Sanayi devrimlerinin tarihçesine baktığımızda; Birinci Sanayi Devrimi, su ve buharla çalışan mekanik üretimin gerçekleştirilmesi; İkinci Sanayi Devrimi, üretimde elektriğin kullanılması; Üçüncü Sanayi Devrimi, üretimde otomasyonu sağlamak maksadıyla elektronik ve bilgi teknolojilerinin (IT) kullanımına sunulmasıydı. Dördüncü Sanayi Devrimi yani Endüstri 4.0 ise temelleri 1990’ların başına dayanmakla birlikte esasen 2011 yılında, “Almanya’nın dünyadaki büyük bir üretim gücü olarak yerini muhafaza etmesi için” geliştirilen ileri teknoloji strateji projesi olarak karşımıza çıkmıştır. Temel olarak Endüstri 4.0 Devrimi; Nesnelerin İnterneti (IoT), Siber-Fiziksel Sistemler (CPS), veri, makine ve insanların birlikte etkin bir şekilde kullanılması ile geleneksel tek elden yönetilen üretim sistemi yerine tam entegre, otomatik ve optimize üretim akışını temel alan ve buna bağlı olarak daha yüksek verim ve insanlar ile makineler arasında daha yakın üretim ilişkileri kurulmasını hedef alan konsepttir. Endüstri 4.0 devriminin temel hedefi, Akıllı Fabrika idealinin gerçekleştirilmesidir.
Tüm bunlar göz önüne alındığında Endüstri 4.0 kısaca; seri üretim maliyetinde ısmarlama ürünler üretilmesini, değişikliklere hızlı adapte olabilen oldukça esnek bir seri üretim yapısının kurulmasını, müşteri, yüklenici, altyüklenici ve diğer paydaşların ürün geliştirme sürecinde daha yakın ve etkin ilişki kurabilmesini, büyük veri bağı ile makine-insan uyumlu çalışmasını yükseltmeyi, tam entegre, otomatik ve optimize üretim akışını, yüksek verimli ve düşük maliyetli bir üretimi vaat etmektedir. (1-2)
Endüstri 4.0’ın altı temel tasarım ilkesi;
Sanallaştırma; akıllı fabrikaların, işletmelerin sanal bir kopyasının oluşturulması ile ilgilidir. Sensörlerden alınan verilerin sanal ve benzetim modelleriyle birleştirilmesi ile oluşturulur.
Birlikte çalışabilirlik; siber fiziksel sistemlerin birbirleriyle etkileşimli çalışabilmelerini içerir.
Yerinde yönetim; sistemlerin kendi kararlarını anlık olarak verebilmesi yeteneğini ve ürünlerin 3D (üç boyutlu) baskı ekipmanları ile yerinde üretilebilmesini içermektedir.
Gerçek zamanlı yetenek; sistemlerin ilgili verileri toplama, bunları analiz edebilme ve türetilen analiz sonuçlarını hemen sisteme geri sunabilme özelliğidir.
Modülerlik; akıllı fabrikaların sürekli değişen ihtiyaçlara cevap verebilecek şekilde değiştirilebilir ve genişletilebilir modüllere sahip olabilmesidir.
Platform odaklı hizmetler; servis sağlayıcı platformların verimli olarak müşteriler için hizmet verebilmesi ile ilgili özelliktir.
Endüstri 4.0’ın anlaşılabilmesine yönelik kavramlar ise;
Nesnelerin interneti (IoT): Akıllı fabrikalar, akıllı ürünler ve akıllı hizmetlerin temeli endüstriyel internete yani Nesnelerin İnterneti’ne dayanmaktadır. Nesnelerin İnterneti, fabrikalarda farklı birimlerden ve ekipmanlardan bilgilerin elde edilebilmesini, bu bilgilerin düzenlenebilmesini, çoğaltılabilmesini ve yönetilebilmesini sağlamaktadır. Fiziksel dünyadaki nesnelere eklenen sensörlerin internete bağlanabilmesi ve bilgi alışverişinde bulunabilmesi, bu sistemde yer alan nesnelerin birbiri ile iletişime geçebilmesini ve kendi kendilerini yönetebilmesini sağlamaktadır.
