Endüstriyel Nesnelerin İnterneti; üretim 4.0’ın çehresini değiştiriyor

Marlon Schwank
Industry 4.0 Expert, Motion Systems Group Europe-Industrial Systems Division Europe

1712’de Thomas Newcomen, faaliyetteki madenlerden dışarı su pompalayıp madenlerin üretken olmasını sağlamak için ilk etkili buhar motorunu icat etti. Bu buluş, muhtemelen endüstriyel bakım sisteminin ilk örneğiydi ve ilk Sanayi Devrimi’nin doğuşunu müjdeledi. 310 yıl sonra, hangi sektörde ne üretiyor olursanız olun, endüstriyel üretimin artık dördüncü büyük sanayi devriminin tam merkezinde olduğuna şüphe yoktur.
Tarihte görüldüğü gibi, bundan önceki üç sanayi devriminin en önemli özelliği ilerici gelişmelerdi. Önce su ve buhar gücüne dayalı mekanik üretim, sonra elektrik enerjisi kullanılarak yapılan seri üretim, ardından da dijitalleştirilmiş elektronik cihazlarla yapılan otomatik üretim sahneye çıktı.
Dördüncü devrim, bu son gelişmenin üzerine inşa edilmiş olup doğrusal değil üssel bir hızla ilerlemesine devam etmektedir. Temelinde bağlantı, zeka ve otomasyon olmak üzere üç teknolojik eğilim yatan dördüncü devrim, birbirleriyle iletişim kurabilen ve merkezî olmayan özerk kararlar alabilen siber fiziksel sistemler (CPS) oluşturmak için dijital teknolojideki çığır açan gelişmelerden yararlanmaktadır.
Çok çeşitli üretim süreçlerinde endüstriyel verimliliği, üretkenliği, güvenliği ve şeffaflığı artıran şey, “gerçek zamanlı olarak kaydetme ve düşünme” şeklinde tanımlanabilecek bu benzersiz özelliktir.
Proses optimizasyonuna ve üretimde daha önce erişilemeyen düzeyde işlevselliğe olanak tanıyan ara bağlantı, genellikle Endüstri 4.0 veya Endüstriyel Nesnelerin İnterneti olarak biliniyor ve endüstriyel üretimin çehresini kalıcı şekilde değiştiriyor.

Verilere dayalı olarak kararlar verme
Peki ama Endüstriyel Nesnelerin İnterneti, üretimin geleceği açısından ne anlama geliyor ve nasıl çalışıyor?
IoT 4.0, otonom robotik uygulamalar dâhil olmak üzere tesis katında çalışan bileşenlerin ve ekipmanların; üreticilerin, yüklenicilerin ve makine üreticilerinin sürekli olarak veri toplamasına ve bu verileri analiz etmesine olanak tanıyan sensörler ve internet bağlantısıyla entegre olmasını gerektirir.
Bu veriler; tesiste işlerin gidişatını iyileştirmek, ekipman performansını izlemek, bakım zamanlarını tahmin etmek ve makinenin hizmet dışı kalma sürelerini azaltmak için kullanılabilir. Örneğin, robotik bir koldaki veya fabrikada üretilen bir makinedeki kritik bir hidrolik bileşenin bakımını planlama görevini düşünün. Sistemin durdurulması, işlemlerin kesintiye uğratılması ve gerekli bakımın yapılmasıyla ilgili olarak verilmesi gereken kararlar çeşitli faktörlere bağlıdır.
Üretim programı nedir? Üretimde planlı bir hizmet dışı kalma durumu söz konusu mu? Parça değişimi ne kadara mal olur? Parça değişim maliyetine kıyasla performans kaybı maliyeti nedir? Makine ne kadar süre kapalı kalacak? Aşınmış bir bileşen değiştirilmezse bu durum, performansı veya güvenliği nasıl etkiler?
Daha iyi kararlar verebilmek için bu soruların yanıtlarını anlamak çok önemlidir. Ancak makinenin kendisi hakkında eyleme geçirilebilir bilgiler sağlayacak şekilde doğru verilerin toplanması ve analiz edilmesi de bir o kadar önemlidir.

