Endüstri 4.0 Nedir?

Endüstri 4.0 Nedir?​

Endüstri 4.0, yani diğer adıyla 4. Sanayi Devrimi, içeriğinde , yapay zeka, bilişim, robotik ve otomasyon teknolojilerini barındıran ve var olan üretim sürecine katkıda bulunmayı hedefleyen bir devrimdir. Dolayısıyla Endüstri 4.0, üretimde teknolojinin daha stratejik bir kullanımı olarak karşımıza çıkıyor.



Bunun sonucunda Endüstri 4.0’te amaç, gelişen dijital teknolojiyi üretim zinciriyle bir araya getirerek kas gücü kullanımını geri planda tutan, hata oranı düşük ve mükemmele yakın sistemleri oluşturmaktır. Buradan insanların bu alanda çalışmasını daha aza indirgeyip, işi robotların eline bırakmak gibi bir sonuç çıkarabiliriz.

Endüstri 4.0, ilk olarak 2011’de Almanya’daki Hannover Fuarı’nda başladı. Daha sonra bu çalışma, 2012 yılında Henning Kagermann ve Robert Bosch GmbH’ın oluşturduğu grupla birlikte Alman Federal Hükümetine sunuldu. Bunun sonucunda ise Endüstri 4.0 strateji belgesi 2013 yılında Hannover Fuar’ında duyuruldu ve Endüstri 4.0 devrimi resmileşmiş oldu.

Sonuç olarak endüstri, bu devrimle birlikte yaşam şekliyle ortak bir paydada buluştu. Her devrim, içinde bulunduğu zamana uygun bir biçimdeydi. Günümüze kadar 4 sanayi devrimi gelişti. Peki bu sanayi devrimleri nedir? Bu konuyla ilgili kısa bir bilgi verelim.

Geçmişten Günümüze Sanayi Devrimleri​

Endüstri 4.0 nedir sorusunu yanıtladıktan sonra geçmişten günümüze gerçekleşen sanayi devrimlerine de içeriğimizde yer vermek istedik. Sanayi adına yapılan devrimlerdeki ana amaç ve değişim, insan gücünden çok makine gücüne ağırlık vermekle olmuştur. Böylece insanların çalışmasını aza indirgemek ve işin büyük bölümünü makinelere bırakmak için birçok devrim gerçekleşmiştir.

İlk sanayi devrimi, 18.yüzyılda İngiltere’de başlamıştır. Bu devrimde, insan gücü ve hayvan gücünün yerine buhar gücü kullanılmıştır. Ayrıca seri üretime de geçiş olmuştur. Mamul ürünlerin tamamı, makineler yardımıyla titizlik içinde yapılmıştır. Su ve buhar enerjisine sahip mekanik üretim tesisleri inşa edilmiştir. Bunun sonucunda, demir-çelik ve tekstil üretimi artan ülkelerde sermaye birikimi olmuştur. Buna ek olarak, demir yolu ağları gelişmiştir ve devrim daha fazla yayılıp üretim artışı gerçekleşmiştir.

İkinci sanayi devrimi, 19.yüzyılın sonlarında başlamıştır. Bu devrime başka bir deyişle teknoloji devrimi de deriz. İngiliz mucit H. Bessemer tarafından çelik üretim yöntemi başlamıştır. Bu yöntem ışığında eritilen demir, alt tabakadan verilen havanın oksijeni sayesinde çeliğe dönüşmüştür. Ayrıca, ikinci sanayi devrimi ile petrol, gaz, elektrik ve montaj hatlarının güçlerinde kullanım oldu. Elektrik, makinelere aktarıldı ve bu sayede seri üretim başladı.

