Dünya’da 2011’den Türkiye’de 2016 yılından beri konuşulan, birçok yatırımın yapıldığı, başarılı uygulama örneklerinin ülkemizde görülmeye başladığı Endüstri 4.0, dördüncü sanayi devrimi olarak adlandırılmaktadır. Birinci endüstri devrimi, 18. Yüzyılın sonlarında İngiltere’de o zamana kadar kullanılan odunun yerine maden kömürünün ve buharın kullanılması sonucunda hareket gücünün artması, dokuma tezgahlarının makineleşmesi ve üretimin fabrikalara taşınmasıyla yaşanmıştır. Bu radikal gelişim sadece dokuma tezgahlarıyla sınırlı kalmayıp üretim konusunda bilginin artmasıyla zaman içerisinde ağır sanayiye de taşınmıştır. 19. Yüzyıl içerisinde demir yolu ulaşımında da ilerleme kaydedilmiş ve üretilen ürünlerin daha uzak noktalara taşınması sağlanmıştır. Birinci endüstri devrimi dünyanın daha küçük ve birbirine daha entegre bir yer haline gelmesini sağlamıştır.
Endüstride enerji ve ham madde kaynaklarındaki değişim, çelik, elektrik, petrol ve kimyasal maddeler ile devam etmiş, 20 yüzyılın başlarında petrol tabanlı içten yanmalı motorlar kullanılmaya başlamıştır. Aynı dönemde Amerika’da Henry Ford’un bu gelişmeleri kullanarak otomotivde seri üretim hattı kullanımı ve fabrikaların elektrikle çalışıyor hale getirmesi üretimde hızlanmaya, bunun sonucunda her türlü alanda seri üretimin yaşanmasına neden olmuştur. İkinci endüstri devrimi olarak adlandırılan bu yeni değişimin yanı sıra haberleşme ve iletişimde de yeni teknolojik gelişmeler yaşanmıştır. Böylelikle İngiltere ve Avrupa ile sınırlı kalan ilk devrimin aksine ikinci Devrim ABD, Japonya gibi ülkelerde endüstrinin gelişmesine neden olmuştur.
Üçüncü endüstri devrimi ise 1970 ve sonrasında elektronik, bilgi ve iletişim teknolojilerinde yaşanan gelişimler üretimin otomasyonuna geçmesidir. Programlanabilir Mantık Denetleyici (PLC- Programmable Logic Controller))’lerin geliştirilmesi üretimde otomasyonda sıçramaya neden olmuştur.
Temel olarak birinci endüstri devrimi üretimin makineleşmesi, ikinci endüstri devrimi üretimin serileşmesi, üçüncü endüstri devrimi ise üretimin otomasyonu olarak ifade edilebilir. Enerji kaynaklarına bakıldığı zaman ilk devrimde kömür, su ve buhar gücü, ikinci devrimde petrol ve elektrik kullanılırken, üçüncü devrimde yenilenemez kaynaklardaki sıkıntılarla güneş, rüzgar gibi yenilenebilir kaynaklara yönelim başlamıştır.
Günümüzde Bilgi ve İletişim Teknolojileri (BİT)’nde sahip olunan yeni teknolojilerin sağladığı verimlilik ve başarılı uygulama örnekleri sonucunda üretimde yaşanan bazı problemlerin çözümünü sağlayacak dördüncü bir devrimden bahsedilmektedir. İlginç olan nokta ise şu ana kadar oluşan devrimler, yaşandıktan sonra adlandırılmıştır. Oysa ki dördüncü endüstri devrimi öncekilerin aksine çeşitli hedef ve aşamalar koyarak ilerleyen bir sürece sahiptir. Böylelikle firmalara hazırlık yapma ve yaşanacak devrimi zamanında yakalama şansı sağlanacağı düşünülmektedir.