Üretim makinelerinin izlenmesi
Makine üreticileri ve tedarikçiler birçok farklı sistemi ve cihazı daha etkili şekilde kontrol edebilmek ve bakımını yapabilmek için gitgide artan bir ticari baskıyla karşı karşıya kaldıkça (özellikle bakım programları konusunda), akıllı bileşenler (dâhilî diyagnostik ve iletişim arayüzlerine sahip ürünler) yaygınlaşmaktadır. Doğru ekipman kurulduğunda, makinelerin diyagnostik süreleri yüzde 70’e kadar azaltılabilir.
Örneğin geçmişte tıkanmış bir filtre, üretimi sekteye uğratıp yerinde müdahale gerektirirken günümüzdeki filtre elemanları, değiştirilmesi gerektiğini belirten bir uyarıyı tetikleyerek işlerin aksamamasına olanak tanımaktadır. Bazı durumlarda, akıllı bileşenlerin kullanılması, insan kontrolörlerin sistemleri fiziksel olarak izlemesi ihtiyacını da ortadan kaldırmaktadır.
Makinelerin izlenmesinin ve güncellenmesinin uzaktan erişimle mümkün olması sayesinde, kontrolörler, ekipmanın hizmet verme süresini koruyabilir ve teknik sorunların daha ortaya çıkmadan hızla çözülmesine yardımcı olabilir. Sıcaklık, basınç/tork, debi, akım ve voltaj gibi gerçek zamanlı önemli makine verileri hızlı ve güvenli şekilde aktarılabilir ve tanımlanan performans parametreleri karşılanmadığında analiz edilebilir. Bu özelleştirilmiş veriler, işletme operasyonlarında performansın ve kullanım ömrünün nasıl en üst düzeye çıkarılacağı konusunda öneriler sunabilir.

Üretimde IoT 4.0’dan nasıl faydalanılır?
Endüstri 4.0 standartlarıyla uyumlu bileşenlerle donatılmış makineler, şunlardan yararlanabilir:
– Bakıma ilişkin veri analizleri: Ekipman arızalanmadan önce makine kullanımına veya durumuna göre bakım önerilerinin planlanmasına olanak tanır.
– Uzaktan diyagnostik ve programlama: Ekipmanın fiziksel olarak incelenmesine gerek kalmadan ekipman arızası hakkında ayrıntılı bilgi sağlar. Teknisyenin önceden tesise gitmesi gerekmez ancak teknisyen bakım işlemini tamamlamak için tesise gittiğinde, yanında doğru alet ve parçaların bulunmasına olanak sağlar. Bu da sonuç olarak, hizmet dışı kalma sürelerinin yanı sıra işçilik ve yolculuk maliyetleri de azaltır.
– Konum ve izleme: Her makinenin nerede, ne zaman ve ne kadar süreyle kullanıldığını kaydeder. Bu işlev, planlanmamış hizmet dışı kalma sürelerini önlemek için bir tesis ekipmanının belirli bir sınırı aşması durumunda verilecek uyarıların ayarlanmasına olanak tanır.
– Otomatik raporlar: Temel fabrika KPI’lerini ve performansını anlamak için belirli aralıklarla özelleştirilmiş raporların oluşturulmasına olanak tanır.
– Makine kullanımı: Bu, kullanım verimliliğini gerçek zamanlı olarak kontrol etmenin yanı sıra makine durumu, ekipman verimliliği ve OEE gibi temel parametreleri de izler.
– Kullanım sıklığı ve süresi: Bu işlev, tesisteki her makinenin ne sıklıkta ve ne kadar süreyle kullanıldığını kaydeder ve bu konuda önerilerde bulunur. Ekipman kaynaklarının etkin şekilde tahsis edilmesine ve garanti sözleşmelerinin yönetilmesine yardımcı olabilir.

Bilgi: Kârlı üretimin anahtarı
Endüstri 4.0, dijital dönüşüm ve ara bağlantı, üretim endüstrisinin gelecekteki kârlılığı için kritik öneme sahiptir. Bu teknolojiler, sektörün çalışma biçiminde devrim yaratır.
Standartlarla uyumlu hareket ve kontrol ürünleri, IoT’nin analitik özelliklerinden tam anlamıyla yararlanıp ekipmanın hizmet verme süresinde ve üretkenlikte kazanımlar sağlayarak müşteri değeri yaratır. Özellikle endüstriyel ekipman endüstrisinde IoT 4.0’a yapılan yatırım, işletmelere rekabet avantajı sağlayan operasyonlara ilişkin öngörüler sağlayabilecek, benzeri görülmemiş miktarda veriye erişim sağlar. Bu da kârlılığın artmasını sağlar. Yaşanan deneyimler, bir IoT çözümüne yatırım yapmanın ilk iki yıl içinde mali fayda sağladığını göstermiştir. Bir varlığın mevcut durumunu ve alınması gereken olası tedbirlerin etkilerini anlamak, alınacak kararların maliyet ve faydalarının söz konusu karar verilmeden önce değerlendirilmesine olanak tanır, üretkenliği ve sonuç olarak da kârlılığı artırmak için en iyi stratejinin belirlenmesine yardımcı olur.

