Endüstri 4.0’a sorduk: Bulut robotlar için büyük veri ne anlama geliyor?

“Endüstri 4.0’a şimdiden hazırlanmak, eğrinin önünde kalmak ve rakiplere karşı avantajlı durumda olmak anlamına geliyor. ” – Dr. Adrian Davis, EMEA Genel Müdürü, 2018

Endüstri 4.0 ile, önümüzdeki on yıl içinde, dünya genelindeki işletmelerin tahminlerin üzerinde yüksek bir endüstriyel büyüme ve üretkenliğe ulaşmaları bekleniyor. Ancak Endüstri 4.0, yeni teknolojilerin ve iş modellerinin edinilmesini gerektirdiğinden endüstriyel uygulamalarda algılanan dijital dönüşümün karmaşıklığı, işletmeler için büyük bir engel teşkil ediyor.

Endüstri 4.0 ne demek?

Almanya, 2010 yılında AR-GE çalışmalarında hedeflenen büyümeyi yakalamak amacıyla  Yüksek Teknoloji Stratejisi 2020 adı altında bir stratejik girişim belirliyor. Bu girişimi Endüstri 4.0 terimini kullanarak ilk olarak 2011 yılında ünlü sanayi ve ticaret fuarı Hannover Fair’da duyuruyor. Bu fuarda Endüstri 4.0, Almanya’da geleceğe yönelik endüstriyel planlar ve süregelen tartışmalar için bir ilham kaynağı olarak tanıtılıyor. Sonrasında bu akım diğer ülkelere de yayılıyor. Endüstri 4.0, yıllar içinde dünya çapında giderek artan bir ilgi görüyor.

Endüstri 4.0 aslında, endüstriyel süreçlerde yer alan tüm değer zincirinin organizasyonu ve yönetiminde dijital dönüşümü ifade ediyor. 3D baskı, sensör teknolojisi, yapay zeka ve bulut bilişim gibi gelişmekte olan teknolojiler, Endüstri 4.0 bağlamında endüstriyel süreçleri hızlandıran birkaç örnek.

Endüstri 4.0 işletmelerin iş modellerini nasıl değiştiriyor?

Endüstri 4.0 sadece bir işletmenin kullandığı mevcut teknolojileri veya iş süreçlerini değiştirmiyor, aynı zamanda işletmelerin özünü değiştiriyor. Çünkü bir işletme için iş modelinden bahsediyoruz. Endüstri 4.0’ı henüz kabul etmemiş bir işletme olsanız bile, rakipleriniz bu teknolojileri ve veriye dayalı süreçleri uyguladığı için sizin iş modeliniz bunlardan ister istemez etkilenecek.

Peki bir işletme için iş modeli ne demek? İş modeli aslında bir işletmenin müşterilerine sunduğu ürünlerin veya hizmetlerin, müşteriler için nasıl değer yarattığını ortaya koyuyor. Örneğin günümüzde birçok işletme, Endüstri 4.0 dediğimiz yeni endüstriyel paradigmadan ya da endüstriyel devrimden etkilenerek – bunu bir çağ atlama gibi düşünün – müşterilerine gelişmiş teknolojiler (Sensörler, RFID, QR kod, hologram, GPS gibi) aracılığı ile veri, insan ve nesneleri birbirine bağlayan (IoT-nesnelerin interneti) hizmetler sunuyor. Bu hizmetlerden üretilen veriler üreticilerin operasyonel süreçlerini değiştiriyor ve sonrasında müşterilerin ürünleri nasıl aldıkları ve ürünlerle nasıl etkileşime geçtikleri gibi süreçleri değiştiriyor.

Üretilen veriler, bir işletme için üretimi, içerdeki ve dışardaki iş süreçlerini, lojistik zinciri gibi temel fonksiyonlarını bilgilendirme ve optimize etme gücüne sahip. Bu veriler, yeni ürün ve hizmet tekliflerine ve nihayetinde daha gelişmiş müşteri ilişkilerine dönüşebilen bir değer yaratıyor. Üreticiler, ürünlerine yeni hizmetler ekleyerek kendilerine bu değer zincirinde yer buluyor.

Örneğin Tesla, müşterilerine arabalarının yazılım güncellemelerini yaptıkları takdirde ücretsiz fonksiyonlar sunuyor. Böylece müşterilerin Tesla ile ilişkileri – yani bağlantıları- satın alma noktasının ötesinde devam ediyor. Aslında Tesla bu yolla, müşterileri ile arasındaki etkileşimi arttırarak yeni gelir akışları yaratıyor. Tesla’nın değeri, aslında müşterileri tarafından algılanan değerdir.

