2011 yılında Almanya’da düzenlenen teknoloji fuarında “Endüstri 4.0” ilk defa dile getirildiğinden beri tüm dünyanın gündemine oturmuştur. Bazı kaynaklarda 4. Sanayi Devrimi olarak geçmektedir. Endüstri 4.0 bir Alman projesidir. Alman hükümetini buna sevk eden ise Avrupalı devletleri ekonomik anlamda sarsan Çin üretim imkânlarıdır.

Almanya, Japonya ve Amerika gibi gelişmiş ülkeler Endüstri 4.0 hedefine yönelmiştir. Endüstri 4.0 bir hedeftir ve bilişim teknolojileri ile tüm yaşamsal mekanizmaları bir arayı getirmeyi amaçlamaktadır. Endüstri 4.0; bilişim, iletişim, internet, sensör (veri toplama), otomasyon, yapay zekâ ve robotik teknolojilerinin üretim süreçlerini yoğun biçimde etkilemesi ve dönüştürmesi ile ortaya çıkan yeni bir durumdur. Yeni Dünya düzenini getirecek olan Endüstri 4.0 ile üretim ve yaşam alanlarının tamamı akıllı donanımlara sahip olacak ve sistemler birbiri ile bütünleşmiş şekilde çalışacaktır. Endüstri 4.0’ın en geç yirmi yıl içinde tamamen uygulamaya geçeceği belirtilmektedir. Üretim ile tüketimi yeniden yapılandıracak olan bu sistem ile zengin ve fakir ülkeler dağılımı da yeniden şekillenecek ve ülkeler arasındaki gelir dağılımında uçurumlar oluşacaktır.

Endüstri 4.0 konusunda henüz bilgi birikimi zayıftır. Ülkeler kendi bünyelerinde buna yönelik araştırma birimleri kurmuşlardır. Mevcut sanayi imkânlarında durumları iyi olan firmaların hevessiz olması da gelişime zarar vermektedir.

Endüstri 4.0 bir sistemin genel nitelendirilmesidir ve üçayaklı bir organizasyonu ifade eder. Organizasyonun ayakları ise; nesnelerin interneti, hizmetlerin interneti ve siber-fiziksel sistemlerdir.  Sistemlerin birbiriyle iletişim halinde olması esasına dayanan Endüstri 4.0 da’ makineler birbiri ile iletişime geçebilecek, verilerin analizini yapacak ve gerektiğinde insana haber verecektir. Makineler birbirleri ile iletişimi kablosuz olarak sensörler vasıtasıyla sağlayacaktır. Tüm bunlar olurken sistem daha az maliyetle çalışacak, daha çabuk üretim yapacak ve çok az fire veren bir işleyişe sahip olacaktır.  Sistemler eski sitemlere göre daha küçük olacak ancak daha fazla güvenlikli üretim yapacaklardır. Endüstri 4.0’ın merkezinde robotlar vardır. Makineleri yöneten, verileri değerlendiren ve diğer üretim kararlarını alanlar robotlardır. Bazı yazarlar tarafından karanlık fabrikalar olarak isimlendirilen ışıksız ve insansız üretim sahaları çoğalacaktır. Bunun yanında üç boyutlu yazıcılar Endüstri 4.0’ın başka bir boyutudur. Bu yazıcılar sayesinde tüm ihtiyaçlar basit bir dokunuşla evde üretilebilir hale gelecek ve büyük firmalara bağlılık ortadan kalkacaktır. Unutulmamalıdır ki Endüstri 4.0 tam anlamıyla faaliyete geçtiğinde sosyal sorunlar da baş gösterecektir. Bunun akla ilk geleni ise işsizliktir.

Sanayi Devriminden Endüstri 4.0’a:

Teknolojik gelişmelerin en çok etkilediği alanlardan birisi de endüstridir. Her teknolojik yenilik doğrudan endüstriyel alanda etkisini göstermekte ve üretim alanında hızlıca yayılmaktadır. Birinci sanayi devriminin başlangıcı su ve buhar enerjisi ile çalışan makinelerin üretim alanında kullanılması ile oluşmuştur. Bu makineler vasıtasıyla daha hızlı üretim yapılma imkânı olmuş, büyük fabrikalar kurulmuş ve sanayileşmeye başlayan toplumlar meydana gelmiştir.

Cincinnati’de kurulan mezbahalar ile Ford fabrikalarındaki montaj sahalarının elektrik vasıtasıyla hareket ettirilip daha hızlı bir üretimin mümkün olmasıyla seri üretim başlamış ve 2. Sanayi Devrimi gerçekleşmiştir. 3. Sanayi devrimi ise bilişim teknolojilerinin, otomasyonların ve yazılımların endüstride kullanılmasıyla gerçekleşmiştir. 

