Akıllı Fabrikalar ve Robot Teknolojileri

İçinde Yapay Zeka (AI-Artificial Intelligence), Büyük Veri (Big Data), IoT (Nesnelerin İnterneti), IIoT (Endüstriyel Nesnelerin İnterneti), Dijital İkizler, Giyilebilir Teknolojiler, Akıllı ve Otonom Cihazlar, Otomasyon gibi yeni nesil teknolojiler bulunan ‘Akıllı Fabrikalar ve Robot Teknolojileri’; üretim yapan ve Endüstri 4.0  yolculuğundaki büyük işletmelerden KOBİ’lere kadar her ölçekteki işletmeyi yeşil ve dijital dönüştürüyor.
Bu işletmelerin nihai hedefi; robot teknolojileriyle donanmış, soğuk, karanlık, insansız, 24 saat durmaksızın, esnek, daha akıllı, çevik, güvenli, kaliteli, verimli, hızlı üretim yapan akıllı fabrikalara dönüşmek. Bu dönüşümün en önemli kazanımı ise insandan kaynaklı hataların önüne geçilirken üretimin de sürekliliğinin sağlanması.
Endüstri 4.0, yapay zeka teknolojileri ve makineleşmenin gücü üzerine temelleniyor. Dijital ve yeşil dönüşümü sağlayan teknolojiler; verimlilik, karlılık, kapasite artışı, minimum maliyet, hız, tasarruf; özetle; rekabet avantajı sağlıyor.
Akıllı fabrikalar, veri analizi, yapay zeka, otomasyon, robot teknolojileri ve diğer ileri teknolojilerin kullanımıyla üretim süreçlerini optimize etmeyi, verimliliği artırmayı ve maliyetleri düşürmeyi, aynı zamanda ürün kalitesini artırmayı amaçlıyor.
Özel sektör ve kamu desteğiyle hayata geçirilen akıllı fabrika örneklerinin tek bir tanımı ve tek bir modeli yok. Dijital ve yeşil dönüşen çok sayıdaki şirket, kendi ihtiyaç ve beklentileriyle bu dönüşümü gerçekleştiriyor. Akıllı fabrika tanımı şirketten şirkete farklılık gösterse de ortak payda aynı: Üretimi mekanize etmek, giderleri düşürmek, kar marjını artırmak, sorunsuz, stabil, öngörülebilir üretimi sağlamak.
Büyük ölçekli şirketler, akıllı fabrika ve robot teknolojilerine geçmek için hızla dönüşürken, KOBİ’lerde bu dönüşüm henüz istenilen aşamada değil. Bu alandaki yatırımların maliyetinin yüksekliği birçok KOBİ tarafından göze alınamıyor. Teknolojinin gelişimi ve ulaşılabilir maliyetlere düşmesiyle KOBİ ölçeğindeki işletmeler de bu yeni üretim modeline; ‘Akıllı Fabrikalar ve Robot Teknolojileri’ne geçebilecek.

