Gürcan Banger
Geleceğin fabrikası –aynı zamanda işletmesi– üzerine yapılacak öngörüler, bu yapısal dönüşümü başarmak isteyen kişi ve kuruluşlar için bir yol haritası hazırlamada yardımcı olabilir. Büyük bir küresel kırılma yaşanmadığı sürece çok uzak olmayan geleceğin fabrikasının –ki bu konudaki tahminler 2020-2025 dilimini gösteriyor– nasıl bir görünüm vermesini ve hangi özelliklere sahip olmasını bekleyebiliriz? Küresel gelişmelerin sağladığı ipuçlarına ve yönelimlere bakarak bir çırpıda bazılarını sayabiliriz. Geleceğin fabrikası; öncelikle talep üzerine, isteğe bağlı, yüksek kaliteli, özelleştirilmiş ürün ve hizmetler üretmeyi hedefler. Bunu yaparken ölçek ekonomisinin avantajlarından yararlanmayı sürdürür. Siber fiziksel sistem esaslı ileri teknoloji yanında nitelikli iş gücü, fabrikanın değer zincirinin odağında yer alır. Uyumlu insan-makine işbirliği ile yeni imalat süreçleri; işletmenin stratejik ihtiyaçları arasında yer alan sürdürülebilirlik, esneklik, inovasyon ve kalite gibi kriterlerin tatmin edilmesini hedefler.
Akıllı fabrikada bilişim-iletişim teknolojileri altyapısı, enformasyona her yerden ve farklı cihazlarla erişilmesini sağlayacak biçimde hazırlanmıştır. Bu nedenle operatörler ve akıllı-bağlantılı sistemler yeni donanım veya yazılım arayüzlerine ya da ayar değişikliklerine ihtiyaç duymadan gerekli enformasyona erişebilir. Makineler arası iletişim, akıllı fabrikanın en önemli özelliklerinden birisidir. Sistemlerin, makinelerin ve cihazların akıllı ve bağlantılı olmaları onlara tanımlanan çerçevede otonomi (kendini yönetme) yeteneği sağlar. Fiziksel yapılarına ve özelliklerine bağlı olarak ürünler de akıllı ve bağlantılı olabilir; böylece değer zincirinin ilgili halkaları ile etkileşimde bulunabilir. Bu kısa görünüm bize fabrika ortamında fiziksel altyapı ile dijital altyapının birbirine eklemlenerek bütünleştiğini, bu durumun ise akıllı fabrikayı geleneksel olandan farklılaştırdığını gösteriyor. Yukarıda sayılan özellikler akıllı fabrikanın kurulumunda veya mevcut geleneksel fabrikanın dönüştürülmesinde hangi kriterlere ve teknolojilere yönelinmesi gerektiği konusunda ipuçları verir.
Fabrikanın Genel Özellikleri
Geleceğin fabrikasının fiziksel üretim altyapısında akıllı ve bağlantılı sistemler, makineler ve cihazlar yer alır. Buna üretim ekosistemi diyebiliriz. Bu yapı; fabrikanın akıllı enerji sistemi, tedarik ve lojistik ile insan kaynaklarına doğru seçilmiş standartlar ve doğru belirlenmiş protokoller aracılığı ile bağlantılı olmalıdır. Böylece fabrikayı oluşturan tüm akıllı ekosistemler planlama, iletişim ve iyileştirme gibi fonksiyonlar açılarından bir bütün olarak iyi yönetilebilir.
Pazardaki değişen ihtiyaçlar ve çözüm bekleyen problemlerin, iş modellerinin ve ürün özelliklerinin üretim ekosistemine uyumlu ve uyarlı hale getirilmesi geleceğin fabrikası için anahtar niteliklerden birisidir. Bu çekirdek niteliğin gereklerini yerine getirmek için sistem bakış açısıyla bir dizi örgütsel ve teknolojik önlemlerin alınması gerekir. Burada sistem bakış açısı; birlikte işlerlik, bağlantılılık, ölçeklenebilirlik ve çeviklik gibi kriterler çerçevesinde bir üretim sistemi kurulmasını ifade eder. Bilişim-iletişim teknolojilerinden yararlanarak ürünlerin ek hata giderme ve onarım işlemlerine gerek bırakmadan ‘ilk seferde doğru’ yapılması vazgeçilmez kriterlerden bir diğeridir.
