ENDÜSTRİ 4.0 NEDİR, NE DEĞİLDİR?

ENDÜSTRİ 4.0 NEDİR?

Endüstri 4.0, son yıllarda en çok konuşulan yeniliklerden birisi olarak sürekli karşımıza çıkmaktadır. Bugün büyük- küçük, öğrenci-öğretmen, sanayici-akademisyen herkesin dilinde bu tanım dolaşmaktadır. Hatta bu konuda düzenlenen seminerler, paneller ve konferanslar birbirini izlemektedir. Endüstri 4.0’ ın ne olduğu ve ülkemizin Endüstri 4.0’a ne kadar hazır olup olmadığı sürekli olarak tartışılmaktadır.

Acaba gerçekte Endüstri 4.0 nedir? Endüstri 4.0 ile günlük yaşantımızda bugün ve gelecekte ne gibi değişiklikler olacak? Yoksa batılı ülkeler bazı şeyleri yine bizim gibi ülkelerin gözünde fazlaca büyüterek, bizleri teknolojik anlamda korkutmak ve kendileri için yeni pazar enstrümanları mı oluşturuyorlar? Kısacası Endüstri 4.0 deyince ne anlıyoruz? Sadece birbiri ile konuşan robotları mı anlıyoruz?

ENDÜSTRİNİN AŞAMALARI

Endüstri 4.0 günümüzün endüstriyel vizyonudur. Yani kısacası dördüncü sanayi devrimidir. Peki bu dördüncü sanayi devrimi ne demektir? Bugün Endüstri 4.0’dan bahsediyorsak, o zaman bunun bir geçmişi, yani Endüstri 1.0, Endüstri 2.0, Endüstri 3.0 da olmalıdır. Peki varsa, bunlar hangileridir sorusu aklımıza gelebilir. İsterseniz Endüstri 4.0 dan öncekiler aşamaları nelermiş, bunlara bir göz atalım.

Endüstri 1.0, 1700 lerde su ve buhar gücünün kullanılmaya başlanılmasıyla, yani mekanik üretim sistemleriyle ortaya çıkmıştır. 1712 yılında buhar makinesinin icadının gerçekleşmesiyle, suyun buharlaşmasıyla elde edilen güç, buhar makineleriyle üretime aktarılmıştır. Artık tezgâhlarda insan odaklı kas gücüyle yapılan üretimin yerini mekanik, yani makinelerin üretimde kullanılması almıştır. Makinelerin üretimde kullanılmasıyla tekstil başta olmak üzere, demir-çelik sektörlerinde üretim artmıştır. Böylece sermaye birikimleri de artmaya başlamıştır.

 

Buhar makinalarının tekstil fabrikalarında kullanılması (1712)

 

Endüstri 2.0, 1850 – 1914 yılları arasını kapsar. Başlangıcı, İngiliz mucit Bessemer’ in icat ettiği ucuz çelik üretim yönteminin yaygınlaştığı 1860’a kadar uzanır. Kısa sürede Avrupa, ABD ve Japonya’ya yayıldı. Elektrik gücünün ve montaj hatlarının kullanılmasıyla seri üretimi mümkün oldu.

Seri üretim ve elektrik enerjisinin birlikte kullanımı (1900)

 

Endüstri 3.0, temelleri 1950’lerde Z1 mekanik elektrikle çalışan hesap makinesinin üretilmesi ile atılmıştır. Ana bilgisayarlar (1960), devamında kişisel bilgisayarların üretimi (1970 – 1980) ve devamında da internetin yaygın olarak kullanılmaya başlamasıyla (1990) dijital devrim olarak adlandırılmıştır. Üç boyutlu yazıcıların (3D Printers) gelişmesiyle endüstriyel parçaların üretimi artmış ve tek bir tuşla büyük üretimler gerçekleşmiştir. Ayrıca otomasyonun artmasıyla yeni ve akıllı robotlar üretilmiştir. Üretilen bu yeni nesil robotlar hem ucuz, hem de üretimde verimliliği artırmıştır. Verimliliğin artması mavi yakalı personel sayısında azalmalara sebep olmuştur.

