Endüstri 4.0 ve “Şeylerin ve Hizmetlerin İnterneti (Internet of Things)”

29.07.2017

Endüstri 4.0, dördüncü sanayi devrimini ifade eder. Mekanizasyon (Endüstri 1.0), seri üretim (Endüstri 2.0) ve otomasyon (Endüstri 3.0) sonrası, Endüstri 4.0 şimdi “şeylerin ve hizmetlerin interneti” kavramıyla birlikte yeni bir sanayi devrimi oluşturmuştur. Endüstri 4.0 teknolojileri, Almanya için olağanüstü büyüme fırsatları ve rekabet avantajları yaratma potansiyeline sahip olagelmiştir ve bu yeni sanayi anlayışının temelleri bu ülkede atılmıştır. Uzmanlar, işletmelerin Endüstri 4.0 kullanarak verimliliklerini yaklaşık yüzde 30 oranında arttırabileceklerini tahmin ediyor. Endüstri 4.0, makinelerin birbiriyle ve diğer insanlarla etkileşimi olarak düşünülebilir, peki nasıl, bu yazımızda bunu anlatmaya çalışacağız.

Sosyal Makineler

Akıllı makineler, çevrimiçi sosyal ağlarda insanların yaptığı gibi birbirleriyle bilgi paylaşıyor. Kendi başlarına örgütlenebiliyor, süreci ve son başvuru tarihlerini koordine etmek için birlikte çalışıyorlar. Bu, üretimi daha esnek ve verimli hale getirir. Buna ek olarak, bu makineler doğrudan şirketteki tüm BT sistemleriyle iletişim kurmaktadır. Bu, satış veya geliştirme gibi alanlara kesintisiz bilgi akışı sağlar.Bu bilgi akışının omurgası elbette Şeylerin ve Hizmetlerin İnternetidir.

“Şeylerin ve Hizmetlerin İnterneti (Internet of Things)”

“Şeylerin ve Hizmetlerin İnterneti “ (IoT) endüstride ve aslında hayatımızın her alanında giderek büyüyen bir konu haline geliyor. Bu, yalnızca nasıl yaşadığımızı değil, aynı zamanda nasıl çalıştığımızı etkileme potansiyeline sahip bir kavram. Peki “Şeyler İnterneti” tam olarak ne anlama gelmektedir, kısaca açıklayalım.

IoT Nedir?

Temel olarak herhangi bir cihazı bir açma / kapama anahtarı ile İnternet’e (ve / veya birbirlerine) bağlama konseptidir. Buna, cep telefonlarından, kahve makinelerine, çamaşır makinelerinden, kulaklıklarla, lambalara, giyilebilir cihazlara kadar aklınıza gelebilecek hemen her ürün dahil olabilmektedir. Bu aynı zamanda makinelerin parçaları için de geçerlidir, örneğin bir uçağın jet motoru veya bir yağ teçhizatının matkabı. Analist firma Gartner, 2020 yılına kadar 26 milyarın üzerinde bağlı cihazın olacağını iddia etmektedir. Bu çok fazla miktarda, yani trilyonlarca bağlantı ve veri transferi anlamına gelmektedir. IoT, birbirine bağlı “şeylerin” dev bir ağıdır ve insanları da içermektedir. İlişkiler ağı insanlar-insanlar, insanlar-şeyler ve şeyler-şeyler arasında gerçekleşmektedir. Geniş bant internet daha yaygın hale geliyor, bağlantı maliyeti düşüyor, Wi-Fi özellikleri ve bunlara entegre sensörlerle daha fazla cihaz oluşturuluyor,teknoloji maliyetleri düşüyor ve akıllı telefonlar artık herkesin elinde. Bütün bunlar IoT için “mükemmel fırtına” yaratıyor.

Nasıl Çalışmaktadır?