Endüstri 4.0 başlamadan önceki son sanayi devrimi 3. sanayi devrimi olarak karşımıza çıkıyor. Bu devrim, 20. yüzyılda başlamıştır. 3. sanayi devriminde üretim süreci içerisine bilgisayar, telekomünikasyon ve veri analizi girdi. Fabrikalar daha dijital ve otomatikleşmiş bir sürecin içine girdi. Bu süreçte, fabrikalarda veri toplama ve paylaşım amacı ile makinelere programlanabilir mantık denetleyicileri yerleştirildi. Otomasyon artışı ile de akıllı robotlar üretildi. Bunun sonucunda üretim verimliliği artmış oldu.

Sanayi devrimlerinin sonuncusu ise içeriğimizin konusu olan 4. sanayi devrimidir. Endüstri 4.0, robotların tamamen üretimin içinde rol oynaması, yapay zeka gelişimi, üç boyutlu yazıcı kullanımı ve bilgilerin veri analizleriyle değerlendirilmesi şeklinde hayatımıza yerleşmiştir. Endüstri 4.0’ün amaçlarından biri, sermaye gücünün etkisini azaltmak olacaktır. Bunun sonucunda üretim, dijitalleşme ve teknoloji üzerinden gerçekleşecektir.

Endüstri 4.0 Bileşenleri​

Yazımızda, sanayi devrimlerine yer verdik ve endüstri 4.0’ın sanayi devrimindeki etkisi hakkında bilgi vermiş olduk. Endüstri 4.0 nedir sorusunun yanıtını destekleyecek bir başka konu ise Endüstri 4.0 bileşenleri olacaktır. Bu bileşenler 3’e ayrılmaktadır.

Siber Fiziksel Sistemler (CPS)​

CPS kısaltılışıyla da bilinen siber fiziksel sistemler, fiziksel dünya ile siber alanının internet aracılığıyla birbirine bağlandığı akıllı sistemdir. Akıllı üretimin olmazsa olmaz unsurlarından olan siber fiziksel sistemler, sensörler ile desteklenmiştir. Bunun sonucunda, sistem, nesnelerin etkileşim sonucu gerçekleşmesi ile fiziksel dünyadaki hareketler, internet aracılığıyla toplanıp birleştirilmiştir.

Siber fiziksel sistemde sensörler ile fiziksel dünyada, sanal bilgi işlem dünyasına bağlama işlemi olur. Bu iki dünyayı iki önemli unsur oluşturur: Nesnelerin interneti ve sanal ortam. Nesnelerin interneti ile sanal dünya arasındaki sınırı kaldırmayı hedefleyen siber fiziksel sistem, Endüstri 4.0’ın temelini oluşturur.

Nesnelerin İnterneti (IoT)​

Dünya üzerinde yer alan nesneler, internet erişimi sayesinde diğer cihazlarla iletişime girer. Bu durum, nesnelerin interneti kavramını açıklar. Farklı kaynaklardan alınan veriler bir araya toplanır, çoğaltılır ve organize edilir. Bu işlem, nesnelerin interneti sayesinde gerçekleşir. Nesnelerin interneti sayesinde objeler hem algısal hem de akıllı olarak birbirine bağlanmaktadır.

Yani, öğe tanımlama işlemi gerçekleşecektir. Bunun bir diğer adı ise nesneleri etiketlemedir. Algılayıcı ve kablosuz algılayıcı ağlar oluşacaktır. Bu sayede de nesneler hissedilebilir durumda olacaktır. Gömülü sistemler ile nesneler düşünebilir kılınacaktır. Son olarak, nanoteknoloji sayesinde nesneler küçültülebilecektir.

Nesnelerin internetinin aktif ve detaylı kullanımı sayesinde üretim süreci pratik bir hal alacaktır. Nesnelerin üzerine yerleştirilen sensörler ve etiketler sayesinde tedarik zinciri daha akıllı işleyecektir. Ayrıca enerji ve altyapı maliyetinde de azalma olacaktır. İnsan kaynağına daha az ihtiyaç duyulacaktır. Son olarak, gelir ve kar düzeyinde artış olacaktır. Nesnelerin internetinin 5 farklı uygulama alanı vardır.

