Endüstri 4.0: ‘Nesnelerin İnterneti’nin Hayatımıza Katacakları

Sanayi devriminin ilki su ve buhar gücünün kullanılması ile 18. yüzyılın ilk çeyreğinde ortaya çıktı. Buhar makinesinin icadı ve mekanik üretim tesislerine dayanan devrimi yaklaşık yüzyıl sonra seri üretime geçilmesi ile başlayan 2. devrim dalgası takip etti. Üretimin serileşmesinde elektriğin kullanımı ve iş bölümüne dayanan sistemin uygulanması etkili oldu.

Endüstri Tarihine Kısa Bir Yolculuk

20. yüzyıla gelindiğinde dünya nihayet dijital çağa adım attı ve devrimlerin 3. sü olan dijital sanayi devrimi çağı başladı. Elektronik ve bilgi teknolojilerinin geliştirilmesi sayesinde üretim süreçlerinin otomasyonu gerçekleştirildi. Peki, devrimler bu çağ ile sona mı erdi? Aksine, 3. devrim otonom makine ve sanal ortamların çağını başlatarak tüm dengeleri alt üst eden 4. sanayi devrimini getirdi.

2011 yılında yapılan Hannover Fuarı’nda ilk kez bahsedilen 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.

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, teknolojilerin ve değer zinciri organizasyonları kavramlarının kolektif bir bütünüdür. Siber-Fiziksel sistemlerin kavramına, nesnelerin internetine ve hizmetlerin internetine dayalıdır.

Siber-Fziksel Sistemler (CPS)

Siber fiziksel sistemler;

…tümleşik sistemleri içeren ve haberleşebilen nesneler, cihazlar, makineler ve lojistik bileşenlerdir

… İnternet üzerinden ve İnternet servislerini kullanarak haberleşebilir

… birbirleriyle ağ oluşturabilir ve özerk biçimde ve insanlarla birlikte merkezi olmayan şekilde karar alabilir.

Siber fiziksel sistem (CPS) İnternet gibi bir veri altyapısı üzerinden haberleşebilen enformasyon teknolojileri (IT) / yazılım bileşenleri ile mekanik ve elektronik parçalardan oluşan ağ anlamına gelmektedir. Siber fiziksel sistem son derece karmaşıktır. Siber fiziksel sistemler tümleşik sistemlerin kablolu veya kablosuz haberleşme sistemleri aracılığıyla ağ haline getirilmesi suretiyle oluşturulmaktadır. Terim, Almanya genelinde elektrik şebekesinin daha da geliştirilmesi, akıllı bir elektrik şebekesi gibi büyük, merkezi olmayan, karmaşık sistemlerin araştırılması ve geliştirilmesi ve belirli üretim ihtiyaçlarına son derece dinamik şekilde adapte edilebilecek yenilikçi endüstriyel üretim tesislerinin tasarlanmasına dair yeni, teorik bir temele ihtiyaç duyulmasından ortaya çıkmıştır.

Siber fiziksel sistemlerin kullanım alanı çok geniştir. Uygulama alanları yüksek güvenilirlikli medikal ekipman ve sistemleri, ortam destekli yaşam sistemleri (AAL), IT trafik yönetimi ve ulaştırma lojistik sistemleri, arabalar için network haline getirilmiş emniyet ve sürücü yardım sistemleri, endüstriyel proses kontrol ve otomasyon sistemleri, sürdürülebilir çevre etki ve izleme sistemleri, enerji kaynağı yönetim sistemleri, askeri sistem networking sistemlerini ve haberleşme ve kültürle ilgili altyapı sistemlerini kapsamaktadır.

Nesnelerin İnterneti

İlk kez 1999 yılında Kevin Ashton tarafından kullanılan Nesnelerin İnterneti (Internet of Things/IoT), standart olarak “benzersiz bir şekilde adreslenebilir nesnelerin kendi aralarında oluşturduğu, dünya çapında yaygın bir ağ ve bu ağdaki nesnelerin belirli bir protokol ile birbirleriyle iletişim içinde olmaları” şeklinde tanımlanıyor. Bu tanıma göre her bir nesne mobil ağ üzerinden ulaşılabilen özelliklere sahip. 2020 yılına kadar 24 milyardan fazla IoT cihazı olacağı yönündeki tahminlerin ortaya koyduğu bir gerçek var: Dünya giderek daha fazla değişecek.