Endüstri 4.0 kavramının nasıl ortaya çıktığına bakmak gerekirse üretimin dünyadaki gelişimini incelemek faydalı olacaktır. Uzun süreden beri gelişmiş ülkeler üretim hatlarını ucuz işçilik sağlayan, ham madde kaynakların erişilebilirliği oldukça uygun olan az gelişmiş/gelişmekte olan ülkelere kaydırmıştır. Böylece üretim maliyetlerini azaltmış dolayısıyla da ürün satış fiyatlarında düşüşler yaşamışlardır. Özellikle Çin sahip olduğu nüfus yoğunluğuyla ve sağladığı ucuz işçi gücüyle ön plana çıkmaya başlamış, Güneydoğu Asya ülkeler de son derece etkili olmuştur. Ancak bu süreç içerisinde az gelişmiş veya gelişmekte olan ülkeler yaptıkları çalışmalar, tersine mühendislik ve nitelikli personel yatırımları ile endüstriyel ve teknolojik gelişim sağlamışlardır. Aslında “üretim maliyetini düşürme” açısından avantajlı olan bu durum zaman içerisinde giderek büyüyen bir tehdit unsuruna dönüştüğü yapılan araştırmalarla da ortaya çıkmıştır.
Alman Hükumeti 2011 yılında 2006 ile 2011 yıllarını karşılaştırmalı dünyada endüstriyel ürün satış oranları araştırması yaptırmıştır. Bu çalışmanın sonuçlarına göre Almanya ve Avrupa ülkeleri belirtilen yıllar arasında ortalama %15’lik bir artış gösterirken ABD aynı seviyede kalmıştır. Çin’e bakıldığında ise %350 gibi bir inanılmaz bir rakam ortaya çıkmıştır. Rakamlar karşısında Alman Hükumeti kendi adına kabul edilemez olan bu durumu çözmek ve pazar payını yükseltmek hedeflerini sağlayacak bir dizi çalışma başlatmıştır. Çalışmalardan ortaya çıkan projelerden biri olan “Endüstri 4.0 Projesi” ilk olarak 2011 yılında Hannover Fuarında tanıtılmıştır ve kavram olarak dile getirilmiştir. Dünya'nın "Endüstri 4.0" ile tanışması da bu şekilde olmuştur. 2013’de ise hazırlanan “Endüstri 4.0 Strateji Belgesi” duyurulmuş, yeni devrimin temelleri ve niteliklerini açıklanmıştır. Burada önemli olan nokta “Endüstri 4.0“ teriminin Almanya’ya kayıtlı olduğu, ülkelerin kendilerine ait terimler kullandığıdır. Hollanda'da "SMART INDUSTRY", Ingiltere’de CATAPULT (HIGH VALUE MANUFACTURING),İspanya’da INDUSTRIA CONNECTADA,İtalya’da LA FABBRICA DEL FUTURO, Fransa’da INDUSTRIE DU FUTUR ifadeleri kullanılmaktadır. ABD’nin dijital dönüşüm yaklaşımı, sadece üretimin akıllanması olmayıp ‘Operasyonel Teknoloji (OT)’ olarak düşünülebilecek, işletim zamanlarında cihazların veya sistemlerin yönetimini gerçekleştiren INDUSTRIAL INTERNET kavramı ile yönetilirken Japonya bu süreci benzer şekilde SOCIETY 5.0 başlığının altında yönetmektedir.
Türkiye için bu terim Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı tarafından belirlendiği şekliyle “Sanayide Dijital Dönüşüm”dür.
Endüstri 4.0 yeni bir teknoloji ismi olmayıp bir yaklaşımı ifade etmektedir. Yaklaşımın temelinde başta üretim olmak üzere birçok alanda BİT’in sunduğu dijital teknolojilerden yararlanarak dijital bir altyapı oluşturulması yatmaktadır. Dördüncü sanayi devrimi imalat sektöründe siber-fiziksel sistemlerin kullanılması ile yaşanan dijital dönüşüm sürecidir.
Buradaki itici gücü dijitalleşme olup bunu mümkün kılacak teknolojiler uzun bir süreden beri var olan ve uygulama örnekleri bulunan, ayrıca yeni gelişmelerin de yaşandığı, ileri hedeflerin olduğu teknolojilerdir :
Akıllı Robotlar ve Akıllı Sistemler : Aslında üretimde bir süreden beri kullanılan ve insan kaynaklı hataları en aza indirgemesi beklenen robotlar, Endüstri 4.0 ile öğrenebilen diğer bir deyişle birbirlerini tanıyarak, iş bölümü yaparak, haberleşerek, analizler yaparak değişimlere en hızlı şekilde uyum sağlayacak, böylece üretimi yönetebilecek bir hale gelmesi hedeflenmektedir. Benzer şekilde üretim sistemlerine de akıl unsuru katılacaktır.