Akıllı fabrika sistemi, sadece kapalı bir mekân altında toplanmış insanlar, fiziksel donanım varlığı ve benzerlerinden ibaret değildir. Akıllı fabrika, bu iş yerinin dışında yer alan müşteriler, tedarikçiler ve çeşitli hizmet sağlayıcılar gibi diğer paydaşlarla birlikte oluşacak bir bütündür. Fabrikanın ağ altyapısının başka ağlarla bağlantılanması, değer zincirinde gerçek zamanlı olarak akan enformasyonun daha doğru değerlendirilmesi fırsatını oluşturur. Üretim hattı ile tedarikçiler arasında oluşacak gerçek zamanlı bağlantı tüm paydaşların değer zinciri boyunca bağımlılıkları, malzeme akışını ve süreç çevrim sürelerini izlemeleri için imkân sağlar. Gerçek zamanlı enformasyon; üreticilerin muhtemel problemleri önceden fark etmesini, her türlü stok maliyetleri ile gelecekte oluşabilecek sermaye ihtiyaçlarının azalmasını sağlar.
Teknolojik ilerlemelerle birlikte tasarıma, imalata ve ölçmeye yönelik sistem, cihaz ve araçlarda sayı ve çeşit olarak çoğalma başladı. Bir diğer ilginç gelişme ise bu tür cihazların masa üstü türlerinin uygun fiyatlarla pazara ve kullanma sunulması şeklinde oldu. Böylece küçük atölyeler, araştırma laboratuvarları ve fablab’ler gibi yapıların sayısı hızla çoğaldı. Artık bir küresel yönelim durumuna erişen ‘masa üstü fabrikalar’ hem kurulum hem de kullanım olarak ucuz, erişilebilir ve kolay kullanışlı haldeler. Bu yeni teknolojik imkân yenilikçi iş modelleri ile bütünleşerek açık inovasyon, kitle kaynak (crowdsourcing), Maker Hareketi, robotik ekosistemler ve ürün-hizmet entegrasyonu gibi yapı ve faaliyetlerin oluşumuna yol açıyor. Bu tür yapılar tasarım ve üretimin birbirine eklemlenmesinde kendi başlarına ilginç çözümlere imza attıkları gibi ağlar halinde daha büyük projelerde de yer alıyorlar.
Bağlantılılık ve Nesnelerin İnterneti ile birlikte verilerin ağda dolaşır hale gelmesi siber güvenlik konusunu yükselen bir olgu haline getirdi. Sistemlerin artan karmaşıklığı ve yoğunlaşan bağlantılılık ile birlikte siber saldırılar ile farklı nedenlerle oluşacak sistem kesintilerinin daha fazla dikkate alınması gerekiyor. Siber güvenlik olgusunun bir yanı hem kişisel hem de örgütsel düzeyde enformasyonun mahremiyetinin korunmasıdır. Diğer yanı ise verilerin çalınmasının veya –hedef gözeterek veya hedefsiz– terörist amaçlarla sistemlere zarar verilmesinin önüne geçilmesidir. Her iki konu da ürünün yaşam döngüsü boyunca gözetilmek zorundadır. Siber güvenlik; mikro düzeyde her akıllı ve bağlantılı nesnenin kendisinin ve makro düzeyde bir bütün olarak fabrika sisteminin korunması şeklinde iki boyutlu gerçekleşmelidir. Ayrıca müşteriler, tedarikçiler ve kamusal kuruluşlar açısından siber güvenlik sistemlerinin küresel ölçekte sertifikasyona sahip olması akıllı fabrikanın kaçınılmaz şartlarından bir başkasıdır.
