok zincirinin %51’inin onayı alındığında değiştirilebileceği için veri güvenilirliği konusunda önemlidir. Tek merkezden yapılan değişiklik veya manüplasyon blok zincirinde %51’lik onay almadığında reddedilir. Sektörde oylama işlemleri, akıllı sözleşmeler, izlenebilirliği ön planda tutulan kayıtlar ve varlık kayıtları için kullanılmaktadır.
- Sanal Gerçeklik – VR (Virtual Reality)
Sanal gerçeklik, üç boyutlu bir görüntünün ya da ortam görüntüleyicilerinin bilgisayar tarafından oluşturulmuş bir simülasyonunda, simülasyonla etkileşime girmek için özel ekipmanı gerçekçi yollarla kullanabilmesini sağlayan teknolojiye verilen addır. Oyun ve Eğlence endüstrileri Sanal Gerçeklik için verilebilecek en somut örnektir. Bununla birlikte VR, özellikle gerçek dünyada bu faaliyetlerle ilgili yoğun riskler olmaksızın, işçilerin tehlikeli, zor ya da maliyet engelleyici durumlara atılabileceği deneysel eğitim alanında birçok başka endüstriyi de dönüştürme potansiyeline sahiptir.
Sektörde riskli görülebilecek alanlarda, fiziksel alandaki riski yaşamadan akıllı gözlükler/kasklı ekranlar ile eğitim verilmesi tercih sebebi olmaya başlamıştır. Yerinde verilmesi gereken eğitimlerin yerleşke farkı gözetmeden istenilen alanda alınabilmesi için de önemli fayda sağlamaktadır. İmalat ve ürün tasarımı, mimarlık ve inşaat, eğitim gibi alanlarda kullanılmaya başlanmıştır.
- Artırılmış Gerçeklik – AR (Augmented Reality)
Artırılmış gerçeklik, izleyicinin gerçek dünya görüşünü büyütmek için içeriğe dayalı dijital bilgileri kullanan fiziksel dünyadaki görsel ve / veya sesleri hissetme şeklidir. Daha açık anlatmak gerekirse, kullanıcıların kameralar ile görüntülediği gerçek görüntü üzerine işlenmiş sanal bir görüntü, bilgi veya animasyon eklemektir. AR özellikli akıllı gözlükler (smartglasses) sektörlerde, perakende dünyası çalışanlarının siparişleri daha hızlı tanımasında, havayolu üreticilerinin uçakları birleştirmek veya bakım için eğitim maliyetlerinin düşüşünde ciddi miktarda katkı sağlamaktadır. Şu anda dünyada, yaş ve demografik özelliklerine göre gruplama yapıldığında daha çok oyun amaçlı kullanılmaktadır.
Fiziksel ve sanal dünyanın bu şekilde harmanlanması, dünyanın dört bir yanındaki şirketlerin ilgisini çekmekte ve yatırımlarını bu yöne yönlendirmelerine sebep olmaktadır. Gerçek dünyada sanal sergi salonları, eğitim amaçlı kullanımlar veya oyun sektörü için tercih edilmektedir.
Tüm bu teknolojiler ele alındığında, arttırılmış gerçeklikler veya sanal gerçekliklerle düşünülen ortamın birebir yaşanabildiği/hissedilebildiği/görülebildiği akıllı gözlükler, tehlikeli işlemleri gerçekleştirecek olan akıllı robotlar, robotların ve diğer tüm nesnelerin haberleşmesini sağlayan IoT cihazları, haberleşme sırasında akan verilerin alınıp, yorumlanıp, anlam kazandırılmasını ve makine öğrenmesini sağlayan yapay zekâ ile bir ortamın en genel fotoğrafının alınabileceği analizinin yapılabileceği insansız hava araçlarıyla, en küçük nesnelerin modellemelerinin yapılıp çok kısa sürede çıktı alabileceği 3D yazıcılar ve tüm bilginin birbiri ile iç içe geçmiş büyük zincirler üzerinde taşınmasını sağlayan blok zincirleri geleceğin teknolojisini oluşturmaktadır.
Tüm bu teknolojilerin endüstride kullanılması da, “Endüstri 4.0” gelişimini sağlayacak ve endüstrinin çok daha sayısal, okunabilir, görülebilir, analiz edilebilir, yorumlanabilir ve karşılaştırılabilir olmasını sağlayacaktır.
Bu yazı Sektörel Bakış dergisinde yayınlanmıştır.
