Geleceğin Akıllı Fabrikası – Bölüm 1

Günümüzde Endüstriyel Ağ kurmaya gelince, dünya çağındaki birçok fabrika ve proses kontrol tesisi yönetilebilir Ethernet ağlarını güncellemeye odaklanmıştır. Endüstriyel tesislerde kullanılan cihazların kullanışlı ve uzun ömürlü olması nedeniyle aktif hizmet halinde bulunan ve aynı zamanda  eski sanayi protokollerini kullanan yığınla cihazları bulunmaktadır. Gerçekten de işimizin büyük kısmını bu mevcut tesislerin yapılandırılması sürecinde  güvenilir ve bakımı kolay endüstriyel Ethernet altyapı sistemlerine güncellemekle geçmektedir.

Hatta bu gerçek göz önüne alındığında, varolan zorluklardan uzaklaşmak Fabrikanın Geleceğine doğru bakmak ders verici olur. Şimdiden 5-20 yıl sonrasında endüstriyel üretim nasıl olacak? “Fabrikalar, bugün benim kararlarımı nereye götürecek?” bunu anlamak için neye ihtiyacım var? Benim fabrikam gelecek nesil iletişim sistemleri ve konseptleri kullanan yepyeni fabrikalarla nasıl yarışacak? Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIOT) nereye kadar uyum sağlar?

Bu blok bir dizi Akıllı Fabrika konulu bloglar arasında fabrika üretimi ve otomasyonun nereye gittiği hakkında size öneride bulunmayı amaçlayan ilk blog’tur. Sadece ayrık imalata uygulanmaz aynı zamanda prosesteki otomasyona, enerji ve taşımacılık endüstrilerine de uygulanır.

“Endüstri 4.0″ Almanya merkezli büyük bir kamu tarafından finanse edilen projenin parçası, bu tartışmayı bilgilendirmek için Akıllı Fabrikanın ne olduğuna ve onun iletişim sistemlerini karakterize eden nedir bir inceleyelim.

Geleceğin Akıllı Fabrikası bugün kullanılanlardan daha zeki, esnek ve dinamik sistemlerin bileşiminden oluşacaktır.

 

 

Akıllı Fabrikayı Tanımlama

“Akıllı fabrika”, ”Akıllı Üretim”, ”Zeki Fabrika” ve “Geleceğin Fabrikası” terimlerinin hepsi endüstriyel üretimin gelecekte nasıl olacağının bir vizyonudur.

Bu vizyonda, Akıllı Fabrika çok daha zeki, esnek ve dinamik olacaktır.

Üretim süreçleri-sağlayıcıdan lojistiğe bir ürünün yaşam döngüsü yönetimine – tüm üretim zincirleri ile, kurumsal sınırların ötesine sıkıca bağlantılı olacak bir şekilde organize edilecek.

Bireysel üretim aşamaları sorunsuzca bağlantılı olacak. Gömülü prosesler şunları içerecek:

  • Fabrika ve üretim planlaması
  • Ürün geliştirme
  • lojistik
  • kurumsal kaynak planlama (ERP)
  • İmalat yürütme sistemleri (MES)
  • kontrol teknolojileri
  • alanda bireysel sensörler ve aktüatörler

 

Bir Akıllı Fabrikada, makine ve ekipmanlar kendi kendini optimizasyon  edebilecek şekilde özerk karar verme yoluyla süreçleri geliştirme yeteneğine sahip olacaktır.Bu durum günümüzde olduğu gibi çalışan sabit operasyonlara tamamen karşıt kalmaktadır.

Görsel 1: Geleceğin Akıllı Fabrikası 4. endüstriyel devrim tabanlıdır-Endüstri 4.0, ve siber fiziksel sistemlerin kullanımı merkezlidir.

Gelecek Endüstriyel Ağ kurma Çözümlerinin Anahtar Özellikleri

Bunu yapmak için, fabrikaların gelecekteki yapısı çok daha farklı olacak: zeki üretim teknolojilerinin birbirine bağlı kombinasyonu , yeni yüksek performanslı bilgi ve iletişim teknolojilerine sahip olacaktır.

Bu, dikey entegrasyon ve üretimin tüm seviyeleri boyunca bağlanabilirlik, ek olarak  dijital olarak entegre edilmiş mühendislik ve tüm değer zinciri boyunca yatay bütünleşme sağlayacaktır.

Yüksek performans, güvenilir iletişim teknolojisi için gereklilikler arttıracaktır. Bu teknoloji şunları yapmayı mümkün kılacaktır:

  • Geniş miktarda gerçek zamanlı veri transferi ve minimum gecikme
  • Çok sayıda bireysel cihazla çok güvenilir bir usulle ve en yüksek standartta veri güvenliğiyle bağlantı kurmak
  • Gitgide daha fazla kablosuz teknolojiden yararlanma, hem tesis dahilinde hem uzak bağlanabilirlik için.
  • Enerji-verimli yöntemle işlem yapma

Kulağa harika geliyor, öyle değil mi? Şu anda size gerçek dışı gelebilir fakat    umuyorum ki bir kere Akıllı Fabrikayı iletişim bileşenlerine parçaladığımızda, bunun erişilir olduğunu görebileceksiniz.