Ağların ve siber güvenlik sistemlerinin kurulması ve işletilmesi fabrika içinde ofisler ve imalat mekânları açısından farklılıklar gösterir. Bilişim ve iletişim sistemleri imalat ortamlarındaki elektriksel ve manyetik gürültüler ile olumsuz fiziksel ve kimyasal şartların yarattığı zorluklardan daha fazla etkilenir. Dijital cihazlar ve ağlar üretim zeminlerinde arıza yapmaya, kesintilere ve veri bozulmasına daha yatkın haldedir. Bu nedenle ağların, akıllı ve bağlantılı cihazların ve endüstriyel kontrol sistemlerinin sınai imalat ortamlarında kesintisiz ve güvenli çalışması akıllı fabrikanın sürdürülebilirliği kriteri açısından yüksek önemdedir.
Enformasyon Tabanlı Faaliyetler
Tüm yaşam alanlarında olduğu gibi sınai üretim ortamlarında da yazılımın yükselişi sürüyor. Akıllı fabrikanın üretim mekânlarında, değer zincirinin hemen her halkasında yazılım en önemli rolü oynamayı üstlenecek. Yazılımın yükselen durumu esnek ve hızla yeniden düzenlenebilir fabrikanın çekirdek niteliklerinden birisidir. Ağlar ile akıllı ve bağlantılı nesneler akıllı fabrikada –hiç kuşkusuz yaşamın başka alanlarında da– hizmet güdümlü, ölçeklenebilir, yeni mimarilerin oluşturulmasının yolunu açıyor. Bu tür dijital mimariler akıllı fabrikanın hem içerideki hem de dışarıdaki özgün ihtiyaçlara ve potansiyel fırsatlara hızlı tepki vermesini sağlıyor. Bu yönüyle akıllı fabrika, kendi ölçeğinde “Hizmetlerin İnterneti” olgusunu gerçekleştiren örneklerden birisi olarak dikkat çeker
Akıllı ve bağlantılı nesneler normal faaliyetleri dışında akıllı fabrikanın veri kaynakları olarak görev yaparlar. Sensörlerden elde ettikleri ölçüm verilerinin bir kısmını kendileri kullanırken diğer kısmını başka sistemlerin kullanımı için “Bulut Bilişim” ortamında “Büyük Veri” depolarına gönderirler. Fabrikada üretilen büyük hacimli verinin yararlı olabilmesi için verilerin uyumlu, tutarlı ve güncel olması gerekir. Büyük verinin işlenmesinde “Analitikler” olarak isimlendirilen semantik analiz yazılım uygulamaları kullanılır. Verilerin toplanması, analizi, işlenmesi ve değerlendirilmesi tüm ürün yaşam döngüsünü içine alabilecek bir anlayışla gerçekleştirilir.
İnsan Odaklı Fabrika
Her ne kadar fabrika ortamında ileri teknolojiler insanı ikame edecek gibi görünse de nitelikli iş gücünün değeri asla yok olmayacak. Bu nedenle geleceğin fabrikası aynı zamanda insan odaklı olmayı sürdürecek. İnsan odaklı üretim fikri, fabrikayı akıllı ve bağlantılı makinelerin insanlarla uyum içinde çalışacağı bir şekilde düzenlemek anlamına geliyor. Geleceğin fabrikasında sistemler, makineler ve cihazlar büyük hacimlerde veri üretseler ve bunların bir kısmını kullanarak otonomi özelliği gösterseler de sonuçta stratejik ve/veya kritik kararları insanlar verecek. İnsan-makine etkileşimi ve insan odaklı fabrika tasarımı gerçek fiziksel dünya ile bunun bilgisayar sistemleri üzerindeki sanal eşleşmesini sağlayacak. Böylece geçmişten farklı olarak otomasyon süreçlerine artırılmış gerçeklik de dâhil olarak verinin görselleştirilmesini daha üst seviyelere taşıyacak. Muhtemelen daha uzun bir süre için robotlar (akıllı makineler) ve insanlar ergonomi ve güvenlik çerçevesinde işbirliği içinde çalışacak, zor ve karmaşık işleri makine-insan dayanışması ile başaracaklar.