Simülasyon: Gerçek zamanlı verilerden yararlanılarak hazırlanan 3 boyutlu sanal modellerde operatörler, üretim hattına alınacak yeni ürün için makine parametrelerini ayarlamadan önce sanal dünyada test etme, çıkabilecek sorunları önceden görebilme ve çözme imkanı bulacaktır. Gerçek dünyadaki nesnelerin ve davranışların bilgisayar ortamında simülasyonu olarak özetlenebilecek “dijital ikiz” kavramı ile birçok yetenek kazanılacaktır.
Yatay ve Dikey Sistem Entegrasyonu: Endüstri 4.0’ın temelinde yatan akış, birbirine bağlantılı yapıların entegre olarak sağladığı sürekli veri akışıdır. Dikey entegrasyon, tüm süreçlerde (üretim, proje yönetimi, pazarlama, kurumsal kaynak yönetimi vb.) kullanılan teknolojik altyapıda sağlanan entegrasyonla kesintisiz iletişim ve veri akışı sağlamak anlamına gelmektedir. Örneğin üretimdeki algılayıcılar (sensörler) , aktüatörler, üretim yönetimi sistemleri, kurumsal kaynak planlama yazılımları, müşteri yönetim sistemleri gibi birimlerin entegrasyonu kastedilmektedir. Yatay entegrasyon ise her birimin kendi içerisinde bir bütün haline gelmesini sağlayarak mevcut kopuklukları önleyecek bütünsel bir akış yaratılmasını hedeflemektedir. Örneğin üretim sürecindeki tüm birimlerin entegrasyonu gibi.
Nesnelerin İnterneti: Cihazların başka cihazlarla iletişim kurarak çeşitli fonksiyonları otomatik yerine getirilmesi demek olan bu teknolojinin endüstride kullanımı ile her türlü nesnenin (üretim hatları, makinalar, yarı mamül, mamül, insan vb.) akıllı hale getirilerek veri üretmesi ve merkezden kontrol edilmesi sağlanacak, böylece daha dinamik ve kontrollü bir süreç yönetimi elde edilecektir.
Siber Güvenlik: Endüstri 4.0 birbirine bağlantı ve tamamen BİT ile donanmış sistemleri içerdiğinden güvenli iletişim ve güvenlik büyük önem kazanacaktır. Bilgi ve veri güvenliğinin kritik önem kazanması bu konudaki çözümlerin de güçlenmesini ve sistemlerin kesinlikle bu çözümleri içermesini zorunlu hale getirecektir.
Bulut: Endüstrinin sayısallaşması anlamına gelen Endüstri 4.0 ile üretilen veri miktarında oldukça büyük bir artış olacağından dolayı yüksek kapasiteli veri depolama alanlarına , ayrıca verilerin gerçek zamanda işlenebilmesi için yüksek güçlü IT altyapılarına ihtiyaç duyulacaktır. Özellikle yatırım yapmakta zorlanan işletmeler, dağınık yapılara sahip işletmeler açısından bulut teknolojisinin çözüm olması hedeflenmektedir.
Eklemeli Üretim: Son yıllarda üretimde kullanılmaya başlayan üç boyutlu (3B) yazıcılar kastedilmektedir. 3B yazıcıların Endüstri 4.0 devrimiyle gerek kalıp üretim maliyetini ortadan kaldırması, gerek stok tutulmasını verimli hale getirmesi gerekse ürün çıkarma süresi azaltma konusuna olan olumlu etkisinden dolayı çok yoğun bir şekilde kullanılması hedeflenmektedir.
Artırılmış Gerçeklik: Artırılmış Gerçeklik fiziksel ve gerçek dünyadaki algılarımızın bilgisayarlar yardımıyla eklenen ses, görüntü, video verileriyle çoğalması anlamına gelmektedir. Bu teknoloji ile endüstride personel eğitimi, hata bulma, ürün destek konularında ilerleme kaydedilmesi planlanmaktadır.
