Endüstri 3.0 Nedir Kısaca

Endüstri 4.0 ya da 4. Sanayi Devrimi, birçok çağdaş otomasyon sistemini, veri alışverişlerini ve üretim teknolojilerini içeren kollektif bir terimdir. Bu devrim nesnelerin interneti, internetin hizmetleri ve siber-fiziksel sistemlerden oluşan bir değerler bütünüdür. Aynı zamanda bu yapı akıllı fabrika sisteminin oluşmasında büyük rol oynar. Bu devrim, üretim ortamında her bir verinin toplanmasına ve iyi bir şekilde izlenip analiz edilmesine olanak sağlayacağı için daha verimli iş modelleri ortaya çıkacaktır. İçeriğimizde bu sanayi devrimlerinin detaylarını bulabilirsiniz..

#Sanayi Devrimi#Endüstri 4.0#Siber-Fiziksel Sistemler#Endüstri#Nesnelerin İnterneti

İlk sanayi devrimi (1.0) su ve buhar gücünü kullanarak mekanik üretim sistemleri ile ortaya çıktı. İkinci sanayi devrimi (2.0) ile elektrik gücünün yardımıyla seri üretim tanıtılmıştı. Üçüncü sanayi devriminde (3.0) ise dijital devrim, elektroniklerin kullanımı ve BT (Bilgi Teknolojileri)'nin gelişmesiyle üretim daha da otomatikleştirildi. Şimdi dördüncü sanayi devrimi (4.0)'ı incelemeden önce bu gelişimi bir de tarihsel olarak inceleyelim.

Endüstri 1.0’dan 4.0’a Doğru

► Mekanik Üretim Tesislerinin Uygulanması (18. Yüzyıl)

• 1712 Buhar Makinesinin İcadı

► Elektrik ve İş Bölümüne Dayalı Seri Üretime Geçilmesi

• (19. Yüzyıl) 1840 Telgraf ve 1880 Telefon İcatları
• 1920 Taylorizm (Bilimsel yönetim)

► Üretim Süreçlerinin Otomasyonu (20. Yüzyıl)

• 1971 İlk mikro bilgisayar (Altair 8800)
• 1976 Apple I (S. Jobs ve S. Wozniak)

► Otonom Makineler ve Sanal Ortamlar (21. Yüzyıl)

• 1988 AutoIDLab. (MIT)
• 2000 Nesnelerin İnterneti
• 2010 Hücresel Taşıma Sistemi
• 2020 Otonom Etkileşim ve Sanallaştırma 

Şekil 1: Endüstri’nin Tarihsel Gelişimi

Endüstri 4.0’ın Yapısı

Endüstri 4.0, teknolojilerin ve değer zinciri organizasyonları kavramlarının kolektif bir bütünüdür. Siber-Fiziksel sistemlerin kavramına, nesnelerin, internetine ve hizmetlerin internetine dayalıdır. Bu yapı akıllı fabrikalar vizyonunun oluşmasına büyük katkı sağlar. Endüstri 4.0 genel olarak aşağıdaki 3 yapıdan oluşmaktadır.

► Nesnelerin İnterneti

► Hizmetlerin İnterneti

► Siber-Fiziksel Sistemler

Endüstri 4.0 ile modüler yapılı akıllı fabrikalar kapsamında, fiziksel işlemleri siber-fiziksel sistemlerle izlemek, fiziksel dünyanın sanal bir kopyasını oluşturmak ve merkezi olmayan kararların verilmesi hedeflenmektedir. Nesnelerin interneti ile siber-fiziksel sistemler birbirleriyle ve insanlarla gerçek zamanlı olarak iletişime geçip işbirliği içinde çalışabilecektir. Hizmetlerin interneti ile hem iç hem de çapraz örgütsel hizmetler sunulacak ve değer zincirinin kullanıcıları tarafından değerlendirilecektir.

Şekil 2: Endüstri 4.0’ın yapısı

Endüstri 4.0’ın Prensipleri

Endüstri 4.0, 6 prensibe dayanmaktadır.

