Kontrol ve üretim aşamalarında insan müdahalesini en aza indirerek kontrol sistemleri ve makineler üzerinden işlemlerin otomatik olarak yapılmasına, endüstriyel otomasyon denir. Söz konusu sistemlerin amacı, insan hatalarını minimuma indirmek, maliyetleri düşürmek, kaliteyi ve verimliliği artırmaktır.

 

Endüstriyel otomasyon bazı temel bileşenlerden oluşur. Kontrol sistemleri;

1. PCL: Üretim aşamasında yer alan makinelerin ve süreçlerin kontrol edilmesini sağlayan özel cihazdır.
2. SCADA: Tesisteki verilerin toplanması, izlenmesi ve kontrol işlevlerinin yerie getirilmesini sağlayan sistemlerdir.
3. DCS: Büyük tesislerde kullanılır. Merkezi kontol sağlar.

Diğer temel bileşenler ise şu şekilde sıralanır;

1. Sensörler: İşlem alanından verileri toplayarak konum, hız, basınç ve sıcaklık gibi parametlerin ölçülmesini sağlar.
2. Aktüatörler: Elektrik sinyallerinin mekanik harekete dönüşmesini sağlayan diğer ekipmanların kontrolünde kullanılır.
3. HMI: Operatörlerin kontrol sistemleri ve makinelerle iletişime geçmesini sağlar. Ayrıca verilerin görselleştirilmesinde önemli bir rol oynar.
4. Robotik Sistemler: Üretim aşamalarında tekrarlanması gereken görevleri hatasız ve hızlı bir şekilde tamamlar. Paketleme, montaj ve kaynak yapma gibi işlerde önemli bir yere sahiptir.
5. Yapay Zeka: Gelişmiş sistemlerde artık yapay zeka algoritmaları devreye alınmıştır. Bu sayede makinelerin kullanımı daha kolaydır. Ayrıca veriler pratik bir şekilde analiz edilirken süreçlerin optimizasyon süresi kısalır.

Endüstriyel Otomasyonun Tanımı

Endüstriyel süreçlerde, üretim tesislerinde ya da fabrikalarda insan müdahalesini en aza indiren süreçler bütününe, endüstriyel otomasyon denir. Ayrıca süreçlerin kontrol sistemleri ve bilgisayarlar yardımıyla otomatik olarak tamamlanması olarak tanımlanır. Endüstriyel otomasyonun amaçları aşağıdaki gibidir;

1. İş Güvenliği: Zorlu ya da tehlikeli işlerde insanları korur ve genel güvenliği artırır.
2. Maliyet: İş gücü maliyetleri azalacağından başta enerji tüketimi gibi tüm maliyetler optimize edilir.
3. Kalite: Standart ve sürekli bir üretim sağlayan işletmelerdeki ürün kalitesini artırır.
4. Verimlilik: Üretim hızını artırırken genel verimlilik de endüstriyel otomasyon sayesinde artar.

Birçok alanda kullanılan endüstriyel otomasyon;

1. Elektronik ve beyaz eşyada kalite kontrol, test ve devre montajlarında tercih edilir.
2. Enerji üretimi için elektrik santrallerindeki yönetim sistemlerinde kullanılır.
3. Kimya ve ilaç endüstrisinde dozajlama, karışım ve proses kontrol sistemlerinde yer alır.
4. Gıda ve içecek üretiminde kalite kontrol, dolum makineleri ve paketleme makinelerinde kullanılır.
5. Otomotiv endüstrisinde ise boya hatları, kaynak robotları ve montaj hatlarında yerini almıştır.

Temelde 3 farklı türü bulunan bu otomasyon sistemleri sabit, programlanabilir ve esnek olarak incelenir. Sabit otomasyonda tek bir görevin sürekli yerine getirilmesi ve değiştirilemez olması esastır. Programlanabilir otomasyonda üretim aşamalarında değişiklik yapmak mümkündür. Esnek otomasyonda ise üretim süreçlerinde değişiklik yapılabilirken farklı ürünlerin üretimine geçişi pratik olarak tamamlanabilir.

Endüstriyel Otomasyonun Tarihi ve Gelişimi

 

Endüstriyel otomasyonun tarihi Sanayi Devrimine kadar uzanmaktadır. Günümüze kadar pek çok teknolojiyle gelişime devam eden bu sürecin asıl amacı kaliteyi ve üretimde verimliliği artırmaktır. Öncelikle 18. yüzyılda Sanayi Devrimiyle beraber ilk otomasyon çabaları ortaya çıkmıştır. Buhar gücünün kullanılmasıyla beraber mekanik makineler ve ardından buhar motor buluşları, üretim süreçlerini hızlandırmıştır.