Robotların üretimde kullanılması

 

Endüstri 4.0, önceleri “Nesnelerin İnterneti” (IoT - Internet of Things) daha sonra da “Her Şeyin İnterneti” (IoE – Internet of Everything) olarak ifade edilmiştir. Endüstri 4.0, akıllı fabrika vizyonuyla bugünkü üretimin teknolojik değişimini ve siber fiziksel üretim sistemlerini tanımlar. İlk kez 2011 yılında Almanya Hannover Fuarı’nda kullanılan IV. Sanayi Devrimi (Endüstri 4.0) terimi, Alman Hükümetinin üretim süreçlerini bilgisayarlaşma yönünde teşvik etmesi ve yüksek teknolojiyle donatması projesi olarak tanımlanır.

Üretimin otomasyonu, robotların üretimde kullanılması ve sayısallaşma

 

Endüstri 4.0’ın hedefi Siber Fiziksel Sistemler (CPS – Cyber Physical Systems) ve Nesnelerin İnterneti ilkeleri ile fiziksel dünyayı sanal bilgi işlem dünyasıyla bağlayarak akıllı üretimin;

- Modüler yapılı akıllı fabrikalarda, fiziksel işlemleri CPS ile izleyerek, nesnelerin birbirleriyle ve

insanlarla iletişime geçmesini ve bu sayede de merkezi olmayan kararların verilmesi,

- Akıllı fabrikalar ile sanal ve fiziksel imalat sistemlerinin küresel olarak işbirliği sağlaması, robotların üretimi devralması, yapay zekânın gelişimi, üç boyutlu yazıcılarla gerçekleşen üretimle müşteriye özel ürünlerin üretilmesi ve yeni operasyon modellerinin sağlanması,

- Fabrikaların belli bir hedefe yönelik olarak tamamen otomatik hale getirilmesiyle, iş yükünün adım adım makinelere devri,

- İnsan gücünü fiziksel düzeyden beyinsel düzeye sıçratmak. Sermaye gücünün etkisi azalarak her şey akıllı üretim sistemleri, dijitalleşme ve teknoloji üzerine kurulmaktadır. Böylece bugüne dek tanımlanan sermaye eski gücünde olmayacaktır.

Aşağıdaki şekil dikkatlice incelendiğinde, başlangıçta Sanayi Devrimi 1.0 ile 2.0 arasındaki zaman dilimi yaklaşık 100 yıl iken, 2.0 ile 3.0 arasındaki zaman dilimi yaklaşık 70 yıla, 3.0 ile 4.0 arasındaki zaman diliminin daha da kısalarak yaklaşık 40 yıla indiği görülmektedir. Öyle görülüyor ki bundan sonra bu süreç daha da azalarak devam edecektir.

Sanayi devrimlerinin süreçleri

 

NEDEN ENDÜSTRİ 4.0 ?

Endüstri 4.0’ın hayata geçirilmesiyle birlikte otonom robotlar bantlarda yerlerini alacak ve bu sayede verimlilik, kalite gibi alanlarda şirketler çok büyük adımlar atacaklardır. İşçilerin olmadığı bir üretim alanı, üretilen mallardaki hata oranlarının oldukça düşük seviyelere inmesi anlamına gelmektedir. Endüstri 4.0 dönüşümünü gerçekleştiren bir ülkenin üretim maliyetleri, işçi kullanarak üretim yapan bir ülkeye göre daha düşük olacaktır. Üretim maliyetlerinin düşüklüğü nedeniyle birçok üretim tesisi Batı’dan Doğu’ya kaymıştı, fakat bu süreç Endüstri 4.0 ile tersine işlemeye başlamıştır. Apple iPhone üretimini Çin’den Amerika’ya taşımak istemektedir. Yani demek oluyor ki, geçmişte ucuz iş gücü, çevre vb. olumsuz koşullar nedeniyle Batı’dan Doğu’ya kayan üretim tesisleri, bu sefer Doğu’ dan Batı’ ya kayacaktır. Kısacası bu demek oluyor ki bir ülkenin artık ucuz iş gücü sayesinde üretim merkezlerini elinde tutması mümkün olamayacaktır.

Günümüzde her şey yolunda gidiyor, insanlar çalışıyor, fabrikalar üretiyor, insanların refah düzeyi geçmişe göre daha üst seviyelerde… Peki o zaman neden Endüstri 4.0 a ihtiyaç olsun? Yoksa bu endüstri 4.0 sadece bir serüven olsun ya da farklılık olsun diye mi ortaya atılıyor? Elbette ki bunların hiç birisi ile ilgisi yok. Çünkü ortada çok büyük bir tehdit var. Bu tehdidin de merkezinde ülkemiz bulunmaktadır.