1) Karşılıklı Çalışabilirlik: Siber fiziksel sistemlerin yeteneği ile (örn. iş parçası taşıyıcıları, montaj istasyonları ve ürünleri) nesnelerin interneti ve hizmetlerin interneti üzerinden insanların ve akıllı fabrikaların birbirleriyle iletişim kurmasını içerir.

2) Sanallaştırma: Bu yapı akıllı fabrikaların sanal bir kopyasıdır. Sistem, sensör verilerinin sanal tesis ve simülasyon modelleri ile bağlanmasıyla oluşur.

3) Özerk Yönetim: Siber-Fiziksel sistemlerin akıllı fabrikalar içinde kendi kararlarını kendi verme yeteneğidir.

4) Gerçek-Zamanlı Yeteneği: Verileri toplama ve analiz etme yeteneğidir. Bu yapı anlayışın hızlıca yapılmasını sağlar.

5) Hizmet Oryantasyonu: Hizmetlerin interneti üzerinden siber-fiziksel sistemler, insanlar ve akıllı fabrika servisleri sunulmaktadır.

6) Modülerlik: Bireysel modüllerin değişen gereklilikleri için akıllı fabrikalara esnek adaptasyon sistemi sağlar.

Endüstri 4.0 Sistemin Uygulanabilirliği

Endüstri 4.0 sistemindeki üretim, makinelerin hizmet sundukları ve ürünlerle gerçek zamanlı olarak bilgi paylaştıkları bir sisteme benzetilmektedir. Alman Yapay Zeka Araştırma Merkezi (DFKI), içinde Siemens’in de bulunduğu 20 endüstriyel ve araştırma ortağının katkısıyla kurulan Almanya, Kaiserslautern’deki küçük bir akıllı fabrikada bu gibi bir sistemin uygulamada nasıl çalışacağını sergilemektedir. Ürünler ile imalat makinelerinin birbirleriyle nasıl haberleşebileceklerini göstermek için sabun şişelerinden faydalanmaktadır. Boş sabun şişelerinin üzerinde radyo frekansıyla tanımlama (RFID) etiketleri vardır ve bu etiketler aracılığı ile makinelerin şişelerin rengini tanıması sağlanmaktadır. Bu sistem sayesinde bir ürünün radyo sinyalleriyle ilettiği bilgiler, üretimin başında itibaren dijital ortamda saklanmasına olanak sağlanmaktadır. Bu şekilde bir siber-fiziksel sistem olarak ortaya çıkmaktadır.

Endüstri 4.0'ın Avantajları

► Sistemin izlenmesinin ve arıza teşhisinin kolaylaştırılması

► Sistemlerin ve bileşenlerinin öz farkındalık kazanması

► Sistemin çevre dostu ve kaynak tasarrufu davranışlarıyla sürdürülebilir olması

► Daha yüksek verimliliğin sağlanması

► Üretimde esnekliğin arttırılması

► Maliyetin azaltılması

► Yeni hizmet ve iş modellerinin geliştirilmesi

Kaynaklar:

►CANCOM

►RockwellAutomation

►SAP

►SIEMENS

►Wikipedia

Yani, insan işini, işi kısmen gerçekleştiren akıllı makineler, programlar ve algoritmalar ile değiştirerek daha hızlı ve daha verimli hale getirmek. Şu anda, teknolojik sorunun sanayi sektörü için daha da belirgin ve gerekli hale geldiği Endüstri 4.0 olarak adlandırılan yeni bir üretim aşamasına geçiş dönemindeyiz. İlk bilgisayar çağıyla başladı. Bu ilk bilgisayarlar, sağladıkları bilgi işlem gücüne kıyasla genellikle çok basit, hantal ve inanılmaz derecede büyüktü, ancak bugün bilgisayar teknolojisi olmadan hayal edilmesi zor olan bir dünyanın temellerini attılar. 1970 civarında Üçüncü Sanayi Devrimi, üretimde daha fazla otomasyon için elektronik ve BT (Bilgi Teknolojisi) kullanımını içeriyordu. İnternet erişimi, bağlanabilirlik ve yenilenebilir enerji sayesinde üretim ve otomasyon önemli ölçüde ilerledi.

Endüstri 3.0, programlanabilir Mantık Denetleyicileri (PLC) kullanarak insan görevlerini yerine getirmek için montaj hattına daha fazla otomatikleştirilmiş sistemler getirdi. Otomatik sistemler mevcut olmasına rağmen, hala insan girdisine ve müdahalesine güveniyorlardı. Sözcüklerin kendileri açısından Endüstri 4.0, dördüncü sanayi devrimini ifade ediyor. Terim, siber-fiziksel sistemlerin (CPS), bulut bilişimin ve IIoT'nin (nesnelerin endüstriyel interneti) üretim süreçleri üzerindeki rolünü temsil etmek için 2011'de ortaya çıktı. 

Bunu daha fazla araştırmak için tarihsel sanayi devrimlerine bakalım:

1. sanayi devrimi – Üretimi mekanize etmek için buhar ve su gücü kullanılıyor.

2. sanayi devrimi – Elektrik, montaj hatları ile seri üretime olanak tanır.

3. sanayi devrimi – BT ve bilgisayar teknolojisi süreçleri otomatikleştirmek için kullanılıyor.

4. sanayi devrimi (Endüstri 4.0) – CPS ile otomasyonu ve bağlanabilirliği geliştirme

Temel olarak bir dizi artan otomasyonu izledik ve son geliştirme (ki bu hala devam ediyor), büyük verileri kullanarak bu otomasyonu tamamen yeni bir seviyeye taşıyor.

Endüstri 4.0 Nedir?

Son yıllarda, Endüstri 4.0 kavramı, yüksek teknolojik gelişmeyi teşvik etmek için hem endüstride hem de bilimsel araştırmalarda popüler hale geldi. Ancak bu terim, teknolojik benzerlikler nedeniyle öncülü (Endüstri 3.0 veya 3. Sanayi Devrimi olarak da adlandırılır) ile karışıklık yaratmıştır. Sonuçta, bu iki kavramı karakterize eden ve ayıran nedir?

Özetlemek gerekirse, sanayi devrimi kavramları, 18. yüzyılda buhar motorlarının kullanılması ve üretim sürecinin mekanizasyonu ile karakterize edilen 1. Sanayi Devrimi ile başlamıştır. Takip eden yüzyılda (XIX), elektriğin keşfi ve üretim sürecinin ardışık aşamalara ayrıldığı montaj hattı kavramı ile 2. Sanayi Devrimi ortaya çıkmıştır. Daha sonra 20. yüzyılda elektronik kontrolör ve programlanabilir bilgisayar teknolojileri tanınmaya başladı. Önceden programlanmış tek bir görevi yerine getirmekle sınırlı olan bu bilgisayarlar ve kontrolörler, endüstrinin neredeyse hiç insan müdahalesi olmadan tüm üretim hattını otomatikleştirmesini sağladı ve iyi bilinen 3. Sanayi Devrimi'ne yol açtı.

Günümüzde 21. yüzyılda Endüstri 4.0 (I4.0) veya 4. Sanayi Devrimi kavramı var. I4.0'ın ilk farkı, daha önce teknolojik atılımın önce gerçekleşmesi ve daha sonra bu dönemin Sanayi Devrimi olarak tanınmasıyla ilgilidir. Ancak şimdi I4.0 ile tam tersi oluyor, yani ilk kez Sanayi Devrimi planlanıyor ve teknolojik keşiflerle aynı anda gerçekleşiyor. Özetle, I4.0'ın uygulama gereksinimleri 3. Sanayi Devrimi'nde vardı, çünkü otomasyona ek olarak, büyük fark, endüstriyel süreçten ilgili verilerin üretilmesi ve toplanması, makineler arasındaki iletişim ve süreç özerkliğidir. Bunun için ana etkinleştirici teknolojiler Nesnelerin İnterneti (IoT), Yapay Zeka (AI) ve Fiziksel Siber Sistemdir (CPS).

1. Sanayi Devrimi

Birinci Sanayi Devrimi, 18. yüzyılda başladı. Daha önce basit çıkrıklarda üretilen iplikler, mekanize versiyon aynı anda sekiz kat daha fazla hacme ulaştı. Buhar gücü zaten biliniyordu. Endüstriyel amaçlar için kullanılması, insan verimliliğini artırmak için en büyük atılımdı. Kas gücüyle çalışan dokuma tezgahları yerine, güç için buharlı motorlar kullanılabilir. Buharlı gemi veya (yaklaşık 100 yıl sonra) buharla çalışan lokomotif gibi gelişmeler, insanlar ve mallar daha kısa sürede büyük mesafeler kat edebildikleri için daha büyük değişiklikler getirdi.

 2. Sanayi Devrimi

İkinci Sanayi Devrimi, 19. yüzyılda elektrik ve montaj hattı üretiminin keşfiyle başladı. Henry Ford (1863-1947), seri üretim fikrini Chicago'daki bir mezbahadan aldı: Domuzlar taşıma bantlarına asıldı ve her kasap, hayvanı kesme görevinin yalnızca bir kısmını gerçekleştirdi. Daha önce bir istasyon bütün bir otomobili monte ederken, şimdi araçlar konveyör bant üzerinde kısmi adımlarla üretiliyordu - önemli ölçüde daha hızlı ve daha düşük maliyetle.

3. Sanayi Devrimi

Üçüncü Sanayi Devrimi, 20. yüzyılda 70'lerde, bellekle programlanabilir kontroller ve bilgisayarlar kullanılarak kısmi otomasyon yoluyla başladı.Bunun bilinen örnekleri, insan müdahalesi olmadan programlanmış dizileri gerçekleştiren robotlardır.

 4. Sanayi Devrimi

Şu anda Dördüncü Sanayi Devrimi'ni uyguluyoruz. Bu, bilgi ve iletişim teknolojilerinin endüstriye uygulanması ile karakterize edilir ve "Endüstri 4.0" olarak da bilinir. Üçüncü Sanayi Devrimi'nin gelişmeleri üzerine kuruludur. Halihazırda bilgisayar teknolojisine sahip olan üretim sistemleri, bir ağ bağlantısı ile genişletilmekte ve deyim yerindeyse internette bir dijital ikizi bulunmaktadır. Bunlar, diğer tesislerle iletişime ve kendileri hakkında bilgi çıktısına izin verir. Bu, üretim otomasyonundaki bir sonraki adımdır. Tüm sistemlerin ağ oluşturması, "siber-fiziksel üretim sistemlerine" ve dolayısıyla üretim sistemlerinin, bileşenlerinin ve insanların bir ağ üzerinden iletişim kurduğu ve üretimin neredeyse özerk olduğu akıllı fabrikalara yol açar. Bu kolaylaştırıcılar bir araya geldiğinde, Industry 4.0 fabrika ortamlarında bazı inanılmaz ilerlemeler sağlama potansiyeline sahiptir. Örnekler arasında arızaları tahmin edebilen ve bakım süreçlerini otonom olarak tetikleyebilen makineler veya üretimdeki beklenmedik değişikliklere tepki veren kendi kendini organize eden lojistik yer alır.

Benzer İçerik: IoT Projeleri

Üçüncü Sanayi Devrimi, İkinci Dünya Savaşı sonrası başlayan ve 1970’li yıllardan sonra hız kazanan, üretimin sayısallaştığı, bilişim teknolojisi dönemi olarak da adlandırılır. Bununla birlikte, Üçüncü Sanayi Devrimi de benzer şekilde yeni bir enerji kaynağının kullanılmasıyla tetiklenen bir süreç olarak değerlendirilebilir. İkinci Dünya Savaşı’nı sona erdiren nükleer güç, devam eden yıllarda bir yıkım aracı olmaktan çıkarak bir enerji ham maddesi olarak ilgi görmüştür. Diğer yandan hesap makinesinden evrimleştirilen ve temelde yine ihtiyaç duyulan karmaşık hesapları yapma amacıyla geliştirilen “bilgisayarlar” da dönemin altyapısında önemli rol oynamıştır. Bilgisayarların işlem gücünün hızla artması akıllı makineleri doğururken, robotik endüstrinin ani ve çabuk atılım göstermesi, ilk kez üretimde insan gücünün azalmasına ve robot makinelerin insanların yerine üretimde daha fazla kullanılmasına neden olmuştur. Bu süreçte en temel kavram kuşkusuz ki bilgidir. Sosyal refahın artması ve yükselen eğitim seviyesi ile bilginin üretilmesi, yayılması ve toplumlar tarafından hızla kabul edilmesi, adına küreselleşme dediğimiz sanayi toplumundan bilgi toplumuna ilerleyen kültürel bir dönüşümü de sağlamıştır.

Elektrik-elektronik teknolojisi alanı diğer tüm alanları geliştiren, temel ve üretken bir sanayiye dönüşürken, kendi tasarım ve teknolojilerini geliştirecek güce de ulaşmış durumda. Günümüzde baş döndürücü bir hıza ulaşan teknolojik gelişmelerin itici gücü olarak nitelendirilebilecek olan elektronik endüstrisi, mikroişlemci veya bilgisayar denetimli düzenleri gerçekleştirmesi ve televizyon, cep telefonu, kişisel bilgisayarlar gibi araçları gündelik hayata yerleştirmesi nedeniyle Üçüncü Sanayi Devrimi’nin baş aktörlerinden biri olarak gösterilebilir.

Elektronik ve bilgisayar desteğinin sanayiye ve özellikle makine sektörüne entegre olması, 1969 yılında, algılayıcılardan aldığı bilgiyi kendine verilen programa göre işleyen ve iş elemanlarına aktaran mikroişlemci tabanlı bir cihaz olan ilk programlanabilir mantık devresinin (PLC) PLC Bedford, Massachusetts’te bir grup mühendis tarafından geliştirilmesiyle gerçekleşti. PLC’lerin üretim sistemlerinin otomatikleştirilmesine imkân vermesi sanayide yeni bir dönemi başlatırken, elektronik, bilgi ve iletişim teknolojilerinin gelişimi üretimin otomasyonunu sağladı. Dolayısıyla Birinci Sanayi Devrimi üretimin makineleşmesini, İkinci Sanayi Devrimi üretimin serileşmesini, Üçüncü Sanayi Devrimi ise üretimin otomasyonu ve sayısallaşmasını sağlamıştır.

Bu dönemde bilgisayar, mikroelektronik, fiber optik, lazer gibi teknolojilerin, telekomünikasyon, nükleer, biyotarım ve biyogenetik gibi bilimlerin gelişimi, üretimin yönünü ve biçimini etkilerken, iletişim ve ulaşımdaki gelişmelerle ticaret ve endüstri de küreselleşme hızını artırdı. 1969 yılında ilk programlanabilir yönetim sistemi ile başlayan 1971 yılında ilk mikro bilgisayarın icadı ile devam eden süreçte bu devrimin teknolojik olarak ilerleyeceğini göstermekteydi. Gelişen bu teknoloji endüstride makinelerin sayısallaştırılmasını sağladı ve artık makinelerde bilgisayar kontrollü sistemler kullanılmaya başlandı. Bu sistemler sayesinde  makinelerden bilgi alınmaya bu bilgilerin analiz edilmesi aynı zamanda da makine programlamasına olanak sağlayan sitemler kullanılmaya başlandı.

Makinelerin otomasyona geçişi seri üretim ve standart üretim modellerinde genişlemeyi ve hızlanmayı sağladı. Aynı zamanda yavaş yavaş esnek üretim mantığına doğru da endüstriyi zorluyordu. Müşteriler kendi taleplerine göre ürün istemeleri müşteri odaklı üretimi zorunlu kılıyordu. Bu istekleri karşılayacak şekilde üretim hatlarında yenilikler oluşturulmaya başlandı.Tüketim faktörünün belirleyici unsuru olan tüketici taleplerinin karşılanması için üreticiler bazı noktalarda değişiklik yapmak zorundaydı. Bu durum karşısında, üretim  standart üretim mantığından gelen istek ve talepleri karşılayacak şekilde dönüşmeye başladı. Bu değişim ile birlikte endüstri içindeki iletişim ve bilişim alanında yeni yazılımların ortaya çıkmasını ve kullanılması başlandı.