Üretimin dijital şampiyonları VUCA* dünyasında uzmanlaşıyor
*VUCA; değişken (volatility), belirsiz (uncertainity), karmaşık (complexity) ve muğlak (ambiguity) demek. VUCA kavramı; günümüzün genel koşullarının ve durumlarının oynaklığını, belirsizliğini, karmaşıklığını ve muğlaklığını tanımlamak veya yansıtmak için Warren Bennis ve Burt Nanus’un liderlik teorilerine dayanan 1987’de türetilen bir kısaltma.
Endüstriyel üretim şirketleri benzeri görülmemiş bir kriz sürecinden geçiyor. Küresel COVID-19 Pandemisi geleneksel tedarik zincirlerinde aksamaya neden oldu, sonuç olarak mikroçipten çeliğe ortaya çıkan temel malzeme kıtlığı daha az nihai ürün ve kayda değer derecede daha yüksek girdi maliyeti demek. Bu güçlükler üreticileri işletim modellerini yeni baştan ele almaya itiyor. PWC Akıllı Fabrika Dönüşüm Araştırması 2022’nin dünyada 23 farklı ülkede 700 imalatçı firmadan elde ettiği verilere göre; dünyanın her yerinde sanayi şirketleri dijital dönüşüm çözümlerine 1.1 trilyon ABD doları yatırım yapıyor. Araştırma katılımcıları altı sektörde (perakende ve tüketici ürünleri, ileri teknoloji ve elektronik, kimyasallar ve proses endüstrileri, ilaç ve tıbbi teknoloji, otomotiv ve ulaşım, endüstriyel üretim) faaliyet gösteren ve %70’inin geliri 3 milyar Euro’nun üstünde şirketlerden oluşuyor. Araştırmanın sonuçlarına göre en etkili şirketler üretimde esnekliği ve dayanıklılığı artırmak üzere fabrika seviyesinde tüm dijital teknolojileri uygulamaya geçiriyor ve fabrika otomasyonu aracılığıyla faaliyet maliyetini düşürüyor. Maliyette etkinlik ve artırılmış esnekliğin bir araya gelmesiyle şirketler çift haneli getiriler sağlıyor. Ancak araştırma sürecin yavaş ilerlediğini de gösteriyor. Şirketlerin 3’te 2’si dijital yolculuklarının henüz başında.
Temel bulgular şöyle:
• Şirketlerin %64’ü dijital dönüşümün hala ilk aşamasında.
• Akıllı fabrika dönüşümünün temel itici gücü olarak sürdürülebilirliğin önemi %150 arttı.
• Dayanıklılığın ve esnekliğin yatırımın temel itici güçleri olduğunu söyleyen şirket artışı %67.
• Dönüşümde öncelik verimlilik artırma uygulamalarından esneklik ve dayanıklılığa yöneldi.
• Sadece yüksek orandaki yatırımlar yüksek getiri sağlıyor, sağlam temeller büyük ölçekli dijitalleşmeye olanak sağlıyor.
• Standartlaştırılmış bir dijital omurga, başarılı fabrika dönüşümlerinin olmazsa olmazı.
• Kalite analizi, bakım çözümleri ve otomatik KPI izleme en çok uygulanan kullanımlar.
• Görece kısa vadede getiri sağlayan gelişmekte olan teknolojiler arasında drone’lar ve 5G uygulamaları bulunuyor.
• Dijital dönüşümü gerçekleştirmek için çevik bir hedef operasyon modeli şart.
• Dijital şampiyonlar merkezi bir modelden organizasyon yapısıyla bütünleşmiş bir modele evriliyor.

Araştırmaya göre; dijital dönüşüm için odaklanılacak dört alan şöyle:
1) Strateji ve yol haritası: Çoğu şirket (%64) hâlâ dijital dönüşümünün ilk aşamalarında ve dijital girişimlerini genele yaymakta henüz başarıya ulaşamadı. Araştırmaya katılan üreticilerin sadece %10’u dijital dönüşüm programını tamamlamış veya sürecin son aşamalarında.
2) Yatırım odağı: Şirketlerin akıllı fabrika dönüşümüne yılda 1.1 trilyon ABD dolarını aşkın yatırım yaptığı tahmin ediliyor; ancak bu miktar dahi yeterli olmayabilir. Araştırma gösteriyor ki dijital yatırımlarda yüksek getiri ve hızlı geri ödeme elde etmek için net gelirlerin en az %3’ü oranında yatırıma ihtiyaç bulunuyor (dönüşüme yapılan ortalama kurumsal yatırımdan %50 fazla).
3) Dijital omurga, kullanım senaryoları ve teknolojileri: Dijital omurga dönüşümü sağlayan öge, ancak bu BT altyapısını oluşturmaya veya yeniden inşa etmeye yönelik birçok yaklaşım bulunuyor. Kullanım senaryoları kalite, bakım, takip veya dijital ikiz oluşturma gibi birçok şekilde ortaya çıkabiliyor. Uygulamalı teknolojiler arasında giyilebilir teknoloji, cobot (işbirlikçi robot) ve yapay zekâ uygulamaları sayılabiliyor.
4) Organizasyonel yapılandırma: Dönüşümün doğru organizasyonel desteğin bulunmadığı şartlarda hızlı ve etkili şekilde gerçekleşmesi ihtimali düşük ve katı, hiyerarşik çalışma yöntemleri dijital dönüşümün ihtiyaçlarına iyi şekilde uyum sağlayamıyor. Araştırma sonuçlarına göre en etkili dönüşümler çevik işletim modeli bağlamında gerçekleşiyor. Üreticiler sistemlerin, teknolojilerin ve standartların merkezi yönetimini dengeleyebilecek, dijitalle bütünleşik kuruluşlara dönüşme becerisine sahip; ancak farklı fabrikalardaki kullanıcı ihtiyaçları ve tercihler temelinde esnek yerel uygulaması yapılmalı.