“Nesnelerin İnterneti” terimi bilgisayarın (kişisel) cihaz olarak nasıl artan şekilde yok olduğunu ve yerini “akıllı nesnelere” bıraktığını tarif etmektedir. Mevcut durumdaki gibi insanların dikkatine tabi bir nesne olmak yerine “Nesnelerin İnternetinin” insanlara işlerinde zarif biçimde yardımcı olması amaçlanmaktadır. Gittikçe daha da küçülen tümleşik bilgisayarlar insanlara, onların dikkatini dağıtmadan veya pek fark edilmeden yardımcı olmak için tasarlanmıştır. Örneğin muhtelif sensörlere sahip -giyilebilir- minyatür bilgisayarlar doğrudan giysi parçalarına yerleştirilmektedir.

Nesnelerin İnterneti, tekil olarak tanımlanabilir fiziksel objelerin (nesnelerin) web-benzeri bir yapıdaki sanal temsille bağlanması anlamına gelmektedir. Artık sadece insan katılımcılardan değil, aynı zamanda nesnelerden de oluşmaktadır.

RFID (Radyo Frekansı Tanımlama) kullanılarak otomatik tanımlama sıklıkla Nesnelerin İnternetinin temeli olarak kabul edilmektedir. Bununla birlikte nesneler barkod veya 2B barkod kullanılarak da tekil olarak tanımlanabilmektedir. Sensör ve eğleyiciler gibi birleşenler fonksiyonları eylemlerin durumu / ifasının tespitini kapsayacak şekilde genişletmektedir. Nesnelerin İnternetinin genişletilmiş tanımları gelecekteki internet ile olan bağlantıya ve ilgili araştırma konularından ayrılmaya vurgu yapmaktadır.

Peki, Nesnelerin İnterneti önümüzdeki 10 yılda neleri değiştirecek?

Dünya Çapında Dijital Dönüşüm Devrimi!

Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT), internetin yeteneklerini cihazlara getirerek gelenekselliği değiştiriyor ve büyük fırsatlar sağlıyor. Ev, ofis ve şehir hayatı, sağlık, kişisel ve sosyal alan, taşımacılık ve lojistik alanlarında büyük değişimler yaşanıyor. Dijital dönüşüm sayesinde yeni ürün ve hizmetler geliştirmek, yeni fiyatlandırma ve iş modelleri geliştirmek, maliyetleri sabit CAPEX’ten değişken OPEX’e kaydırmak, maliyetleri düşürmek ve verilere dayanan çevik karar vermeyi etkinleştirmek mümkün olabiliyor.

(Capex (Capital Expenditures) yatırım harcamalarını ifade ederken, Opex (Operational Expenditure) daha güncel giderleri yani adı üzerinde operasyonel harcamaları ifade eder.)

Nesnelerin interneti benimsendiğinde ve yaygınlaştığında dijital kültür evrilecek, hayatı kolaylaştıran teknolojiler hayatımızın her alanına dâhil olacak ve internet verimli bir ekosistem haline gelecek.

Sağlık Sektörü Gelişecek

Nesnelerin internetinin en çok değişim yarattığı ve yaratmaya devam edeceği sektörlerden biri sağlık sektörü. Sağlık performansını takip eden mobil uygulamalar, akıllı bileklikler ve birbirine bağlı kişisel nesneler, gelecekte yeni sağlık modellerini ortaya çıkaracak. Hastalar hakkında hemşireleri bilgilendiren akıllı yataklar sayesinde hemşirelerin iş gücü azalacak. IoT sensörleri ve ileri mühendislik sayesinde ameliyathane ortamında verimli şekilde çalışabilen robotlar, kusursuz ameliyatlar gerçekleştirebilecek.

Trafik Kazaları Azalacak

IoT tabanlı trafik yönetim sistemleri sayesinde taşıtlar daha rahat gezinecek ve trafikte uzun süre sıkışıp zaman kaybetmeyecek. Sürücüsüz otonom arabalar sayesinde insanlardan kaynaklanan trafik kazaları azalacak. Gartner’e göre, 2020’de yollarda 250 milyon bağlantılı otomobil olacak.

