Endüstri 4.0 ve Akıllı Fabrikalar
30 Aralık 2020NESNELERİN İNTERNETİ (Internet of Things)
10 Şubat 2021
Siber-Fiziksel Sistemler (Cyber-Physical Systems)
Fiziksel dünya ile siber dünya arasındaki iletişim ve koordinasyonu içeren yapıların bütünü SiberFiziksel Sistemler (CPS) olarak adlandırılmaktadır [11]. CPS’nin başlıca rolü, üretimin çevik ve dinamik gereksinimlerini yerine getirmek ve tüm sanayinin etkinliğini ve verimliliğini arttırmaktır [4].Endüstri 4.0, internetin ve CPS olarak adlandırılan ve fiziksel ve sanal dünyayı bir araya getiren sistemler olarak kabul edilebilen benzeri görülmemiş bir bağlantı ile karakterize edilir. Daha doğrusu, “siber-fiziksel sistemler fiziksel süreçlerle hesaplamanın bütünleştirilmesidir. Bu, üretim sürecinde kontrol, gözetim, şeffaflık ve verimliliğin tamamen yeni bir derecesini sağlamaktadır. CPS, Şekil 2’de gösterildiği gibi ağların birden fazla sensör, aktuatör, kontrol işlem birimi ve iletişim cihazı kullanılarak entegrasyonunu gerçekleştirmektedir [16].
Şekil 2. Siber-fiziksel üretim sistemleri (Cyber-physical production systems-CPPS) [17]
Nesnelerin İnterneti (Internet of Things)
Nesnelerin birbiriyle iletişimini olanaklı kılan yapılara Nesnelerin İnterneti (IoT) adı verilmektedir [11]. Nesnelerin interneti’nin çok sayıda ekonomik fırsatlar açması beklenmekte ve büyük bir yıkıcı potansiyele sahip en umut verici teknolojilerden biri olarak kabul edilmektedir [16]. Nesnelerin interneti kavramı bir İngiliz girişimci Kevin Ashton tarafından oluşturulmuştur. Fikir, maddi dünyanın bilgisayarlarla (veri alış verişi) her yerde bulunan sensörlerle iletişim kurduğu bir sistemi tanımlamak için 1999’da formüle edilmiştir. Bu yaklaşımda, yalnızca nesnelerin değil, aynı zamanda süreçler, veriler, insanlar ve hatta hayvanlar ya da atmosferik olgular – bir değişken olarak ele alınarak her şeyden bir sistem oluşturulmuştur [3].
21. yüzyılın ilk on yılında “nesnelerin interneti” terimi popüler hale gelmiş ve tedarik zincirindeki ürün ve süreçlere bilgi ekleyerek endüstrilerin Endüstri 3.0’dan Endüstri 4.0’a geçmesini sağlayan bir teknoloji olarak düşünülmüştür [9, 16]. Teknik açıdan bakılırsa, IoT, internet tabanlı iletişim ve veri değiş tokuşunu sağlayan elektrik, mekanik, bilgisayar ve iletişim mekanizmalarının gömülü sistemlerini içeren fiziksel eserler topluluğudur.
IoT, bilgi işlem ve iletişim teknolojisini evde ve işyerimizde kullandığımız birçok “şey”e entegre etmeye başladığımızda başlayan bir hareketi yakalayan soyut bir fikirdir.
Radyo frekansı tanımlama (RFID) cihazları gibi düşük maliyetli sensör teknolojileri ile “nesneleri” etiketleme ve izleme fikri ile başlamıştır. Bununla birlikte, paradigma, piyasanın düşük maliyetli bilgi işlem ve internet tabanlı iletişim teknolojilerini her yerde bulunan akıllı telefonun yükselişiyle birlikte sunmaya başlamasıyla birlikte değişmiştir. Düşük maliyetli bilgi işlem ve yaygın geniş bant ağının mükemmel bir fırtınası IoT’nin gelişmesine izin vermiştir. Endüstriyel IoT’nin bazı örnekleri Şekil 3’te gösterildiği gibi; sensörler, aktuatörler, robotlar, freze makineleri, 3D yazıcılar ve montaj hattı bileşenleri, kimyasal karıştırma tankları, motorlar, insülin ve infüzyon pompaları, sağlık cihazları hatta uçaklar, trenler ve otomobiller gibi çok geniş bir yelpazede cihazları içermektedir [15].
Şekil 3. Nesnelerin interneti (Internet of Things) [15]
Bulut Tabanlı İmalat (Cloud Based Manufacturing)
Bulut tabanlı imalat (CBM), Endüstri 4.0’ın başarısına önemli katkı sağlayacak bir diğer yükselen paradigmadır. CBM, müşteri tarafından oluşturulan değişken talebe yanıt vermek için verimliliği artıran, ürün ömrü maliyetlerini düşüren ve optimum kaynak tahsisine izin veren, geçici, yeniden yapılandırılabilir siber-fiziksel üretim hatları oluşturmak için paylaşılan çeşitlendirilmiş ve dağıtılan üretim kaynaklarının bir paylaşım kümesine talep üzerine erişimden yararlanan bir ağa bağlı üretim modeli olarak tanımlanabilir.