Geleceğin Endüstriyel Otomasyon Sistemlerinin Yapısı

Bugünün endüstriyel otomasyon sistemleri açıkça ayrıştırılmış sıklıkla piramid ile temsil edilen seviyelerden oluşmaktadır:

  • Saha seviyesi aktüatörler ve sensörler
  • Kontrol seviyesi kontrol cihazları,  I/O modülleri ve operatör terminalleri
  • Mühendislik için bilgisayarlarla süreç yönetim seviyesi , merkezi denetim ve veri toplama (SCADA) ve MES sistemleri.
  • Bir işletme seviyesi için iş süreçleri ve ERP sistemleri ile birlikte, tipik olarak IT veri merkezi içindeki sunucularda yerini buldu.

Bu seviyelerin herbiri ilişkisel olarak oldukça iyi yapılandırılmıştır ve bireysel cihazlar anlaşılır bir biçimde seviyeler arasında birbirlerine eşleştirilebilirler.

Görsel 2: Geleceğin Fabrikasında, saha düzeyi belirgin kalır, fakat diğer seviyeler sunucu çiftliklerine veya buluta göç ederler.

 

 

Endüstri 4.0 ile sistem yapısı değişir. Saha düzeyi ayrı özel bir düzey olarak kalır, şu anda olduğu gibi, fakat üzerindeki cihazlar gitgide daha fazla zeka ile gömülü sistem haline gelecektir. Ve bunlar, siber-fiziksel sistemlerin parçası olarak, özerk çok sayıda işlem yapacaktır. Saha seviyesindeki cihazların sayısı da artacaktır.

Saha seviyesinin üzerinde yer alan tüm fonksiyonlar potansiyel olarak sunucu kümesinde ,veri merkezi ve bir “bulut” içinde yer alan yüksek performanslı sunuculara hareket edecektir . Sanallaştırma, belirli fonksiyonların ve işleyen donanımın bölünmesi,  Bilişim dünyasında ki teknoloji harikası olan bu ürünler geleceğin fabrikasında sıradan olacaktır.

Bu yapının avantajı daha kolay yönetim, kaynakların daha iyi kullanımı ve net maliyet tasarrufu olarak sonuçlanmasıyla, cihazların çeşitliliğini azaltmasıdır.

Bu yaklaşım henüz otomasyona uyarlanmadı (çünkü gerekli determinizm, güvenilirlik ve hız yoksunluğu , alan düzeyine sunucularından düşük ve gecikmeli iletişim,  performans  gibi ilişkili meseleler sebebiyle). Yine de bu meseleler yeni ve çıkmak üzere olan sistemlerde ele alınacaktır.

Siber-Fiziksel Sistemlerin Örnekleri

Endüstri 4.0 siber-fiziksel sistemlerle inşa edileceği için, bir dakikamızı bu sistemlerin ne olduğunu düşünmeye ayıralım.

Bir websitesi bu sistemleri aşağıdaki gibi tanımlıyor:

“….. hesaplamaların, ağ bağlantılarının (networking) ve fiziksel proseslerin entegrasyonudur. Gömülü bilgisayarlar ve ağlar fiziksel prosesleri,  fiziksel proseslerin hesaplamaları etkilediği ve etkilemediği yerde geribildirim döngüleriyle gözlemler ve denetler.”

Bugün böyle bir sisteme örnek olarak taksi filosunun Boston meydanında gerçek zamanlı trafik bilgisi toplandığı MIT’deki CarTel projesi verilebilir. Bu bilgi günün belirli zamanlardındaki en hızlı rotayı hesaplamak için tarihsel veri ile birleştirilir.

Aşina olabileceğiniz diğer bir örnek Smart Grid’dir. Bunun bir tanımı, U.S Enerji Departmanı çalışmaları kaynaklı olarak, şu şekildedir:

“   Otomatik bir şekilde bilgiyi edinmek ve ona göre davranmak için bilgi ve iletişimleri kullanan modernize edilmiş elektrik şebekesi… elektrik verimliliği, güvenilirlik, ekonomik ve sürdürülebilirlik üretim ve dağıtımını geliştirmek için.”

Son olarak, bir fabrika için bir örnek değişen sistemlerdir böylelikle araç montaj hattındaki enerji tüketimi hat çalışmıyor olduğunda azaltılır. Günümüzde, birçok üretim hattında çalışma, mesai aralarında ve hafta sonlarında da  çalışmaya  devam eder. Mesela lazer kaynak teknolojisinde  haftalar boyunca Pazartesi günü kolayca başlayabilsin diye güç hafta sonu açık bırakılıyor.Bu uygulama montaj bandının toplam enerji tüketiminin %12 ye kadar bir kısmını tüketmesine yol açar.

Endüstri 4.0 ve siber fiziksel sistemlerle birlikte , robotlar kısa üretim araları süresince doğal olarak standby moda geçecektir ve daha uzun aralarda güç kapatılacaktır. Makineleri çalıştırmak için gerekli enerjiyi azaltan hız-kontrollü motorlar çok daha yaygın olacaklar.Bu gibi değişiklikler enerji tüketimini belirgin olarak azaltacak ve Akıllı Fabrika dizayn uygulamalarının parçası olarak en ön planda tutulacaktır.

Erkan Cirit

www.endustriyelethernet.com kurucusu ve yöneticisi

You may also like...

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir