Endüstri 4.0
Birinci Endüstri Devrimi
1760-1830 arasındaki dönemi etkileyen Birinci Endüstri Devrimi (Sanayi Devrimi), İngiltere’deki dokuma tezgahlarının mekanikleşmesiyle etkisini göstermeye başladı. Bu kapsamda odunun yerine maden kömürünün ve buharın kullanılması sonucunda hareket gücünün artırılması, makineleşmeyi ve üretimin fabrikalara taşınmasını doğurdu. Eski model aile şirketleri ve küçük imalathaneler, yerini büyük fabrikalara bıraktı. Temelde İngiltere ile sınırlı kalan Birinci Endüstri Devrimi,
çok sermaye gerektirmeyen tekstil gibi hafif sanayiden sonra, teknolojik gelişmelerin peş peşe yaşanması ve üretim konusundaki bilgi birikiminin artmasıyla birlikte ağır sanayiyi de etkiledi.
Makineleşme Çağı olarak anılan 18. ve 19. yüzyıl arasındaki bu dönemde, yeni icatlar sayesinde kömürün yanı sıra buharın da enerji kaynağı olarak kullanılmaya başlaması makinelerin yaygınlaşmasında önemli rol oynadı. Aynı şekilde buhar, kömür ve demirin enerji kaynağı ve ham
madde olarak birlikte kullanılmaları demir yolu gelişimine de hız kazandırdı. Bu sayede makinelerle hem ham maddelerin hem de daha çeşitli, hızlı ve çok miktarda üretilen ürünlerin daha uzak yerlere taşınması ve Endüstri Devrimi’ nin Avrupa’da yayılması mümkün oldu. Birinci Endüstri Devrimi’ yle birlikte İngiltere’deki tezgah işçiliğinin makineleşmesi, üretim biçiminin ve buna bağlı
olarak sosyoekonomik yapının değişmesini sağlarken, buhar gücü teknolojisinin basım işlerinde kullanılmaya başlaması da kültür ve iletişim alanında farklı gelişmelere yol açtı. Birinci Endüstri Devrimi, dünyanın “daha küçük ve birbirine daha entegre” bir yer haline gelmesinin önemli
adımlarından biri oldu.
İkinci Endüstri Devrimi
Endüstrileşmenin ikinci aşaması temel ham madde ve enerji kaynaklarındaki değişikliklerle ortaya çıktı. Buhar, kömür ve demirin yanı sıra çelik, elektrik, petrol ve kimyasal maddeler
de üretim sürecinde kullanılmaya başladı, bu şekilde endüstri daha da gelişti.
20. yüzyılın başlarına denk gelen İkinci Endüstri Devrimi’ni, petrol tabanlı içten yanmalı motorların kullanımı tetikledi. Aynı dönemlerde Henry Ford’un otomotivde seri üretim bandı sistemi ve fabrikaların elektrikle çalışır hale gelmesi de endüstrileşmeyi hızla geliştirdi. Birinci Endüstri Devrimi’nde hakim olan demirin yerine çelik üretiminin gelişmesi, demir yolu taşımacılığını ve ticareti hızlandırırken, telefon, radyo, daktilo, ucuz gazete kağıdı gibi diğer yeni gelişmeler de
haberleşme ve iletişimi şekillendirdi. Kentler hızla büyümeye başladı; gelişmiş ülkelerde ailelerin
iş ve konaklama mekânları farklılaşmaya başladı. Yaşam biçimleri önemli ölçüde değişti. Siyasal ve ekonomik bakımdan güçlü merkezi devletler kuruldu. Birinci Endüstri
Devrimi’nde İngiltere ve Avrupa’da etkisini gösteren endüstrileşme, İkinci Endüstri Devrimi ile ABD, Japonya gibi ülkelerde de hızla yaygınlaşarak dünyanın birçok bölgesini
etkiledi.
Üçüncü Endüstri Devrimi
1970’lerden bugüne kadar süren döneme Üçüncü Endüstri Devrimi hâkim oldu. İkinci Dünya Savaşı sonrasında, elektronik, bilgi ve iletişim teknolojilerinin gelişimiyle birlikte üretimin otomasyonu sağlandı. Programlanabilir mantıksal denetleyici PLC’lerin gelişmesi sonucunda üretimde
otomasyon ileri aşamalara taşınmaya başladı. Birinci Endüstri Devrimi üretimin makineleşmesi, İkinci Endüstri Devrimi üretimin serileşmesi olarak tanımlanırken, Üçüncü Endüstri Devrimi ise üretimin otomasyonu ve sayısallaşması olarak tanımlandı. Bu dönemde bilgisayar, mikroelektronik, fiber optik, lazer gibi teknolojilerin, telekomünikasyon, nükleer, biyotarım ve biyogenetik gibi
bilimlerin gelişimi üretimin yönünü ve biçimini etkiledi. İletişim ve ulaşımdaki gelişmelerle, ticaret ve endüstri globalleşti. Bu süreçte yaşanan en önemli gelişmelerden biri de dünya
kaynaklarının hızla tükenmesi ve sürdürülebilirlik kavramının gündeme gelmesi oldu. Enerji kaynağı olarak Birinci Endüstri Devrimi’nde kömür, su ve buhar gücü; İkinci Endüstri Devrimi’nde ise petrol ve elektrik ön plandaydı. Fakat Üçüncü Endüstri Devrimi’nde, yenilenemez kaynaklardaki sıkıntılar
ve çevresel kaygılarla güneş, rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynakları önemli hale geldi.