Teknolojik ilerlemeler sadece geleneksel eğitim-öğretim kurumlarını değil, oryantasyon ve meslek içi eğitim süreçlerini de etkileyecek. Fabrika içinde insan operatörler akıllı yardım sistemleri tarafından desteklenecek. Bu sistemler çalışanlara doğru kararlar vererek görevlerini başarıyla yerine getirmeleri için enformasyon desteği sağlayacak. Örneğin dijital gözlüğü, akıllı telefonu veya tableti ile bir tezgâhın başına gelen operatör, o makinenin özellikleri, o sırada yaptığı iş ve geçmiş deneyimi hakkında bilgileri ağ bağlantısı sayesinde izleyebilecek. Böyle bir donanım ve yazılım altyapısı aynı zamanda bir eğitim platformu olarak hizmet verecek. Artırılmış gerçeklik uygulamalarının iş başı eğitiminin en önemli tekniklerinden birini oluşturacağını söyleyebiliriz. Çalışanlar geleceğin fabrikasının gerektirdiği yeni bilgi ve becerileri gene bu akıllı ve bağlantılı üretim mekânın özellikleri sayesinde edinecek. Böylece iç başı eğitimi veya hizmet içi eğitim konusu gerçek anlam ve değerini bularak yaşam boyu eğitim haline dönüşecek.
Geleceğin fabrikasındaki bir diğer özellik, hiyerarşik ve katı tanımlı (etrafı ‘kalın duvarlarla’ çevrilmiş) yapıların yerini takım çalışmasına ve yatay örgütlenmeye bırakmasıdır. Böyle bir modelde işin niteliğine de bağlı olarak takımların farklı disiplinlere sahip kişilerden oluşması beklenir. Ayrıca ürünlerin ve değer zincirinin daha karmaşık hale gelmesi çok disiplinli çalışmayı gerektiriyor. Dolayısıyla iş başı eğitimi de müfredat, içerik ve biçim olarak çok disiplinlilik yaklaşımına uygun olmak zorundadır. Ayrıca geleceğin fabrikasında takım çalışması modeli aynı zamanda bir iş başı eğitimi zeminidir.
Geleceğin fabrikasında veriler ve bunları işlemek için kullanılan yazılım uygulamaları İnternet ortamında (Bulut Bilişim depolarında) konaklar. Kurumsal kaynak planlama vb. gibi izleme, yönetme ve denetleme yazılım uygulamalarına İnternet üzerinden erişilir. Böylece İnternet’e bağlanabilen akıllı telefon, tablet, dizüstü bilgisayar veya giyilebilir teknolojik cihaz-ürünler fabrika ortamına veya fabrikayla ilgili enformasyon yapılarına herhangi bir mekândan ulaşmak için uygun cihazlar haline gelir. Bu durum, pek çok çalışan için uzun süreler boyunca belli mekânda bulunma zorunluluğunu ortadan kaldırır.
Geleceğin fabrikası ilke olarak ileri teknolojilerden yararlanır. Bu durum, fabrika ortamının insan yaşamı için ergonomi ve hijyen açılarından daha uygun hale gelmesi demektir. İleri teknolojilerin doğru uygulanması ve çağa uygun yeni iş modellerinin geliştirilmesi ile çalışanların içeride veya dışarıda sosyal yaşam şartlarının mevcut duruma oranla iyileşmesi beklenir.
Geleceğin fabrikasını geleneksel olandan ayırt eden başlıca teknolojiler şunlardır: Otonom robotlar (akıllı, bağlantılı ve öğrenen makineler); siber-fiziksel sistemler (simülasyon); dikey, yatay ve uçtan uca sistem entegrasyonlar; Endüstriyel İnternet (Nesnelerin Endüstriyel İnterneti); Bulut Bilişim (Hizmetlerin İnterneti); Katmanlı – eklemeli üretim (3 boyutlu yazıcılar); Büyük Veri ve Analitikler; siber güvenlik; artırılmış gerçeklik (sanallaştırma). Toplamda dijitalleştirme olarak niteleyebileceğimiz bu sayılanlara başka teknolojiler eklenebilmekle birlikte her fabrika kendi değer zincirine uygun teknolojileri seçerek uygulayacaktır.