‘Akıllı Fabrikalar ve Robot Teknolojileri’nin bileşenleri
Yapay Zeka (AI) ve Makine Öğrenimi (Machine Learning-ML), Bulut Bilişim (Cloud Computing) Teknolojileri / Bulut Bağlanabilirliği, IIoT (Endüstriyel Nesnelerin İnterneti) / Sensörler ve İzleme Sistemleri, Büyük Veri (Big Data) / Veri Toplama ve Analiz Sistemleri, Modern Veri Tabanı / Veri Toplama Analizi, Otomasyon ve Robotik / Endüstriyel Robotlar, 3D Teknolojileri, Sanal Gerçeklik (VR) ve Artırılmış Gerçeklik (AR) Teknolojileri, Blokzincir (Blockchain) Teknolojileri, Dijital İkizler, MES (Üretim Yönetim / Yürütme Sistemi), Enerji Verimliliği Teknolojileri, Esnek Üretim, Sağlık ve Güvenlik İyileştirmeleri.

Akıllı Fabrika çeşitleri
Çeşitli endüstrilerdeki akıllı fabrika çeşitlerinden en çok öne çıkanlardan bazıları şöyle: Otomotiv Akıllı Fabrikaları, Gıda ve İçecek Akıllı Fabrikaları, Elektronik Akıllı Fabrikaları, İlaç Akıllı Fabrikaları, Tekstil Akıllı Fabrikaları, Makine Üretimi Akıllı Fabrikaları, Kimya Akıllı Fabrikaları, Enerji Üretimi ve Dağıtım Akıllı Fabrikaları, Mobilya Üretimi Akıllı Fabrikaları, Ambalaj Akıllı Fabrikaları, Plastik ve Kauçuk Üretimi Akıllı Fabrikaları, Kağıt ve Selülöz Akıllı Fabrikaları, Havacılık ve Uzay Sanayii Akıllı Fabrikaları, Eğlence Endüstrisi (Oyun ve Film) Akıllı Fabrikaları, Medikal Cihaz Üretimi Akıllı Fabrikaları, Mücevherat Üretimi Akıllı Fabrikaları, Ahşap Ürünleri Üretimi Akıllı Fabrikaları, Denizcilik ve Liman İşletmeleri Akıllı Fabrikaları.

