Dijitalleşme Yolculuğunda Akıllı Fabrikalar ve Endüstri 5.0

Prof.Dr.Yılmaz Gökşen
DEÜ İİBF Yönetim Bilişim Sistemleri  Bölümü
[email protected]

Şubat 2022

İşletme, insan gereksinmelerini karşılamak üzere mal/hizmet üretip belirli bir marj ile satıp kâr elde eden ve de bu kârı sürekli kılmaya çalışan en küçük ekonomik ve teknik bir birimdir, biçiminde tanımlanabilir. Bu noktada süreklilik en etkili parametre, çünkü sürekli faaliyette bulunabilmek bir iş yapma biçimini ve iş ahlakını bünyesinde barındırmaktadır. İşletmelerin bir “sistem” olarak değerlendirilmeleri sürdürülebilirlik açısından kritik bir noktadır. Emek, doğa, sermaye ve teknoloji olarak bilinen üretim faktörlerine günümüzde, “yenilik”, yetenek”, “yaratıcılık” kavramlarını eklemek doğru olacaktır.

Belirli dönemlerde işletme kendisini oluşturan departmanlardan biriymiş gibi algılanmaktaydı. Kimi dönem muhasebeymiş, kimi dönem pazarlamaymış gibi. 1960 larda Henry Ford’un meşhur “rengi siyah olması koşuluyla istediğiniz renk arabayı satın alabilirsiniz”  ifadesi söylemek istediğimi açıklayacaktır. Buradan hareketle asıl olan organizasyonun kendisidir, yani bütünüdür. Departmanlar,  bütünü oluşturan eş değerli birer kâr merkezidirler.

İşletmelerin ana fonksiyonları, yönetim, üretim, finans ve pazarlamadır. Yazımızın konusu olan “Üretim” fonksiyonu son derece önemlidir. Kaynakların kıt ve tüketim merkezinin çok fazla olduğu, müşterinin son derece akıllı ve zevk/tercihlerinin esnek olduğu, teknolojinin hızlı değiştiği, küreselleşme nedeniyle dünyanın tek pazar olduğu, aynı ürünü üreten ulusal/uluslararası çok sayıda işletmenin olduğu günümüzde, üretmeden; büyümenin, gelişmenin, adil paylaşımın, sürdürülebilir istihdamın başarılamayacağı ortadadır. Geleneksel üretim anlayış ve modellerinden bugüne gelindiğinde bilgi/bilişim sistem ve teknolojileri işin yapılmasına ciddi bir “akıl” katmaktadır.

Dijitalleşme; şirketleri, çalışanları, tedarikçileri ve müşterileri kalıcı olarak değiştirecektir. Ancak çoğu işletmenin bu noktada farkındalığı düşüktür ve geleneksel iş yapma düzeyinde faaliyette bulunmaktadır. Bu nedenle, pazarın değişimi de yavaş olmuştur.  Buradaki değişim, organizasyonun yüzeyindeki ayarlamaları içermektedir, örneğin süreçlerin akışındaki veya şirketin geliştirdiği ürünlerdeki değişiklikleri… Bu ayarlamaların 1960’lı yıllardan itibaren internetin henüz kitlesel bir araç olmadığı 1995’ lere kadar hüküm sürdüğü ifade edilebilir. İnternetin geniş kitleler tarafında bilinebilir olduğu bu yıllardan itibaren işletmelerin iş yapma biçimlerinde teknolojinin rolü inanılmaz olarak artmıştır.

Akıllı fabrika kavramı 4. Sanayi Devrimi olarak tanımlanan, nesnelerin interneti, bulut bilişim, otomasyon, robotik ve büyük veri gibi içinde temel bileşenleri barından teknolojik sistemlerin fabrikalara entegre edilmesi olarak ortaya sürülmüştür. Endüstri 4.0; bilişim ve iletişim alanlarındaki gelişmeler, otomasyon, veri toplama ve paylaşma ile üretim teknolojilerindeki yeni yaklaşımları birbirine eklemlenmiş bir bütün olarak ele alan yeni kavramı ifade etmektedir. Endüstri 4.0; bilişim altyapısı, akıllı üretim, hukuki altyapı ve yeni iş modelleri gibi önemli parçaları bir araya getiren, teknolojileri ve organizasyonları birleştiren, entegre eden bütüncül bir yaklaşım olarak ele alınabilmektedir. Bu bağlamda, Endüstri 4.0 kavramını sadece teknolojik evrimleşme olarak ele almak, birçok bileşenin önemli etkisini göz ardı etmekle sonuçlanacaktır. Schwab (2016), Endüstri 4.0’ın bazı kritik özelliklerinden dolayı bir teknolojik evrimleşme değil, bir devrim olarak ele alınması gerektiğini savunmaktadır. Bu özellikler şu şekilde listelenmektedir:

• Hız: Yeni teknolojik gelişmelerin büyük bir hızla gerçekleşip, çok dinamik bir şekilde bir teknolojinin yerini diğerinin alması mümkün olmaktadır.
• Genişlik ve Derinlik: Endüstri 4.0’ın öncelikli olarak üretim endüstrisini dönüştürmesine rağmen, günümüze bakıldığında farklı sektörden birçok işletme, iş süreçlerinde Endüstri 4.0’ın getirdiği dijital dönüşüm çabaları içerisinde kendilerine yer bulmaktadır. Hatta sadece işletmeler değil, bireyler ve toplumlar da kendi zihinsel modellerini değişen dünyanın yeni teknolojileriyle uyumlaştırmak durumunda kalmaktadırlar.
• Sistem Etkisi: İşletmeler, çevrelerinden çeşitli kaynakları girdi alan, bu kaynakları işleyerek mal veya hizmet haline getirmek suretiyle müşterileri için değer yaratan, bu mal/hizmetleri ileride yeniden kaynak sağlamak üzere çevresine veren açık sistemler olarak düşünüldüğünde, bu bütünsel yaklaşım, küçüğünden büyüğüne tüm sistemleri değiştirmekte ve dönüştürmektedir.

4.Sanayi Devrimi olarak da adlandırılan Endüstri 4.0 kavramı, günümüzde ulaştığı konuma gelmeden önce üç farklı önemli aşamayı geride bırakmıştır. Şekil 1!de Endüstri 4.0’ın tarihsel gelişimi görülmektedir. Böylelikle, zaman ve karmaşıklık boyutları baz alınarak, diğer sanayi devrimlerinin ana bileşenleri ve bunlara öncülük eden durumlar da incelenebilecektir.

 

Şekil 1. Tarih Boyunca Sanayi Devrimleri

 

Endüstri 4.0, farklı sektörlerde farklı amaçlarla kullanılmaktadır. Özellikle “Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojisi, bu anlamda hem bir rekabet avantajı unsuru olarak ele alınmakta hem de farklı entegrasyon boyutlarıyla 4.Sanayi Devrimine yeni bir soluk kazandırmaktadır. IoT ile uyumlu nesneler, RFID ve kablosuz sensör ağları da dahil olmak üzere bugün birbirleriyle haberleşen, bütünleşik bir düzen içerisinde konuşlandırılmakta ve adeta veri toplama mekanizmalarına yeni bir anlayış getirmektedir.

Kısaca siber fiziksel üretim sistemleri olarak da literatürde yer alan bu kavramın hem ekonomik hem de sosyal etkileri çok boyutlu olmuştur. Günümüzde artık Endüstri 4.0 yerini 5.0’a (Toplum 5.0) bırakmaktadır ve gelişen teknolojinin sadece sanayi alanına olan etkilerinin değil aynı zamanda teknolojinin bu getirisinin topluma nasıl yansıdığı konusu üzerine de tartışmalar yapılmaktadır.

Teknolojinin günden güne gelişim göstermesi ile fabrikalarda otomasyon kritik bir öneme sahip olmaya başlamıştır. Özellikle yapay zekâ ve nesnelerin interneti alanındaki teknolojik gelişmeler fabrikaları yepyeni bir düzeye taşıma fırsatını oluşturmuşlardır. Tüm bu gelişmelerin fabrikaları taşıdığı noktada ise siber fiziksel sistemler kavramı ortaya çıkmıştır. Fabrikalardaki bu dijital dönüşüm üretim sürecinin makine insan etkileşimine bağlı olduğu teknoloji düzeyine seviye atlatarak üretimde verimi ve kaliteyi artırmış, iş süreçlerini otonom hale getirmiştir.  Geleneksel teknoloji ve yöntemlerin kullanıldığı fabrikalarla kıyaslandığında akıllı fabrikalar, gelişmiş makine kullanımına imkân verdikleri için mevcut makinelerin bakım maliyetlerini de düşürmüştür.

Akıllı fabrikalarda, üretim sistemi baştan aşağı sensörler aracılığıyla takip edildiği için anlık olarak üretimle ilgili veri elde edilebilmektedir. Bu sayede üst düzey yöneticilere daha hızlı ve detaylı karar verebilme yetisini kazandırmaktadır. Sensörlerle tüm fabrikanın takip edilmesi beraberinde üretim ve iş süreçlerinde şeffaflığı da getirmektedir. Artan şeffaflık, operasyonlarda ve üretim verileri üzerinde görünürlüğü artırmaktadır. Nesnelerin interneti ve özellikle RFID teknolojilerinin kullanılması depo takibi ve yönetimi, geliştirilmiş kaynak kullanımı gibi faydalar sağlamaktadır.