Yukarıda tabloda görüldüğü gibi 2011 yılına gelindiğinde Çin tek başına sanayi üretiminde 27 AB ülkesini yakalamış bulunuyor. Bu veriler 2011 yılına ait. Şimdi 2018 yılındayız. Bu demek oluyor ki doğudaki sanayi üretiminin batıyı çoktan geçtiğini söyleyebiliriz. Çünkü doğuda sadece Çin yok; Tayvan, Güney Kore, Malezya, Hindistan, Singapur, Endonezya, Vietnam gibi ülkeleri de unutmamak gerekir. Bunların hepsini birlikte düşünmemiz gerekir. İşte Endüstri 4.0 ın hikâyesi de zaten burada başlıyor.

Endüstri 4.0 ve robotların kullanılması

 

Yani doğunun, batının elindeki liderlik koltuğunu kapmak istemesiyle başlıyor. Tabiki batının da doğunun bu yükselişine karşı bir reaksiyon göstermesi lazım. Ülkemizi de batı diye tanımladığımız ülkelerin içine koyuyoruz. Çünkü bu tehdit ülkemiz dahil herkes için geçerlidir.

Batılı ülkeler, Doğu’nun bu ilerleyişine karşı verdikleri mücadelede 3 temel madde üzerinde birleşerek karar alıyor… Bunlar;

1- Time To Market

Pazara daha kısa sürede ürünler ve prototipler sunmak. Yani Batı demek istiyor ki, “İnnovasyon süreçlerini, prototiplerimi ne kadar hızlı hale getirebilirsem, pazara daha hızlı girerim. Ürünleri pazara ne kadar önce sürebilirsem, doğu beni taklit etmeye zaman bulamaz. Onlar beni taklit etmeye çalışırken, ben bir sonraki jenerasyon ürünlerimi pazara sunabilirim. Yani pazardaki yerimi sürekli muhafaza edebilirim.

2 - Flexibility

14. ikinci ümidi ise esnekliktir. Batı, üretimde öyle hatlar yapmalıyım ki, değişen müşteri talep ve isteklerine, profiline göre kişiye özgü ürün üretmeliyim demektedir. Örneğin bir müşteri üstü açık, koltukları kırmızı renkli BMW istiyor, bir sonraki müşteri ise aynı BMW den mavi koltuklu istiyor olsun. Batı, müşterilerin bu taleplerini üretim hattını durdurmadan, aynı hat üzerinde kişiselleştirilmiş ürünler üretebilirse sürekli pazarı elinde tutabileceğinin bilincindedir… Batılı ülkeler, doğunun bunu yapamayacağını iyi biliyor.

Peki nasıl biliyor?… Çünkü Doğu’nun üretim yapısı ürünü ucuz insan gücüyle, aynı ürünü seri üretim (Mass Production) ile milyonlarca üretmeye dayalı bir sistemdir.

Burada dikkat edilirse, bu iki kavram birbirine tamamen terstir. Düşünsenize, bir bayan eşine sevdiği kravatı hediye olarak alacaktır. Ancak üzerinde eşinin ismi ya da resmi olsun istiyor. Böyle bir kravata normal bedelinin %15-20 fazlasını vermez mi? Elbette verir. Çünkü hediyeyi eşine verdiğinde, oradan kendisine gelecek olan o müthiş geri dönüşüm dikkate aldığında, bu %20 lik fiyat farkı o bayan için çok da önemli olmayacaktır. Önümüzdeki yıllarda bu tür kişiselleştirilmiş ürünler çok daha ön plana çıkacaktır.

3- Verimlilik

Yani üretim hattı öylesine ucuzlamalı ki, ürünler Çin’ den daha ucuza üretilebilmeli. Tabiki bu da insan faktörünü devre dışı bırakarak olabilecektir.

İşte Endüstri 4.0’ın hareket noktası, pazara Çin’den daha hızlı girmek, daha esnek ve ucuza üretebilmek düşüncesinden başlamaktadır. İşte batı ben bu üçünü birden başarabilirsem tekrar liderlik koltuğuna oturabilirim diye ümit ediyor. Peki Çin’ den ucuza üretebilmek mümkün müdür? Evet…

 

TÜRKİYE İÇİN ENDÜSTRİ 4.0 TEHDİT Mİ YOKSA FIRSAT MI?

