Endüstri 4.0...

Savaş GÜMÜŞ

Üretim sektöründeki önemli endüstriyel devrimler sonrası ülkeler ve şirketler küresel boyutta yaşanan bu değişimlere ayak uydurmak zorunda kalmış ve artan rekabet koşulları arasında rekabet üstünlüklerini devam ettirebilmek amacıyla bazı stratejiler geliştirmişlerdir. Almanya'da gündeme gelen Endüstri 4.0 da bu stratejilerden birinin adıdır.

Endüstriyel devrimler

Tarih boyunca dört büyük endüstriyel devrim yaşanmıştır.

1-Su ve buhar gücünün daha verimli kullanılmasını sağlayan mekanik tezgahların bulunması.

2- Henry Ford'un üretim bandı tasarımı ve elektriğin seri üretimde kullanılmaya başlanması, üretim hattının geliştirilmesi.

3- 1970'lerde üretimde mekanik ve elektronik teknolojilerin yerini dijital teknolojiye bırakmasına sebep olan programlanabilir makinelerin kullanılmaya başlanmasıyla oldu.Günümüz bu Endüstri devrimi içindedir.

4- Endüstri 4.0 ise 4. Endüstriyel Devrimi başlatacağı düşünülen endüstriyel bir strateji plânıdır.

Endüstri 4.0'ın amacı

Endüstri 4.0 temel olarak Bilişim Teknolojileri ile Endüstriyi bir araya getirmeyi hedefliyor. Ana bileşenlerinden ilki Yeni Nesil Yazılım ve Donanım, yani bugünün klasik donanımlarından farklı olarak düşük maliyetli, az yer kaplayan, az enerji harcayan, az ısı üreten, ancak bir o kadar da yüksek güvenilirlikte çalışan donanımlar ve bu donanımları çalıştıracak işletim ve yazılım sistemlerinin kaynak ve bellek kullanımı açısından tutumlu olması hedefidir. İkinci ve belki de en önemli bileşen ise Cihaz Tabanlı İnternet (İnternet of Things), yeryüzündeki tüm cihazların birbiriyle bilgi ve veri alışverişi için kullanıldığı, her türlü araç gerece entegre edilmiş, sensör ve işleticilerle donanmış, İnternet bağlantılı akıllı elektronik sistem bu sisteme kısaca Siber-Fiziksel Sistemler de diyebiliriz. Üretim sürecinde fabrikalardaki makinelerde siber-fiziksel sistemlerin kullanılması demek insanlardan neredeyse bağımsız olarak kendi kendilerini koordine ve optimize ederek üretim yapabilecek 'akıllı fabrikalar' demektir. Eğer Endüstri 4.0 stratejisi gerçekleşirse üretim süresi, maliyetler ve üretim için ihtiyaç duyulan enerji miktarı azalacak, üretim miktarı ve kalitesi artacak.

Endüstri 4.0’ın en büyük amacı, birbirleriyle haberleşen, sensörlerle ortamı algılayabilen ve veri analizi yaparak ihtiyaçları fark edebilen robotların üretimi devralıp; daha kaliteli, daha ucuz, daha hızlı ve daha az israf yapan bir üretim yapmaktır.

4. Sanayi Devrimi daha çok fabrikaları etkileyecek gibi görünse de aslında gelecekteki sosyal hayatımızı bile etkileyebilecek bir yeniliktir. Üç boyutlu yazıcıları sadece sanayide değil, evlerimizde dahi kullanabilecek konuma geleceğiz. Kendi ihtiyaçlarımızı başkaları tarafından yapılan ürünlerle karşılamak yerine, kendi hayal gücümüzü kullanarak istediğimiz ürünü evimizde üretebilecek ve evimizi minik bir fabrikaya dönüştürebileceğiz.

Günümüzde yaygın olan marka bağımlılığı gelecekte yerini fayda bağımlılığına bırakacaktır. Gelecekte hangi marka kıyafeti giydiğimiz değil yerine hangi faydalı kıyafeti giydiğimiz önem kazanacaktır ve bu faydalı kıyafetleri kendimiz evimizde üretebilir konuma geleceğiz.

Türkiye’nin Endüstri 4.0’daki Yeri

Türkiye, dünyanın önde gelen üretim merkezlerinden biridir ve üretim kapasitesi Türkiye endüstrisini cazip kılsa bile gelecekte robotların üretimi devralmasıyla insan gücüne olan ihtiyaç azalacak ve yabancı şirketlerin yatırımlarını kendi ülkelerine yapmalarını sağlayacaktır. Bu nedenle ülkemizin üretim merkezi yerine, inovasyon merkezi olarak gelişen global pazarda kendine yer bulması gerekmektedir.

Bu nedenle Türkiye’nin önünde zorlu bir süreç mevcuttur. 2. ve 3. Sanayi Devrimi arasında bir evrede bulunan ülkemizin, 10 ila 15 yıl içerisinde tamamen Endüstri 4.0 girileceği düşünüldüğünde gelişen teknolojiyi yakalayıp rekabet edebilecek konuma gelmelidir. 

Endüstri devrimleri, geçmişten bu yana Dünya'yı ve toplumları küresel boyutta etkilemiştir. Üretmek insanoğlu için hep bir zorunluluk olmuş ve üretimi devam ettirmek adına yeni arayışlar içinde olunmuştur. Hangi mesleğin ya da sektörün geçmişine bakarsanız bakın tarihsel gelişmelerinde hep sanayi devrimi olgusu yatar çünkü insanlar ürettiklerini aynı zamanda duyurmalı, göstermeli ki bu süreç devam edebilsin bunun sonucunda ise gelişen ulaşım ve iletişim araçları olmuş dolayısıyla bilişim teknolojileri gelişmiş yeni sektörler ortaya çıkmıştır. 4. Endüstri Devrimi de şüphesiz yeni sektörlerin açılmasına ve geride kalmış sektörlerin yok olmasına sebep olacaktır. Bu durum yalnızca sektörler için değil insanlar, şirketler, ülkeler için de böyledir yeni endüstriye ayak uyduramayan her şey bu durumdan olumsuz etkilenecektir. Örnek verecek olursak ilk başlarda insan gücüyle çalışanlar işlerini kaybetmeye başladı, sonra teknisyenler şimdi de mühendisler işlerini kaybetmeyle karşı karşıya kalmış durumda.Endüstri 4.0'ın pozitif yönleri olumsuz etkilerini kısmen düzeltebilir her ne kadar istihdam sorunları olacaksa da yeni iş alanları da ortaya çıkacaktır.Akıllı fabrikalarda akıllı ürünler üretmek ve bu ürünlerin hayatımızı kolaylaştırması hem de bunu az enerjiyle yapacak olması büyük bir artıdır. Akıllı ürünlerin üretilmesiyle bu ürünler ihtiyaca göre farklı alanlara uyarlanıp gelişmeler sağlanabilir. Üç boyutlu yazıcılarla basit yapıda olan ürünleri herkesin üretebilecek olması, üretenle tüketenin aynı olması günümüzde hayal edilen başka bir pozitif yöndür.

Karşılaşılan zorluklar ve sonuç

Endüstri 4.0 stratejisinin hayata geçmesinde ilk aşamada donanım ve yazılım bölümünün hayata geçmesi bir problem teşkil etmeyecek gibi görünüyor çünkü donanım ve yazılım için kullanılacak enerjinin az olacağı düşünüldüğünde ve İnternet protokolünün 6. sürümü IPv6 ile birlikte milyarlarca cihazın İnternet'e bağlanmasının yolu açıldığından başlangıç olarak bir sıkıntı olmayacak demektir. Fakat üretim süreçlerinde kullanılacak makinelerin hepsinin Endüstri 4.0'ın standartlarına uygun hale getirilmesi ve programlanmasının kolay olmadığı aşikardır.

-Riske girmek istemeyen şirketler ve paydaşları arasındaki uzlaşmazlıklar,

-Değişimin maliyetli olması ve bir sorun çıktığında yine mali sorun oluşturması,

Üretim süreçlerinin bütünlüğünün korunması gerekliliği gibi sorunlara çözüm bulmak zaman alacak gibi görünüyor. Bütün bu stratejilere planlara rağmen dijitalleşme süreci uzun bir yoldur ve bu yolun işbirliğiyle daha hızlı kat edilmesi mümkün olacak.