Büyük Veri ve Veri Analitiği: Endüstri 4.0 üretim sistemlerindeki verilerden faydalanarak analiz yapma ve karar oluşturarak kalite ve tasarrufu sağlamanın yanı sıra kurumsal ve müşteri bazlı yönetim sistemleri gibi değişik kaynaklardan elde edilen verilerin değerlendirilmesi ve gerçek zamanlı karar verme süreçlerini standart hale getirmeyi hedeflemektedir. Özellikle veri çağımızın petrolü olarak değerlendirilmekte olup çok değerli bir olgu olacağı söylenmektedir. Ayrıca oluşan bu verinin anlamlandırılması konusunun da Endüstri 4.0’ın en önemli araçlarından biri olduğu belirtilmektedir.
Verilen bu teknolojilere ek olarak dijitalleşmeye yardımcı olacağı düşünülen, birçok gelişmenin yaşandığı diğer teknoloji alanları ise şunlardır:
Mobil Cihaz Teknolojileri: Mobil cihazlar dijitalleşmede gerek yönetim gerekse sipariş fazlarında önemli bir unsur olacaktır. Ayrıca her an her yerden yönetim sağlayabilme becerisi ancak mobilite ile sağlanacaktır.
Blockchain: Verilerin geleneksel veri tabanlarında olduğu gibi merkezi bir konum yerine ağa bağlı tanımlı kullanıcılarda saklanması ve bu kayıtların değiştirilmesinin matematiksel olarak imkansıza yakın hale getirilerek güvenliğin maksimum seviyeye çıkarıldığı bir teknolojidir. Aslında dijitalleşmenin temel teknolojileri arasında gösterilmemekle birlikte güvenli veri paylaşımı ve e-ticaret için takip edilmesi gereken bir teknoloji olduğu değerlendirilmektedir.
İletişim Teknolojileri: Dijitalleşmenin kaçınılmaz gereği olan veri üretimi ve bu verilerin bir noktadan başka bir noktaya iletilmesi güçlü bir iletişim alt yapısı gerektirecektir. Her yıl üretilen veri miktarına bakıldığında bu rakamların önceki yıla göre katlanarak arttığı bir dünyada bu verilerin en verimli ve en hızlı şekilde iletilmesi de önemli bir ihtiyaç olacaktır. 2020 yılında kullanılmaya başlayacak 5G teknolojisinin temel gereksinimlerinden birisi nesnelerin interneti için gereken altyapıyı oluşturmaktadır.
Kullanıcı Arayüzü Teknolojisi: Dijitalleşme ile birlikte daha verimli ve hızlı işlem yapabilmesine izin veren kullanıcı dostu arayüzlerin tasarlanmasını sağlayacak teknolojiler gittikçe önem kazanmaktadır.
Yapay Zeka: Yapay zeka, bir bilgisayarın veya bilgisayar kontrolündeki bir robotun çeşitli faaliyetleri zeki canlılara benzer şekilde yerine getirme kabiliyetidir. Yapay zeka çalışmaları genellikle insanın düşünme yöntemlerini analiz ederek bunların benzeri yapay yönergeleri geliştirmeye yöneliktir. Bilgisayarın normal olarak insanlar tarafından gerçekleştirilen görevleri yerine getirmesini sağlar. Başka bir deyişle, yapay zeka bilgisayarın insanlar gibi düşünmesini sağlar.
Yukarıda verilen temel ve yardımcı teknolojiler ile üretimde gerçekleşecek dönüşüm ile kalite, verimlilik, hız, esneklik gibi kavramlar olumlu etkiler yaşanacak, böylece rekabetçilik düzeyinde istenen gelişme yakalanacaktır. Böylece Almanya kaybetmeye başladığı dünya pazarını tekrar kazanmayı hedeflemiştir. Bu yeni kavram diğer ülkeler tarafından da çok benimsenmiş, belki de tehlike olarak görülerek dışında kalınmak istenmemiştir. Aslında şu an için görülen en başarılı örneklerin ilginç bir şekilde Çin'de olması durumu ortaya koymaktadır.
Buradaki temel noktayı önemle belirtmek isterim. Yukarıda verilen teknolojileri hepsinin kullanılması, sırayla takip edilmesi gibi bir zorunluluk yoktur. Önemli olan size en fazla getiri sağlayacak teknoloji veya teknolojilerle dönüşümü yaşamanızdır.