Endüstri 4.0 (Sanayi 4.0) Nedir?

Endüstriyel IoT (Nesnelerin İnterneti), endüstriyi temelde yeniden yapılandıran kapsamlı bir değişiklik gibi düşünülebilir, hatta bir sonraki sanayi devrimi olduğu söyleniyor. Bu devrim genellikle, mekanizasyon (1800’lü yıllarda buhar motorları), seri üretim (1900’lerin başında elektrikli üretim ) ve otomasyon (1900’lü yılların sonlarında bilgisayarlar tarafından yönetilen üretim) olarak bilinen önceki üç endüstriyel devrimi izlemektedir. Dördüncü endüstriyel devrim olarak (Endüstri 4.0), donanım ve yazılımların internet veya diğer ağ teknolojileri vasıtasıyla imalat süreçlerini izlediği, analiz ettiği ve yönettiği bir yaklaşım getiriyor.

Endüstri 4.0 Almanya’daki üniversiteler, şirketler, işçi sendikaları ve hükümet organları koalisyonu tarafından kabul edilen bir terimdir. Bu “Endüstri 4.0” inisiyatifi, ülkenin imalatın geleceği vizyonunu temsil ediyor, sadece Almanya’da değil, aynı zamanda dünya çapında. Bu ortak girişimin amacı, “akıllı fabrika” teknolojisi geliştiricisi olarak ülkeyi lider konumda tutmaktır. Bu girişim, ayrıntılı bir kavramsal çerçeve, belirli hedef ve kilometre taşları ile açık bir strateji ve özel ve kamusal kaynaklardan sağlanan büyük finansmanları kapsamaktadır. Bu gelişmiş imalatları teşvik etmek için bir araya gelen kamusal ve özel politika modelidir. Almanya’daki Siemens pazarlama başkan yardımcısı Bernd Heuchemer, Endüstri 4.0’ın amacının “fiziksel, sanal, BT ve siber sistem dünyasının özelliklerini birleştirerek yeni bir ürün yaratmaya yardımcı olması nedeniyle endüstrinin yeniden şekillendirilmesini aktif olarak sürdürmek” olduğunu belirtmektedir.

Endüstri 4.0‘ı ilerideki kapsamlı değişimlere yönelik daha geniş ve daha genel referans olarak kullanacağız. Endüstriyel IoT ve Endüstri 4.0‘ın esas neden sonuç ilişkisine sahip olduğunu söylemek yerinde olur. Yani Endüstriyel IoT dördüncü endüstriyel devrimin temelini oluşturacak ve dördüncü sanayi devrimine neden olacaktır. Fakat pratik bir mesele olarak bu bekleyen devrim evrimsel bir biçimde ortaya çıkacaktır. Şirketler adım adım, aşamalı olarak uygulayacaklardır. İlk adım neyi içerdiğine ilişkin bir anlayış kazanmaktır.

Temel standartlar önemlidir

Üretim ekipmanını Web tabanlı bir ağa bağlayabilme ve bu bağlantılardan önemli bir değer elde edebilme becerisi her zamankinden daha pratik ve çekici. Her ne kadar bu gelişmenin ilk aşamalarındaysak da pek çok çalışma var. Örneğin MTConnect gibi iyi geliştirilmiş standartlar tipik bir imalat alanındaki çeşitli üretim ekipmanlarının bağlantısını sağlamakta.  MTConnect, yazılım uygulamaları tarafından yorumlanabilen ortak bir dilde sözcük dağarcığı ve belirli bir kelime grubu sunar. Aynı şekilde bu standart, doğal olarak ağ dostu olan standart İnternet teknolojisi (HTTP, TCP / IP, XML ve Ethernet) üzerine kurulmuştur. MTConnect, Endüstriyel IoT ile uyumlu sistemler için kritik olan ana özellikleri sağladığı için de önemlidir. Bu sistemler açık yazılım mimarisi, açık protokoller ve açık veri modellerini içermelidir. Aksi takdirde, tescilli unsurlar Endüstriyel IoT‘de çalışan uygulamaların kullanıcıları ve geliştiricileri için engel oluşturacaktır.

MTConnect  imalat ekipmanlarının bir veri toplama ağına bağlanmasını kolaylaştırırken, OPC-UA gibi standartlar fabrika çapında veri iletişimi için gereken birlikte çalışabilirliği sağlıyor. OPC-UA “birleşik mimari süreç kontrolü için nesne bağlama ve katıştırma” anlamına gelmektedir. Bununla birlikte otomasyon sistemlerinin birbiriyle uyumlu olmasını sağlayan açık ve tescilli olmayan özellikler kümesi olarak açıklanabilir.