Döngüsel ekonomi bağlamında konu ele alındığında; düşük maliyetli RFID teknolojisi kullanımı, ürün yaşam döngüsünün sonunda varlık alımına yardımcı olabilmekte, böylece bileşenlerine geri dönüştürülebilmektedir. Verimli tersine lojistik ile, mallar ikinci bir ömür kazanmakta; sınırlı kaynak kaybı ile uygun ürün geri dönüşüm sürecinin de Dünya çapında döngüsel ekonomi kavramını hızlandıracağı öngörülmektedir.

Farklı ürün türleri arasında geçiş yaparken, ihtiyaç duyulan kaynaklar ve bu kaynakları birbirine bağlama yolu otomatik ve çevrimiçi olarak yeniden yapılandırılmasını sağlamaktadır. Tüm bu süreçlerin yani siber fiziksel sistemlerin bel kemiğini üretim robotları oluşturmaktadır. Otonom bir üretim sistemini oluşturan robotlar üretim kontrol sistemiyle doğrudan bağlantılıdır. Yan bileşenlerden biri olan bulut bilişim teknolojisi sayesinde veri depolama ve yönetme sanal bulut ortamlarında gerçekleşmekte ve böylece veri işleme süreçlerinde hız ve performans büyük ölçüde artmaktadır.

Bulut bilişim sistemini besleyen ve destekleyen bir diğer bileşen büyük veridir. Daha önce de bahsedildiği gibi akıllı fabrikalar birçok sensör ve nesnelerin interneti aracılığı ile takip edilmektedir. Bu takip sonucunda elde edilen büyük veri yığınları üretim ve iş süreçlerinde karar vericilere destek vermek gibi kritik bir öneme sahiptir. Büyük verinin işlenerek bilgi haline dönüştürülmesini sağlayan yapay zekâ da akıllı fabrikalar sistemini destekleyen yan bileşenlerden birini oluşturmaktadır.

Tüm bu sayılanların dışında belki de aralarında en farklı olan ancak akıllı fabrikalara gerçek siber fiziksel özelliğini kazandıran kritik yan bileşen ise simülasyondur. Artırılmış gerçeklik teknolojisi sayesinde günümüzde fabrikaların dijital bir kopyası oluşturulabilmektedir. Bu sayede fabrikalarda ürünler üretimden çıkmandan önce sanal olarak gözlemlenebilecek, hatalı ya da eksik görülen yerler daha üretim başlamadan yapılan simülasyon sayesinde kolayca tespit edilebilecektir. Böylelikle fabrikalarda risk yönetimi üst düzeye taşınmış olunacaktır.

Endüstri 4.0 kavramının etkileri daha önce de bahsedildiği üzere tek boyutlu değildir. Üretim ve sanayi alanının yanı sıra Endüstri 4.0 alanındaki hızlı gelişmeler aynı ölçüde toplumu da etkilemiştir. Bunun doğrultusunda Endüstri 5.0 yani toplum odaklı teknoloji devrimi olarak tanımlanan bir kavram ortaya çıkmıştır. Endüstri 5.0 kavramı olgulara daha proaktif bir yaklaşım sergileyerek bir önceki sanayi devrimine uyum sağlaması yönünde bir bakış açısıyla da değerlendirilmektedir. Ancak bir başka görüş göre Endüstri 5.0 henüz gerçekleşmediği için konu hakkında farklı birçok görüş ve tanımlar bulunmaktadır.

Toplum 5.0 perspektifinden  döngüsel ekonomi değerlendirildiğinde; döngüsel ekonomi; yeni ürünler üretmek için yeni ham madde kullanımı ve kullanım sonunda bertaraf edilmesini benimseyen doğrusal ekonomiden bir kopuş hareketi olarak imha yerine yeniden dönüşümü benimseyen önemli bir paradigma olarak ifade edilebilir. Atıkların, doğrusal ekonomi çerçevesinde en önemli kayıplardan biri olduğu göz önünde bulundurulduğunda, döngüsel ekonomi bu anlamda ortaya çıkan dezavantajların üstesinden gelmek amacıyla özellikle üretim süreçlerindeki atıkların yeniden değerlendirilmesinde kritik rol oynamaktadır.

Şekil 2. Doğrusal Ekonomi ve Döngüsel Ekonomi

 

Şekil 2’den de anlaşılabileceği üzere; döngüsel ekonomi; atıkların tüketilmek suretiyle tamamen ortadan kaldırıldığı değil, geri dönüşümle üretim sürecine tekrardan kazandırıldığı yeni paradigmayı temsil etmektedir. Döngüsel ekonomi; “sıfır atık” vizyonuyla da ele alınabilmektedir. “Sıfır atık” vizyonu, yaşayan sistemlerde hiçbir şeyin israf olmaması kuralından esinlenilerek oluşturulmuştur. Başka bir ifadeyle, doğada atık, besin olarak düşünülmektedir. Dolayısıyla, doğal bir sistemdeki bütün yan ürünler, bir başka doğal sistemin besini olmak durumundadır. Örneğin; bütün ürünlerin, bu ürünlerin paketlerinin ve üretimi sırasındaki tüm süreçlerin atık olmayacak biçimde tasarlanması, endüstriyel ekonomilerde temelden bir dönüşümü temsil edilebilmektedir.