Endüstri 4.0 yapı taşları veya tetikleyen unsurlar şunlar: 

1. Nesnelerin İnterneti, IoT 

2. Simülasyon (Simulation) 

3. Otonom Robotlar (Autonomous Robots) 

4. Katmanlı Üretim (Additive Manufacturing) 

5. Arttırılmış Gerçeklik (Augmented Reality) 

6. Bulut Bilişim (Cloud Computing) 

7. Siber Güvenlik (Cyber Security) 

8. Büyük veri ve analizi (Big data and Analytics) 

9. Yatay ve dikey sistem entegrasyonu (Horizantal and vertical system Integration)

 Nesnelerin İnterneti, IoT (Internet of Things): Nesneler, insanlar ve bulut servislerinin internet üzerinden birbirine bağlanmasıdır. Bir diğer deyişle makinelerin birbirleri ile kablosuz iletişimini ifade eder. 

Simülasyon (Simulation): Herhangi bir sürecin ya da sistemin işletilmesi için zamanlı olarak yapay bir ortam oluşturulması ya da düzenin taklit edilmesidir. Gerçek dünyada gerçekleşen süreçlerin ya da sistemlerin gerçeğe çok yakın bir şekilde taklit edilmesi insan emeğinden zaman tasarrufuna, ekonomik anlamda kazançtan kazaların önlenmesine birçok konuda büyük avantajlar sağlamaktadır. Üretim maliyeti çok yüksek olan ve insan kaynaklı hatalar nedeniyle herhangi bir kaza gerçekleşmesi halinde hem insan canına mal olan hem de çok büyük bir maliyetin boşa gitmesine neden olan teknik donanımlarının uzmanlık eğitimi, bilgisayar ortamında kullanılan simülasyon programları sayesinde gerçek zamanlı ancak risksiz olarak yapılabilmektedir. Gerçek dünyadaki sistem ve süreçlerin programlama ile oluşturulan yapay ortama taşınması olarak da tanımlanan simülasyonlar, bilgisayar yazılımları sayesinde bire bir gerçeklikte herhangi bir olayı taklit edebilmektedir.

Otonom Robotlar (Autonomous Robots): “Otomasyon” dediğimiz zaman akla ilk gelen sözcüklerden biri de robotlar ya da robotik teknolojileridir. “Otonom Robotlar”, otomatik iş yapma özelliği olan robotlardan çok, belli zekâya sahip robotik sistemler olarak tanımlanabilir. Örneğin, akıllı fabrikalarda robotlar birbirini tanıyarak, iş bölümü yaparak, haberleşerek, analizler yaparak, değişikliklere daha hızlı uyum sağlayarak üretimi yönetebilir hale gelecek.

Katmanlı Üretim (Additive Manufacturing): 3D yazıcılarla üretilen objeler bir süredir hayatımızda yer alıyor. Bu teknolojinin endüstriyel boyutta kullanılmasına ise “Katmanlı Üretim” adı veriliyor. Katmanlı üretimle, sanal üç boyutlu bir model, özel yazılımlarla katmanlara dilimlendikten sonra 3 boyutlu yazıcı vasıtası ile tabandan başlanarak katman katman fiziksel bir modele dönüştürülmektedir. Katmanlı üretim sayesinde, tasarımda büyük bir esneklik sağlanmaktadır. Üretimi mümkün olmayan ya da güç olan parçalar bu sayede kısa sürede kolaylıkla üretilmektedir.

Arttırılmış Gerçeklik (Augmented Reality): Ses, video, grafik veya GPS verileri gibi bilgisayar tarafından üretilip duyusal girdi ile artırılıp canlandırılan elemanların fiziksel, gerçek dünya ortamıyla birleştirilmesiyle oluşturulan yeni bir algı ortamının canlı doğrudan ya da dolaylı bir görünümüdür. Artırılmış gerçeklikle insan duyusuna hitap edecek ve hislerini hareket geçirecek girdiler bilgisayar tarafından modifiye edilip zenginleştirilir ve ortaya çıkan yeni gerçeklik kullanıcının algısına sunulur. Zenginleştirme gerçek zamanlı gerçekleşir ve çevredeki ögeler ile etkileşim içindedir. Artırılmış Gerçeklik ile kullanıcı gerçeklik ortamını oluşturan bilgiler ve diğer ögelerle etkileşime girebilir. Bulunulan çevreyle ilgili yapay bilgi ve ögeler gerçek dünyayla bağdaşabilir.