Geleceğin fabrikasının temel unsuru akıllı ve bağlantılı nesnelerdir. Sistemler, makineler ve cihazlar kendilerine bağlantılı hale getirilmiş sensörlerden gerçek zamanlı veriler toplar, bunları kendi karar ve eylemlerini üretmek için kullanır, belli bir bölümünü ise başka uygulamalar tarafından kullanılmak üzere büyük veri depolarına gönderirler. Siber fiziksel sistemler ve Nesnelerin İnterneti tarafından üretilen büyük hacimli veriler gerçek zamanlı analizlere ve geri bildirimlere imkân tanıyarak fabrika donanımına otonomi (operatör müdahalesine gerek kalmadan karar üretme ve eylemde bulunma) yeteneği sağlar. Örneğin akıllı ve bağlantılı makineler kendi bakım ve onarım ihtiyaçları konusunda operatörleri bilgilendirebilir. Bu ve benzeri durumlar, makine üreticilerinin tasarımlarını fabrika içindeki ve dışındaki tedarik zincirleri ile bağlantı kurabilecek şekilde yapmalarını gerektirir. Yeni çağın her makine tasarımı akıllı ve bağlantılı olmak zorundadır. Bu tür makineler, üreticilerin kendi makine-ürünlerinin bakım ve onarım ihtiyaçları ile çalışma performanslarını yerel ağlar ve İnternet üzerinden izleme ve pek çok durumda ihtiyaç duyulan uzaktan arıza tespiti, ayar yapma, yazılım yenileme gibi teknik hizmeti verme imkânlarını zenginleştirecektir.
Akıllı ve bağlantılı makineler sensörlerden elde ettikleri ve kendi durumları ile ilgili verileri fabrikanın bilişim sistemine ağ üzerinden ileterek fabrika fiziksel sisteminin sanal kopyasının bilgisayar üzerinde gerçekleştirilmesini sağlar. Fiziksel sistemin sanal benzerinin bilgisayarda yaratılması işine “gerçek zamanlı simülasyon”, fiziksel sistemin ve sanal kopyasının gerçek zamanlı olarak paralel işleyişine “siber fiziksel sistem” adı veriliyor. Siber fiziksel sistemler ve simülasyon, yöneticilerin ve operatörlerin makine başında olmadan fiziksel sistemi izlemelerini, denetlemelerini ve yönetmelerini sağlar. Bu teknoloji tasarımdan dağıtıma –hatta satış sonrası hizmetlere– kadar tüm imalat zinciri boyunca geri bildirim kontrol çevrimleri yaratmak için çok değerli bir araçtır.
Mahrem olabilen, ticari sır niteliğindeki işletme verilerinin kablosuz yerel ağlar ve İnternet üzerinde dolaşır hale gelmesi “siber güvenlik” olarak isimlendirilen yeni bir konuyu gündeme getirir. Siber güvenlik hem fiziksel hem de sanal eksende geleceğin fabrikasının önlemler alması gereken bir risk alanı ve tehdittir. Alınacak siber güvenlik önlemleri, her akıllı ve bağlantılı (siber fiziksel) sistemin kendini koruması ve fabrikanın Endüstriyel İnternet’inin (Nesnelerin İnterneti’nin) bir bütün olarak korunması şeklinde olacaktır.
Geleceğin fabrikası gibi çok çeşitli teknolojiler içeren büyük bir sistemin parçalarının uyumlu çalışabilmesi için küresel kabul görmüş bir dizi standarda ihtiyaç duyulacaktır. Standartlar ve protokoller konusunda değişik kurum ve kuruluşlar tarafından çalışmalar yapıldığı biliniyor. Değişik cihazlar arasında uyumluluk sağlanmadan geleceğin fabrikasının “tak ve çalıştır” kolaylığı gerçekleşemez.