Akıllı Fabrika ve Robot Teknolojileri’nde dikkat çekenler
Yapay Zeka, Yapay Zeka Teknolojileri, Yapay Zeka Mühendisliği, Makine Öğrenimi (Machine Learning), Derin Öğrenme (Deep Learning), Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi, İş Zekası (BI); Gömülü İş Zekası (Embedded BI), Ortak Çalışmaya Dayalı İş Zekası, Mobil İş Zekası, Chatbot-Diyalogsal Yapay Zeka, İş Analitiği (BA).
Büyük Veri (Big Data), Veri Analitiği, Bulut Bilişim (Cloud Computing) ve Teknolojileri, Uç Bilişim / Sınır Bilişim (Edge Computing), Sensörler ve Aktüatörler, Nesnelerin İnterneti (IoT), IIoT (Endüstriyel Nesnelerin İnterneti), Yüksek Hassasiyetli Sensörler ve Görüntüleme Sistemleri.
OT / VT Teknolojileri (Otomatik Tanıma ve Veri Toplama Sistemleri), Dijital İkizler, Simülasyon ve Modelleme, Sanal Gerçeklik (VR) ve Artırılmış Gerçeklik (AR) Teknolojileri, 3D Teknolojileri (3 Boyutlu Teknolojiler), 5G Teknolojileri, Giyilebilir Teknolojiler ve Cihazlar, Akıllı Cihazlar, Akıllı Platformlar, Drone’lar, Endüstriyel Robotlar, Endüstriyel Robotik, Endüstriyel Robot Teknolojileri, Otonom Araçlar, Robotlar, Otonom Robotlar, RPA (Robotik Süreç Otomasyonu), Akıllı Gripper Teknolojileri, Otonom Mobil Robotlar (AMR’ler), Cobotlar, Otomatik Güdümlü Araçlar/ Otomatik Kılavuzlu Araçlar (AGV’ler), Eklemli Robotlar (Mafsallı Robotlar), Kartezyen Robotlar, Scara Robotlar, Operasyonel Robotik, Sibernetik, İnsansı Robotlar (İnsansılar), Hibrit Robotlar (Melezler).
Otomasyon / Endüstriyel Otomasyon, Eklemeli Üretim, Akıllı Karar Destek Sistemleri (IDSS), Veritabanı Yönetimi / Veri Ambarı / Veri Madenciliği / Veri Kümeleme, Kurumsal Zeka ve Performans Yönetimi, Tedarik Zinciri Yönetimi, CRM (Müşteri İlişkileri Yönetimi), ERP (Kurumsal Kaynak Planlama), MES (Üretim Yönetim / Yürütme Sistemi), Üretim Takip Sistemleri / MRP (Malzeme İhtiyaç Planlama) ve MRP2 (Üretim Kaynak Planlama), PLM (Ürün Yaşam Döngüsü), Siber Güvenlik Teknolojileri, Enerji Verimliliği Teknolojileri.

‘Akıllı Fabrika’ nedir?
Üretim süreçlerinde dijital teknolojilerin yoğun kullanıldığı bir üretim modeli olan ‘Akıllı Fabrika’, “Verileri analiz etmek, otomatik süreçleri yönlendirmek ve hareket halindeyken öğrenmek için gelişmiş teknolojileri kullanan siber fiziksel bir sistemdir” diye tanımlanıyor. Bir başka tanıma göre; “Endüstriyel üretim süreçlerinin dijital teknolojilerle entegre edildiği ve otomasyonun yaygın şekilde kullanıldığı bir üretim modeli.”
Bir diğer tanım ise şöyle: “Geleneksel üretim sistemlerinin teknolojiyle donatılması ve dijitalleşmesiyle ortaya çıkan sistemler.” Ayrıca; “Akıllı bilgi işlem ve yüksek verilere sahip olan bir fabrika sistemi” olarak da tanımlanıyor.

Akıllı Fabrikalar ve Robot Teknolojileri’nin şirketlere sağladığı faydalar
• Üretkenlik ve verimlilik artışı,
• Sürdürülebilirlik ve güvenlik,
• Uçtan uça görünürlük, gerçek zamanlı öngörüler ve öneriler, üretimden tedarik zincirine tüm operasyonlarda tam hakimiyet, stratejik yönetim imkanı,
• Daha az maliyet, daha az iade ve geri çağırma, ürün kalitesinin artışı, müşteri deneyimi ve müşteri memnuniyeti artışı,
• 7 /24 kesintisiz, insan hatasız, kaliteli, enerji verimli, maliyet ve zaman tasarruflu, hızlı, çevik, seri, esnek, dijital, yeşil, akıllı üretim,
• Birbiriyle bağlantılı imalat, üretim hızında, miktarında, kalitesinde, maliyet tasarrufunda iyileştirmeye olanak sunması,
• Gerçek zamanlı oluşabilecek arıza, sıkıntı ve problemleri önceden saptayabilme ve öngörerek zarardan kurtarma, daha az zararla kurtulmayı sağlama, üretimin aksamasını önleme,
• Rekabet gücünün artışı.