Bugün ülkemizin uluslararası piyasalarda ucuz işgücü ve coğrafi konumunun avantajları sayesinde rekabetçi bir ülke haline geldiği bir gerçektir. Ancak, Almanya ve ABD gibi ülkelerin Endüstri 4.0’a geçmesi durumunda yakın gelecekte biz bu ülkelerden daha pahalıya üretim yapar duruma geleceğiz. Bu konuda yapılan bilimsel araştırmalar sonucunda Türkiye’ nin Endüstri 4.0 geçişinin sağlanması durumunda üretim sektörlerinin 50 milyar TL civarında bir verimlilik elde edebileceği ortaya konmuştur (TÜSİAD, BCG, 2016). Endüstri ülkelerinin üretimde robot odaklı bir modele geçip verimlilik ve kalite alanlarında atacakları bu önemli adımlar karşısında Türkiye’nin emek-yoğun bir üretim modeline bağlı kalması, rekabet gücünü çok aşağı seviyelere çekecektir. Bu bakımdan Türkiye dijitalleşme sürecini yakından takip etmeli ve Endüstri 4.0 için doğru stratejilerle somut adımlar atmalıdır.

Endüstri 4.0 devrimini gerçekleştirmek için gerekli altyapıların hazır olması oldukça büyük önem taşımaktadır. Şüphesiz ki bunun için çalışmaya önceden başlayan ülkeler ve şirketler avantaj sahibi olacaklardır. PwC’nin yapmış olduğu çalışmada şirketlere, önümüzdeki 5 yıl içerisinde dijitalizasyon sayesinde gelirlerinde ne kadar bir artış ve giderlerinde ne kadar bir tasarruf bekledikleri sorulmuştur. Bu devrime ilk ayak uyduran şirketlerin %27’sinde, %30’un üzerinde gelir artışı ve %30’un üzerinde gider tasarrufu beklentisi vardır. Bu oran bütün şirketler arasında %10’a düşmektedir. Bu veri açıkça göstermektedir ki dijitalizasyon için önceden adımlar atmış ve yatırımlar yapmış olan şirketler verimliliklerini büyük oranlarda artıracaklardır.

Üretimin büyük bir bölümünün robotlar tarafından yapılacak olması, beraberinde istihdam ile alakalı önemli sorular getirse de BCG’nin (Boston Consulting Group) Almanya imalat sanayi üzerinde yapmış olduğu çalışma bunun tersi bir durumu ortaya koymaktadır. Önümüzdeki 10 yıl içerisinde istihdamda %6 oranında bir artış öngörülmektedir. Özellikle mekatronik ve makine mühendisliği, yazılım geliştirme ve IT alanlarında iş gücüne olan ihtiyaç artacaktır. Bu duruma karşın, tekrarlayan işleri yapan, düşük yetkinlik seviyesindeki mesleklere olan ihtiyaç azalacaktır. Her şeyden önce, üretim yöntemlerinin adaptasyonu için önemli yatırımların yapılması gerekmektedir ve gelecek 10 yılda Alman üreticilerin 250 milyar Euro yatırım yapacakları öngörülmektedir.

Almanya, Endüstri 4.0’ın öncüsü konumunda bulunsa da McKinsey’nin 2015 yılında ABD, Almanya ve Japonya’da gerçekleştirmiş olduğu çalışmanın sonuçları Alman şirketlerinin Endüstri 4.0 yatırımlarında başı çekmediğini ortaya koymuştur. Almanya Ar-Ge harcamalarının %15’i kadar bir bölümünü Endüstri 4.0 için ayırırken, Amerika’da bu oran %29 ile dikkat çekmektedir. Ayrıca Amerika’nın Endüstri 4.0 ile ilişkili gelirlerinin toplama olan oranı %30 iken bu oran Almanya’da %19, Japonya’da ise %11 olarak görülmektedir.

Peki Endüstri 4.0’ı hayata geçirmek isteyen şirketlerin karşılaşacakları en büyük problemler neler olacaktır? Şüphesiz yetişmiş insan gücü bu devrimin gerçekleşmesinde en önemli parametredir. Şirketlerin teknoloji konusunda çalışanlarının eğitimi için bütçe ayırması ve yetkinliklerini artırmaları için onları teşvik etmesi kritik bir öneme sahiptir. Fakat daha önemli olan ülkelerin eğitim sistemlerinin bu büyük değişikliğe göre evrilmesidir. Şirketlerin yüzleştikleri problemler eğitim sisteminin ihtiyaçlarının belirlenmesinde fayda sağlayacaktır. Örneğin şirketlerin, tekrarlayan işleri yapan çalışanlar yerine, bilgisayar kullanmada yetkin işçilere ihtiyaç duyması durumunda eğitim sisteminin bilişim teknolojilerindeki gelişmeleri daha yakından takip eden bir müfredata sahip olması gerektiği durumu ortaya çıkacaktır.