Üründen hizmete doğru oluşturulan bu değer zincirine bir işletmenin müşterileri, tedarikçileri ve diğer paydaşları katılarak fiziksel ve sanal dünyaları bir araya getiren ve Siber Fiziksel Sistem adı verilen bir ekosistem yaratılıyor. Bu ekosistem Endüstri 4.0’ın kalbini oluşturuyor.

Diğer yandan Endüstri 4.0, geleneksel işletmelerin sağlayamayacağı şekilde müşterilere yanıt verme yeteneğine sahip. Büyük veri, gömülü sistemler, artırılmış gerçeklik (AR), sanal gerçeklik (VR), bulut bilişim – bu teknolojiler Endüstri 4.0’a müşterilerle etkileşim kurmanın yeni yollarını sunuyor.

Bulut robotlar için büyük veri ne anlama geliyor?

Endüstri 4.0, aslında diğer bir anlamda, yeni gelişmekte olan teknolojilerin üretim ortamlarına uyarlanan entegrasyonunu tanımlıyor. Endüstri 4.0’ı anlamak için öncelikle onun gönlünde yatan üretimin yeni şeklini tam olarak anlamak gerekir. Bunun da ötesinde “bulut robotlar için büyük verinin ne anlama geldiğini anlamak” gerekiyor, hayatımızdaki bazı bilindik terimlere bir de Endüstri 4.0 ve işletmelere vaat ettiği üretim süreçleri açısından bakalım.

Yapay Zeka (Artifical Intelligence) – İmalat açısından bakıldığında geleceğe yönelik uygulamalar şunlar; makine öğrenme algoritmaları, sensörlerden aldığı verilerle bir makineye kusurlarını tespit etme ve hatta tahmin etme yeteneği kazandırıyor, ardından makine kusurlarını düzeltiyor. Diğer bir ifade ile robotların yeniden programlanmak yerine yeni görevleri kendiliğinden öğrenebildiği uyarlanabilir bir üretim.

Arttırılmış Gerçeklik (Augmented Reality, AR) – Bilgisayar tarafından oluşturulan bir görüntüyü, bir kulaklık aracılığıyla gerçek zamanlı olarak kullanıcının gerçek dünya görüşüne bindiren ve kompozit bir görünüm sağlayan bir teknoloji. AR teknolojisi, prototipleme ve el montajı için ideal. (Bkz:AR’nin endüstriyel kullanımına bir örnek)

Bu arada AR ile sanal gerçekliği (Virtual Reality, VR) birbirine karıştırmamak gerekir, çünkü VR’da kullanıcı sadece yapay bir ortam görür. VR’da bir kişi genellikle özel bir gözlük kullanarak üç boyutlu bir görüntü ile fiziksel bir şekilde etkileşime girer, bu görüntü bir bilgisayar tarafından oluşturulan simülasyondur. Üretim ortamında VR, hızlı görselleştirme, prototip oluşturma ve simülasyon sağlayabilir (Bkz: Çeşitli endüstrilerde VR uygulamaları).

Büyük Veri (Big Data) – İşletmelerde analiz edilebilme kapasitesine sahip büyük miktarlarda yapılandırılmış, yapılandırılmamış ve yarı yapılandırılmış tüm verilerin toplanması ve depolanması gerekir. Büyük veri adı verilen bu veriler sayesinde işletmeler, yürüttükleri işlerin her bir parçası hakkında bilgi sahibi olabilir, bu bilgileri gelecekteki üretim ve tedarik süreçlerini planlamak amacıyla kullanabilir. Büyük veri, Endüstri 4.0’ın damarlarında akan kan gibidir. Dünyanın en büyük teknoloji firmaları (Google, Amazon, Facebook, Apple, Microsoft, Baidu, Alibaba, Tencent, Xiaomi) bütün güçlerini sahip oldukları ve kullandıkları büyük veriye borçlular.

Blok Zinciri (Blockchain) – Kriptografi (şifreleme) kullanılarak bağlanan ve güvence altına alınan tüm kripto para birimi işlemleri blok adı verilen ve merkezi olmayan, sayısallaştırılmış yerel kayıtlarda tutulur. Her bir kripto paranın kontrolü blok zinciri aracılığı ile yapılır ve bu blok zinciri işletmelerde finansal işlemler veri tabanı olarak hizmet eder. Bir başka ifade ile finansal işlemler bir muhasebe defteri gibi işlev gören bir blok zinciri sayesiyle çalışır. 2009’da oluşturulan Bitcoin, ilk kripto paradır. Daha sonrasında oluşturulan kripto paralara altcoin (alternatif madeni para) denilmektedir. (Bkz: Kripto paranın piyasa hacmi)

Bulut Bilişim (Cloud Computing) – (Kısaca Bulut da denilebilir) Verileri bilgisayarlarda veya işletmeye ait yerel sunucularda değil, internette barındırmak amacıyla uzak sunuculardan oluşan bir ağ kullanmak. Bulut, işletmelere veri depolamak için yeterince alan sunar, veri kayıplarını ortadan kaldırır ve işletmelerin donanımlara ve buna bağlı insan gücüne yapacağı yatırımı azaltır. Ayrıca, işletmelere coğrafi konumdan bağımsız olarak diğer işletmelerle işbirliği yapma imkânı sunar.