Zirvedeki Yeni Endüstriyel 4.0 Meslekleri

1. Endüstriyel Veri Bilimciliği

Bugünlerde veri bilimciliği e-ticaret şirketlerinde güçlü bir şekilde büyüyen bir iş profilidir. Şimdilerde ise bunun yanında endüstriyel IoT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) meslekleri dünyasına girmektedir. Veri bilimcilerin görevi veriyi çıkarıp hazırlamak, gelişmiş analizler yürütmek ve elde edilen sonuçları ürün ve üretim sürecini geliştirmek için kullanmaktır. Endüstriyel veri bilimciler üretim süreci ve IT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things)sistemlerine hakim olmak zorundadır. Bunun yanında konular arasında ilişkilendirme yapabilmek için güçlü kök neden analizi yeteneklerine sahip olup çözüme ulaşmalıdırlar. R programlama dili gibi istatistiki programlama dilinin yanı sıra Python gibi genel amaçlı programa dilleri bilinmesi gerekmektedir. Bu meslekteki bireylerin önemli sorunların devamlı şekilde üstesinden gelme konusunda esnek olmaları, uzaktan veya yerinde çalışabilmeleri gerekmektedir.

2. Robot Koordinatörlüğü

Yarı otonom, otonom ve hatta insansı robotlar fabrikalarda üretim alanlarına inmeye başladı. Robot koordinatörlüğü üretim alanındaki robotları denetlemek ve arıza veya hata sinyallerine karşılık verme sorumluluklarıyla yeni bir endüstriyel IoT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) mesleği olacak. Aynı zamanda rutin ve acil bakım işlerini yürütmek ve gerektiğinde uzmanlara başvuracaklar. Eğer robot servis dışı kalmak zorunda kalırsa aksaklık süresini azaltmak için koordinatör robotu yedeğiyle yerini değiştirecek. Ayrıca üretici yeni işe alım ihtiyacını azaltarak makine operatörünü yeniden eğitebilecek. 

3. IT/IoT Çözüm Mimarlığı

Üretim şirketlerindeki IT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) sistemleri her geçen gün daha karışık ve önemli olmaktadır. Sayısı sürekli artan birbirine bağlı makine ve ürünleri kontrol edebilmek amacıyla IT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) çözüm mimarları tüm sistemin tasarımının sorumluluğunu üstlenmektedir. Diğer teknik mimarlarla teknik şartnameler üretip farklı teknoloji, platform ve insanları birbirine entegre etmektedirler. Uzaktan yönetim, bakım kontrolü gibi bilgisayar tarafından gerçekleştirilen birçok uygulamanın da sorumluluğunu üstlenmektedirler. Endüstriyel veri bilimciler gibi IT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) çözüm mimarları know-how ve IT(Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) tecrübesinin yanı sıra veri yönetimi, uygulamaları ve gibi teknolojik yeteneklere sahip olmalıdırlar.

4. Endüstriyel Bilgisayar Mühendisliği / Programcılığı

IT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) çözüm mimarlarının önerdiği çözümler endüstriyel bilgisayar mühendisleri tarafından uygulamaya konmaktadır. Bu meslek için 3 çeşit programlama yeteneği gereklidir. Öncelikle programcılar Java, C++ veya Phyton gibi genel amaçlı dillerde tecrübeli olmalıdırlar. Matlab, Simulink gibi endüstriyel simülasyonda kullanılan veya R gibi veri analizinde kullanılan özel amaçlı uygulamaları iyi bir şekilde kullanabilmeleri gerekmektedir. Son olarak endüstriyel programlama ortamında robot ve akıllı cihazlar gibi programlanması gereken donanımlar önemli bileşenlerdir. C, VHDL gibi dillerin kombinasyonu veya Kuka’nın KRL dili gibi özel diller bu cihazları programlamak için kullanılmaktadır. Ayrıca bulut sistemine artan yönelim ile yeni programlama yaklaşımları, yeni protokoller veya node.js gibi yeni programlama dillerinin de ortaya çıktığı hesaba katılmalıdır.

5. Bulut Hesaplama Uzmanlığı

Birkaç yıl öncesine kadar tüm önemli bilgiler bilgisayarın hard diskine depolanmaktaydı. Ancak bu yöntem tehlikeli ve kullanışsızdı. Uzak bir yere gidildiğinde hard diskinizde depoladığınız verilerinize ulaşmak mümkün değildi. Yüksek hızlı internetin daha da yaygınlaşması bulut adlı sistemde her türlü belgenin depolanabilmesiyle bu durumun değiştiği söylenebilir. Sürekli internete bağlı sunucular ile istenilen herhangi bir noktadan verilere ulaşmak mümkündür. 

Bulut hesaplama sorunsuz bir kullanıcı deneyimi sağlamak için çok büyük gayret ve çalışma gerektirmektedir. Bulut hesaplama uzmanları ise bu zorlu sürecin üstesinden gelebilen, sistem, yazılım mühendisliği ve şebeke yönetimi tecrübeleri olan kişilerdir. IoT(Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) bu uzmanların birbirine bağlı cihazlarla çalışacak uygulamaları tasarlayıp inşa etmelerini gerektirmektedir. Ürünlerini ortaya koyabilmeleri için know-how bilmeleri gerekmektedir. Bir diğer önemli konu ise milyon hatta milyarlarca dolarlık cihazların yönetimi için şirketlerin bu alanda en iyi uzmanlarla çalışmak istemesidir.

6. Veri Güvenliği Uzmanlığı

İcat edilen ilk bilgisayarları çalıştırdığımız günden itibaren veri güvenliğinin sağlanması zorunlu ve öncelik olmuştur. Veri güvenliği uzmanları bozukluk veya kötü niyetli saldırıların neden olabileceği kayıpları önlemektedir. IoT (Cihaz Tabanlı İnternet - İnternet of Things) ile milyarlarca cihazın internete bağlı olmasıyla verilerle ilgili bir çöküş yaşanma ihtimali artmakta ve verilerin izinsiz kurcalanmasına fırsat doğmaktadır. 2014 yılında şirketlerin % 40’tan fazlası bir şekilde veri sızıntısı sorunu yaşamıştır. 

Cihazların birbirleriyle bağlantısının artmasıyla hackerların zayıf nokta bulması ve özel bilgileri tehdit amaçlı kullanma ihtimali artmaktadır. Finansal geçmiş, sağlık durumu veya atılan mesajlar bu tehditlerin konusu olabilir. Veri güvenliği uzmanları internetin anlaşılması zor kısımlarını iyi bilmeli ve bağlı olan cihazları saldırılardan korumalıdırlar. Akıllı trafik ışıklarından kişilerin online fitness kayıtlarına her türlü dijital varlığı koruyabilecek planlar geliştirip veri eğilimlerini analiz etmeleri gerekmektedir. Sürekli araştırma yapıp ortaya çıkan tehditlerin başarılı bir şekilde üstesinden gelmeleri gerekmektedir. Ayrıca güvenliğin herhangi bir şekilde kırılmasına karşın daima yedek planlarının olması gerekmektedir.

7. Şebeke Geliştirme Mühendisliği

Amerika Birleşik Devletleri’nde şebeke sistemi 1900'lü yıllara dayanan çok eski ekipmanların oluşturduğu karışık bir sistemdir. Verimsiz, kullanışsız, güven vermeyen ve pahalı olan bu sistemin yerine gelen akıllı şebekeler şebeke geliştirme mühendislerinin yeteneklerine ihtiyaç duymaktadır. 

Akılı şebeke sistemi etkisini evlerden başlayarak göstermektedir. Bütün elektrikli aletlerin birbirleriyle iletişime geçmesi güç kullanımının optimize edilerek enerjiden tasarruf edilmesini sağlayacaktır. Böyle bir iletişim daha geniş bir çapta yapılırsa tasarruf miktarı artacaktır. Bunun gerçekleşmesi için ise bütün güç tüketen aletlerin benzer bir platformda veya işletim sisteminde çalışması gerekmektedir. Akıllı şebeke mühendislerinin aynı zamanda güneş ve rüzgar enerjisinin getirdiği zorlukların üstesinden gelmeleri gerekmektedir. Bu sistemler güneş ışını miktarı veya rüzgar şiddetine göre değişiklik gösterebileceği için şebekede düzensizlik meydana gelebilir. Akıllı şebeke sisteminin gelişmesi ucuza mal olmayacaktır. Ancak biraz ekstra çaba ve yaratıcı tasarımlarla, şebeke sisteminin internet çağına ayak uydurmasını sağlayan mühendisler sayesinde daha fazla verimlilik ve daha az kesinti sağlanmış olacaktır.

