Endüstri 4.0’ın Tasarımı

E4.0’a ilişkin farkındalığının son zamanlarda artmasının yanında, nasıl uygulanacağına ve tasarlanacağına dair soru işaretleri devam etmektedir. Bu nedenle, işletmelerin E4.0 ile ilgili düşüncelerindeki belirsizliğin ve risklerin üstesinden gelmek için işletme stratejilerine ve operasyonlarına destek sağlayacak ve rehberlik edecek yeni yöntem ve teknolojilerin sağlanması gerekmektedir (Schumacher vd., 2016: 162).

Burada belirtilmesi gerekmektedir ki, E4.0’ın tasarımı ve kurulumu ve mimarisi, E4.0 konusunun mühendislik alanına girmektedir. Bu nedenle bu konuda daha doğru ve teknik bilgiler, mühendislik kaynaklarında bulunulabilir. E4.0 sürecinde iki taraf bulunmaktadır. Birincisi E4.0 teknolojilerini edinerek, işletmelerini akıllı işletme modeline dönüştürmek isteyenler, ikinci taraf ise E4.0 teknolojilerini üretmeye çalışan ve kurumları E4.0’a dönüştüren mühendislik işletmeleridir.

E4.0’a geçmek isteyen işletmelerin, kendi kendilerine çabalarının dışında, E4.0 teknolojileri üreten, kurulum yapan ve rehberlik hizmeti veren bu mühendislik işletmelerinden yardım alması süreci daha da kolaylaştırabilir. Bugün, E4.0 mühendislik ister Türk ister yabancı menşeili olsun, Türkiye’de çok başarılı işletmeler karşımıza

18 çıkmaktadır. Bu işletmelere örnek olarak, Omron, Festo, ICC Endüstriyel Bilgisayar Merkezi, Proente Otomasyon, Beckhoff, Siskon Yazılım ve Otomasyon verilebilir. Bu işletmeler gerek E4.0’a uyumlu makinelerin üretilmesi, gerek yazılımları geliştirme gerekse de işletmelere tasarımlarını yaparak gerekli eğitimlerin verilmesi görevlerini üstlenmektedirler. Ayrıca bu işletmelerle birlikte, ilgili ülke yönetimleri de gerekli eğitimler ve dönüşümleri sağlamak için çaba içerisindedir. E4.0 Platformu, Üniversite Teknoparklar, TÜSİAD ve TÜBİTAK gibi kuruluşlar Türkiye E4.0’a geçiş konusunda gerekli rehberlik ve hizmetleri sağlamaya çalışmaktadır.

Yukarda belirtilen hususlarla birlikte çalışmamızın bu kısmında E4.0’ın makine, donanım ve yazılım konusunda teknik ayrıntıya girmeden, yönetsel olarak bir takım hazırlıklar, ilkeler ve özelliklere göre işletmelerde E4.0’ın tasarımı incelenecektir.

E4.0 üretim çevresinde, bilgi ve otomasyon teknolojilerinin artan kullanımını için kullanılmaktadır (Oesterrich ve Teuteberg, 2016: 122). Teknik açıdan bakıldığında E4.0 üretim çevresinde dijitalleşme ve otomasyonun artmasına ilaveten ürünler, çevresi ve işletme paydaşları arasında iletişim sağlanarak dijital bir değer zincirinin yaratılmasına yönelik temel uygulamaları içermektedir (Lasi vd., 2014: 239). Genel bir ifadeyle E4.0, üretim süreci mantığının tersine çevrilmesi ile "merkezileşmiş (bağımlı)" bir yapıdan

"özerk (bağımsız)" üretim yapısına geçişte önemli bir paradigmayı yani değerler zincirini temsil etmektedir. Böylece, işletmenin tedarik zincirinde, iş model ve süreçlerinde köklü değişimlere neden olmaktadır. İşletmenin hiyerarşik yapısını da etkileyen köklü değişimler en üstten en alta kadar yeni iş yapış şekillerine dönüşümünü öngörmektedir (Zezulka vd., 2016). İşletmelerin E4.0 modeline dönüşümün sağlaması veya geçmesi için tasarım ilkeleri aşağıda Tablo 1.2’de gösterilmiştir (Salvidar, 2015; Lu, 2017). Buna göre, E4.0, üreticilerin, üretim süreçleri için otomasyonunda veya dijitalleştirme çalışmalarında kullandığı altı tanımlanmış tasarım ilkesine sahiptir.

Tablo 1.2. E4.0 Tasarım İlkeleri

Tasarım CPS IoS IoT Akıllı İşletme

Birlikte Çalışabilirlik X X X X

Sanallaştırma X - - X

Özerk Yönetim X - - X

Gerçek Zamanlı Yetenek - - - X

Hizmet Paylaşımı - - X -

Modülerlik - - X -

19

Kaynak: Hermann, Mario, Pentek, Tobias and Otto, Boris (2015), “Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios: A Literature Review ”, Working Paper, Business Engineering Institute St. Gallen,s.11; Gilchrist, Alasdair (2016), Industry 4.0: The Industrial Internet of Things, Springer Publishing, Apress Media, New York, s.207-208; Wang, Lidong and Guanghui Wang (2016) “Big Data in Cyber-Physical Systems, Digital Manufacturing and Industry 4.0” I.J. Engineering and Manufacturing, 4; Mrugalska, Beata and Magdalena K. Wyrwicka (2017) “Towards Lean Production in Industry 4.0” Procedia Engineering, 182, s.470; Santos, M. Y., Jorge Oliveira Sá, Carina Andrade, Francisca Vale Lima, Eduarda Costa, Carlos Costa, Bruno Martinho and João Galvão (2017), “A Big Data System Supporting Bosch Braga Industry 4.0 Strategy”, International Journal of Information Management, 37,s. 75.

Birlikte çalışabilirlik: E4.0’ın en önemli ilkelerinden biridir. Birlikte çalışabilirlik

"sistemi oluşturan tüm alt sistemin birbirini anlaması ve birbirlerinin işlevselliğini kullanabilme yeteneği" dir. Birliktelik tüm sistemin veri alışverişinde bulunma ve bilgi paylaşımı yeteneğini temsil eder. Buna göre, insanlar ve akıllı işletmeler, makinalar, robotlar hatta ürünler siber fiziksel sistemlerin yeteneği ile nesnelerin interneti üzerinden birbirleri ile iletişim kurabileceklerdir (Banger, 2017: 246; Roblek vd. 2016: 3).

Birlikte çalışılabilirliğin/iletişim ve etkileşim birlikteliğinin operasyonel, sistematik, teknik ve semantik olmak üzere dört seviyesi vardır. Özellikle, operasyonel seviye CPS içindeki kavramların, standartların, dillerin ve ilişkilerin genel yapılarını göstermektedir. Sistematik seviye, metodolojilerin, standartların, etki alanlarının ve modellerin ilkelerini tanımlar. Teknik seviye, teknik geliştirme, bilgi teknolojileri sistemleri ve ilgili yazılımlar için araçları ve platformları ifade eder. Semantik /anlamsal seviye ise farklı gruplardaki insanlar arasında bilgi alışverişini sağlar. Bu dört seviye, E4.0’ı daha üretken ve maliyet tasarruflu hale getirir (Lu, 2017: 5). Fakat belirtmek gerekir ki, birlikte çalışabilirlikten sinerji sağlamak ve verim elde etmek için, ya cihazlarda aynı protokol olmalı, ya açık sistem yaklaşımı benimsenmeli ya da aynı marka çözümler kullanılmalıdır (ST Endüstri 4.0, 2017: 4).

Sanallaştırma: Sanallaştırma, ilkesi gerçek süreçlerin ve işlemlerin gerekli teknolojiler yardımıyla sanal ortamlarda ikizlerinin oluşturulası faaliyetleridir. Dolayısıyla, gerçek dünyanın dinamik bir kopyası bilgisayar üzerinde yaratılmış olur. Mühendisler ve tasarımcılar, sanal gerçeklikte istedikleri değişiklikleri yapabilir ve test edebilir.

Böylelikle, akıllı işletmenin sanal ikizleri yaratılarak, mevcut ürün ve süreçleri geliştirilebilir. Ürün geliştirme ve modelleme işlemleri azaltılabilir dolayısıyla yeni ürünlerden kâr etme süresi kısalabilir (Pfohl vd. 2015: 38; Gilchrist, 2016: 207). Örneğin,

20 bir işletmenin üretim hattında yer alan çok sayıdaki karmaşık özellikli iş tezgâhlarını, merkezi bir şekilde ve geleneksel usullerle izlemek ve denetlemek oldukça zor ve maliyetli olabilir. Oysa söz konusu sürece ilişkin oluşturulacak sanal ikizler yöneticilere süreci rahat bir şekilde takip etme imkanı sağlamaktadır (Banger, 2017: 247).

Özerk yönetim: Özerk yönetim, E4.0 özelliğine sahip işletmelerde çalışanların, makinaların ve diğer akıllı cihazların kendi kendine çalışmaları ve herhangi bir olağandışı durumla karşılaştıklarında kendi kendilerine karar verebilmeleri anlamına gelmektedir.

