Ahşap İşleme Teknolojilerinde İnovasyon: Endüstri 4.0

26.11.2018

Özet

Dünyadaki teknolojik gelişim, hızlı nüfus artışının etkisi ile doğan rekabetçi maliyetlerin aşağıya çekilmesini zaruri hale getirmiştir. Bu nedenle üretimde enerji, zaman, işçilik ve hammadde gibi girdilerin, verimli kullanılması önem arz etmektedir. Bütün bu süreçler, sanayide gerçekleşen devrimler için tetikleyici birer unsur olmuştur. Global sanayinin 2014 yılından bu yana gündeme getirdiği ve üzerinde yoğunlaştığı yeni süreç, “Endüstri 4.0” adı ile karşımıza çıkmaktadır. Bu yeni konsept şüphesiz olarak başta otomotiv endüstrisi olmak üzere birçok sanayi kolunu yakından ilgilendirmektedir. Ahşap işleme makineleri sanayisi de bu doğrultuda farklı boyutlarda inovatif çalışmalar yapmaktadır. Üretim sahasında bulunan tüm makine sistemleri aslında birer veri üretim merkezi gibi hareket etmekte olup, bu veriler bir havuzda toplanmaktadır. Bunun sonucunda toplanan veriler kullanılarak makine parkuru ve setup zamanları yeniden planlanmaktadır. Ayrıca üretim verimliliğinde anlamlı bir artış ortaya çıkardığı net olarak görülmektedir. Bu bilimsel çalışma kapsamında, ahşap üretim tesislerinde toplanan verilerin kullanımı ile karlılığın ne şekilde artırılacağı ele alınmıştır. Tüm işletmelerin ana amacı varlıklarını sürdürebilmeleri için kar etmeleridir. Dolayısıyla rekabetin yüksek ve kar marjlarının düşük olduğu günümüz şartlarında odak noktası verimliliktir. Bunun sağlanmasında en önemli unsurlardan birisi ise Endüstri 4.0 konseptidir.

1- Giriş ve Genel Bilgiler

Geçtiğimiz dönemde teknolojik olarak hızlı bir gelişim gösteren orman ürünleri sanayi, sadece makine bazlı değil aynı zamanda yazılım konusunda da büyük aşama kaydetmiştir. Yaşam mekânlarının farklılaşması ve mobilya algısındaki değişim, tasarım alanında da yenilikçi yaklaşımları beraberinde getirmiştir. Tüketici taleplerindeki bireysel ihtiyaçlara ve konfora yönelik değişim, üreticinin inovatif çözümler üretmesini zorunlu kılmıştır. Günümüzde mobilya sadece ihtiyaca yanıt veren bir nesne olmaktan çıkmış, konfor, estetik ve fonksiyonel bir prestij unsuru haline gelmiştir. Böyle olunca işletmelerin eskisi gibi dolap, masa, koltuk vb. üretip satma dönemi kapanmıştır. Tüketicinin yaşam felsefesine uygun, onun iç dünyasını yansıtacak kendisini rahat hissettiği mekânları yaratabileceği objeler haline gelmiştir. Bu tür mobilyaların üretimi için işletme girdileri artmış ancak rekabetin yoğun olması nedeni ile aynı oranda geliri artmamıştır. İşletmenin gelirlerinin artabilmesi için ürün üzerinde katma değeri olmayan faaliyetlerin azaltılması dolayısıyla işletme verimliliğin artırılması ile bu makas kapanacak ve istenilen karlılık seviyesine ulaşılacaktır. Bu aşamada üretim sahasından geçmiş dönem verileri ile güncel veriler toplanıp analizlerinin yapılması ve çıkan sonuca göre gerekli aksiyonların alınması ile istenilen karlılığa ulaşılması sağlanabilecektir. Zaman kayıplarını en aza indirecek, mümkünse ortadan kaldıracak yeni üretim modellerinin geliştirilmesi sağlanmalıdır. Tüm bunların yapılabilmesi ve iyi bir planlama ile dağılımın takibi ve raporlanması günümüzde standardize edilebilir konuma gelmiştir. Günümüze gelene kadar sanayi tesisleri planlama birimindeki personel/personellerin ulaşabildiği veriler ve gözlemler ile yönetiliyordu.