Akıllı robotlar: Üretimin tam otomatik olarak gerçekleşmesi Endüstri 4.0 için hedeflenen en önemli olgudur. Akıllı fabrikalarda müşteri ve ürün analizleri yapıldıktan sonra akıllı robotların sensörleri sayesinde sıfır hatayla üretim yapması hedeflenmektedir. Birbiri ile konuşan akıllı makinelerin ürünün kalite kontrol sürecinde de etkin olması ve hataların böylelikle ortaya çıkartılması amaçlanmaktadır. Siber fiziksel sistemlerin bu işlemleri yönetmesi planlanmaktadır.
Akıllı fabrikalar: Siber fiziksel sistemler sayesinde sanal ve fiziksel dünyanın bir araya getirilmesi, bunun sonucunda ortaya çıkan teknik ve iş süreçlerinin üretimde kullanılması ile ortaya çıkan Akıllı Fabrika konsepti Endüstri 4.0‘ın önemli öğelerinden birisidir. Hizmet odaklı, sürdürülebilir iş uygulamaları akıllı fabrikaların şekillenmesinde rol oynamaktadır. Hemen hemen gerçek zaman koşullarında ihtiyaçlara cevap verebilen esnek üretim sistemleri bu fabrikalarda oluşturulmaktadır.
Siber–fiziksel sistemler: Siber fiziksel kavramı bütün üretim sistemlerinde bulunan gözlemleme, koordinasyon ve kontrol gibi ana süreçlerin bilgi teknolojileri vasıtasıyla hesaplanması ve sistem içinde yönetilmesini ifade etmektedir. Siber teknolojilerin fiziksel makineler ile birleştirilmesi makineleri çok daha akıllı bir hâle getirmektedir.
Üç boyutlu (3D) yazıcılar: Üretim sistemlerinin verimli hâle gelebilmesi, esnek olabilmesi, düşük maliyetle hizmet verebilmesi ve stoksuz bir modelin oluşturulabilmesi tarih boyunca istenen bir olgudur. İşte eklemeli üretim olarak da adlandırılan 3D yazıcılar, eritilmiş katmanlardan istenen tasarımda bir ürün elde edilebilmesini sağlayan ekipmanlardır ve tıptan sanayiye kadar birçok alanda çığır açıcı bir etki yaratmıştır.
Büyük veri: Büyük veri, şu ana kadar kullanılan veri tabanı tekniklerinin kullanılması ile işlenmesi gerçekleştirilemeyen heterojen ve farklı hacimlerde bulunan veriyi tanımlamaktadır. Bu veriler çeşitli dijital içeriklerden oluşabilirler. Teknoloji ilerledikçe, veri kümelerinin boyutunun artacağı düşünülmektedir.
Bulut bilişim sistemi: Çevrimiçi bilgi dağıtımı anlamına gelmektedir. Bilgi paylaşımının bilişim aygıtlarının arasında gerçekleşmesini sağlayan hizmetler bütününü tanımlamaktadır.
Simülasyon: Diğer adıyla benzetim, gerçek fiziksel sistemin davranışlarını ve yapısını anlayabilmek adına mantıksal ve matematiksel modellemesinin yapılması, bu modelleme üzerinde bilgisayarlar sayesinde testlerin yapılabilmesi kavramının tamamıdır. Fabrika operasyonlarında gerçek zamanlı verinin kullanılması ile sanal modellemeler yapılmakta, bu modellemeler üzerinde işlem ve test yapılarak gerçek hayattaki uygulamalarda karşılaşılabilecek bütün sorunların ortadan kaldırılması hedeflenmektedir.
Sanal gerçeklik: Sanal gerçeklik (üç boyutlu benzetim modeli) içerisinde, katılımcılar bilgisayarlar sayesinde oluşturulan dinamik bir ortamla karşılıklı iletişim sağlarlar ve gerçeklik hissine kapılırlar. Sanal gerçeklik uygulamaları günümüzde birçok alanda kullanılmaya başlanmıştır. Bunlar içerisinde tasarım, planlama, üretim, kalite kontrol yer almaktadır. Kurulan sanal ortamlar sayesinde oluşturulacak sistemlerin ve bütün üretim faaliyetlerinin verimlilikleri ölçülebilmektedir ve bu bakımdan Endüstri 4.0‘ın en önemli kavramları arasında yer almaktadır.
