Fabrikalar Akıllanırken
Gürcan Banger
Yeni sanayi çağının en önemli özelliklerinden birisi bir yandan yeni teknolojiler ortaya çıkarken diğer yandan bunların mevcut olanlarla yeni kombinler oluşturmaya başlamasıdır. Endüstri 4.0 (E4.0) olgusu sadece yeni teknolojilerin yaratılması değil; aynı zamanda İnternet ekseninde yenilerin mevcut olanlarla birlik yeni bileşimler meydana getirmesidir. Böylece işletmeler daha önce örneği görülmemiş bir teknik düzenlenme seviyesine ulaşma fırsatı yakalıyorlar. Bu yeni durumda bir fabrikayı oluşturan üretim ve yönetim sistemleri makinelerin, varlıkların, cihazların ve nesnelerin gerçek zamanlı etkileşiminden yararlanma imkânına sahip oluyor. Bu yeni vizyona “Akıllı Fabrika” adı veriliyor.
Akıllı fabrikanın odağında Endüstriyel İnternet (Eİ) ve Nesneleri İnterneti (Nİ) yer alır. Bu iki kavramı iç içe geçirerek “Nesnelerin Endüstriyel İnterneti (NEİ)” olarak isimlendirebiliriz. Nesnelerin Endüstriyel İnterneti yürütücülüğünde olduğu akıllı fabrikada süreçler kendilerini etkileşimli olarak yönetebilir; beklenmeyen durma ve kesintilere karşı düzeltici önlemler alabilirler. Çünkü akıllı fabrika ortamında makineler ve cihazlar karşılıklı iletişim yanında birtakım akıllı karar alma ve eyleme geçme özellikleri ile donanmıştır. Böylece planlanmamış durma ve iş kesintileri fabrika işleyişinin önemli bir problemi olmaktan çıkar; makinelerin akıllı işleyişi sayesinde atık ve fire oranlarında ciddi düşüşler sağlanır. Fabrika ortamında Bulut Bilişim (BB) platformu sayesinde tüm nesnelerin birbirleri ve kurumsal kaynak planlama (KKP, ERP) ile iletişim halinde olmaları hammadde ve malzeme ihtiyaçlarının belirlenmesi ve siparişe dönüştürülmesi otomatik ve gerçek zamanlı hale gelir. Diğer yandan akıllı makineler ve cihazlar eskiyen, yıpranan, güvenli kullanım süresini dolduran parçaların değiştirilmesi konusunda uyarı bilgilendirmesi yapabilir.
Akıllı fabrika ortamında yöneticiler dijital el cihazları sayesinde sistemlerin ve sabitlenmiş makinelerin durumunu izleyebilir, el cihazı sayesinde edindikleri enformasyona göre eyleme geçebilirler. El cihazları yanında üretim ortamında çalışanların kullanabilecekleri bir diğer cihaz türü (akıllı ve iletişim özellikli gözlük, saat, baret, giysi vb. gibi) giyilebilir teknoloji ürünleridir. Böyle ihtiyaç anında veya herhangi bir acil durumda çalışana kolayca erişmek mümkün olacaktır.
Burada bir konunun altını çizmek gerekir. Akıllı fabrika kavramının sadece son veya ara ürün şeklinde maddi üretim yapan işletmeler için geçerli olduğu yanılsaması içine düşmemek gerekir. Hizmet işletmeleri de yeni teknolojik yapılanma seçeneklerinden yararlanabilir. “Akıllı üretim” olarak da isimlendirebileceğimiz yaklaşımı değişik iş modelleri halinde örneğin eğitim, kültür, medya, eğlence, turizm vb. gibi farklı üretim ve hizmet alanlarında da kullanmak mümkündür.