Üretimin yüksek adetlerde yapılabilir olması birim başına üretim maliyetini düşürmüş aynı zamanda kitlesel tüketim üretimi artırmış ve fabrikaların daha çok üretimi sayesinde daha ucuza üretme imkanını getirmiştir. İşletmeler bu güçlü silahı kullanarak kendi organizasyon ve üretim şekillerini değiştirmeye ve ürün üzerinde katma değeri olmayan işlerden kurtulmak için çalışmalar yapmaya başladılar. Buradaki amaç her endüstri devriminde olduğu gibi maliyetleri aşağı çekmek, daha verimli bir şekilde kaynak kullanımı ve neticesinde daha ucuz bir ürün elde etmektir. Bu devrim ile birlikte ortaya çıkan ve bundan sonraki tüm süreçlerde önemli bir rol oynayacak olan robotlar yavaş yavaş endüstrideki yerlerini bu devirde almaya başlamıştır. Robotlar tekrarlanan ve kas gücüne ile çalışan birçok yerde işgücünün yerini almıştır. İkinci ve Üçüncü Endüstri devrimleri karşılaştırıldığında emek üretkenliği ve ekonomik büyümeye en fazla katkıyı yapan devrimin ikincisi olduğu kabul edilmektedir. İkinci Endüstri Devrimi dünya emek üretkenliğinde 1891-1972 arasında önemli artışlar sağladı. 1972-1996 arasında ise emek üretkenliğinin yıllık ortalamasında düşüşler oldu. 1972-1996 arasında üretkenlikte azalma önceki dönemin teknolojik getirilerindeki yavaşlamadan kaynaklandı. 1995’ten önce bilgisayar ve türevi yeniliklerin üretkenlikte artışı sağlayamamasına dair olarak da söz konusu yıldan önce bilgisayarların sermaye stokunda emek üretkenliğine ciddi katkı yapabilecek ölçüde paya sahip olmadığı tezini öne sürülmektedir. Ancak bu durum 1995’ten sonra internetin popülerleşmesi ve e-ticaretin gelişmesine bağlı olarak üretkenlikte artış yeniden yükselişe geçti. Böylece çarpıcı bir şekilde İkinci Endüstri Devrimi’nin üretkenliğe ve yaşam standartlarına yükseltmeye yönelik 81 yıllık katkısı adeta buharlaşmış oldu. Ayrıca  son 10 yılda Üçüncü Endüstri Devrimi’ndeki buluşların niteliğinde de değişim görülmektedir. Bilgisayarların ofis içi insan gücüne dayalı pek çok işin yerini alma sürecinin büyük ölçüde tamamlandığını söylenebilir. Son 10 yıldaki buluşların emek tasarrufu sağlama niteliğinde olmadığını, bu buluşların daha çok eğlence ve iletişim odaklı cihazların geliştirilmiş versiyonları olduğunu belirtmek gerekir. Bu cihazlar önceki eğlence ve iletişim cihazlarındın geliştirilmiş versiyonları olsa da  bunlar üretkenliğe daha fazla katkı yapacak emek tasarrufu sağlamak yerine yeni tüketim fırsatları yaratmaktan başka işe yaramadı.

Üçüncü Sanayi Devrimi’nin en önemli gelişmelerinden bir diğeri ise dünya kaynaklarının hızla tükenmesi ve sürdürülebilirlik kavramının gündeme gelmesidir. Enerji kaynağı olarak Birinci Sanayi Devrimi’nde kömür, su ve buhar gücü; İkinci Sanayi Devrimi’nde ise petrol ve elektrik ön plandaydı. Üçüncü Sanayi Devrimi’nde, dijital devrimle birlikte yeni bir iletişim yöntemi ortaya çıkmış olsa da yeni bir enerji kaynağı gelişmedi. Nükleer enerji gibi alternatif bir enerji kaynağı Üçüncü Sanayi Devrimi’nin ilk dönemlerinde hızlı kabul görse de yaşanan aksaklıklar ve oluşan çevre felaketleri, nükleer enerji yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının öne çıkmasını tetikledi.