21.yy’da Endüstri 4.0 kavramı ile karşılaşan sanayimiz istenilen karlılık düzeyine gelebilmek için nerelerde kayıplar yaşadığını ve bunun çözümlerinin nasıl olacağını net olarak görecek. Gelecek öngörüsünü daha somut verilere dayalı yapacak olması da hata riskini minimize edecektir.

18.yy’ın başlarında ilk buhar makinasının endüstride kullanımı ile başlayan sanayi devrimi, dünya nüfusunun hızlı artışı, insan ihtiyaçlarının karşılanmasında yeni arayışlara yönlendirmiştir. Kitlesel üretim mantığı daha verimli ve hızlı iş modellerinin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir. Bu felsefeden hareket ile elektrik enerjisinin kullanımı ile birlikte ilk seri üretim hatlarının devreye girmesi ikinci sanayi devriminin başlangıcı olarak kabul edilmiştir. Kitlesel üretimin yaygınlaşması artan rekabet, tüketici isteklerinin farklılaşması, kar marjlarının azalması gibi unsurlar çok daha verimli çalışan fabrika modelleri geliştirilmesini gerekli kılmıştır. Verimliliği artırmanın ilk şarttı üretim girdilerini optimum kullanabilmektir. O dönemde yapılan çalışmalar analog sistemlerin dijital hale getirilmesi 3. Sanayi Devrimi’nin başlangıcı olarak kabul edilmiştir. Dijital dünyanın hızla hayatımıza girmesi, günümüze kadar süre gelen bilişim sistemlerindeki gelişim ve dünyamızın siber bir ağ ile örülü olması her alanda hayatımızı etkisi altına almıştır. Globalleşen yeni dünya düzeninde ülkeler arası ticaretin artması ve pazar taleplerinin değişkenliği karmaşık üretim süreçlerinin kontrolünü de zorlaştırmaktadır. İşletmelerin bu rekabette sürdürülebilir olabilmesi için yenilikçi anlayış ile çağın gerekliliklerine uyum sağlaması gerekmektedir. Bilişim ve robot teknolojilerinin siber ağlar ile nesnelerin birbiri ile iletişimi ve tüm bu verilerin işlenebildiği, büyük bir alanda toplanıp (big data) buradan istenildiği zaman güncel hali ile kullanılabildiği bütünleşik yapı, Endüstri 4.0’ın temelini oluşturmaktadır. Yukarıda kısaca tanımladığımız sanayi devrimlerinin zamana göre evreleri Şekil 1’de grafiksel olarak verilmiştir.

Şekil 1. Endüstrinin tarihsel gelişimi (Tunçel ve Candan, 2017)

Tüm bilginin anlık ve güncel olarak işlenebilir ve raporlanabilir olması, yönetimdeki karar süreçlerinin hızlanmasına ve daha verimli çalışmasına katkı sağlayacaktır. Yapılan bu çalışma ile Endüstri 4.0 kavramının ne olduğu ve işletmelerimizde nasıl farklılıklar yaratacağına değinilmiştir. Ahşap sanayinin teknolojik gelişimi hızla devam ederken, yönetimsel bazda Endüstri 4.0’ın sektörümüze nasıl bir vizyon getireceği incelenmiştir.