CBM
CBM’nin özellikleri, ağa bağlı üretim, ölçeklenebilirlik, çeviklik, her yerde erişilebilirlik ve sanallaştırma, büyük veriler ve IoT, hizmet için her şey ve kaynak havuzunu içermektedir. Donanım düzleminde dağıtılmış donanım katmanı bulunur. Bu katman, ayrıca 3 boyutlu yazıcı gibi dağıtılmış donanım elemanlarından oluşur. Yazılım düzlemi sanal ve kontrol katmanları olmak üzere iki katman içerir. Kontrol katmanı, kontrol elemanlarından oluşur ve sanal katman, son kullanıcı uygulamalarını içerir. Bilgi akışları oklarla gösterilir. Dağıtılmış donanım katmanı, kontrol katmanı ile karşılıklı olarak iletişim kurar. Aynı şekilde, sanal katman kontrol katmanı ile arabirim oluşturur [15].
KAYNAKLAR
[1] A. V. Can ve M. Kıymaz, “Bilişim teknolojilerinin perakende mağazacılık sektörüne yansımaları: muhasebe departmanlarında endüstri 4.0 etkisi”, Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, CİEP Özel Sayısı, pp. 107-117, 2016.
[2] S. Sayer ve A. Ülker, “Ürün yaşam döngüsü yönetimi”, Mühendis ve Makina, cilt. 55, no.657, pp. 65-72, 2014.
[3] K. Witkowski, “Internet of things, big data, industry 4.0–innovative solutions inlogistics and supply chains management”,Procedia Engineering, vol. 182, pp. 763-769, 2017.
[4] L.U. Yang, “Industry 4.0: a survey ontechnologies, applications and open researchissues. Journal of Industrial Information Integration, in press.
[5] Q. Jian, L. Ying and R. Grosvenor, “Acategorical framework of manufacturing forindustry 4.0 and beyond”, Procedia CIRP,vol. 52, pp. 173-178, 2016.
[6] S. Andreas, E. Selim and W. Sihn, “Amaturity model for assessing industry 4.0readiness and maturity of manufacturingenterprises”, Procedia CIRP, vol. 52, pp.161-166, 2016.
[7] C. Prinz, F. Morlock, S. Freith, N.Kreggenfeld, D. Kreimeier and B.Kuhlenkötter, “Learning factory modules forsmart factories in industrie 4.0”, ProcediaCIRP, vol. 54, pp. 113-118, 2016.
[8] B. Mrugalska and M.K. Wyrwicka,“Towards lean production in industry 4.0.”,Procedia Engineering, vol. 182, pp. 466-473, 2017.
[9] A. J. Trappey, C. V. Trappey, U. H.Govindarajan, A. C. Chuang and J. J. Sun,“A review of essential standards and patent landscapes for the internet of things: a keyenabler for industry 4.0”, Advanced Engineering Informatics, in press.
[10] Ege Bölgesi Sanayi Odası AraştırmaMüdürlüğü, “Sanayi 4.0: uyum sağlayamayan kaybedecek, Ekim 2015.
[11] A. Sinan, “Üretim için yeni bir izlek: sanayi4.0”, Journal of Life Economics, no. 8, pp.19-30, 2016.
[12] J. Herter and J. Ovtcharova, “A model based visualization framework for cross disciplinecollaboration in industry 4.0 scenarios”,Procedia CIRP, vol. 57, pp. 398-403, 2016.
[13] N. C. Batista, R. Melício and V. M. F.Mendes, “Services enabler architecture forsmart grid and smart living services providers under industry 4.0”, Energy andBuildings, vol. 141, pp. 16-27, 2017.
[14] F. Rennung, C. T. Luminosu and A.Draghici, “Service provision in theframework of industry 4.0.”, Procedia-Social and Behavioral Sciences, vol. 221,pp. 372-377, 2016.
[15] L. Thames and D. Schaefer, “Softwaredefinedcloud manufacturing for industry4.0.”, Procedia CIRP, vol. 52, pp. 12-17,2016.
[16] E. Hofmann and M. Rüsch, “Industry 4.0and the current status as well as futureprospects on logistics”, Computers inIndustry, vol. 89, pp. 23-34, 2017.
[17] M. Landherr, U. Schneider and T.Bauernhansl, “The application centerindustrie 4.0-industry-driven manufacturingresearch and development”, Procedia CIRP,vol. 57, pp. 26-31, 2016.
[18] S. Aksoy, “Değişen teknolojiler ve endüstri4.0: endüstri 4.0’ı anlamaya dair bir giriş”,SAV Katkı, cilt., 4, pp. 34-4, 2017.
[19] S. Wang, J. Wan, D. Zhang, D. Li and C.Zhang, “Towards smart factory for industry4.0: a self-organized multi-agent systemwith big data based feedback andcoordination”, Computer Networks, vol.101, pp. 158-168, 2016.
[20] T. Stock and G. Seliger, “Opportunities ofsustainable manufacturing in industry 4.0”,Procedia CIRP, vol. 40, pp. 536-541, 2016.
[21] S. Erol, A. Jäger, P. Hold, K. Ott ve W.Sihn, “Somut Endüstri 4.0: üretimin geleceği için öğrenmeye yönelik senaryo temelli bir yaklaşım”, Procedia CIRP, cilt. 54, sayfa 13-18, 2016.