Bütün bu gelişmelerin, daha önce mümkün olmayan yeniliklere imkân tanımasının yanı sıra, siber-fiziksel sistemler, Nesnelerin ve Hizmetlerin İnterneti gibi faktörlerin
de etkisiyle, içinde bulunduğumuz Dördüncü Endüstri Devrimi başladı.
Endüstri 4.0 Nasıl Gerçekleşecek?
Siber-Fiziksel Dünyalar
Fiziksel dünyayı uzun süredir siber dünyadan ayrı değerlendirmek mümkün olmuyor. Siber dünyanın temeli fiziksel dünyaya dayanırken, fiziksel dünyanın sınırları siber
dünya ile genişliyor. Bu iki dünyanın bir araya geldiği Siber-Fiziksel Sistemler ise iki önemli unsurdan oluşuyor: Birbirleri ile internet üzerinden ve atanmış bir internet adresi ile haberleşen nesne ve sistemlerin oluşturduğu ağ; gerçek dünyadaki nesnelerin ve davranışların bilgisayar ortamında
simülasyonuyla ortaya çıkan sanal ortam. Nesnelerin İnterneti ile birlikte çok geniş
bir iletişim ağı yaratan ve böylece gerçek ve sanal dünyalar arasındaki sınırı kaldırmaya
yönelen Siber-Fiziksel Sistemler, Endüstri 4.0’ın temelindeki güçlerden birini
oluşturuyor. Endüstri 4.0 tabanlı üretim süreçleri, sistemlerin çeşitli arayüzler üzerinden
farklı ağlara bağlanıp farklı servislerle iletişim kurmasını esas alıyor. Tıpkı akıllı
telefonlardaki internet bağlantısı ile çeşitli içeriklere ulaşmamız, çevremizdeki diğer
akıllı telefonlarla farklı platformlar üzerinden iletişim kurmamız gibi, Endüstri 4.0 da
Siber-Fiziksel Dünyalar arasındaki iletişimi makinelere yansıtıyor. Bunun en belirgin
örneği ise “Akıllı Fabrikalar”. Akıllı Fabrikalarda otomasyon süreçleri,
cihazların ve makinelerin birbirleriyle haberleşerek üretim işlemlerini kendi içlerinde belirleyip düzenlemeleri anlamına geliyor. Örneğin, üretimin herhangi bir aşamasında kaynak sıkıntısı olması
durumunda, gerekli kaynak siparişi otomatik olarak veriliyor, oluşan arızalar anında ve
yerinde tespit edilip giderilebiliyor, sistem tam kapasiteyle ve sorunsuz çalıştırılabiliyor.
Siber-Fiziksel Sistemler, sadece üretimde değil, Ar-Ge, tasarım ve pazarlama süreçlerinde de önemli farklar yaratabiliyor. Örneğin, bir fabrika fiziksel olarak kurulmadan önce simülasyon yoluyla
kurulup gerekli bütün fizibilite çalışmaları bu simülasyon üzerinden yapılabiliyor. Kısacası Siber-Fiziksel Sistemler, dolayısıyla da Endüstri 4.0, bugün belki hayal bile edemediğimiz çözümlerin üretilmesi, kaynak kullanımının iyileştirilmesi, verimliliğin artırılması anlamında gelecek vaat ediyor.
Yatay ve Dikey Entegrasyon
Endüstri 4.0’ın temelinde yatan birbirine bağlantılı yapıların sağladığı sürekli akış, üretim açısından kritik bir nokta. Bu akışı sağlamak için ise sadece belirli noktalarda değil, her noktada yatay ve dikey
entegrasyon elde etmek gerekiyor. Yatay Entegrasyon, üretim ve planlama sürecindeki her bir adımın kendi arasında, ayrıca farklı işletmelerin üretim ve planlama süreçlerindeki adımlar arasında kesintisiz bir akış sağlamak anlamına geliyor. Bu entegrasyon; ham madde tedarikinden tasarıma, üretime, pazarlamaya, sevkiyata kadar her noktayı kapsıyor. Farklı işletmeler arasında kurulan Yatay Entegrasyon yeni iş modellerinin geliştirilmesine de olanak yaratıyor. Kısacası Yatay Entegrasyon
bütünleşik ve uçtan-uca sistemler kuruyor. Dikey Entegrasyon süreçler arasında değil, tüm süreçlerde kullanılan teknolojik altyapıda kesintisiz bir iletişim ve akış sağlamak anlamına geliyor. Örneğin üretim alanındaki sensörler, aktüatörler, vanalar, motorlar, kumanda panelleri, üretim yönetimi sistemleri, kurumsal kaynak planlama yazılımları, iş zekası uygulamaları gibi birimlerin entegrasyonu bu kapsamda ele alınıyor. Dikey ve yatay entegrasyonun gerçekleştirildiği Endüstri 4.0 sayesinde, üretim süreçlerindeki değişikliklere ve sorunlara hızla karşılık verilebiliyor, müşteriye özel ve kişiselleştirilmiş üretim kolaylaşıyor, kaynak verimliliği artırılıyor, küresel tedarik zincirinde optimizasyon elde ediliyor. Öte yandan işletmeler daha esnek bir yapıya kavuşuyor. İhtiyaç duyulan
değişiklikler basit arayüz güncellemeleriyle bile sağlanabiliyor.
