İmalat, Otomasyon ve İnovasyon

Gürcan Banger

Günümüzde otomasyon teknolojisi üretimin ayrılmaz bir parçasıdır. Böyle bir üretim ortamı çalışanların da artan ölçüde esneklik özelliğine sahip olmasını gerektiriyor. Çalışanlar üretim alanında bilgisayarlı işlem merkezleri (CNC tezgâhlar) ile diğer sınai otomasyonla donatılmış diğer makineleri kullanarak imalat yapıyorlar. Ayrıca kaynak ve boya gibi insan sağlığı için riskli olabilecek bazı işlerde robotların kullanıldığını izliyoruz. İnsanlarla veya robotlarla gerçekleştirilen üretim süreçlerindeki ana fikir, başlangıçta yapılan planlara uygun olarak kısa, orta ve uzun dönemde en uygun işletme kârlılığına erişebilmektir.

Bilimsel ve teknolojik ilerlemeler üretim fonksiyonunu Dördüncü Sanayi Devrimi olarak isimlendirilen yeni bir noktaya taşıdı. Başta bilişim ve iletişim olmak üzere yeni teknolojiler ve bunların kendi aralarında yaptığı yeni kombinler üretim süreçlerinin sayısallaşması ile birlikte imalat ortamına iyileştirme yönlü etkiler yapıyor. Birkaç farklı teknolojinin birbirine eklemlenerek oluşturduğu yeni, tümleşik teknolojilerin iş ve imalat süreçlerine nasıl bir etkisi olabilir? Bu yenileşme ve eklemlenme sürecinin sonuçlarından birisi geleceğin işletme ve fabrikalarının değişime karşı daha uyarlı hale gelmeleri olacaktır. Örneğin daha küçük, bireyselleşmiş ürün partileri imal edebilme yeteneği ulaşılacak alt sonuçlardan birisidir. Aynı süreçte otomasyonun öneminin, çeşitliliğinin ve kullanım yaygınlığının artacağını öngörebiliriz.

Fabrikada tam otomasyon hali mümkün olacak mı? Bu soruya şimdilik iki nedenle “Evet” cevabını vermek kolay değil. Birincisi; henüz yeni teknolojiler teknik ve ekonomik olarak bu denli ‘akıllı’ değil. İkincisi; tam otomasyon durumundaki bir fabrika, pazar ve işletme şartları göz önüne alındığında denetim açısından ve ekonomik olarak şimdilik iyi bir tercih olmayabilir.

İmalat süreçleri dendiğinde –en azından yakın zamana kadar– ilk akla gelen akış hammadde, malzeme, yarı mamul ve son ürün ile ilgili olmaktaydı. Bilişim ve iletişim teknolojilerinin imalat alanlarında daha fazla yer alması ile birlikte maddi akışa eşlik eden enformasyonun önemi daha fazla kavrandı. Günümüzde sensor teknolojilerinin gelişmesi ve bu cihazların imalat alanında kullanımının artması ile iş süreçlerine paralel olarak akan verilerin depolanması, işlenmesi ve yorumlanması önem kazandı. Bu konuda “Bulut Bilişim”, “Büyük Veri ve Analitikler” olarak isimlendirilen teknolojiler inceleme, analiz etme ve iyileştirme süreçlerine değerli katkılar yapıyor. Yakın gelecekte veri temelli destek sistem ve hizmetlerinin değer yükselişini izlemeye devam edeceğiz. İşlenen veriler yönetici ve çalışanların daha akıllı kararlar vermelerine ve iş süreçlerini iyileştirmelerine katkı yapacak.

Dördüncü Sanayi Devrimi ile birlikte iş – işletme literatürüne dâhil olan değişikliklerden bir diğeri “Siber – Fiziksel Sistem (SFS)” kavramıdır. Siber – fiziksel sistem; sensorlar, makineler, cihazlar, montaj alt sistemleri ve parçalar gibi etkileşebilen unsurlar içeren, bunların tümünün birbiriyle sayısal iletişim ağları üzerinden bağlantılı olduğu bir topluluktur. Siber – fiziksel sistem bir yandan maddi olarak planlanan işleri (akışı) gerçekleştirirken, sistemin bir kopyası bilgisayar ortamında simüle edilir. Bir başka deyişle; biri fiziksel diğer sanal olmak üzere iki akış aynı anda yürür. Bilgisayar ortamındaki akış simülasyonunu sağlamak için fiziksel sistemden sensorlar ve ağ aracılığı ile elde edilen, daha sonra çoğunlukla bulut bilişim ortamında depolanan veriler kullanılır. Sanal ortamda gerçekleşen simülasyon aynı zamanda fiziksel sistemin ve süreçlerin uzaktan denetimini mümkün kılar. Siber – fiziksel sistem olgusu, daha büyük bir sistem olan Nesnelerin İnterneti’nin bir alt bileşenidir.