Bürokratik süreçlere dayalı klasik örgüt yapılarının tersine, kendi kendine karar verebilen ve insiyatif alabilen bağımsız üretim anlayışına geçilmesini temsil etmektedir. Bunun sonucu olarak, işletmelerde, karmaşık ve melez/hibrit yapılar ortaya çıkmıştır. Özerk yönetimli örgüt yapıları, acil siparişler, makine arızaları gibi beklenmedik olaylara karşı gerçek zamanlı olarak kendiliğinden yapılandırılabilirlik, yanıt verme ve uyarlama ve rutin kararların hızla verilmesini sağlama imkanlarını sunmaktadır. (Meissner vd., 2017:

167-168).

Gerçek zamanlı yetenek: E4.0’ da yetenek kullanımı eş zamanlı kullanım şartına bağlıdır. Daha açık bir ifadeyle örgütün sahip olduğu tün yeteneklerin eşgüdümlü çalışması; çalışanların yürütmüş olduğu işlerle birlikte örgüt bünyesinde yürütülen tüm faaliyetlerin gerçek zamanlı yapılmasına E4.0’ın odaklandığı oldukça önemli bir alandır.

(Gilchrist, 2016: 208, Roblek vd. 2016: 3). Bu özelliğiyle, büyük veri ve bulut bilişim gibi teknolojilerle verilerin hızlı bir biçimde işlenerek bilgi haline dönüştürülmesi işletmeler ve yöneticiler için önemli kolaylıklar sağlamaktadır (Görçün, 2017: 145).

Örneğin, arızalanan bir makineye derhal müdahale edilmesi veya arıza ihtimali yükselen makinanın bakıma alınması gerçek zamanlılık ile yakından ilgilidir (Banger, 2017: 247).

Üstelik haberleşme gecikmeli değil, anlık olmalıdır. Bu prensip “zaman paradır”

ifadesinin diğer şekilde söylenmesidir (St Endüstri, 2017: 4)

Hizmet paylaşımı: Hizmet paylaşımı entegrasyon olarak da ifade edilmektedir. Özellikle yatay ve dikey entegrasyon sayesinde işletmeler arası hizmet paylaşımına dayalı güç birliği söz konusudur. Hizmet paylaşımında kullanılan en önemli E4.0 bileşeni nesnelerin internetidir. Çünkü nesnelerin interneti, başkalarının da kullanabileceği potansiyel hizmetler yaratmaktadır. Bu yüzden akıllı işletmeler tarafından hizmet paylaşımında nesnelerin internetinin kullanımı iç ve dış paydaşlar açısından oldukça büyük bir önem

21 arz etmektedir (Gilchrist, 2016: 208). Bu sayede birçok akıllı işletme, internet üzerinden faklı nitelikte hizmetlere sahip olabilmekte ve bunları paydaşlarıyla paylaşma yeteneğine de ulaşabilmektedir.

Modülerlik: Modülerlik, karmaşık işlemleri daha basit kısımlara ayırmak yöntemiyle, karmaşık ürünleri ve süreçleri en iyi şekilde organize etmek için kullanılan bir özelliktir.

Bu açıdan modülerlik, işletmelerin kişiye özel ürün üretebilmeleri için stratejik bir araç olarak kullanılmaktadır (Tekin ve Zerenler, 2007: 124). Kolay bölünebilme, kolay kurulum ve kolay değişimler yapma iş süreçlerinde üretim sistemlerinin esnek olmasını sağlamaktadır. E4.0 modülerliği sayesinde “tak-çalıştır” özelliği oluşmaktadır. Bu sayede, işletme sisteminden cihazlar kolayca ayrılabilir, yeni cihazlar sisteme büyük bir hız ve kolaylıkla eklenebilmektedir (Pfohl vd. 2015: 39; Banger, 2017: 248).

E4.0 sürecinde, otonom sistemlerin kullanabilecekleri çok sayıda alternatifin olması gerekmektedir. Bunlar içinde belli bir operasyon için en optimal olan tercih edilebilmektedir. Bu kapsamda, bütün faaliyet ve fonksiyonların olabilecek en küçük parçalara ayrılması ve modüler yapıda tanımlanmış olması gerekmektedir (Görçün, 2017:

146). Modüler üretim sistemleri, ana üretim sistemi çevresinde pek çok işlevi yerine getiren ve onun alt birimleri gibi çalışan bağımsız birimlerden oluşmaktadır. Bu sayede alt sistemler olabilecek en üst düzeyde esnekliğe sahip olmaktadır (Tekin ve Zerenler, 2007: 125). Böylelikle, akıllı işletmeler değişen şartlara ve gereksinimlere kolayca adapte olabilecek ve değişebilecektir. Buna bağlı olarak da, kişiye özel üretim gerçekleştirebileceklerdir (Gilchrist, 2016: 208; Santos vd., 2017: 751).