Endüstri 4.0, Akıllı Fabrikalar ve Otonom Mobil Robotlar

İnsanlık tarihinde devrimsel nitelikte yenilikler kendine sıkça yer bulmuştur. İnsanın dünyayı algılama şekli değiştikçe, yeni teknolojiler ortaya çıkmış ve sonuç olarak ekonomik sistemler ve toplumsal yapılar bu gelişmelerden ciddi şekilde etkilenmiştir.

Konuya sanayileşme açısından bakarsak tarihin yaklaşık son 300 yıllık döneminde, çok keskin çizgilerle ayırt edilebilir olmasa da birbirini takip eden devrimsel süreçler yaşandığını görebiliriz. 1700'lerin sonu, 1800'lerin başında buhar makinelerinin icadı, faydalı iş üretebilme becerileri, trenler ve demiryolları birinci sanayi devrimi olarak adlandırılan dönemi başlatmıştı. Devamında gelen dönemde elektrik ve üretim hatlarının kullanımı ikinci sanayi dönemine geçişi sağlamıştı. Bu sayede seri üretim imkanına kavuşan üretim tesisleri sanayileşme hızına ciddi bir ivme kazandırdı. 1960'larda başlayıp 20. yüzyılın sonuna kadar devam eden üçüncü sanayi devrimi ise bilgisayarları üretim tesisleri ile buluşturdu. Yarı iletkenlerin kullanımı, kişisel bilgisayarlar ve internet bu dönemin en önemli gelişmeleri olarak sayılabilir.

Üçüncü sanayi devriminin etkisi ile geliştirilen teknolojilerin son yıllarda geldiği nokta bizi artık yeni bir sanayi devriminin başladığı gerçeğiyle yüzleştiriyor. Artık dördüncü sanayi devrimi diye adlandırdığımız bu dönem mobil internetin, yetenekli, küçük ve erişilebilir sensörlerin, yapay zekanın, öğrenebilir ve akıllı makinelerin, büyük verilerin, eklemeli imalatın, biyoteknolojinin, nanoteknolojinin ve robotların çağı. Toplumsal yaşamın her alanına ulaşma potansiyeline sahip bu teknolojiler önceki devrimlerin aksine çok daha hızlı yayılıyor. Bu devrimin fabrikalara, üretim tesislerine, yani endüstriye etkisine ise Endüstri 4.0 veya Sanayi 4.0 diyoruz. İlk olarak 2011 yılında Almanya'da orjinal haliyle "Industrie 4.0" olarak kullanılan "Endüstri 4.0" tanımı bizi akıllı fabrikalara, bir arada entegre biçimde çalışabilen akıllı sistemlere götürüyor.

Konuya sanayi robotları penceresinden bakarsak üçüncü sanayi devriminin hediyesi olan endüstriyel robotların, veya daha doğru tabirle robot kolların, temel olarak belirli nesneleri kısa mesafelerde bir yerden bir yere taşıma, ya da üretim hatlarında kaynak yapma gibi önceden tanımlı işleri defalarca ve hızlı bir şekilde yaparak fabrikalarda önemli bir yer edindiklerini görebiliyoruz. 1980'lerde fabrikalarda yer edinmeye başlayan otomatik yönlendirmeli araçlar (Automated Guided Vehicles - AGV) ise daha uzun mesafeli ve daha ağır yükleri taşıma görevini üstlendiler. Ancak AGV'ler her ne kadar bilgisayar kontrollü olsalar da fabrika ortamında bir yerden başka bir yere malzeme taşımak için yere çizilen çizgilere, manyetik şeritlere, kablolara ya da doğrudan raylara ihtiyaç duydular. Geliştirildikleri dönemde malzeme taşıma sorununa kısmen çözüm üretebilseler de bazı dezavantajları AGV'leri fabrikaların vazgeçilmezi olmaktan belirli ölçüde alıkoydu. Önceden belirlenen rotanın dışına çıkamamaları, kendileri için ayrılan alanlarda çalışmak zorunda olmaları, fabrika yerleşim değişimine hızlıca adapte olamamaları, çizgilerin zamanla zarar görmesi ve yerleşim değişimlerinde tekrar belirlenme zorluğu, doğrudan insanlarla beraber çalışamamaları AGV'lerin ömrünün dördüncü sanayi devrimi ile sona ermesine neden oldu. Hala bazı tesislerde görevlerini yapmaya devam etseler de AGV'ler Endüstri 4.0'ın bize sunduğu teknolojik avantajlardan uzak oldukları için yerlerini otonom mobil robotlara (Autonomous Mobile Robots - AMR) bırakmaya başladılar.

AMR'ler dördüncü sanayi devriminin getirdiği sensör ve işlem gücünü yapay zeka ile birleştirerek AGV'lerden çok daha esnek, çok daha verimli ve çok daha entegre bir çalışma yöntemi sunuyor. Çalışacakları alanın doğal navigasyon (natural navigation) olarak adlandırılan yöntemle önceden haritalama işlemini yaptıkları için bant, şerit, kablo ya da ray gibi hiçbir altyapı yatırımına gerek duymuyorlar. Herhangi bir hat takip etmek zorunda olmadığı için bu robotlar dinamik yol planlaması yapabiliyor, hedefe ulaşmak için belirlenen sınırlar dahilinde mevcut durumdaki en verimli yolu tercih edebiliyorlar. AMR'ler sahip oldukları otonomi yetenekleri sayesinde rotaları üzerinde bir engelle karşılaştıklarında alan müsait olduğu sürece engelin çevresinden güvenli biçimde geçerek yoluna devam edebiliyorlar. İnsanların çalıştığı alanlarda çalışma kabiliyetine sahip bu robotlar tesisin mevcut yönetim sistemleri ile entegre olabiliyor, ve bu sistemlerden iş emri alabiliyorlar. Bu robotlar fabrikadaki bir robot kol ya da konveyör ile iletişim kurarak yükleme boşaltma işlemi yapabiliyorlar. Akıllı filo yönetim sistemleri sayesinde birden çok AMR aynı tesiste uyum içerisinde çalışabiliyor. Bir anlamda bu robotlar Google ve Tesla gibi firmaların geliştirmek için yoğun biçimde çalıştığı otonom taşıt teknolojisini fabrikalara taşıyorlar. Bu nedenle bazı kişilerce "Kendi Kendine Giden Araç" olarak tercüme edebileceğimiz Self-Driving Vehicle (SDV) olarak da adlandırılıyorlar.

AMR'ler uygulamaya bağlı olarak 1-2 yıl gibi kısa bir sürede yatırım geri dönüşü sağlayabiliyorlar. Bunu da yüksek verim ile daha hızlı malzeme taşıyarak, çalışan maliyetlerini düşürerek, üretim yoğunluğunu arttırarak, çalışana bağlı iş kazalarını azaltarak, altyapı yatırımına ihtiyaç duymayarak, bakım maliyetlerini azaltarak ve sağladıkları güncel veriler ile depolama maliyetlerini azaltarak yapıyorlar.

Dördüncü sanayi devriminin endüstriye getirdiği teknolojik gelişmeler kapsamında belirlenen Endüstri 4.0 kavramının üretim tesislerinde ya da depolardaki ilk ve en önemli karşılıklarından biri olan Otonom Mobil Robotlar (AMR), hızla yaygınlaşmaya ve dünyanın dört bir yanındaki gelişmiş üretim tesislerinde insanlığın gelişim hikayesine katkıda bulunmaya devam ediyorlar.