4. sanayi devrimi (2)/ Nesnelerin interneti, siber fiziksel siztemler, akıllı fabrikalar

Büyük Dönüşüm Dördüncü Sanayi Devriminin bileşenlerini incelemeye devam ediyoruz. Sıra sistemin olmazsa olmazlarından nesnelerin interneti, siber fiziksel sistemler ve akıllı fabrikalar 'da( Smart Factory)...

.........................   ..........................................................

 Nesnelerin İnterneti ( İnternet of  Things)

Dünyada ilk defa İngiliz Teknoloji Uzmanı Kevin Ashton tarafından yapılan bir sunumda sözü edilen Nesnelerin İnterneti en sade tanımıyla “Günlük hayatımızda kullanımda olan nesnelerin(Tv, buzdolabı, çamaşır makinesi, klima, otomobil vb.) internete başlanıp veri gönderip alabilmesi “ işlemidir.

Bilindiği gibi “Bilgi Otoyolu İnternetin” ilk kullanıldığı cihazlar bilgisayarlardı. Zamanla akıllı telefonlar, tabletler gibi iletişim araçlarının tümüne yayılan internet endüstri ekipmanları ve günlük hayatta kullandığımız araçlar da girmeye başlayınca nesnelerin interneti gündeme gelmeye başladı. Zamanla 4.Sanayi Devrimi – Endüstri 4.0’ın olmazsa olmaz bileşenlerinden biri haline geldi. 2025 yılında yaklaşık 20 milyar cihazın internete bağlanacağı ve bu rakamın 2050’de 50 milyara ulaşacağı tahmin edilmektedir. Bu durum bir anlamda kişisel bilgisayarların (PC) giderek hayatımızdan uzaklaşması ve yerine elbiseler, akıllı binalar, ulaşım araçları ve kargo paketleri gibi aklımıza gelebilecek her türlü araç ve gerece entegre edilmiş veya gömülü hale getirilmiş sensör ve işleticilerle donatılmış  internet bağlantılı akıllı elektronik sistemlere (Siber fiziksel sistemler) bırakmasıdır. Bu sistemlerin en önemli özelliği akıllı olması yani bir ölçüde yapay zekâya sahip olması ve kendisini kuran insanları rahatsız etmeden sorunsuz bir şekilde çalışmasıdır. Burada en önemli amaç günlük hayatımızın büyük ölçüde kolaylaşmasıdır.

Orta gelirli bir devlet memuru olan Osman Remzi Bey yüklüce bir miktar borçlanarak  internet bağlantısı olan son model bir buzdolabı satın almıştı. Teknoloji harikası bu buzdolabı gerçekten heyecan vericiydi. Sahipleri işte iken içinde ne olup olmadığını tespit edip, sipariş verebiliyor, çalışma sıcaklığını ayarlayabiliyor ve daha birçok işlemi uzaktan yapabiliyordu.

Bir cumartesi evde otururken kapı çalındı. Gelen buzdolabı servisiydi. Osman Remzi Bey “Ben tamirci çağırmadım. Yanlış gelmiş olmalısınız” dediyse de gelen tamirci” Hayır yanlış gelmedik. Buzdolabınızın servis çağrısı üzerine geldik” dedi. Osman Remzi Bey şimdi çok şaşırmıştı. Doğrusu buzdolabının böyle bir özelliği olduğunu bilmiyordu. “Yani sizi bizim buzdolabı mı çağırdı?” diye sordu. Tamirci gülerek: “Tabii.. Biliyorsunuz, artık bu cihazlar internetle her yere bağlanabiliyor. Data transferi ile ilgili bir sorun yaşamış. Bu yüzden servis talebinde bulundu. Kısa bir ölçüm yapıp problemin nerede olduğunu bulmaya çalışacağız”

Tamirci aynen söylediği gibi çok kısa bir sürede ölçümü yaptı ve sorunu gidermek için 200 TL.para istedi. Çünkü bu problem garanti kapsamında değildi. Osman Remzi Bey çok kızmıştı. “Bir buzdolabından öncelikle ne beklenir: İyi soğutması değil mi?” diye konuştu. “Soğutmasında bir problem olmadığına göre varsın data transferi yapmasın” Ardından da tamirciye teşekkür edip kapıyı gösterdi. Adamcağız dışarı çıkar çıkmaz da buzdolabına bir şaplak indirerek: “ Bana bak, paslı teneke!” diye homurdandı. “Bir daha benden habersiz tamirci çağırırsan bodrumu boylarsın ona göre!”