OPC-UA büyük bir fabrikada “otomasyon adaları” sorunu için bir çözüm sağlar. Fabrikaların sıklıkla çeşitli otomatik üretim süreçlerine sahip olmaları nedeniyle, bu sistemler daha yüksek seviye fabrika çapında bir kontrol sistemi ile iletişim kurabilmelidir. OPC-UA çeşitli otomatik sistemleri fabrikanın geri kalanına bağlayan veri hattına köprüler kurmak için gerekli mimari sağlar. Bu veri hattı internete bağlanabildiğinden endüstriyel IoT‘yi topluca oluşturan bağlantılardan biridir.

Daha iyi, daha hızlı ve daha yerinde karar alabilme

Endüstriyel IoT çözümlerini uygulayan üreticilerin daha iyi kararlar alabilmesi mümkün olacaktır. Cihazlar birbirine bağlı olduğunda ürettikleri veriler kişilerin tam zamanında ve etkili seçimler yapabilmesi için kullanabilecekleri bilgileri oluşturan yazılım uygulamalarına akar. Bu kararların sonuçlarını daha iyi anlayarak, karar vericiler stratejik hedeflere ulaşabilir veya performans karşılaştırması yapabilir. Kararlar teori veya varsayımdan ziyade, bilgiye ve bilgeliğe dayandırılacaktır. Daha iyi kararlar daha az hata ve daha az israf demektir.

Böyle akıllı bir fabrikada yöneticilerin bir imalat sisteminin her unsurunun optimum seviyede çalıştığını tespit etmeleri mümkün olacaktır. Örneğin kesme hızları ve beslemeler gibi parametreleri, operatör tecrübesi, kesici takım üreticisi, makine üreticisi ve son kullanıcıların taleplerine göre en etkili ayarları uygulayabilecektir. Verimliliği en üst düzeye çıkarmak enerji tüketimini en aza indirmek ve güvenliği artırmak için bu ayarlara yönelik gerçek zamanlı güncellemeler hemen otomatik olarak uygulanacaktır. Programcılar için kütüphaneler ve araç seçenekleri buna göre güncellenecektir.

Endüstriyel IoT / Endüstri 4.0 uygulamasındaki her adımın etkilediği kararlar açısından değerlendirilmelidir. Her adımı daha iyi kararlar almak, önceliği belirlemek ve bunları ekonomik olarak gerçeğe dönüştürmek için temel oluşturmalıdır.

İnsanın güçlendirilmesi esastır

Endüstriyel IoT ve Endüstri 4.0‘ın belki de en olumlu ve en cesur yönü bireyin imalatta aktif ve etkin bir rol oynamaya devam edeceğini ortaya koymasıdır. Sanılanın aksine aslında bu rolün önemi ve etkisi artacaktır. İşgücü, eğitim ve geliştirme yolları önemlidir çünkü imalat sektöründeki neredeyse her mesleğin görev ve sorumlulukları etkilenecektir. Herkesin işi değişecek, çünkü iş akışı değişecektir.

Endüstriyel IoT, üretim alanındaki aygıtlar ve algılayıcılar için veri toplarken analiz ederken ve yönetmekte kullanılan bir yazılım üzerine kurulu olmasına rağmen, bir üretim sistemindeki verilerin en önemli kaynakları ve tüketicileri insandır. İnsanların veri-bilgi-karar-eylem döngüsünde tutulması büyük önem taşıyor. Çünkü operatörler, programcılar, bakım mühendisleri, üretim denetmenleri ve ön büro işletme görevlileri gibi çalışanlar her daim bu sistemler ile entegre çalışacaktır.

Siber güvenlik önemli bir konudur

Güvenlik uzmanlarına göre Endüstriyel IoT‘ye yönelik siber tehditler gerçektir, globaldir ve büyümektedir. Tehditler arasında ticaret sırları, fikri mülkiyet hırsızlığı, verilerde düşmanca değişiklikler ve süreç denetiminin aksaması veya bozulması yer alıyor. İmalat tesisleri Endüstriyel IoT‘nin bir parçası haline gelmek için verilerini, sistemlerini ve ağlarını her adımda korumayı düşünmelidirler. Makineleri bir ağa veya bulut tabanlı bir uygulamaya bağlamak genellikle göz ardı edilen bir takım güvenlik açıklarını ortaya çıkarmaktadır. Örneğin bir CNC’ye kurulan ağ bağlantıları dışa doğru iletişime izin verirken yetkisiz erişimi engellemek için bir güvenlik duvarı gerektirebilir. Makine verileri özellikle hassastır çünkü ürün tasarımı hakkında kritik bilgiler içerir. Örneğin ölçüm probları için CNC takım yolu ve muayene rutinleri amaçlanan bileşenlerin boyutlarını ve özelliklerini temsil eder ve böylece bilgisayar korsanlarının cazip bir hedefidir.