 

GELECEĞİN FABRİKALARI

Endüstri 4.0’ın uygulanmasıyla mevcut fabrikaların büyük bir değişim geçireceği gerçeğinin yanı sıra, bu devrim sayesinde geleceğin fabrika modelleri de ortaya çıkacaktır. Bu fabrikaları 3 ana kategori altında toplamak mümkündür:

a- Smart Automated Fabrikalar, tam otomatizasyonla ve dijitalleşmeyle birlikte düşük maliyetli seri üretim ihtiyacını karşılayan modeldir.

b- Customer-Centric, fabrikalar ise müşterinin isteklerine en hızlı şekilde cevap verebilecek ve kişiselleştirilmiş ürünleri uygun fiyatlara sağlamak amacında olan işletmeler için uygundur.

c- e-Plant in a box kategorisindeki fabrikalar geniş ve uzak pazarlar için üretim yapacak, küçük ölçekli ve bir hayli mobilize olan iş modellerinin ihtiyaçlarını karşılamaktadır.

Endüstri 4.0 ve dijital fabrikalar

 

BMW’nin Leipzig’de yer alan i3 fabrikası, smart automated fabrikalara verilebilecek en önemli örneklerden birisidir. Araçların boya işlemleri ve montajları dâhil olmak üzere, üretimin bütün aşamalarında robotların kullanıldığı fabrikada RFID (Radio Frequency Identification) ile anlık ürün takibi yapılabilmektedir. Sahadaki operatörler ellerindeki tabletler vasıtasıyla fabrikayla alakalı bütün verileri görebilmektedirler.

Kişiselleştirilmiş ürünlere olan talebin artmasıyla bu taleplere hızla cevap verebilecek olan customer-centric fabrikaların bir örneği, 3D yazıcı ve 3D parça üretimi alanında faaliyet gösteren Stratasys’e bağlı RedEye adlı şirkete aittir. Bu şirket hızlı bir 3D yazıcı ve prototip üretimi servisi sağlamaktadır. Düşük adetlerde, yüksek kaliteli ve karmaşık parçalar üretebilen şirket tamamıyla bütünleşik ve optimize bir tedarik zincirine sahiptir. Müşteriler çevrimiçi tasarım araçlarını kullanarak tasarlamış oldukları parçaların siparişlerini kolaylıkla vermektedirler. Bu sayede müşteri üretime doğrudan veri sağlamaktadır ve bu durum yüksek seviyede kişiselleştirilmiş ürün üretiminin önünü açmaktadır.

Endüstri 4.0 vizyonuna ait somut uygulamalar hızla artsa da şirketlerin ve ülkelerin önümüzdeki yıllarda bu konuya daha fazla kaynak ayıracakları ortadadır. Önemli sanayi ülkelerinin son sanayi devriminin öncüleri olmak için yarıştıklarını veriler ortaya koyuyor. Seri üretimde Çin’in ucuz iş gücü sayesinde elde ettiği avantajın artık sonuna gelindiğini görmekteyiz. Önümüzdeki yıllarda robotlar daha kaliteli ürünleri çok daha ucuz fiyatlara üretmeye başladığında Endüstri 4.0 için gerekli adımları atmamış ülke ve şirketlerin rekabet etme şansı ortadan kalkacaktır. Eğer Türkiye bu değişim rüzgârına ayak uydurmakta gecikmez ve özellikle eğitim alanında doğru adımları atarsa, Endüstri 4.0 treninde kendisine yer bulacaktır.

Türkiye, elbette bu aşamada önemli bir oyuncu olabilir ancak öncelikle ülke içi yatırımlar yapmak gerekiyor. Örneğin, Türkiye’nin 2023 yılında dünyanın ilk 10 ekonomisi arasında yer alması için yılda ortalama yüzde 8,5 oranında büyümesi gerekiyor. Bu büyüme, teknolojilerin etkin ve verimli kullanımıyla mümkün olabilir. Her şeyden önce nesnelerin internetinin kullanıldığı iş süreçleri doğru bir şekilde yönetilmelidir. Ülkemizde bilişim eğitimine daha yüksek bir ağırlık verilmesi, yazılımcı ve programcılar yetiştirmek ve nesnelerin interneti araştırmalarına hız kazandırmak yenilikleri geliştiren tarafta olmamızı sağlayabilir.