1. Teknolojik Gelişim&Endüstri 4.0

Endüstri 4.0 kavramı ilk olarak 2011 yılında Hanover Messe fuarında Alman hükümeti tarafından proje olarak ortaya çıkmıştır. 2014 yılında Almanya’nın Hamburg şehrinde gerçekleştirilen Ulusal IT Zirvesi’nde ve Davos’ta düzenlenen “Dünya Ekonomik Formu’nda” Alman Başbakanı Angele Merkel 4. Sanayi Devrimi’nin önemine değinmiştir. Bu konuda Siemens’in bünyesinde bulunan Simatic Almanya Tesisleri “Endüstri 4.0 Fabrikası” olarak nitelendirilmektedir. Elektronik ve bilişim sistemlerindeki gelişim ve devamında konumuz olan Endüstri 4.0 yaklaşımında bilgi güvenliği en önemli unsurlardan biridir. Bu sistem ile çok fazla verinin bir merkezde toplanması ve buradan güncel hali ile dağılımı internet tabanlı ulusal ve uluslararası dolaşımı söz konusu olacaktır. Büyük verinin (Big Data) bulut sistemlerinde (Cloud) toplanması veri dolaşımını hızlandırmak ile beraber veri güvenliğinin önemini artırmaktadır. Dolayısıyla Endüstri 4.0’ın alt yapısı kurulurken bu unsurlar göz önüne alınarak güçlü bir sistem alt yapısı oluşturulmalıdır. Sanayinin gelişimine paralel olarak toplumsal gelişim insanların davranışları üzerinde de etkili olmaktadır. İnsanların sosyo-ekonomik durumu ve yaşam koşullarındaki değişim, tüketici davranışlarında ve ihtiyaçların oluşumunda farklılıklar ortaya çıkartmıştır. Bu gelişim ihtiyaç sıralamasında bir takım değişikliklere neden olduğu gibi, insanların harcama kalemlerinde de ciddi farklılıklar yaratmıştır. Gelişen bu sürecin etkisi altında kalan toplumlar Endüstri 4.0 ile birlikte bilgi toplumunu, devamında bilgi teknolojilerindeki gözlemlenen bu hızlı gelişim ilk olarak Japonya tarafından “Toplum 5.0” yani süper akıllı toplum olarak tanımlanmıştır (Realizing Society 5.0, 2017).

2. Endüstri 4.0’ın Toplumsal Algısı

Toplum olarak teknolojik gelişime yatkın ve hızlı uyum sağlayan endüstriye sahip olmamız bu gelişim ve değişimde hızlı yol almamızı sağlayacaktır. Dünyada teknoloji ve sanayisi ile söz sahibi olan ülkeler, Endüstri 4.0 konusunda yaptığı Ar-Ge çalışmaları ile ciddi bir yarış halindedir. Endüstri 4.0 konusunda Dünya ülkeleri ile eş zamanlı çalışmalar yapabilmemiz ve bu yarışta biz de varız diyebilmemiz için, bu konunun devlet politikası haline getirilerek, üniversite, sanayi ve araştırma enstitüleri ile birlikte yürütülmesi gerekmektedir. Ülkemizde birçok sanayi kolunda olduğu gibi orman ürünleri sanayisinde de otomasyon sistemleri kullanılmakta ve bu konuda belirli bir alt yapı ve bilgi birikimi sağlanmış durumdadır. Özellikle kaynakların yönetimi, planlama, lojistik ve kalite sistemleri gibi yönetimsel konularda dijitalleşme süreci hızla devam etmektedir. Bu konularda ithal yazılımların yanı sıra yerli yazılımlarımızın da oldukça başarılı olduğu bilinmektedir. İşletmelerimizin Ar-Ge merkezleri kuruyor olmaları, bu yolda hızla ilerlemek için harcadığımız çabayı net olarak göstermektedir. 21.yy’da teknolojinin gelişimi ile birlikte iş modellerinde de çok ciddi değişiklikler olmaktadır. Farkında olmadan hayatımıza giren bu farklı iş modellerinden birkaçını örneklemek gerekirse son dönemde basında da sıkça yer alan şehir içi taşımacılığı yapan firma, dünyada en gelişmiş ulaşım şebekesine sahipken bir tane dahi kendisine ait aracı bulunmamaktadır. Bu süreçlerde şirketin iletişimi tamamen dijital ortamdan yürütülmektedir. Dünyanın en büyük sosyal ağları, kendileri tarafından üretilmiş hiçbir içeriğe sahip değildir. Benzer şekilde dünyanın en büyük e-ticaret sitesinin ise hiçbir fabrikası, taşıma aracı, deposu bulunmamaktadır. Dolayısıyla üretim yapmanın ve lojistiği sağlamanın bütün dezavantajları ile ekonomik riskleri minimize edilmiştir.