Bulut Bilişim (Cloud Computing): Bilgisayarlar ve diğer cihazlar için, istendiği zaman kullanılabilen ve kullanıcılar arasında paylaşılan bilgisayar kaynakları sağlayan, internet tabanlı bilişim hizmetlerinin genel adıdır. Bulut bilişim teknolojisinin gelişmesi sayesinde, büyük verilerin internet üzerinde depolanabilirliği ve bu verilerin erişilebilirliği olanaklı hale gelmiştir. Bu imkanlar doğrultusunda Endüstri 4.0’ın yapı taşlarından olan büyük veri (big data) tanımı endüstride uygulanabilme imkanına sahip olmuştur.

Siber Güvenlik (Cyber Security): Bilişim sistemlerinde insanlarla veya kurumlar arası kurduğumuz iletişimin, yaşamın, entegrasyonun, maddi veya manevi varlıklarımızın hatta elektronik ortamdaki verilerimizin güvenliğinin, bütünlüğünün ve gizliliğinin korunması şeklinde tanımlayabiliriz. “Endüstri 4.0, dijitalizasyon, nesnelerin İnterneti (IoT),yeni servisler, veriler ve bağlantılar” aynı zamanda bilgisayar korsanlarına veri hırsızlığı ve endüstriyel casusluk için yeni yollar açmaktadır. 4. Sanayi Devrimiyle büyük şirketler siber risk tehdidinin artacağına inanmakta ve bunun için çözüm yolları araştırmaktadırlar. 

Büyük veri ve analizi (Big data and Analytics): Web sunucularının logları, internet istatistikleri, GSM operatörlerinden elde edilen arama kayıtları, bloglar, sosyal medya yayınları (Bunlar eskiden bilişimciler tarafından çöp bilgi olarak tanımlanıyordu), RFID etiketleri ve sensörlerden (IoT) gelen bilgiler gibi büyük sayıda bilgiden oluşuyor. Veri Analitiği, yüksek hacimli verilerden bir iş değeri yaratmak üzere istatistik bilimi ile modern sayısal hesaplama yöntemleri arasındaki entegrasyonu sağlayarak firmaların bu potansiyeli açığa çıkarmalarını sağlamakta.

Yatay ve dikey sistem entegrasyonu (Horizantal and vertical system Integration): Endüstri 4.0 ile şirketler, departmanlar, işlevler ve yetenekler çok daha uyumlu hale gelecektir; çünkü şirketler arası, evrensel veri entegrasyon ağları evrim geçirmekte ve tamamen otomatikleştirilmiş değer zincirlerini etkinleştirmektedir. Yatay entegrasyon da şirketin içinde bulunduğu tedarik zincirindeki partner firmaların yazılımlarının senkron çalışması. Her ikisi de kablosuz. Her iki entegrasyon da teknik olarak bulut (cloud) içinde yapılıyor. Dikey entegrasyon şirketin içindeki SCADA, MES,ERP sistemleri ile nesnelerdeki gömülü yazılımların ve RFID yongalarının haberleşmesi ve bütünleşmesi anlamına geliyor. 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.

Endüstri 4.0’ın İlkeleri

* Karşılıklı Çalışabilirlik: Bu ilke insanlar ile robotlar arasındaki iletişimi ifade eder. İnsanlar uzaktan makineleri kontrol edebilmekte iken, makineler de çözemedikleri bir problem ile karşılaştıklarında sistem yöneticisi olan insana haber vermektedir.

* Sanallaştırma: İnsan ile makineler arasındaki bağlantının fiziki olmaması demektir.

* Özerk Yönetim: Akıllı fabrikalar içindeki makineler yani robotlar olağan durumlar içerisinde veri analizlerine dayanmak suretiyle bir üretim kararını kendi başlarına alabilmektedir.

* Gerçek-Zamanlı Yeteneği: Üretim verilere dayanmaktadır. Veriler değiştiği zaman doğrudan üretime müdahale edilmekte ve üretim yeniden şekillendirilmektedir. Çünkü Endüstri 4.0’da sistemdeki tüm veriler tek elde birikir. Karmaşık bir bilgi yığını yoktur. Gereksiz ve zamansız üretim yapılmaz. Sistem içerisinde meydana gelen aksaklık derhal fark edilir.

* Hizmet Oryantasyonu: Robotların herkese anında ulaşması anlamına gelir.

* Modülerlik: Esneklik olarak da bilinen bu kavram yeni akıllı fabrika sistemindeki değişikliklerin kolay olması demektir. Üretimle ilgili plan değişikliği olduğunda basit bir program yardımı ile yeni üretim aşamasına ve tekniğine geçilebilmektedir. Günümüzde fabrikanın ya da makinelerin toptan değiştirilmesi gerekmektedir.