Diğer yandan bulutun büyük veri ile birleşmesi yapay zeka uygulamalarını harekete geçirdi. Örneğin IBM Watson destekli robotlar, buluttaki YouTube verilerini kullanarak nasıl yemek pişireceğini anlatabiliyor. Benzer şekilde robotlar Google Maps, WikiHow gibi bulut hizmetlerini kullanarak öğrenebiliyorlar ve bir gün öğrendiklerini bizlerle paylaşacaklar.

Bulut Robot (Cloud Robotics) – Bulut ortamında kontrol edilen fiziksel ve sanal dünyalar arasındaki iletişim, artık mobil uygulamalarda robotlar kullanılarak yapılıyor. Örneğin  Zyrobotics firması çocuklara mobil uygulamalar üzerinden STEM eğitimi veren bulut robotlar geliştirdi. Bu konuda hatırı sayılır  ödüller aldı.

Diğer yandan Google, bulut robot geliştiricileri için Google Cloud Robotics Platformu oluşturdu. Bu platform, yapay zeka, robotik ve bulutu birleştirerek bulut bağlantılı işbirlikçi robotlar (cobot) kullanan açık (ücretsiz) otomasyon çözümleri sunmayı amaçlıyor. (Bkz: Google App Engine kullanarak bulut bobot prototipi geliştirme)

Alibaba’nın Bulut Robotları

İşbirlikçi Robotlar (Collaborative Robots, kısaca Cobot) – Bir cobot veya işbirlikçi robot, bir çalışma alanında insanlarla fiziksel olarak etkileşime girmeyi amaçlayan bir robot. İnsanlarla birlikte güvenli bir şekilde çalışabiliyor. Bir cobot, uyarlanabilir yani yeniden programlanmak yerine yeni görevleri öğrenebilir. Bir cobot’u endüstriyel robottan ayıran en temel özellik; cobot’ların iş yaparken öğrenme yeteneklerinin olmasıdır. Ayrıca endüstriyel robotlara göre daha kolay programlanabiliyorlar. Ancak endüstriyel robotlar gibi ağır materyalleri kaldırmak için kullanılmıyorlar.

Günümüzde cobotlar çoğunlukla otomotiv şirketleri tarafından kullanılıyor. Örneğin Mercedes-Benz, BMW ve General Motors fabrikalarında cobot kullanmaya başladı. Ford’un Almanya/Köln’deki Fiesta fabrikasında, 4.000 fabrika çalışanıyla yan yana cobotlar çalışıyor. Bunlar – endüstriyel robotlar kadar güçlü olmasa da – insanlar için ağır olan bazı görevleri yerine getiriyorlar. Örneğin otomobillerin tekerlek kemerlerine ağır amortisörler yerleştirilmesine yardımcı oluyorlar. Ayrıca boya uygulamak ve kapıları bağlamak gibi diğer basit ve tekrarlayan görevleri de gerçekleştiriyorlar.

Eklemeli Üretim (additive manufacturing) – geleneksel üretim metotlarının aksine üç boyutlu verilerden nesneler yapmak için malzemelerin birleştirilmesi işlemi, örneğin eklemeli üretimde 3D baskı, prototip oluşturmak için kullanılıyor.

Dijital Tedarik Zinciri – İş süreçlerinin web tabanlı yürütüldüğü bir ortam. Endüstri 4.0’ı başarıyla uygulamak isteyen bir işletme, iş süreçlerine dijital tedarik zinciri entegre etmek zorunda. Tedarikçilerle, müşterilerle ve diğer paydaşlarla daha fazla bağlantılı olmak, üretim süreçlerinin, üretim kontrolünün ve üretim zamanlamasının daha fazla paylaşılması demek.

ERP (Enterprise Resource Planning/Kurumsal Kaynak Planlaması) –  ERP, genellikle bir işletmenin envanter yönetimi, nakit akışı, hammaddeler dahil olmak üzere birçok iş faaliyetinden topladığı verileri, depolamak, yönetmek, analiz etmek ve yorumlamak için kullandığı, bir dizi entegre modülden (uygulama) oluşan bir işletme yönetim sistemidir. Sistem, bir departmanda çalışanların diğer departmanlardaki verilere erişimine izin verir, bu nedenle her departman diğer departmanlarla bağlantılı şekilde kararlar alır. Alınan kararlar birbiri ile bağlantılı bu verilere dayandırılır.