Elektrik Endüstrisi​

Elektrik endüstrisinde veriler merkezi istasyona iletilerek kontrol edilir. Bu işlemde veriler, sensörlerden geliyor. Sensörler, eşyalar üzerinden alınan bilgilerle toplanır ve cihazlar üzerinden kişilerle paylaşılır. Aynı zamanda kişiler, cihaz üzerinden komut verme iznine sahiptirler.

Eşyalar üzerinden toplanan bilgiler, beyaz eşyaların gerektirdiği enerji ve su tüketimi gibi bilgileri kapsamaktadır. Nesnelerin interneti ve elektrik endüstrisinde amaç; üretim kalitesinde artış yaratmak, maliyeti azaltmak, rekabet içeren ürünleri piyasaya çıkarmak ve insan hatasını azaltmaya çalışmaktır.

Çevre​

Nesnelerin interneti, çevre konusunda önlem alma ve sorun tespit etme gibi konular üzerinde yoğunlaşır. Bu sayede hava, su ve gürültü kirliliği gibi durumlarda kontrol sağlanır. Erken uyarı sistemlerinin yardımı ile her türlü doğal afetler konusunda önlem alma ihtimali artar. Sensörler sayesinde ise çevre ile ilgili parametreler izlenir.

Diğer Uygulamalar​

Nesnelerin interneti, Endüstri 4.0 devrimi ile tarım ve hayvancılık alanında da önemli adımlar atmaya çalışmaktadır. Örneğin, tarım devrimi sayesinde tarım alanı daha verimli olacaktır. Bunun sonucunda, hem ucuz hem de kaliteli üretim sağlanacaktır. Sağlık alanındaki uygulama ise biraz daha farklı oluyor. Bu alanda, günlük yaşamınıza katkı sağlayacak ve bazı aktivitelerinizi kolaylaştırıp yardımda bulunacak uygulamalar yapılıyor.

Mesela günün belirli saat aralığında ilaç tüketmeniz gerekiyor. Gün içindeki eylemlerinizin yoğunluğundan dolayı ilaç kullanımını aksatıyorsunuz veya unutuyorsunuz. Endüstri 4.0’ın nesnelerin interneti alanındaki katkısı ile ilacınızın kapağında akıllı sensör yer alıyor. Bu sayede, kapağı açma saatiniz kaydedilerek size bir hatırlatma sağlanıyor. Bu hatırlatmalar, sesli veya mesaj yoluyla hatırlatma gibi teknolojikler yöntemlerle yapılıyor.

Endüstri 4.0’ın nesnelerin interneti bileşeninde ulaşım alanında da belli başlı gelişmeler yer almaktadır. Bu alanda akıllı sensörler sayesinde; park, trafik kontrolü, çukur tespiti, yoldan geçen araç sayısı ve yolculuk süresini hesaplama gibi sistemler yer alır.

Hizmetlerin İnterneti​

Endüstri 4.0’ın temel bileşenlerinden sonuncusu olan hizmetlerin interneti, ortaya çıkacak yeni hizmet alanlarının var olduğuyla ilgili bir bileşendir. İnternet aracılığıyla hizmet sağlayacak olan kişiler, hizmet alacak kişiler ve bu kişilerin arasındaki hizmeti sağlayacak yazılımlar, hizmetlerin internetini içerir.

Böylelikle endüstri 4.0’ın temel bileşenlerinden de söz ettik. Endüstri 4.0’ın temel bileşenleri haricinde birçok uygulama alanı veya diğer adıyla teknolojileri bulunmaktadır. Şimdi bunlara bir bakalım.

Endüstri 4.0 Uygulamaları Nelerdir?​

Endüstri 4.0 kavramını tam olarak açıklayabilmek için endüstri 4.0’ın uygulamaları hakkında da bilgi vermemiz gerekmektedir. Yazımızda Endüstri 4.0’ın oldukça fazla uygulama alanı olduğunu göreceksiniz. Bu uygulamalara bir göz atalım.

Bulut Bilişim​

Bilgisayar boyutlarındaki küçülme ve fiyatlarının ucuzlaması, öte yandan internet kullanımındaki bilişim altyapısının gelişip değişmesinde temel rol oynamıştır. Bu nedenle gelişme ve değişmenin adaptasyonu için kurulmuştur. Bulut bilişim, bilişim sistemleriyle alakalı hizmetlerin üçüncü taraflar tarafından alınmasıdır.


Bulut bilişimdeki servis yapısı, kullanıcılara ait verilerin uzak sunucu üzerinde erişilebilir durumda olmasını sağlar. Bu bilişim; internet aracılığıyla erişimi sağlanan yazılım uygulamaları, işlem kapasitesi ve veri depolama hizmetlerini kapsar. Ayrıca, her türlü cihaz ile her türlü bilgiye ve veriye ulaşım mümkün hale geliyor. Bulut bilişim sayesinde büyük verilerin depolanması ve erişimi daha kolay ve olanaklı bir duruma gelmiştir.

Artırılmış Gerçeklik​

Artırılmış gerçeklik, gerçek dünyadaki ortamı bilgisayar ile oluşturulan girdiler aracılığıyla daha canlı ve gerçekçi hissetmenizi sağlayan bir sistemdir. Bu artırılmış gerçeklik ile insan duyusuna doğrudan etki sağlayan girdiler, bilgisayar ile zenginleştirilir. Bu sayede, girdiler daha gerçekçi olur.

Artırılmış gerçekliğin en belirgin örneklerinden biri video oyunları ile karşımıza çıkmaktadır. İlk yapılan video oyunu, günümüzde var olan video oyunlarına göre daha az gerçekçi görüntü sağlar. Çünkü eski zamanlarda video oyunu üretirken gerçekçiliği ön planda tutacak birimler çok fazla yoktu. Şimdi ise bu durum tam tersi oluyor. Artırılmış gerçeklik sayesinde daha belirgin ve gerçek dünyaya daha yakın görüntüler yer almaktadır.

Simülasyon​

Simülasyon da artırılmış gerçeklik gibi gerçekliğe yakın bir sisteme sahiptir. Temel amaç, gerçek ortamı taklit etmektir. Simülasyonlar, Endüstri 4.0’da en çok kullanılan teknolojiler arasında yer almaktadır. Endüstri 4.0’a ek olarak, bilgisayar oyunları, eğitim ve güvenlik alanlarında da simülasyonlar tercih edilmektedir.

Büyük Veri​

Büyük veri; yüksek boyutlu, çeşitli ve hızlı ulaşım sağlanan bilgilerdir. İnternet üzerinden alınan veri anlamlı bir biçime dönüştürülür. Sonuç olarak bu, büyük veri adını alır. Günümüzde bilgi miktarının artması ve internet kullanımının artması ile büyük verinin önemi doğruda ilişkilidir.


İnternet üzerinde sık sık yapılan geniş taramalı ve detay içeren çoğu konuya büyük verinin katkısı büyüktür. Buna ek olarak internet aracılığıyla insanların yaptığı her türlü bilgi de büyük veriyi kapsar. Şimdiye kadarki bütün internet aktiviteleri büyük veri ile depolanır. Bu verilerin birçoğu yüksek boyuttadır. Ancak, önemli olan verinin boyutu değildir. Önemli olan, verinin analizi ve değeridir.

Büyük veride amaç maliyet düşümü sağlama, karar verme konusunda iyileşme ve ürün/hizmet alanında iyileşmedir. Endüstri 4.0’a büyük katkısı olan büyük veri; rekabet savaşında, müşteri ilişkilerinde, pazarlamada ve tedarik konusunda da oldukça büyük bir etkiye sahiptir.

Otonom Robotlar​

Hızlı, yüksek ve doğru karar özellikleriyle bilinen otomat robotlar, Endüstri 4.0’ın uygulamaları arasında yer almaktadır. ; iletişim, analiz ve uyum açısından oldukça iyi konumdadır. Bu robot sisteminde hata oranı neredeyse 0’dır. Sistemde ön plana çıkan unsurlardan biri de yazılım güncellemeleri oluyor.