Yatay ve dikey entegrasyon: Yatay entegrasyon, şirketlerdeki planlama ve üretim süreçlerini oluşturan adımların kendi aralarında ve diğer şirket ve organizasyonların yine planlama ve üretim adımlarının arasında kesintisiz devam eden bir akışı temsil eder. Dikey entegrasyon ise bütün süreçlerde kullanılan teknolojik altyapılar arasındaki kesintisiz iletişimi, oluşan akışı tarif eder.
Siber güvenlik: Siber saldırılara karşı sistemleri oluşturan bütün cihazların ve altyapıların korunmasına yönelik bir kavramdır. (1-2)
Endüstri 4.0’ın gemi inşa sanayinin geleceğine olan etkileri
Bu devrimin, ağır sanayi lokomotifi ve ülke ekonomisinde önemli bir payı olan gemi inşa ve denizcilik sektörlerine etki edeceği açıktır.
Gemi tasarımı, inşası ve seyir operasyonlarında istenen daha yüksek seviyedeki gereksinimleri karşılayabilmek, günümüzde başarının en önemli anahtarıdır. Gemi İnşa 4.0 ile hedeflenen akıllı tersanelerin karakteristikleri şu şekilde sıralanabilir; kolay uyum sağlayabilirlik, yüksek kaynak verimliliğine sahip olmak ve ergonomiklik. Ayrıca bu tersanelerin değer yaratan süreçlerinde yer alan diğer önemli öğelerin (tersaneler, tedarikçiler ve diğer iş ortakları) katkılarını da göz önünde bulundurarak gemi sahipleri ile yakın entegrasyonunun oluşturulması hedeflenmektedir.
Gemi inşa sektörünün, gemi inşa süreç optimizasyon çalışmasıyla, toplu kurumsal işbirliğini üretkenliği ve gemi bakım-destek yaşam döngüsü konularını iyileştirmesi gerekmektedir.
Tersanelerin, yalnızca doğru ve ilgili verilere anında erişim sağlayabilmek için yaratıcı çözümlerden yararlanmaları gerekmektedir. Bu veriler sayesinde bakım-servis çalışanlarının toplu bakım ve servis döngüleri için harcadıkları zamanı düşürülebilmesi sağlanmalıdır.
Gemi İnşa 4.0 çağında, tersanelerin hem teknik bilim bölümlerinden hem de bilgi teknolojileri bölümlerinden mezun olmuş yetenekli mühendislere ve uzmanlara sahip olması gerekmektedir.
Tasarım aşamasında, hem tasarım süresinin hem de yeni tip gemilerin mühendislik maliyetlerinin en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu bütünsel çözüm, tersanelerin kurumsal bilgilerini entegre edebilmelerini, ürün yaşam döngüsünü kapsayan süreçleri otomatikleştirebilmelerini ve teslimat süresini azaltmak için verimliliği, hassasiyeti ve yürütmeyi iyileştirebilmelerini sağlamak adına tüm gemi inşa kurumunu ve yaşam döngüsünü kapsar.
Gemi İnşa 4.0’a entegre edilebilecek Endüstri 4.0 kavram ve teknolojileri aşağıdaki gibidir;
İnternet ağları, Kablosuz sensörler, Yazılım ve donanım, Yatay entegrasyon, Dikey entegrasyon, Uçtan uca entegrasyon, Akıllı hizmetler, İnsan-makine etkileşimi, Takım tezgahı bileşenleri, Güvenli ve çevreye duyarlı üretim, Birlikte çalışabilirlik, Dijital modelleme teknolojisi, Sanallaştırma, Görselleştirme teknolojisi, Otomasyon, Endüstriyel internet, Bulut bilişim, Büyük veri, Esneklik (Tak ve Çalıştır), Emniyet ve güvenlik (veri gizliliği), Pratik çözümlerin ve endüstriyel uygulamaların analizi, Eğitim ve sürekli mesleki gelişim. (1-2)
Sonuç ve görüşler
Bir ürünün tasarım, üretim ve yaşam döngüsü süreçlerinde günümüz yüksek teknolojilerinin kullanılma gerekliliği aşikârdır.
Konuya Endüstri 4.0 açısından baktığımızda ise dünya çapında Endüstri 4.0 uygulamalarının hayata geçtiği sektörlerin toplam parasal değerinin 500 milyar dolar seviyelerine ulaştığı görülmektedir. Bir tersanenin bu devrimi gerçekleştirebilmesi için izlemesi gereken yol haritası en basit anlatımıyla:
Kısa vadede
1. İş geliştirme, planlama, tasarım, inşa, kalite süreçleri, lojistik (tedarik), teslim ve garanti sonrası hizmetler, proje ve sözleşme yönetimi vb. çerçevesinde eksiklikleri (nitelik ve nicelik olarak personel, malzeme, ekipman, altyapı vb.) tam olarak ortaya koyma,
2. Bu eksiklikleri gidermeye yönelik önlemleri belirleme,
3. Buna yönelik yatırım ve bütçe planı oluşturma,
4. İhtiyaç duyulacak yazılım ve donanımların tedarik edilmesi ve kurularak hazır hâle getirilmesi.
5. Geçiş için zaman hedefi belirleme
Orta ve uzun vadede
1. Gelişmekte olan teknoloji de göz önünde bulundurularak, özellikle inşa ve kalite kontrol süreçleri ile teslim ve garanti sonrası hizmetlerde;
a. Muhtelif sensörler:
- İnşa/üretim aşamasında kalite kontrol süreçlerinin büyük bir çoğunluğu sensörler vasıtasıyla alınacak verilerin dijital ortamda işlenmesi ile gerçekleştirilebilir.
- Garanti süreci ve sonrasında verilecek servis hizmetleri açısından baktığımızda ise teslim edilecek gemi dünyanın neresinde olursa olsun, entegre edilmiş muhtelif sensörlerden alınacak verilerle gemi üzeri sistem cihazların çalışma saatlerinden, bakım saatlerine, verdikleri arızalardan, performanslarına ve verimliliklerine kadar takipler dijital ortamda yapılarak yapay zekâ vasıtasıyla alınacak önlemler, yapılması gereken işlemler, gerekli uyarılar vb. gerçekleştirilebilir.
b. Yapay zekâ:
- Yukarıda da belirtildiği üzere, hangi aşamada olursa olsun sensörlerden toplanan verilerin işlenmesi ve değerlendirilerek çözüm önerileri getirilmesi yapay zekâ vasıtasıyla gerçekleştirilebilir.
c. Veri ağ ve iletim teknolojileri: - Sensörler üzerinden toplanacak verilerin iletimi için gerekli olan gizli ve güvenli ağın oluşturulması.
d. Akıllı robotik cihaz ve ekipmanlar:
- Gemi inşası bir üretim bandında seri üretim olarak gerçekleştirilmediği için ve çok özel üretim karakteristikleri nedeni ile tam otomasyonla akıllı robotik cihazlara yapılacak yatırımın karar vericiler tarafından iyi değerlendirilmesi gerekmektedir.
- Ancak, yakın ve orta vadede ön imalatların büyük bir çoğunluğu ile malzeme ve ekipman imalatlarında gelişmiş 3 boyutlu yazıcıların kullanılmasıyla zaman ve maliyet-etkinlik sağlanabilecektir.
Tüm bu bilgiler ve görüşler ışığında, tersanelerin Gemi İnşa 4.0’a kademeli olarak geçiş sağlamasıyla birlikte önemli ölçüde işçilik, zaman ve bütçe tasarrufu ile gemi inşa projelerini gerçekleştirebilecekleri değerlendirilmektedir.
Kaynakça:
(1) Venesa S., Marko H., Nikša F., Tin M. “Toward Shipbuilding 4.0-An Industry 4.0 Changing The Face Of The Shipbuilding Industry”
(2) Serdar A., “Gemi İnşa Sanayisinde Endüstri 4.0’ın Yeri ve Veri Analitiği Uygulama Alanları”, İstanbul Bilgi Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Yönetim Bilişim Sistemleri (uzaktan eğitim) Yüksek Lisans Tezi.
Bu haberin/makalenin tamamı ya da bir kısmı kaynak gösterilmeden yayımlanamaz. Kaynak gösterilse dahi aktif link verilerek kullanılabilir. Kaynak göstermeden ve aktif link vermeden yayımlayanlar hakkında yasal işlem başlatılır.