Gelecek için yeni kural, “Olabilecek her şey birbirine bağlanacak”olacak. Ancak neden bu kadar çok birbirine bağlı cihazların birbirleriyle iletişim halinde olması istenmektedir,bunun potansiyel değerinin ne olabileceği anlamında pek çok örnek var. Örneğin bir toplantıya gideceğinizi varsayalım; aracınız takviminize erişebilir ve en iyi güzergahı bilebilir. Trafiğin ağır olması durumunda aracınız, karşı tarafa randevunuza geç kalacağınızı bildiren bir metin gönderebilir. Ofis ekipmanınız, sarf malzemelerinin tükeneceği zamanları bilir, otomatik olarak sipariş verebilir, sizi önemli bir dertten ve zaman kaybından kurtarabilir. Her akıllı ürün, çalışma koşulları ve ürün durumu ile ilgili verileri tutar. Bu veriler, küçük RFID çipleri gibi aygıtlara depolanır ve her akıllı ürünün sanal bir kopyasını sağlar. Bu tür bilgiler, üretim ilk aşamasından gerçek müşterinin kullanımına kadar ve geri dönüşüme kadar ürünün ömrü boyunca toplanır, güncellenir ve değerlendirilir. Üretim başlamadan önce, bir ürün, alıcı ve sipariş bilgilerini, mevcut durumunu ve bitmiş bir ürüne dönüştürmek için gerekli olan üretim aşamalarını bilir. Makinelere hangi şekli alması gerektiğini veya kırmızı veya mavi renkte boyalı olması gerekip gerekmediğini söylemek gibi şeyler yapabilirsiniz. Müşteriler sürecin bir parçası olabilir ve daha kişiselleştirilmiş ürünler elde ederken, üretim maliyetleri aynı kalır veya düşer.

Akıllı Hizmetler

Endüstri 4.0, fabrikalarla sınırlı değildir. Ne de olsa, akıllı ürünler kendi üretim süreçlerini aktif olarak kontrol etmekten fazlasını yapar. Bir kez müşteriye teslim edildiğinde yeni iş modelleri için bir platform görevi görürler. Gelecekte, faydalı ömürleri boyunca internete bağlanan milyarlarca akıllı ürün olacak ve bulutta kendi çalışma koşulları ve ürün durumları hakkında büyük miktarda veri (büyük veri) biriktirecekler. Topladıkları tüm veriler, ürünleri optimize etmek için kullanılabilir. Dahası, akıllı algoritmalar ile var olan verileri yeni bilgilere (akıllı veriler) bağlayabilir. Müşterilere, fiziksel ürüne ek olarak kişiselleştirilmiş, veri tabanlı hizmetleri (akıllı servisler) sunmak için bir temel sağlarlar. Örneğin, teşhis cihazlarının operatörleri sorumlu oldukları alanda işletilmekte olan tüm cihazlarla ilgili verileri toplayabilir, analiz edebilir ve bunları muhtemel teşhisler gibi yeni hizmetler üretmek için kullanabilir. Günümüzün iş modelleriyle karşılaştırıldığında, her geçen gün biriken veriler, gelecekte katlanarak daha da iyi ve verimli bilgi sağlayacaktır. Daha geniş bir ölçekte IoT, ulaşım ağları ve belediye hizmetleri gibi alanlarda da uygulanabilir,“atıkların azaltılmasına ve enerji kullanımı gibi şeylerin verimliliğini artırmamıza yardımcı olabilecek” akıllı şehirler oluşturulmasına yardımcı olabilir.

Yeni Veri Kaynağı

Ürünler akıllı ve bağlantılı hale gelmeden önce, veri öncelikle iç operasyonlar yoluyla ve değer zinciri boyunca sipariş işlemleri, tedarikçilerle etkileşimler, satış etkileşimleri, müşteri hizmetleri ziyaretleri vb. işlemler vasıtasıyla üretildi. Firmalar bu verileri anket, araştırma ve diğer dış kaynaklardan toplanan bilgilerle destekledi. Verileri birleştiren şirketler, müşterileri, talepleri ve maliyetleri hakkında bir şeyler biliyordu- fakat ürünlerin işleyişi hakkında çok daha az şey biliyordu. Verileri tanımlama ve analiz etme sorumluluğu işlevler içinde merkezsizleşti ve silinme eğilimindeydi. Fonksiyonlar veri paylaştıysa da (örneğin,satış verileri, servis parçalarının envanterini yönetmek için kullanılabilir), sınırlı, aşamalı olarak yapmışlardır. Şimdi, ilk kez, bu geleneksel veri kaynakları başka bir kaynak tarafından destekleniyor - ürünün kendisi. Akıllı bağlantılı ürünler, çeşitlilik ve hacimlerinde benzeri görülmemiş gerçek zamanlı okumalar üretebilir. Veriler, artık şirketin temel öğelerinden biri oluyor, teknoloji ve sermayeyle paralellik taşıyor ve birçok işletmede belki de belirleyici bir varlık haline geliyor.