Endüstri 4.0, Endüstriyel İnternet, Nesnelerin İnterneti veya Dördüncü Sanayi Devrimi gibi terimleri günlük yaşam ve iş alanlarında sıklıkla duymaya başladık. Akıllı fabrika olgusunun ana ekseninde Nesnelerin Endüstriyel İnterneti yer aldığına göre bu iki kavramın birbiri ile nasıl ilişkilendirileceği önemli bir sorudur. Bir başka soru ise Endüstriyel İnternet’in fabrikada nasıl bir farklılaşma yaratacağı le ilgilidir. Geriye dönüp sanayi ve teknoloji tarihine baktığımızda Birinci Sanayi Devrimi’nin odağında buhar gücü ile ilgili teknolojik uygulamaların yer aldığını görüyoruz. İkincisinde elektrik, işbölümü ve kütlesel üretim; üçüncü de bilgisayarlar ve otomasyon devrimlerin itici gücüydü. Dördüncü Sanayi Devrimi ise Nesnelerin Endüstriyel İnterneti tarafından kaldıraçlanmaktadır. Buradaki ‘nesne’ kavramı birbirileri ile iletişim yeteneğine sahip, değişen sayıda sensorlar (veri toplama bileşenleri), denetleyiciler, aygıtlar ve yazılım içeren gömülü bileşenlerden oluşan düzeneği ifade etmektedir. Birbirleri ile kablolu veya kablosuz şekilde bağlantılı olan nesneler gerçek zamanlı iletişim kurabilirler. Özetle; akıllı fabrika nesnelerin gerçek zamanlı etkileşim halinde olduğu ve insan müdahalesine fazlaca ihtiyaç duymayan, süreçlerin yeni teknolojilerin ışığında iyileştirildiği veya yeniden düzenlendiği bir üretim ve yönetim ortamıdır.
Akıllı fabrikanın arka planında yeni veya iyileştirilmiş teknolojiler ile bunların yeni uygulamaları yer alır. Ama mesele sadece bir iyileştirme girişiminden ibaret değildir. Gelişen teknolojiler sayesinde işe ve işletmeye bakışımızda değişiklikler olurken diğer yandan yeni iş modelleri geliştirme fırsatları da yakalıyoruz. Akıllı üretim yaklaşımı fabrikaya bakışımızı donanımın (makinelerin, cihazların, araçların) ne yaptığına odaklanmaktan uzaklaştırır. Bunun yerine odaklı bakışımız donanımın iletişimine –daha geniş anlamda etkileşimine– yönelir. Bunun en önemli nedeni Nesnelerin Endüstriyel İnterneti’nin (NEİ) ve ilişkili teknolojilerin akıllı fabrika fikrinin merkezinde yer alıyor olmasıdır.
‘Mevcut durumda’ –hiç kuşkusuz büyüklüğüne de bağlı olarak– geleneksel olarak yapılanmış bir üretim işletmesinin tam olarak akıllı fabrika haline dönüşmesi en iyi ihtimalle 5 yıl sürebilir. Yeni yaklaşımların geliştirilmesiyle bu süre kısalacak, ama kesin olan şu ki, bu dönüşümü sağlamakta geciken işletmeler kaybedenler arasında yer alacak. Karşımızdaki yeni soru şudur: Akıllı fabrika olarak özetlenen yaklaşımın kazandıracakları nelerdir? Akıllı fabrika sayesinde üretim alanında yer alan makine teçhizatından çeşitli veriler elde edebiliriz. Bunların analiz edilip değerlendirilmesi ile makinelerin bozulan veya bozulmaya aday ya da kullanım sürelerini doldurmak üzere olan bileşenler zamanında tanımlanıp önlem alabilir. Gene bu enformasyon sayesinde daha yüksek performans, zaman ve kaynak kazanımı sağlanabilir; gelir getirici yeni fırsatlar yakalanabilir. Akıllı fabrika yönetim sistemi, tüm değer zincirinin bir bütün olarak izlenmesine imkân tanır.