Eklemeli Üretim​

Farklı malzemelerin kullanımı ile yapılan üç boyutlu nesne üretimidir. Püskürtme, ısıtma ve yapıştırma gibi birbirinden farklı tekniğin yer aldığı eklemeli üretim, katmanlı üretim olanağı yaratmaktadır. Üretim derecesi karmaşık olan geometrik yapılar bile eklemeli üretim sayesinde olağan hale gelmektedir.

Yatay ve Dikey Entegrasyon​

Gerçek zamanlı bilgilerin, sistemlerin tamamından alınarak yorumlanması olarak tanım yapabiliriz. Bunun yanı sıra çalışanların, diğer çalışanlarla entegre bir biçimde çalışması büyük önem taşımaktadır. Bu durum, her sektör için geçerlidir. Endüstri 4.0 sayesinde bu entegrasyon mümkün oluyor. Dikey entegrasyon, aynı sektörde yer alıp fakat farklı alt sektörlerde hizmet veren ve müşterisi olan firmaların birleşmesidir.

Yatay entegrasyonda ise benzer müşteri skalasındaki firmaları ilgilendiren firmaların, satış paylarında artış sağlama amacıyla birleşmeleri ve birlikte dayanışma ile iletişim halinde olmalarıdır. Yatay ve dikey entegrasyonun Endüstri 4.0’a katkısı, müşteri şikayetlerini hızlı bir şekilde çözmek, iletişimi kolaylaştırmak ve verimliliği artırmaktır.

Yapay Zeka​

İnsanları zekaları ile yaptıkları bütün işlemlerin bilgisayarlar aracılığıyla yapıldığı bir teknolojidir. Cihazların ve makinelerin içinde yer alan yazılımlar ve algoritmalar, insan zekasını taklit eder. Bu işlem de yapay zeka ile ilgilidir. Günümüzde kullandığımız aygıtların ‘akıllı’ adını almasında yapay zeka rol oynar. Yapay zekanın Endüstri 4.0’a katkısı ve önemi büyüktür. Çünkü endüstride kullanılan makinelerin bu kadar gelişmiş olmasını sağlayan şey yapay zekadır.

3D Yazıcı​

Bilgisayar desteği olan tasarım programlarının aracılığıyla yapılmış ve veriyi herhangi bir gereksinim olmadan malzeme ekleme sonucuyla imalat yapan makinelere 3D yazıcı adı verilir. 3D yazıcılar, ekleme yoluyla üretim yapma yetisine sahiptirler.

3D yazıcı, teknolojiye ve Endüstri 4.0’a büyük katkı sağlar. Çünkü, bu yazıcılar sayesinde herhangi bir nesneyi bilgisayar üzerinden kısa sürede somut hale getirmek mümkündür. Üretim durumu kısıtlı olan bir ürün bile 3D yazıcılar ile mümkün hale gelir. Üstelik, 3D yazıcıların basım hızı saniye başına birkaç milimetre veya metre olacak kadar hızlıdır.

Akıllı Şehirler​

Endüstri 4.0’ın içinde yer alan bu uygulamanın hedefi, akıllı teknolojilerden yararlanarak kişilerin yaşam kalitesine katkıda bulunmaktır. Her türlü kamu hizmeti, ulaşım ve enerji durumlarında şehir hizmetlerinin kalite oranını geliştirmek ve performansına katkı sağlamak için belli başlı çalışmalar yapılır. tasarruf için ise maliyet azaltışına gidilir.

Blockchain​

Blockchain, şeffaf ve zaman işareti olan veri kayıt sistemidir. Şifrelenen işlemler blockchain üzerinden takip edilir. , veri tabanı ile benzer bir göreve sahiptir. Ancak, bu sistemde veriler birbirlerine şifreler ile bağlıdır. Buna ek olarak, sistemde yer alan verilerin neredeyse hiçbiri değişime ve silinmeye maruz kalmaz.