İnovasyon yapmak ve müşteri sadakatini güçlendirmek için IoT 4.0’dan yararlanma
OEM’ler ve fabrika makinesi üreticileri söz konusu olduğunda, IoT 4.0, bazı benzersiz ve beklenmedik faydalar sağlayabilir. OEM’ler ve makine üreticileri, Parker gibi bir bileşen tedarikçisinin Endüstriyel IoT çözümlerinden elde edilen verilerden yararlanarak sadece mühendislik ve tasarım konseptlerini geliştirmekle kalmaz, aynı zamanda tasarım aşamasında daha az simülasyonu ve modellemeyi gerektiren farklı ekipmanlar da üretebilir.
Bunu yapabilmek ise inovasyonu teşvik etmeye ve üreticiler için yeni fırsatlar yaratmaya yardımcı olur. Ayrıca daha iyi iş ilişkilerini teşvik eder ve tedarikçi için daha güçlü bir müşteri sadakati sağlar. Mevcut altyapıdaki gerçek zamanlı veriler kullanılarak ekipman için yeni tasarımlar, hatta yeni kullanım biçimleri bulmaya yönelik seçenekler, OEM’leri yeni pazarlara ve yeni ürün serilerine yönlendirebilir. Bu da rekabette bir adım önde olmak ve kârlarını artırmak isteyen OEM’ler ve ekipman üreticileri için büyük bir avantaj sağlar.
OEM’ler ve ekipman üreticileri; akıllı ve bağlantılı sistemlerin, müşterilerinin maliyetleri düşürmesine, üretkenliği artırmasına ve hizmet dışı kalma sürelerini azaltmasına da yardımcı olabileceğini anlamalıdır. Hareket ve kontrol uzmanı Parker tarafından sağlanan varlık durumu izleme ve otomatikleştirilmiş hidrolik sistemler gibi endüstriyel IoT çözümleri, yalnızca OEM müşterileri için değer katmakla kalmaz, aynı zamanda tedarikçi markasına bağlılığı da artırır. Özellikle de rakiplerin sunduğu ürünler bir IoT çözümüyle entegre edilmemişse… Müşteri odaklı bir IoT çözümüyle, üretimde daha ileri düzey verimlilikle maliyetten tasarruf sağlayan ve üretim hatları ile üretim kalitesinden daha fazla verim alınarak gelir elde edilmesini sağlayan belirli OEM gereksinimleri karşılanabilir.

Üretim ortamında yönetim maliyetlerini azaltma
En yeni Endüstriyel IoT çözümlerinin kullanımı, üretim ortamındaki bakım işlerinin de çehresini değiştiriyor. Bakım yöneticileri, artık pahalı varlıkların kullanımı ve mekanik durumu hakkında gerçek zamanlı veriler alarak, makinelerin durumunu, ekipman verimliliğini, hizmet dışı kalma sürelerinin maliyetini, OEE’yi ve üretim ortamındaki yönetim maliyetlerini artıran diğer faktörleri öğrenebilir. Bu olanak, yöneticilerin bakım konusunda proaktif bir yaklaşım benimsemelerine ve arıza meydana gelmeden önce ekipman onarımlarını yaparak gelir kaybının önüne geçmelerine olanak tanır.
Endüstriyel IoT çözümleri ayrıca bakım yöneticilerinin maliyeti artıran faktörler ile verimlilik faktörlerini de daha doğru anlamalarına yardımcı olur. Ekipman kullanımını dakikası dakikasına takip edebilmek ve ekipmanın verimliliği ve bakımı gibi verileri izleyebilmek; maliyetlerin daha iyi hesaplanmasına, bakım planlamasının yapılmasına ve planlanmamış hizmet dışı kalma sürelerinin azaltılmasına yardımcı olur.