İmalat şirketlerine akıllı ve bağlı fabrikayı oluştururken bu tehditleri en aza indirgemek için gerekli korumayı sağlayacak nitelikte çözüm ortakları ile çalışmalarını tavsiye ederiz.

Yeni nesil sensörler ve cihazlar

Sensörler bir cihazın fiziksel özelliklerini veya koşullarını algılar ve ölçer. Açma / kapama durumları, amper çizimi, sıcaklık, basınç, titreşim seviyeleri ve sarf malzemelerinin miktarı sensörlerin algılayabileceği “semptomların” örnekleridir. “Akıllı sensörler” diğer işlevleri de yerine getirir. Analog okumaları dijital bir formata dönüştürebilirler; Bu verileri işleyebilir veya analiz edebilir (ve hatta hesaplamalar yapıp tepki gösterecek şekilde programlanabilir); Ve bu verileri iletebilir veya bir yazılım uygulamasında kullanmak üzere bir ağ üzerinden toplanmasını sağlayabilir.

Sensör iletişiminin yeri ve işlevi değişebilir. Bazı kurulumlarda sensörün “kendi başına düşün” olması en iyisidir. Bazı durumlarda sensörlerin ve merkezi bir veri analizörünün birlikte çalıştığı “grup düşünceli” bir yaklaşım olacaktır. Bu ikisinin bir karışımı da düşünülebilir.

Sensörler önemli değişiklikler hakkında bilgi sağlar. Öncelik sensörleri bileşen hayat döngüsüne etki eden değişiklikleri otomatik olarak algılayabilecekleri yere koymaktır. Bu bilgi yaklaşmakta olan arızalar hakkında uyarılar sunacak ve beklenmedik arıza sürelerini çok nadir bir olay haline getirecektir. Sensörler algılama, müdahale ve önlemenin anahtarıdır.

Sonuç

Düşük maliyetli doğru ve birbirine bağlı sensörlerin yaygınlaşmasıyla birlikte otomatikleştirilmiş fabrikalar giderek daha verimli hale gelecektir. Montaj hatları yakında kendilerini teşhis etmek ve onarmak için IoT‘ye başvuracaktır. Kesiciler, ekler ve matkap ucu gibi bozulabilir takımlar aşındığında, ekipman sadece takımın kendisini değiştirmekle kalmayacak aynı zamanda yeni malzeme sipariş etmek için ağ üzerinden tedarikçisine bağlanacaktır.

Yarın makinelerin kendileri parça tedarikçileriyle yedek parça sipariş etmek için IoT aracılığıyla kesinlikle iletişim kuracaktır.

  • Bu daha az kayıp zaman demektir.
  • Daha iyi varlık kullanımı demektir.
  • Toplam sahip olma maliyetini düşürür.
  • Daha odaklı ve verimli işgücü sağlar.
  • Daha doğru ve uygulanabilir performans metrikleri oluşturur.
  • Daha odaklı harcamalar sağlar.
  • Proaktif parça değiştirme ve onarımları mümkün kılar.
  • Ve nihayetinde eğer doğru planlanırsa daha iyi bir sonuç ve karlılık sağlar.

IoT, makine öğrenimi, robotik ve ileri analizden yararlanan fabrikalar verimlilik ve çıktıda daha da nefes kesen kazançlar gerçekleştirecektir.

Örnek vermeye değer böyle bir çalışma IBM’in IoT ve Analytics gruplarının petrol üreticisi Santos’a yıllık 7,6 milyon ABD doları tasaruuf sağlayan IoT sistemini kurmasıdır.

Otomatik makineler ve akıllı imalat tesisleri gelişmeye devam ederken bu devrim toplum üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olacaktır. Hayatı kolaylaştırmanın yanı sıra kesinlikle ekonomik faydalar sağlayacaktır. Gözlerimizin önümüzdeki IoT ve Endüstri 4.0 devrimine dikkatle odaklanmamız akıllıca olacaktır.