Şekil 2. Toplumun dijitalleşme süreci

Toplumların sanayileşmesinden başlayıp dijitalleşmesine kadar geçen bütün süreçler ve alt parametreleri Şekil 2’de verilmiştir. Buradan açıkça görüleceği üzere süreç, dört ana evreden meydana gelmektedir. 80’li yıllarda hızla artan makineleşme süreci, 2000’li yıllara gelindiğinde dijitalleşmeye evrilmiştir. Nesnelerin birbirleri ile haberleşmesi sürecinin başlaması Endüstri 4.0 konseptini oluşturmuştur. Bu durumun insanların sosyal hayatı ile bütünleşmesi sonucunda Toplum 5.0 modelini ortaya çıkaracaktır.

3. Ahşap İşleme Teknolojilerinde Akıllı Sistemler

Üretim işletmelerinde girdiler ile kısıtların doğru senkronizasyonu, işletmenin verimliliğini artıracaktır. Doğru işletme yönetimi için sahadan verilerin sağlıklı ve zamanında gelmesi gerekmektedir. Söz konusu bu durum, makinelerin akıllı hale gelmesi ile mümkün olacaktır. Halihazırdaki ahşap işleme makineleri her ne kadar bilgisayar kontrollü olsa dahi, kendi aralarında haberleşme, karar alma, üretim sürecini yönetme gibi yetilere sahip değillerdir. Bunun için; işletmede bulunan tüm makinelerin sensör ve elektronik temelli çeşitli unsurlar ile haberleşmesi sağlanabilir. Bunun sonucunda ortaya çıkan veriler cloud benzeri sistem/sistemlerde ham veri olarak toplanmaktadır. İlgili üretim sürecini yönetecek algoritmaların daha önceden oluşturulması gerekmektedir. Zaman içerisinde makine öğrenmesi (machine learning) sayesinde sistem akıllı bir noktaya ulaşacak, devamındaki karar süreçlerini kendisi yönetebilir hale gelecektir. Nihai olarak oluşan bu sistem, akıllı fabrikalar (karanlık fabrikalar/dijital fabrikalar) olarak adlandırılmaktadır.

Şekil 3. Endüstri 4.0’ın genel çerçevesi (Stock ve Seliger, 2016)

Tedarik aşamasından başlayan ve nihai tüketiciye kadar geçen tüm süreci yönetir hale gelebilmesi için siber fiziksel sistem alt yapısının oluşması gerekir. Bu aslında tüm nesnelerin birer IP adresinin olması, sisteme tanımlanmış bu adres/adresler üzerinden haberleşir ve karar verebilir akıllı algoritmalar haline dönüşmesidir. Şekil 3’te Endüstri 4.0’ın akıllı toplum ile entegre olacak şekilde genel perspektifini ifade etmektedir. Bu büyük çatı altında çeşitli unsurlar bulunmaktadır. Bunlar; üretim tesisleri, tedarikçiler, makine sistemleri, enerji, cloud sistemi, lojistik ve müşteridir. Bu olgu, üretime dahil olan tüm işletmelerin hammaddelerini optimum kullanımını sağlayacağı gibi, stoklama olmamasından kaynaklı depo maliyetlerini de ortadan kaldıracaktır. Dolayısıyla ürün üzerinde katma değer üretmeyen tüm masraflar çıkacağından satış maliyeti düşecek ve kıt kaynaklar daha verimli kullanılır hale gelecektir.