Sis Bilişim (Fog Computing) – Akıllı cihazların ürettikleri veriler, işlenmek veya analiz edilmek üzere buluta (cloud computing) gönderilmeden önce, işletmeye özel yerel bir noktada analiz edilir, sonrasında ihtiyaç olunan kadarı merkezi sunuculara gönderilir. Böylece bir işletme, buluta aktardığı veri miktarını azaltarak verilerinin güvenliğini artırır. Bu mimari, verimliliği beraberinde getirir, bulutla uyum sorunları yaşayan işletmeler için çözümler sunar.

İnsan Makine Arayüzü (Human Machine Interface, HMI) – İnsanlar ve makineler arasındaki etkileşimlerin gerçekleştiği alandır. Endüstri 4.0’daki uygulamalarda, makine kontrolün merkezindedir. Örneğin giyilebilir teknolojiler veya AR gözlük kullanan makine operatörleri HMI sayesinden sadece ekrana dokunarak veya sesle fiziksel geri bildirim alır. Bakım uzmanları, HMI aracılığı ile makine durumunu gerçek zamanlı olarak görselleştirerek iş yüklerini önceliklendirebilir, tamir için gerekli malzemeleri önceden tahmin edebilirler. Uzaktan işbirliği ile tesis dışı uzmanların yerel teknisyenlere rehberlik etmeleri sağlanabilir. Ya da işletme yöneticileri bir fabrika içindeki tüm operasyonların durumunu görebilir.

Nesnelerin İnterneti (Internet of Things, IoT) – Bir yazılıma, sensöre veya aküatöre gömülü her türlü fiziksel cihaz, araç, ev aleti ve ürünlerden oluşan kablosuz bir ağ olarak tanımlanabilir. Örneğin bunlar telefon, çamaşır makinesi, fırın, yazıcı, robot, su sayacı, otomobil, asansör vs. olabilir.

IoT teknolojinin temelini oluşturan aslında M2M (machine-to-machine communication) adıyla bilinen teknolojidir. Bunun anlamı ağa bağlı cihazların insanların manuel müdahalesi olmadan bilgi alışverişinde bulunabilmesi ve bir takım eylemler gerçekleştirebilmesidir. Örneğin; Vodafone M2M data paketleri ile daha önceden belirlenmiş bir saatte, Vodafone internet ağı üzerindeki çok sayıda cihaz arasında insan müdahalesi olmaksızın bilgi paylaşımı yapılabiliyor.

Karanlık Fabrikalar (Light out Factories/Dark Factory) –  Bir gün fabrikada ışıklar söner ve fabrika, bünyesinde insan varlığı gerekmeden tam otomatik olarak çalışmaya devam eder. Karanlık fabrikalar, işte böyle bir senaryoya atıfta bulunan, belirli mevcut bir süreçten ziyade bir metodolojiden bahseden bir yaklaşım olarak tanımlanabilir. Tam otomatik çalışan bir fabrika, hammaddelerin girdiği ve bitmiş ürünlerin çok az insan müdahalesi ile veya hiç insan müdahalesi olmadan çıktığı ve müşteriye ulaştırıldığı bir fabrikadır. Bu fütüristik bir görüş değil. Japonya’daki Fanuc fabrikası 2001’den beri ışıklar sönük çalışıyor. Fabrikanın robotları robot yapıyor.

Akıllı Fabrikalar (Smart Factories) – Yapay zeka destekli akıllı makineler tarafından üretim süreçlerinin denetlendiği ve izlenen fabrikalar, böylece fabrika temelde kendisi için gereken insan gücünü azaltmış olur. Fabrikaya bağlı nesneler üzerinden elde edilen veriler sayesinde, işletmeler mevcut iş süreçlerini daha iyi anlarlar, varsa potansiyel sorunlarına çözüm üretirler ve nihayetinde hatırı sayılır bir verimlilik elde ederler.

Yukarıda bahsedilen herhangi bir süreç ya da teknolojiye yenileri eklenebilir. Bunların her biri işletmelerin Endüstri 4.0’a hazırlığı için güzel bir başlangıç olabilir. Bunlardan herhangi birini bir işletmede çalışır duruma getirmek – bir bebeğin ilk emeklemesi kadar basit düzeyde de olsa yani en basit haliyle de olsa gerçekleştirmek – grafikteki bir eğrinin önünde kalmak ve rakiplere karşı avantajlı durumda olmak anlamına gelir. Bir işletmenin büyüklüğü ne olursa olsun – en büyüğünden en küçüğüne kadar – Endüstri 4.0 süreçlerini uygulamaya başladığı anda değer kazanacaktır.