Bu yeni ürün verileri tek başına değerlidir, ancak servis geçmişleri, envanter yerleri, emtia fiyatları ve trafik modelleri gibi diğer verilere entegre edildiğinde değeri katlanarak artar. Örneğin, bir çiftlik ortamında, nem sensörlerinden elde edilen veriler, sulama ekipmanını optimize etmek ve su kullanımını azaltmak için hava tahmini ile birleştirilebilir. Araç filolarında, her aracın veya aracın bekleyen servis gereksinimleri ve konumu hakkında bilgi, servis departmanlarının parçaları sahnelemelerine, bakım planlamasına ve onarım etkinliğini arttırmasına olanak tanır. Garanti durumu verileri, ürün kullanımı ve performans verileri ile birlikte kullanıldığında daha değerli olur. Bir müşterinin bir ürünün ağır bir şekilde kullanılmasının, garanti kapsamında olan erken bir arıza ile sonuçlanacağını bilmek, daha sonrayapılan daha pahalı maliyetli onarımları engelleyebilecek önleyici hizmeti tetikleyebilir.

Veri Analizi

Verilerin tümünün kilidini açma yeteneği, rekabet avantajı sağlayan kilit bir kaynak haline geldiğinden, bu verilerin yönetimi, analizi ve güvenliği büyük bir yeni iş fonksiyonu haline gelmektedir. Bireysel sensör okumaları değerli iken, şirketler çoğu zaman birçok ürünün binlerce okumasında kalıpları tanımlayarak güçlü içerikleri ortaya çıkarabilir. Örneğin, bir otomobilin motor sıcaklığı, gaz kelebeği konumu ve yakıt tüketimi gibi birbirinden bağımsız bireysel sensörlerden gelen bilgiler, performansın otomobilin mühendislik özellikleriyle nasıl korele olduğunu gösterebilir. Okumaların kombinasyonlarını sorunların ortaya çıkmasına bağlamak yararlı olabilir ve bir sorunun kök sebebi anlaşılamadığında bile bu kalıplar üzerinde etkili olabilir. Isı ve titreşimi ölçen sensörlerden gelen veriler, örneğin günler veya haftalar öncesinde yaklaşmakta olan bir hatayı öngörebilir. Bu tür anlayışları yakalamak,matematik, bilgisayar bilimi ve işletme analiz tekniklerini harmanlayan büyük veri analizinin alanıdır. Büyük veri analizi, bu kalıpları anlamak için yeni teknikler ailesi kullanır. Ancak önemli bir sorun, akıllı, bağlı ürünler ve ilgili dahili ve harici verilerin çoğu zaman yapılandırılmamış olmasıdır. Sensör okumaları, yerler, sıcaklıklar, satış ve garanti geçmişi gibi bir dizi format içerebilirler. Tablolar ve veritabanı tabloları gibi veri toplama ve analizine yönelik geleneksel yaklaşımlar çok çeşitli veri formatlarını yönetmek için uygun değildir. Ortaya çıkan çözüm, farklı veri akışlarının yerel formatlarında depolanabileceği bir “veri gölü” dur. Buradan, veriler bir takım yeni veri analiz araçları ile incelenebilir.

Küresel Tesisler

Makinelerin birbirleriyle veri paylaştığı tek yer üretim arenası değildir. Bir şirketin makineleri tedarikçi ve müşteri sistemleriyle de bağlantılıdır. Bu, oluşan tüm değişikliklere bağımsız olarak tepki vermelerini sağlar. Bir tedarikçi teslim edemezse, bu teknoloji alternatif tedarikçilerin kapasite kullanımını ve maliyetlerini gerçek zamanlı olarak analiz eder ve onlarla otomatik olarak bir sipariş verir.