Yenilenebilir Enerji Büyüyecek

Cihazlar enerjiyi korumak için yeşil kaynaklara yöneldikçe; enerji sistemi ayarlarını gerçek zamanlı olarak optimize edebilmek, enerji tüketen cihazların performansını izlemek ve analiz edebilmek mümkün olacak. Yenilenebilir enerji sistemlerinin temel bileşeni olan depolama, nesnelerin interneti sayesinde uygun maliyetli hale getirilebilecek. Akıllı şebeke sistemleri sayesinde güç verimli dağıtılacak ve elektrik kesintileri yaşama ihtimali düşecek.

Çevre Kirliliği Önlenecek, Tarım Akıllanacak

Nesnelerin interneti sayesinde denizlerde, tarlalarda ve şehirlerde kirlilik seviyeleri ve topraktaki nem analiz edilebilecek. Bu sayede çevre kirliliği konusunda önlem alınabilecek. Nesnelerin interneti, akıllı tarım dönemi başlatacak. Çiftçilikte akıllı cihazlar kullanılacak ve çiftçiler mahsulün potansiyel koşullarını gerçek zamanlı olarak izleyebilecek. Bu sayede gıda arzı çoğaldığı gibi ülke ekonomisine katkı da sağlanmış olacak.

Alışveriş Tarzı Değişecek

İnternetin yaygınlaşması ve gelişmesi insanları fiziksel olarak alışveriş yapmak yerine online alışveriş yapmaya yöneltti. IoT, alışverişi daha da değiştirmeyi vaat ediyor. Daha akıllı cihazlar sayesinde mağazalar satın alma modellerini ve ihtiyaç duyulan stoğu daha iyi tespit edebilecek ve tüketiciler istediği her türlü ürüne kolayca erişebilecek.

Veri Güvenliğini Sağlamak Güçleşecek

IoT sayesinde gelişen internet ekosistemi veri güvenliği konusunda daha fazla önlem alınmasını gerektirecek. Siber güvenlik uzmanlarına göre bu olumsuz etkinin azaltılması yine IoT sayesinde olabilecek.

2025 yılına gelindiğinde, IoT teknolojisinin dünya çapında değeri 6,2 trilyon dolar olacak. Genel olarak IoT, yaşamın tüm yönlerine ve tüm sektörlere entegre edilecek. Bu sayede daha iyi izleme, işleme ve kontrol kalitesi sağlanabilecek ve karar verme süreçleri daha hızlı ilerleyecek.

Hizmetlerin İnterneti

Zihinde canlanan Hizmetlerin İnternetinde hizmetler ve fonksiyonlar hassas yazılım birleşenleri olarak temsil edilmekte ve sağlayıcılar tarafından Internet (bulut) üzerinden sunulmaktadır. Hizmetlerin İnternetinde, çeşitli pazar oyuncularından gelen bulut-tabanlı geliştirme ve servis platformları basitçe web-uyumlu hizmetlerin geliştirilmesi ve sunulması opsiyonu sağlamaktadır.

Hizmetlerin İnterneti geleceğin interneti için en büyük potansiyel büyüme alanlarından birisi olarak kabul edilmektedir. Özellikle işle ilgili hizmetler internet kullanılarak sunulacak ve büyük ölçüde gerçekleştirilecektir. Facebook ve Twitter gibi Web 2.0 uygulamaları temelde tüketici/bireyleri hedeflerken, Nesnelerin ve Hizmetlerin İnterneti temel olarak şirketleri ve kamu idaresini hedef almaktadır. İnternet arama motorları son on yıl içerisinde bilginin bulunmasını mümkün kılmıştır. Artık semantik teknolojiler uygun hizmetleri bulacaktır. Diğer şeylerin yanında buna, hizmetlerin tanımlanmasına imkan veren, USDL (Birleştirilmiş Servis Açıklama Dili) olarak bilinen yeni bir internet standardı destek vermektedir.

Yapay zekanın gelişmesi, 3 boyutlu teknoloji, bulut bilişim, artırılmış gerçeklik ve büyük verinin analiz edilmesi birçok farklı sektörde de büyük yankılar uyandırıyor.

Veri analizi sayesinde hedef kitlenin isteği belirleniyor ve üretim ona göre yapılıyor. Böylece hata payı en aza indirilip boşa harcama yapılmayan karlı bir sürecin de önü açılmış oluyor. Artan üretim hızı ile birlikte kalite de artıyor. Yazılım ve donanım ile yüksek performanslı ve doğaya dost cihazlar da Endüstri 4.0 avantajları ile hayalden gerçeğe dönüştürülüyor.

Muhammet Taha Çalmabay

Stratejik Ortak Misafir Yazar