Akıllı fabrika yaklaşımının tek üstünlüğü tümleşik bir izleme imkânı sağlıyor olmasından da ibaret değil. Akıllı fabrikanın bileşenleri olan Büyük Veri (BV) ve Bulut Bilişim (BB) –ki büyük sistem zaten bunların üstüne kuruluyor–, imalatta verimlilik, kalite ve esnekliği artırmaya yönelik olarak işletme yönetimine yeni bakışlar sunuyor. Büyük Veri, bulutta biriktirilen verileri işlemeye yönelik analitikler (bilişim – istatistik yöntem ve teknikleri) ile birlikte düşünülmelidir. Bulut bilişim sistemleri işletmeler makineler, sensorlar, diğer yazılımlar gibi kaynaklardan gelen verileri esnek, ölçeklenebilir ve görece düşük maliyetli depolama imkânı sağlar. Bulutta depolanan veriler, gene burada yer alan ileri yazılım araçları ile işlenerek anlamlı enformasyona dönüştürülür. Daha sonra bu enformasyon gelişkin yazılım araçları ile analiz edilerek yöneticilerin eyleme yönelik kararlara almasını sağlayacak biçime dönüştürülür.
Çoğu zaman veri, enformasyon ve bilgi kavramları birbirine karıştırılır. Buraya veri, enformasyon ve bilgi kavramları arasındaki farklılıklara kısaca değinmek amacıyla bir hatırlatma işareti koyalım. Veri, ilişkili olduğumuz dünyanın durumlardır. Veriler –bir yere kayıtlı olsun ya da olmasın– her zaman orada’dır. Veri kavramını dünyanın tasviri olarak düşünebiliriz. Duyu organlarımız ile verileri algılar ve beynimizle işleriz. (Akıllı fabrika ortamında verileri sensorlarla toplar, Nesnelerin Endüstriyel İnterneti üzerinden iletir, bulutta depolar ve yazılım araçları ile işleriz.) Veriler kendi başlarına ham halde durum bildiricilerdir. Sayısal veya sözel olabilen simgelerdir. Bir bağlamla, içerikle, temayla ilişkilendirilip işlenmezlerse bir anlam taşımazlar. Anlamlı ve kullanılabilir olmaları için tanımlı bir çerçeve içine alınmaları ve işlenmeleri gerekir. Enformasyon ise duyularımızla elde ettiğimiz dünyaya ilişkin durumların ham veri şartlarını aşacak biçimde işlenmesi ile elde edilir. Enformasyon, verinin anlamlı bir konu etrafında işlenmiş halidir. Seçilmiş verilerin bir anlam oluşturacak biçimde işlenmiş haline enformasyon adı verilir. Bilgi, enformasyonu yorumlamak için ihtiyaç duyulan kuralların anlaşılmasıdır; enformasyon parçaları ile bunlardan yararlanarak ne yapılabileceği arasındaki ilişkiyi anlama yeteneğidir.
Örneğin pazara sunulmuş markalı bir ürün olsun. Bazı müşteriler bu ürünü satın alacak, kimilerinin ise ilgisini çekmeyecektir. Müşterilerin bu ürünü arz edilen fiyattan almak isteyip istemeyecekleri konusundaki bir araştırma pazardaki tercihler verisini enformasyona dönüştürür. Piyasadaki tüketiciler zaten ürünü alarak veya almayarak veri üretirler. Eğer üretilmiş verileri “Şu markalı ürünü bu fiyattan alır mısınız?” sorusu ile işleyen bir araştırma, söz konusu verileri işleyerek enformasyona dönüştürmüş olur. Bu enformasyonu pazarlama planında ürün karmasının fiyat stratejisine dönüştürmek ise onu bilgi haline getirmek olarak kabul edilebilir.
Yeni bir üretim işletmesi kurarken akıllı fabrika gereklerini yerine getirmek üzere planlama ve yerleşim tasarımı yapmak eskiyi dönüştürmeye oranla daha kolay olabilir. Fakat geleneksel bir işletmenin çok önceleri kurulmuş olan ve görece yaşlı makine aksamından oluşan üretim ortamı akıllı fabrikaya nasıl dönüştürülebilir? İlk adım makine parkını iyileştirmeye, varsa gerek olanları yenileştirmeye başlamaktır. Geçtiğimiz yüzyılda makine aksamını sensorlar ve denetleyiciler bağlayarak iyileştirme yapmanın ancak yatırım gücü olan büyük şirketlerin tercihi olabileceği varsayılırdı. Günümüzde iş sürecini oluşturan faaliyet adımlarını gerçekleştiren makine, tezgâh ve cihazların dijital otomasyon geçirilmesi, bu yönlü iyileştirme ve geliştirmelerin yapılması geçmişe oranla çok daha düşük maliyetlidir. Dijital dönüşüm için gerekli malzemelerin ucuzlaması yanında yazılım alanındaki gelişmeler, bilişim – iletişim – otomasyon – veri toplama alanlarındaki bilgi ve deneyim birikimi Akıllı Fabrika yolunu çok daha mümkün hale getiriyor. Akıllı Fabrika öz olarak hiç bitmeyen bir yolculuk olsa da artık bu yola çıkmak çok daha kolaydır. Bu alanda ürün sağlayan ve hizmet veren firma sayısı ve çeşitliliği dünyanın her noktasında büyük bir hızla çoğalıyor.