İmalatın Yeniden Şekillendirilmesi

Üreticiler, üretmek ve müşterilere ulaştırmak için araştırma ve geliştirme (veya mühendislik), BT, üretim, lojistik, pazarlama, satış, satış sonrası standart bir dizi fonksiyonel birimde yer alan geniş bir faaliyet yelpazesi gerçekleştirirler; hizmet, insan kaynakları, tedarik ve finans. Akıllı bağlı ürünlerin yeni özellikleri bu değer zincirindeki her etkinliği değiştirir. Değer zincirini yeniden şekillendiren şeyin özünde veri var. Akıllı fabrikalarda insanlar hala üretim sürecinde kritik bir rol oynamaktadır. Arttırılmış operatörler olarak, üretim ağındaki üretim dizilerini kontrol etmekte ve izlemektedirler. Hatta bunun için çalışanların fiziksel olarak fabrikada bulunmasına bile gerek yoktur. Veri gözlükleri gibi BT tabanlı yardım sistemleri ile bir operatör gerçek bir fabrikayı (genişletilmiş gerçeklik yoluyla) neredeyse uzaktan yönetebilir. Bu yardım sistemleri ayrıca personel üyelerinin bireysel yetenek ve ihtiyaçlarına, göre ayarlanabilir ve yaşlıların iş gücünde kalma süresini uzatma potansiyeline sahiptir.

Boya ve Kaplama Endüstrisinden Bir Örnek

Malzemelerin manuel olarak eklenmesi, süreç endüstrisinde düzenli olarak gerekli olan bir görevdir. Bunlar laboratuvarlar için küçük miktarlardan,yalnızca platform terazileri kullanılarak kaydedilen miktarlara kadar değişebilir. Bu aşamada potansiyel hatalar, özellikle tartım siparişlerinin elle yazılması ve güvenlik düzenlemelerine uyulmasından kaynaklanmaktadır. Hatalı ilavelerden kaynaklanan verimsiz tartım işlemleri, standart dışı toplu işlemlere, kalitenin düşmesine, zaman ve hammaddelerin kayda değer bir şekilde kaybolmasına neden olur. Akıllı bir tartı asistanı ise bu noktada devreye girebilir, görsel olarak ve güvenilir bir şekilde beş renk yardımıyla tartı işlemlerini belirleyebilir ve kayda geçer, bu sayede faturaların açıkça işlenmesine yardımcı olabilir. Çalışma istasyonundaki işlemler için mümkün olan en iyi desteği sunmak adına uygulama, örneğin gerekli koruyucu giysiler veya bazı materyallerin nasıl işleneceği hakkında bilgi içeren iş akışı verilerini de içebilmektedir. Ayrıca sistem, operatörlerin,öngörülen tartım ve tolerans aralığına bağlı olarak en uygun terazileri seçmesine yardımcı olur. Bir tartım işlemini tamamladıktan sonra, ambalaj için bir etiket oluşturulabilir. Bu etiketin barkodu, sipariş verileri, ağırlıklı bileşenleri (miktarlar dahil) ve gerekirse kullanım ve tehlike sembolleri ile ilgili tüm bilgileri içerir.

Sistem İzleme: Bakım ve Onarım İçin Yeni, Proaktif Çözümler

İzleme çözümlerinin önemi, süreç endüstrisinde hızla artıyor. Manuel olarak yürütülen bakım çalışmalarının aksine bir tesisin durumu, sistem izleme yoluyla 7 gün 24 saatkaydedilebilir. Kritik bir durum ortaya çıkmadan önce, bireysel olarak yapılandırılmış sınır değerler için sapmalar belirlenir. Ayrıca, performans metrikleri, uzun vadeli eğilimler olarak kaydedilir, net ve özlü raporlar olarak sunulur. Bu çözümün uygulanması, tesis operatörlerinin bir yandan arızaları ve “standart işlem”den sapmaları hızlı bir şekilde fark etmesini ve ortadan kaldırmasını sağlar. Öte yandan, performans darboğazlarına karşı proaktif olarak yanıt vermeye yardımcı olur. Geleneksel fabrikaları Endüstri 4.0 akıllı fabrikalarına dönüştürmek, boya ve kaplama endüstrisinin çalışma biçiminde önemli değişikliklerle sonuçlanacaktır. Üretim teknikleri,maliyet, kalite ve çevresel etki arasında uygun bir dengenin sağlanması için otomatik olarak adapte olurken, iş süreçleri piyasadaki değişikliklere dinamik bir şekilde tepki verecektir. Ortaya çıkan veriler önemli bilgiler içermektedir.Üretim, işletme veya tesis verileri olsun - eğer toplanırsa, yönetilirse ve analiz edilirse, bu bilgi büyük potansiyelinin kilidi açılabilir ve bir şirketin başarısını garanti altına alabilir.