Endüstri 4.0'ın Avantajları

Endüstri 4.0 sayesinde sistemler hızlı ve etkin bir üretim yapacaktır. Sistemler üzerindeki olası arızlar en kısa süre içerisinde tespit edilip eksikliği halledilebilecektir. Verimlilik oranı oldukça yüksek olup sayıdan ziyade kalite odaklı üretim gerçekleşecektir. Üretimde esneklik sayesinde basit işlemle teknikler değiştirilecek, ürünler üzerinde oynama yapılacaktır. Bu kadar olumlu gelişme karşısında maliyetler minimize edilecek, kocaman fabrikaların yerini küçük aletler alacaktır. Fabrikalar, evler uzaktan izlenebilecek ve uzaktan işlem yapılabilecektir.

Endüstri 4.0 ile Birlikte Gelecek 10 Yeni Meslek 

Gelişen endüstrinin gerekliliklerine bağlı olarak her geçen gün yeni meslek dalları oluşmaktadır. Endüstri 4.0 ile endüstrinin işleyişinden, yönetim organizasyonuna kadar birçok alanda olacağı gibi iş tanımlarında ve çeşitlerinde de oldukça önemli değişimler olması bekleniyor. Endüstri 4.0’ın beraberinde getireceği planlanan 10 meslek grubu: 

1. Endüstriyel Veri Bilimciliği 

2. Robot Koordinatörlüğü 

3. IT/IoT Çözüm Mimarlığı 

4. Endüstriyel Bilgisayar Mühendisliği /Programcılığı 

5. Bulut Hesaplama Uzmanlığı 6. Veri Güvenliği Uzmanlığı 

7. Şebeke Geliştirme Mühendisliği 

8. 3-D Yazıcı Mühendisliği 

9. Endüstriyel Kullanıcı Arayüzü Tasarımcılığı 

10. Giyilebilir Teknoloji Tasarımcılığı

Endüstri 4.0’ın Türkiye için önemi: 

Endüstri 4.0’ın global ekonominin her noktasında tüm sektörlere uzanan bir etkisi olacağı öngörülüyor. 2020’ye kadar 20 milyar cihaz birbirine bağlandı ve 20 yıl içerisinde verimlilik artışı ve maliyet düşüşleri sayesinde trilyonlarca dolar ekonomik katkı sağlayacağı tahmin ediliyor. TÜSİAD’ın 2016 Mart ayında Boston Consulting Group ile birlikte yayınladığı “Türkiye’nin Küresel Rekabetçiliği için bir Gereklilik olarak Endüstri 4.0: Gelişmekte Olan Ekonomi Perspektifi” isimli raporda,çarpıcı rakam ve tespitlere yer verilmiştir: İhracatımızın, ithalata bağımlılık oranı %62 seviyesinde ve artmaktadır. Yüksek Teknoloji içeren ürünlerin ihracattaki payı yalnızca %4 seviyesindedir. AB ülkeleri arasında bu oran %10-25 arasındadır. Yetkinlikleri sınırlı olan iş gücü ve ekosistemler, yeni teknolojilerin benimsenmesini yavaşlatmaktadır. İş gücünün sanayiden hizmet sektörüne doğru kayması, üretim sektöründe çalışanların işten ayrılma hızını arttırmaktadır. AB, ihracatımızın içinde %50 paya sahiptir. Türkiye’nin ucuz işgücü nedeniyle halen sahip olduğu % 2 ile %23 arasındaki rekabet avantajının, Endüstri 4.0 uygulamaları nedeniyle kaybolma tehlikesi vardır. Türkiye’de Endüstri 4.0 alanına yapılacak 15 Milyar TL yatırım sayesinde % 4-7 verimlilik artışı ile 10 yıl içinde 200 Milyar TL’lik GSYİH artışı yakalanabilir. Katma Değerli Ürünler üretmek için Endüstri 4.0 bir gerekliliktir. Teknoloji hızla gelişiyor ve bu gelişime bizimde muhakkak ayak uydurmamız gerekmektedir. Sonuç olarak ülkemizi muassır medeniyetler seviyesine getirebilmek ve çağdaşlaşmak adına endüstri 4.0’ı ülkemize bizler getirmeliyiz.

KAYNAKÇA

M.Oktay ELDEM, Elektronik Y.Müh. – ENDÜSTRİ 4.0

Doç. Dr. Suna Ertunç - Endüstri 1.0’dan 4.0’a Tarihsel Gelişim

https://bilgiocakta.com/uploads/ekitaplar/16.pdf