Görüldüğü üzere, Endüstri 4.0’ın birçok uygulama alanı vardır. Her bir uygulama, Endüstri 4.0’ın daha ileri bir teknolojiye sahip olmasında katkı sağlar. Buna ek olarak, Endüstri 4.0’ın belli başlı ilkeleri vardır.

Endüstri 4.0 İlkeleri Nelerdir?​

• Özerk Yönetim
• Modülerlik
• Sanallaştırma
• Karşılıklı Çalışma Olanağı
• Gerçek-Zamanlı Yetenek
• Hizmet Oryantasyonu

Endüstri 4.0’ın 6 temel ilkesi mevcuttur. Özerk yönetim, Endüstri 4.0’ın temel bileşenlerinden olan siber-fiziksel sistemlerin akıllı fabrikalarda karar verme yetisi ile ilişkilidir. Modülerlik, bireysel modüller değişime uğradığı için akıllı fabrikalara esnek uyum imkanı sağlamakla görevlidir. Sanallaştırma ise, akıllı fabrikaların sanal kopyasıyla alakalıdır. Sanallaştırma sistemi, sensör verilerinin simülasyon modelleri ve sanal tesis ile birbirine bağlanmasıyla oluşur.

Karşılıklı çalışma olanağı, Endüstri 4.0’ın 3 temel bileşeni ile insanların ve akıllı fabrikaların iletişimde kalmasını sağlar. Gerçek-zamanlı yetenek, verilerin toplanıp analiz edilmesiyle ilgili bir ilkedir. Son olarak hizmet oryantasyonunda ise insanlar, akıllı fabrika servisleri ve siber-fiziksel sistemler yer alır. Böylelikle, Endüstri 4.0 nedir sorusuna bu ilkelerin de katkısı olmuştur.

Endüstri 4.0’ın Avantajları Nelerdir?​

Endüstri 4.0 nedir sorusunun yanıtını öğrendikten sonra Endüstri 4.0’ın avantajları hakkında da bilgi sahibi olmak istersiniz diye düşündük. Gelişen teknolojinin katkılarının çoğu Endüstri 4.0’a da yansımıştır. Bunun sonucunda, endüstri devrimine büyük avantajlar da gelmiştir.

Endüstri 4.0’ın içinde yer alan teknolojiler ve uygulamalar sayesinde sistemin izlenmesi ve arıza teşhisi daha kolay hale gelmiştir. Bileşenler hakkında daha fazla farkındalık oluşmuştur. Sistem, ve tasarruf temelli adımlar atmıştır. Dolayısıyla çevreye olan katkısı oldukça olumlu yönde olmuştur.



Çalışmalarda verimlilik oranı artmıştır. Buna ek olarak, üretimde esneklik amaçlanmıştır. Bunun yanında, üretim maliyetinde azalmaya gidilmiştir ve yeni iş modelleri geliştirilmiştir.

Endüstri 4.0 Nedir: Genel Değerlendirme​

Teknolojinin gelişmesi, endüstri alanındaki değişimleri de doğrudan etkilemiştir. 18. yüzyıldan itibaren başlayan, günümüze gelene kadar birçok evrim ve yeniliklerle gelişen endüstrinin en son hali Endüstri 4.0 ile karşımıza çıkmaktadır. Endüstri 4.0’da, çağa uyum ve katkı sağlayacak bütün teknolojilerden faydalanma olmuştur.

Endüstri 4.0’da 3 temel hedef vardır. Bunlar; hız, esneklik ve verimlilik şeklindedir. Bu 3 hedef, sanayi devrimi açısından önemlidir. Makineler, robotlar ve teknoloji ile bu 3 amaç gerçekleşmiştir. Hız sayesinde, sistem üzerinde oluşan sorunlar, kısa sürede çözüme kavuşmaktadır. Bunun yanı sıra verimlilik ile kalite odaklı üretim sağlanmaktadır. Son olarak esneklikle de teknik değişimi daha kolay olacaktır.