Bu mini traji-komik öyküde görüldüğü gibi evlerimizdeki cihazlardan başlayarak aşağıda özetlenen çalışma sahalarında nesnelerin interneti uygulamalarını bol bol göreceğiz:

- Sanayi Üretimi: İmalat oldukça pürüzsüz bir biçimde ilerleyecek. Herhangi bir makinenin yanı sıra aktarım bandı ve lojistik robotu başka bir makinenin belli bir parçayı ürettiğinden anında haberdar olacak. Makineler üretilen parçanın imalat aşamalarının her birinde otomatik olarak uyum sağlayacak. Kendi kendine koordine olup üretilecek birimi ayarlayacaktır. Üretim planlarının ve kapasitesinin optimizasyonu çok daha iyi bir şekilde işleyecek.

- Akıllı Şehir (Smart City) Uygulamaları: Özellikle büyük şehirlerin baş belası haline gelen trafiğin idaresi, anlık ve geleceğe dönük tahmini trafik yoğunluğu bilgilerinin oluşturulması, atık yönetimi- çöp konteynerlerinin doluluk oranı ve biriken çöplerin bileşimine göre dağıtım şeklinin belirlenmesi gibi uygulamalardır.

- Tedarik Sistemleri: Gerek konutlardaki cihazlardan ve gerekse market-mağaza raflarında bulunan sensörlerden gelen sipariş bilgileri ışığında fabrikalardan lojistik depolarına, oradan da market mağaza raflarına ve hatta saha çok on-line alışveriş sistemiyle doğrudan doğruya tüketicilere uzanan tedarik zincirinin döndürülmesi.

Siber Fiziksel Sistemler

En basit anlamıyla öncelikle üretimde otomasyonun artması ve hatta tamamen tam otomasyona geçilmesi, sonra da sensör, uyarıcı vb.gibi teknolojilerle desteklenmesi ve aynı zamanda da insan gücün de benzer yönde gelişmelerin yaşanmasıyla basit ve tekrarlı iş yapan çalışanların yerini robotların almasıyla işleyecek entegre sistemlere siber fiziksel sistemler adı verilmektedir. Başka bir tanımla da siber fiziksel sistemler; makinelerin akıllanacağı, makine, tesis ve filo ağının gelişmiş sensörler, kumandalar ve yazılım uygulamaları kullanılarak yeni biçimlerle birbirine bağlanacağı ve insanların da bu makine ve sistemlere uzaktan katılımının temin edileceği bir süper yapıdır.

Bu yapı ürünün henüz  fikir aşamasında işlemeye başlar, siparişlerin verilmesinden tasarım ve imalatın yanı sıra ürünün son kullanıcıya teslim edilmesine kadar her tarafa uzanır. Buna göre siber fiziksel sistemlerde süreç üretim planlaması safhasında başlayacak ve üretilen malların tüketicilere sunulmasına kadar şu aşamalardan geçecektir:

- İnovasyon, ticarileşme ve üretim planlaması aşaması: Bu aşamada özellikle büyük veri analizi uygulamasından yararlanarak tüketicilerin bireysel tercihlerine kadar inebilen ürünlerin üretim planlaması yapılacak ve 3D baskı sistemleri dahil 7/14 saat, tam otomasyonla çalışan fabrikalara intikali sağlanacaktır.

- 7/24 saat tam otomasyon çalışan fabrikalar: Üretim planlaması bilgisayarlar tarafından siber- fiziksel sistemin yapısı içinde fabrikalara iletilerek karmaşık üretim planlarının hayata geçirilmesi sağlanır. Gerek uzman çalışanların uzaktan denetimi ve gerekse birbirleriyle iletişim kuran makinelerin ve robotize sistemlerin işbirliğiyle üretim sürecini daha az kırılganlık ve daha fazla verimlilikle yönetip kontrol ederek yüksek kalitede mal üretimini gerçekleştirecektir.