Bir üretim işletmesinin akıllı fabrika haline dönüşümü ne gibi üstünlükler sağlar? İlk olarak “üretim alanında artan görünürlük” özelliğini sayabiliriz. İmalat ortamında yükselen görünürlük, kalite güvence süreçlerinin iyileştirilmesi için yeni imkân ve fırsatlar yaratır. Bozulan veya bozulmaya aday olan parçaların izlenmesi ve bir kriz durumu oluşmadan bakım ve onarımın en iyi şartlarda yapılması sağlanır.
Bir işletmede süreçlerin, akışın ve hammadde veya ürün envanterlerinin yakından izlenmesi birinci derecede önemlidir. Bu amaçla RFID etiketleri gibi sensorlar envanter izleme ve süreçlerin otomasyonu ihtiyaçlarını karşılamada değerli katkılar yapar. Buna “akıllı tedarik zinciri yönetimi” adı verilir.
Bir ürün veya hizmetin üretilmesinde en önemli girdilerden birisi enerjidir. Etkili enerji kullanımı işletmenin maliyet yapısına doğrudan olumlu etki yapar. Yeni teknolojiler akıllı enerji şebekelerinin oluşması ile güç ve enerji kullanımını iyileştirir. Gene Nesnelerin Endüstriyel İnterneti (NEİ) ile otomatik biçimde yönetilen ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme hizmetlerinde verimlilik artar, maliyet düşer. Yük dengeleme de aynı bağlamda çözülen ihtiyaçların bir başkasıdır. Akıllı fabrikanın “azalan toplam sahip olma maliyeti” olarak özetleyebileceğimiz bu üstünlüğü sayesinde doğal kaynakların korunması, sürdürülebilir kılınması ve gelecekteki enerji ihtiyaçlarının doğru tahmin edilmesi imkânları elde edilir.
Dördüncü Sanayi Devrimi ve Endüstri 4.0 –dolayısıyla akıllı fabrika– yönelimleri konusunda en ciddi itirazlar istihdamı düşürücü etki ihtimaline karşı yapılıyor. Ekonomik sektörlerde istihdam yapısının (profilin) değişeceği söylenebilir. Yüksek otomasyon sayesinde bazı işlere (bu işler için istihdama) gerek kalmazken, yeni işler ortaya çıkacak ve yeni istihdam şartları buna göre uyarlanacaktır. Sonuç olarak imalat işletmesinin ara ve alt kademe mavi yakalı işgücü maliyetlerinin düşme yönelimi göstereceğini öngörebiliriz. Buna karşılık yüksek nitelikli beyaz yaka konusunda maliyeti yukarı çekmesi beklenen yeni ihtiyaçlar ve istihdam şartları oluşacaktır. İş – işletme ekosistemi Birinci Sanayi Devrimi’nden bu yana istihdam konusunda daima yaratıcı oldu; öngörülen sorunların tümü –benzer sistem şartları altında da olsa– bir şekilde çözüldü. Her ne kadar bu kez şartlar değişik olsa da Dördüncü Sanayi Devrimi’nden de istihdam konusunda benzer çözüm fırsatları bekleniyor.
Sonuç olarak; akıllı fabrika yaklaşımını daha yeni iş fırsatlarına, maliyet düşüşlerine, artan kazanca ve müşteri tatminine yol açması bekleniyor. Akıllı fabrika yaklaşımı sanayi kronolojisinde öncekilere benzemeyen yeni bir döneme işaret ediyor.