Fabrika ortamında siber-fiziksel sistemler (SFS) Nesnelerin İnterneti olarak isimlendirilen daha büyük ağın bir parçası olarak çalışır. Nesnelerin İnterneti; fiziksel cihazların, makinelerin, taşıtların, binaların ve diğer nesnelerin oluşturduğu bir ağdır. Bu ağdaki nesneler içlerinde gömülü halde elektronik devreler, yazılım, sensorlar, aktüatörler ve ağ bağlantı parçaları içerir. Nesneler içerdikleri sayesinde veri toplayıp iletişim yapma imkânına sahip olurlar. Dolayısıyla Nesnelerin İnterneti’ni bir veri ve enformasyon bulutu olarak düşünebiliriz. Bu ağın alt bileşenlerinden olan siber-fiziksel sistemler de aynı şekilde davranırlar. Nesnelerin İnterneti önceden belirlenmiş sabit bir programa bağlı olmayan, açık bir ağ yapısı ve işleyişi ortaya koyar. Yeni nesneler eklenir, çıkarılır veya bunların özellikleri değiştirilir. Nesneler etkileşerek, ama bağımsız şekilde işleyerek kendi amaçlarını yerine getirirler.

Siber-fiziksel sistemlerin (SFS’lerin) devreye girmesiyle birlikte; fabrika içindeki her SFS ağda özellikleriyle tanımlanmış bir düğüm olarak temsil edilir. Her SFS, akıllı ve iletişebilirlik niteliğine sahiptir. Makineler birbirleri ile –ya da diğer ilişkili birimlerle– iletişim kurabilirler. Akıllılık ve iletişebilirlik özellikleri sayesinde desantralize (merkeze bağlı olmadan işleyebilen) denetim sistemleri iş akışını iyileştirebilir. Bu yeni teknolojik yapılanmanın en önemli özelliklerinden birisi üretim hattında ürün değiştirmenin veya aynı hatta farklı ürünler imal etmenin imkân dâhiline girmesidir. Bunu sağlamak için makinelerin ve çalışanların esnekliği sağlayacak tarzda organize olmaları gerekir.

Nesnelerin İnterneti’nden söz ederken bunların mobil cihazların kullanımına sağladığı imkânları da dikkate almamız gerekir. Yetkilendirilmiş, uygun şifreleme ve kriptolama teknikleri kullanan akıllı telefon, tablet ve dizüstü bilgisayarlar aracılığı ile ağa uzaktan katılmak ve işlem yapmak mümkündür. Bu ‘uzak çalışma’ imkânı nedeniyle yöneticilerin veya çalışanların tüm zamanlarda üretim alanında bulunmaları gerekmeyebilir.

Yukarıda söz edilen teknolojik çerçeve çağdaş fabrikada dikey ve yatay olmak üzere iki türlü entegrasyon imkânı yaratıyor. “Dikey entegrasyon”, fabrikada var olan tüm fonksiyonların birbirleri ile olan bağlantısını ifade eder. Bu entegrasyonda planlama ve geliştirme fonksiyonları (birimleri) üretim fonksiyonu (birimi) ile entegre hale gelir. Ağ yapılı üretim teknolojisinde takımlar, birimler ve işletmeler –dolayısıyla farklı işletmelerin ilişkili birimleri– arasında iletişim ve etkileşim artacak. Bir fabrikanın ekosisteminde ve tedarik zinciri içinde yer alan birimler arasında da yeni ve daha karmaşık ilişki yapıları gündeme gelecek. Böylece işletme içindeki dikey entegrasyondan ayrı olarak ekosistemdeki diğer paydaşları da içine alan bir “yatay entegrasyon” oluşacak. Örneğin imalat yapan bir fabrika ar-ge veya ür-ge konusunda farklı bir işletmenin ilgili birimi ile ya da tasarım ihtiyaçlarını karşılamak üzere bir başka işletmedeki bir tasarım takımı ile ağ üzerinden iş-proje temelli entegre olma yoluna gidecek.

Sanal gerçeklik ve artırılmış gerçeklik olarak anılan iki kavramı kısaca tanımlayarak devam edelim. “Sanal gerçeklik” bilgisayarlar tarafından taklit edilerek oluşturulan ortamlara denir. Çoğu sanal gerçeklik ortamı bir bilgisayar ekranı yoluyla edinilen görsel deneyimlerden ibarettir. “Artırılmış gerçeklik” ise gerçek dünyadaki çevrenin ve içindekilerin bilgisayar tarafından üretilen ses, görüntü, grafik ve GPS verileriyle zenginleştirilerek meydana getirilen canlı, doğrudan veya dolaylı fiziksel görünümüdür. Bu kavram, gerçek dünyanın sanal eklemelerle bilgisayar tarafından artırılması ve zenginleştirilmesidir. Sanal gerçeklik uygulamasında oluşturulan dünya tümüyle sanal iken artırılmış gerçeklik uygulamasında (aynen insanların anime karakterlerle birlikte rol aldıkları filmlerde olduğu gibi) gerçek ve sanal olan birlikte, iç içe yer alır.

Yeni üretim yaklaşımında sanal gerçeklik, artırılmış gerçeklik ve konuşma tanıma iş yapma biçimlerinin unsurları olarak yer alacak. Çalışanlar kritik görevleri yerine getirirken ihtiyaç duydukları enformasyonu veya talimatları giyilebilir araçlar (örneğin akıllı gözlükler) sayesinde edinebilecek. Genel sanallaştırma uygulamaları sayesinde herhangi bir risk ve tehlikeye maruz kalmadan insanların robotlarla birlikte çalışması mümkün olacak.