Operasyonel iyileştirmelere giden güvenli bir yol
IoT 4.0’ın sağladığı ve ilk bakışta her zaman belli olmayan pek çok iyileştirme vardır. Bu alanlardan biri güvenliktir. Güvenlik konusundaki iyileştirmeler, hem operatörler hem de yöneticiler için planlanmayan hizmet dışı kalma riskini azaltma konusunda önemli katkılar sağlar. Ve şu şekilde çalışır. Toplanan veriler kullanılarak; ekipman kullanım prosedürleri ve bakım programları gibi iş yerinde çalışma biçimi konusunda şirket tarafından belirlenen kurallara uymayan operatörler için koçluk fırsatları uyarlanabilir. IoT 4.0’ın sahadaki operasyonel prosedürleri iyileştirebileceği bir diğer alan da, görev başındaki genç teknisyenlerin çözemeyeceği tüm sorunlarda vardiyada olmayan kıdemli teknisyenlerin hata ayıklama yapabilmesine yardımcı olmaktır. IoT 4.0’ın sağlayabileceği diğer ek izleme işlevleri ve uyarılar şunlardır:
– Üretkenlik kazançları: Performansı ve arızayı tahmin etmek için kullanım parametrelerini izler, analiz eder ve durumu belirler.
– Temel kullanım parametrelerini izleme: Makinelerin verimsiz kullanılma riskini azaltır.
– Operasyonel verimliliği artırma: Bu işlev, fabrikadaki ekipman kullanımlarıyla ilgili belirlenmiş sınır koşullarına göre uyarılar ve alarmlar verir.
–  Hizmet dışı kalma sürelerini azaltma: Bu işlev, arızaları daha meydana gelmeden önce tahmin eder.
Endüstri 4.0 teknolojisine yapılan yatırım, bir IoT çözümünün maliyeti ile planlanmamış hizmet dışı kalma süresinin maliyeti kıyaslandığında inanılmaz derecede değerli hâle gelir. İşletmeler, izleme teknolojisini kullanarak operasyonel verimliliği artırabilir, hizmet dışı kalma sürelerini azaltabilir ve üretkenlikle ilgili kazanımlar elde edebilir. IoT 4.0’ın sağlayabileceği bazı iyileştirmeler ve azaltabileceği bazı olumsuz durumlar şunlardır:
– Üretkenlikte yüzde 30’a kadar artış
– Makinelerin hizmet dışı kalma sürelerinde yüzde 28’e varan azalma
– Operasyonel verimlilikte yüzde 47’ye varan iyileşme
– Planlanmamış hizmet dışı kalma sürelerinde yüzde 28’e varan azalma

Endüstri 4.0 ve sürdürülebilirlik
Sürdürülebilir iş yapmak hiç bu kadar önemli olmamıştı. Çevreyi korumak çok önemlidir, ancak çevre dostu bir işletmeyi idare etmek, özellikle de ekipmanlar verimsiz olduğunda zor ve çok pahalı olabilir. Endüstriyel IoT çözümleri, işletmelerin fabrika ekipmanlarının aşırı kullanımından kaynaklanan emisyonları azaltmalarına yardımcı olan veriler sağlayarak çevreyi olumlu yönde etkiler.
Üretim ortamında sorunsuz makine kullanımını en üst düzeye çıkararak ve verimliliği artırarak yakıt, kaynak kullanımı ve salınan emisyonlar azaltılabilir. Ayrıca, makine kullanımı genel olarak azalsa da akıllı bileşenlerin kullanılmasıyla elde edilen verimlilikler ve en iyi uygulamalar sayesinde üretkenlik artırılırken, ham madde kullanımı da azalır. Özetle Endüstri 4.0 çözümleri; ekipman, kaynak ve malzeme kullanımını azaltarak sürdürülebilirliğe olumlu katkıda bulunur, bunların tümü ise karbon ayakizini azaltır.

Mükemmel Endüstri 4.0 sistemini oluşturma
OEM’ler veya makine üreticileri için, şirket içinde bir IoT platformu oluşturmak maliyetli olabilir ve genellikle de yıllarca geliştirmeyi gerektirebilir. Bunu yapmanın açık ara en iyi yolu, hidrolik hareket ve kontrol alanında Parker gibi tanınmış bir liderle doğrudan çalışmaktır. Böylece hem onların sahip olduğu kapsamlı teknoloji entegrasyonu ve veri analizi uzmanlığından yararlanırsınız hem de akıllı ve bağlantılı çözümlerden oluşan kapsamlı bir portföy, işletmeniz için ileri düzeyde güvenli, ölçeklenebilir ve veriye dayalı yaklaşımların geliştirilmesine olanak sağlar. Bu şekilde, işletmenizin üretim ortamındaki akıllı ve bağlantılı cihazlar, kontrolörler ve PLC’lerden oluşan entegre bir çözüme ve bunları çalıştırmak için gereken güçlü yazılıma benzersiz tek bir dijital ekosistemden sahip olmasını sağlayabilirsiniz.