8. 3-D Yazıcı Mühendisliği

Bilgisayardaki 3-D modeli alıp katman katman işleyerek nesneyi oluşturan 3-D yazıcılar yıllar önce icat edilmiş olmasına rağmen son zamanlarda yapılan gelişmeler sonucu şirketler için cazip bir hale gelmiştir. Oyuncak parçaları, protezler, silah parçaları 3-D yazıcılarla üretilen nesnelerin sadece birkaçıdır. Ayrıca gerekli devrelerin entegre edilmesiyle 3-D yazıcıdan çıkmış ürün IoT ile çalışabilir hale gelmektedir. Bir hasta için üretilen kalpteki sensörler kalp fonksiyonlarını izleyebilir ve buna bağlı olarak düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol edebilmektedir. Bütün veriler doktorun bilgisayarı aracılığıyla hastaya ulaşabilir, hatta hasta son durumu telefonuyla takip edebilmektedir. Bu tarz gelişmiş 3-D yazıcı ürünleri ortaya koyabilmek için 3-D yazıcı mühendislerinin yazıcının yazılımla bağlantısını iyi bilmesi gerekmektedir. Aynı zamanda farklı çeşit plastiklerin 3-D yazıcıda ne kadar iyi işlev görebileceğini bilmeleri gerekmektedir. 3-D yazıcı mühendislerinin endüstri ve makine mühendisliği geçmişlerinin olması gelişen bu teknolojinin gelişiminde kendilerine önemli bir yer bulmalarını sağlayacaktır. 

9. Endüstriyel Kullanıcı Arayüzü Tasarımcılığı

Tüketici dünyasından endüstri dünyasına doğru kayan bir başka iş ise kullanıcı arayüzü ve deneyimi tasarımıdır. Tablet ve cep telefonlarında kullanımı kolay panel tasarımından, makine arayüzü ve robotlarla etkileşime kadar, işleyiş ve bakım üzerine bilgisayar ile elde edilen arttırılmış gerçeklik uygulamaları ve son olarak endüstriyel ürünlerin kullanıcıları için servis ve ürün tasarımı; kullanım kolaylığı için optimize edilmesi gereken kullanıcı arayüzlerinin sayısında çarpıcı bir artış olacağının göstergesidir. Kullanıcı deneyimi tasarımcısının görevi ürünün doğru bir şekilde bir aşamadan diğerine ilerlemesini sağlamaktır. Kullanıcı arayüzü tasarımcısı ise kullanıcı deneyimi tasarımcısının gösterdiği yolu takip ederek kullanıcının etkileşimde olduğu her ekran veya sayfayı tasarlamakla sorumludur. İki işin de endüstri için önemi gittikçe artmaktadır. Tasarımcıların endüstriyel yazılım mimarisi ve gelişmiş programlama yaklaşımları konusunda bilgi sahibi olmaları gerekmektedir.

10. Giyilebilir Teknoloji Tasarımcılığı

Birçok şirket elektroniğin sınır tanımaz gelişimiyle günümüzde giyilebilir teknoloji üzerine yoğunlaşmaktadır. Gençlerin %70’inden fazlası gerçek anlamda giyilebilir teknoloji talep etmektedir. Kalp atışı sayan, yakılan kaloriyi hesaplayan ve değerleri telefonda gösteren bileklikler bu teknolojiye örnektir. Zararlı hareketleri önleyen ve hareketleri takip eden pilates topları veya navigasyon özelliği ve gelen bildirimleri gösteren akıllı mücevherler bu teknolojinin sadece birkaç örneğidir. Bu tarz tasarım ürünlerinin mühendis bakış açısı için yeterince zor olduğu söylenebilir. Ürünlerin moda anlamında çekici olmasını sağlamak da aynı şekilde zordur. İnsanların çok azı ürünleri sadece teknoloji açısından değerlendirecektir. Eğer giysiler güzel olmazsa ilgi görmeyecektir. Giyilebilir teknoloji tasarımcıları amaçlarına uygun en yeni teknolojileri ve aynı zamanda moda olan giysileri takip etmelidirler.