- Pazarlar, marketler, nihai tüketiciler:  Siber fiziksel sistemlerin birer basamağı haline gelmiş olan bu zincirlerde nesnelerin interneti yoluyla çalışacak lojistik depoları ve market raflarındaki mal hareketleri tamamen sensörler yardımıyla haberleşerek fabrikalardan mal çekilmesi, pazarlara dağıtılması ve tüketicilere sunulmasını yerine getirecektir.

Nihai tüketiciler de gerek büyük veri yapısı içinde mesaj ileterek ve gerekse doğrudan doğruya sipariş verme yoluyla son nokta olan bireysel tercihlere uygun mal üretilmesini sağlayacaklardır.

Görüldüğü gibi siber fiziksel sistemler Endüstri 4.0 kavramının çalışma şeklinden başka bir şey değildir.

Akıllı Fabrikalar ( Smart Factory)

Sanayi 4.0 kavramının olmazsa olmazlarından biri olan Akıllı Fabrikalar (Smart Factory) ilk olarak Detlef Zühlke ismindeki Alman profesörün bir hızlı tren yolculuğu sırasında aklına gelmiştir. Uzaktan idare edilen akıllı evlerden hareketle endüstri tesislerinin de tam otomasyonla çalışacağını öngören Prof.Zühlke; ilk prototip tesisi Kaiserslautern’de kurdu. Başlangıçta projesini tanıtmakta zorlanmasına rağmen likit sabun üreten bir firmayla anlaşıp tesisi buna göre dizayn etti. Bu tesisin yapısı basit olarak şöyle açıklanabilirdi: Üretim bandında içinde sıvı olan üç kap asılı durmaktadır. İlerleyen banda doğru giden hortumlardan, bu bant üzerinde ilerleyen plastik şişelere dolum yapılmaktadır.

Ancak bu dolum işlemi basit bir programlamayla değil plastik şişelerin arkasındaki etiketler yani çipler vasıtasıyla icra edilmektedir. İmal edilmekte olan ürün hakkında  bütün bilgiyi içeren bu çip etiketler sayesinde işin nasıl yapılacağı sisteme dikte edilmektedir. Yani şişeye mavi, kırmızı veya sarı likit sabun mu konulacağı veya hepsinin karışımı olacağı, karışım olacaksa renklerin oranı, şişenin kapağının rengi, etiket üzerine neler yazacağı gibi birçok özellik belirtilerek makine yönlendirilmektedir. Bu özellikler kişilere göre de değişebilmekte ve tamamen özel isteklere göre esnek üretim yapılabilmektedir.

İnternetten özel bir sipariş verildğinde üretim hattında hiçbir değişiklik yapılmadan istenilen ürünün imal edilmesi mümkün olmaktadır. Makinede bir değişiklik yapılacaksa “Plug and Play- fişe tak ve çalıştır “ ilkesine uygun olarak icra edilmekte, sistemin elemanları üzerinde monte minik bilgisayarlar sayesinde saniyeler içinde başka bir üretimin gerektirdiği yapıya bürünmektedir.

Akıllı Fabriklar (Smart factory) sistemlerinin asıl amacı en yüksek hızda tam esnek üretim yapmaktır. Almanya Ulusal Mühendislik Akademisi’nin bir araştırmasına göre bu sistemin bir hedefi de verimliliği arttırmak olup en az % 30 nisbetinde bir verimlilik artışı beklenmektedir. Bu da günümüzün fabrikalarında bulunan bileşenler; araçlar, nakliye konteynerleri, makineler ve konveyör sistemlerinin Endüstri 4.0 ile binlerce sensör ve iletişim sistemiyle donatılması suretiyle  hız, verimlilik ve kalitede  çok büyük artışlar sağlamaktadır.

Bu fabrikalar sanal gerçeklik, simülasyon ve sanal prototiplerin oluşturulmasıyla daha ürün piyasaya arz edilmeden pazar geleceği hakkında bilgi sahibi olmamızı sağlayacaktır.Tabiatiyle bu durumda geleceği daha kolay öngörebilecek, sağlam kararlar alıp uygulayabilecek, kaliteli, hızlı ve daha düşük maliyetli mal üretimini mümkün kılacaktır.