Büyük Veri ve Veri Analitiği
Teknolojik gelişmelerin bilgi teknolojileri dünyasına kazandırdığı en önemli iki kavram
“Büyük Veri” ve “Analitik” oldu. Cihazlar ve sistemler tarafından üretilen verilerin
hacimsel büyüklüğü, bu verilerin işlenmesi konusunu da gündeme getirdi ve böylece veri analitiği uygulamaları yaygınlaştı. Cisco’nun 2013 tarihli “The Internet of Everything” araştırmasının sonuçlarına göre, 2016 yılı itibariyle sisteme bağlanan elektronik cihaz sayısı 20 milyarı aşacak ve bu cihazlardan toplanan veri boyutu zetabayt’lara (1 zetabayt=1 milyar terabayt) ulaşacak. Böylesine büyük miktarda verinin güvenli sistemler üzerinde tutulup analiz edilerek anlamlı bilgilere dönüştürülmesi sayesinde, özellikle işletmeler değerli bilgiler edinmeye başlıyor. Oluşabilecek hatalar öngörülüp önlem alınabilirken, fırsatlar da önceden fark edilip hızla eyleme geçilebiliyor. Servis-bakım süreçleri kolaylaşırken üretim maliyetleri düşürülebiliyor. Kısacası, müşteri
beklentilerinden pazar hareketlerine kadar her konuda analizler ve öngörüler kolaylaşarak
karar alma süreçleri ve değer zincirleri iyileştiriliyor. Fakat bu boyutlara ulaşan verilerin güvenli
şekilde saklanması ve işlenmesi, üstelik bu süreçlerin gerçekleştirileceği altyapı ortamının her ölçekte işletme tarafından kullanılabilir olması da aşılması gereken bir sorun olarak karşımıza çıkıyor. Bu noktada da Endüstri 4.0 devreye giriyor. Tüm işletmelerin faydalanabileceği altyapıların, Endüstri 4.0
çerçevesinde oluşturulmasına yönelik Ar-Ge çalışmaları devam ediyor. Böylece büyük verinin ve analitiğin gücünün her işletmeye sunulması hedefleniyor.
Siber Güvenlik
Sanal ortamlar, uzaktan erişim imkanları, bulut üzerinde saklanan veriler… Bu ve benzeri imkânların getirdiği avantajlardan tam olarak yararlanabilmek için, söz konusu ortamlarda güvenliğin de maksimum düzeye çıkarılması gerekiyor. Çünkü bilgiler, özellikle de işletmelere ait veriler çok değerli. Bilgi ve veri güvenliği, endüstri için de kritik önemde. Üretimdeki her noktanın birbiriyle güvenli şekilde iletişim kurabilmesi, farklı tesislerin etkileşime girebilmesi, üretimde optimizasyonun temel anahtarlarından birini oluşturuyor. Üstelik bütün dünyada gerçekleşen bu süreçlerin temeli de bilgi ve veri aktarımına dayanıyor. Rekabetin böylesine yoğun olduğu bir alanda da aktarılan verilerin güvenliğinin sağlanması gerekiyor. Diğer bir deyişle, Endüstri 4.0 hem Siber Güvenlik ortamları sağlama hem de Siber Güvenlik'ten yararlanma anlamında çok önemli bir noktada bulunuyor. Güvenlik tehditlerinin en yaygın görülenlerinden biri, eski cihazlar ile yenileri arasında kurulan bağlantılarda oluşan sorunlar olarak ortaya çıkıyor. Bu sorunlar bilgi güvenliği ihlallerinin yanı sıra tüm üretimi tehdit eder hale bile gelebiliyor. Endüstri 4.0 ortamında ise verilerin sadece
yetkili kişilere açık olması, veri kaynaklarının ve bütünlüğünün doğrulamasının yapılabilmesi önem kazanıyor. Örneğin bir üretim tesisinde, kritik verilere sadece ve sadece yetkili kişilerin ulaşabilmesi
gerekiyor. Tesisteki cihazlara girilen bilgilerin de güvenilir kaynaklardan gelmesi ve doğruluğunun risk altında olmaması için her türlü önlemin alınması şart oluyor. Böylece, işletmeler bilgi birikimlerini ve verilerini koruma altına alabiliyor. Bu bağlamda Endüstri 4.0 da, hem güvenliği geliştirmeye hem de güvenlikten güç alarak gelişmeye devam ediyor.
Yorumlar
Yorum Gönder