Endüstri 5.0, iş akışlarının akıllı sistemlerle entegrasyon yoluyla insanın beyin gücünü ve yaratıcılığını kullanarak insan ve makinelerin eşleştirildiği fabrikalara insan işgücünü geri getirmektedir. Bu sayede fabrikalarda süreç verimliliğini artırarak üretim ve kapasiteyi ileri seviyelere çıkarmaktadır. Öte yandan Avrupa Ekonomik ve Sosyal komitesi, bu yeni çığır açıcı dalga olan Endüstri 5.0'ın akıllı fabrikaları destekleyecek rolde olduğunu, siber fiziksel üretim sistemlerinin ve insan zekâsının bütünleşerek bir sinerji oluşturacağı yönünde görüş bildirmektedir. Burada en önemli faktör her ne kadar makineleşme gibi görünse de aslında Endüstri 5.0’ın insan odaklı bir gelişim olmasıdır. İnsan-makine işbirlikli yapıların (cobot) geliştirilmesinde merkezde makine ve teknoloji yerine insanın olması gerektiği belirtilmektedir.  İşte bu sebeple Endüstri 5.0; cobot'ların insanlarla iletişim kurduğu Sosyal Akıllı fabrika çağıdır. Sosyal akıllı fabrika, insan ve siber fiziksel üretim sistemleri bileşenleri arasında sorunsuz iletişim sağlamak için kurumsal sosyal ağları kullanmaktadır.

Referanslar

[1] Zümrüt, H., & İsmail, B. (2018, Ekim). Akıllı Fabrikalar. Journal of Life Economics, 5(4).

[2] Akın, N., Mayatürk Akyol, E., & Sürgevil Dalkılıç, O. (2021). Akademik Yayınlar Işığında Toplum 5.0 Kavramına İlişkin Bir Değerlendirme. Atatürk Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, 35(2), 577-593.

[3] Tahera, K., Naeem, R., Shehzad, A., & Masoon, U. (2020, Ağustos). Advances in Sensor Technologies in the Era of Smart Factory and Industry 4.0. International Conference on UK-China Emerging Technologies.

[4] Wilkesmann, M., & Wilkesmann, U. (2018). Industry 4.0 - Organizing Routines or Innovations? . VINE Journal of Information and Knowledge Management Systems , 48(2), 238-254.

[5] http://www.endustri40.com/, Erişim Tarihi: 10.01.2022

[6] Praveen, K., Pradevi, B., Deepa, N., Thippa, R., Rukshana, R., Madhusanka, L., . . . Pham, Q. (2021, Temmuz). Industry 5.0: A Survey on Enabling Technologies and Potential Applications. Journal of Industrial Information Integration.

[7] Nahavandi, S. (2019). Industry 5.0—A Human-Centric Solution. Sustainability , 11(16).

[8] Longo, F., Padovano, A., & Umbrello, S. (2020). Value-Oriented and Ethical Technology Engineering in Industry 5.0: A Human-Centric Perspective for the Design of the Factory of the Future. Applied Sciences, 10(12).

[9] Koch, P., van Amstel, M., Debska, P., Thormann, M., Tetzlaff, A., Bøgh, S., & Chrysostomou, D. (2017). A Skill-based Robot Co-worker for Industrial Maintenance Tasks. Procedia Manufacturing(11), 83-90.

[10] Schwab, K. (2016). Dördüncü Sanayi Devrimi. (Z. Dicleli, Çev.) İstanbul: Optimist Yayıncılık.

[11] Senge, P. (2016). Beşinci Disiplin (Genişletilmiş 16. b.). (A. İldeniz, A. Doğukan, & B. Pala, Çev.) İstanbul: Yapı Kredi Yayınları.

[12] Önder, H. (2018). Sürdürülebilir Kalkınma Anlayışında Yeni Bir Kavram: Döngüsel Ekonomi. Dumlupınar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 57(19).

[13] Kagermann, H., Wahlster, W. ve Helbig, J. (2013). Recommendations for implementing the strategic initiative Industrie 4.0: Final report of the Industrie 4.0 Working Group. Forschungsunion: Berlin.

[14] Sauvé, S., Bernard, S. ve Sloan, P. (2016). Environmental sciences, sustainable development and circular economy: Alternative concepts for trans-disciplinary research. Environmental Development, 17, 48-56. https://doi.org/10.1016/j.envdev.2015.09.002.