 

19. yüzyılın sonu, 20. yüzyılın başlarında ise elektrikli motorlar endüstride yaygınlaşmaya başlamıştır. Haliyle mekanik sistemler yerini artık bu motorlara bırakmış ve daha hızlı ve hassas kontrol edilebilen elektrikli makineler icat edilmiştir. Bu dönemde Thomas Edison ve Nikola Tesla gibi büyük isimlerin katkılarıyla elektriğin kullanımı yaygınlaşmıştır.

 

1960-1970’li yıllara gelindiğinde Dick Morley tarafından geliştirilen ilk programlanabilir lojik kontrolcü sayesinde otomasyonda devrim yaşanmıştır. Bu sistem, üretim süreçlerinin daha esnek bir şekilde kontrol edilmesini sağlamış ve verimliliği artırmıştır. Ayrıca CNC makineler de yine bu dönemde ortaya çıkarak hassas üretim aşamalarında kullanılmıştır. 1980 yılının başlarında mikroişlemciler de artık otomasyon sistemlerine entegre edilmiştir. Endüstri 3.0 yani 2000 yılında dijital teknolojiler ve yazılımlar devreye alınmış 2010 ve sonrasında ise Endüstri 4.0 ile dijitalleşme başlamıştır.

Endüstriyel Otomasyonun Avantajları

 

İşletme ve üretim aşamalarında pek çok avantajı beraberinde getiren endüstriyel otomasyon rekabet gücünü de artırmaktadır. Modern endüstrideki verimliliği her zaman olumlu etkileyen bu sürecin avantajları;

1. Otomatik robot ve makineler sayesinde daha hızlı üretim gerçekleşir.
2. Otomasyon sistemleri 7 gün 24 saat çalışabilir. Bu da üretimde süreklilik sağlarken kapasitenin artmasına neden olur.
3. İşlemlerin hızlı ve düzgün olarak tamamlanmasını sağlar. Bu da zamandan kazanç demektir.
4. Düşük iş gücü maliyetini beraberinde getirir. Çünkü bu sistemler insan müdahalesini azaltır.
5. Enerji tüketimini optimize ettiği için malzeme ve enerjiden tasarruf sağlar.
6. İnsan hataları en aza indirildiği için ürünlerde hata düzeyi minimum seviyededir.
7. Her ürünün birebir aynı standartlarda üretilmesini sağlar.
8. Üretim aşaması sürekli izlendiğinden oluşabilecek hatalar erken süreçte tespit edilir. Bu da kalitenin artmasını sağlar.
9. Yüksek sıcaklıklar, kimyasal işlemler ya da ağır yükler gibi tehlikeli sayılan işlemler, otomasyon sistemleriyle tamamlanabilir.
10. Çalışanları tehlikeli ortamlardan uzaklaştırdığı için iş güvenliğini artırır.
11. Bu sistemler programlanabilir özelliktedir. Haliyle üretim hatlarında kolayca değişim yapılabilir.
12. Farklı ürünler aynı hat üzerinde üretilebilir.
13. Otomasyon yazılımlarıyla gerçek zamanlı takip söz konusudur.
14. Elde edilen veriler kolayca analiz edilebilir ve yeni iyileştirme fırsatları ortaya çıkarır.
15. Endüstriyel otomasyon daha verimli ve hızlı bir süreç demektir. Bu da ürünlerin müşterilere çok hızlı bir şekilde ulaşmasını sağlar ve memnuniyeti artırır.
16. Üretim maliyetlerini düşürür ve fiyatlar daha rekabetçi tutulur.

Endüstriyel Otomasyonun Dezavantajları

 

Endüstriyel otomasyonun dezavantajları aslında sunduğu zorlukları ifade eder. Genelde sistem kurulumu ve işletimi sırasında bazı sorunlar ortaya çıkabilir. Yüksek maliyetli ekipmanlar gerektiren bu sistemlerin yazılım ve lisans maliyetleri de başlangıçta yüksek olabilir. İş gücünü azaltan bu sistemler uzun vadede işsizliğe neden olabilir. Öte yandan nitelikli teknik bilgi gerektirdiğinden vasıflı kişilerin iş bulma şansını da azaltabilir. Son olarak karmaşık yapıda olan otomasyon sistemlerinin bakım ve onarımı her zaman uzmanlık gerektirir.

Endüstriyel Otomasyonun Geleceği

 

Yeni teknolojilerle entegre olabilen endüstriyel otomasyon ayrıca dijital dönüşüme ayak uydurmaktadır. Bu sayede ilerleyen dönemlerde sürdürülebilir çözümler sunmayı amaçlar. Endüstri 4.0 ile akıllı fabrikaların yaygınlaşması beklenirken büyük veri analizi ve yapay zeka cihazlarından daha çok yararlanılacaktır. Ayrıca yapay zeka tabanlı sistemler üretim sistemlerinde artık anlık kararlar alarak insan müdahalesini en aza indirebilir.

 

Artık insanlarla çalışmaya başlayan robotlar en hassas ve tehlikeli görevlerde iş gücünü desteklerken bu durumun gelecekte daha fazla yaygınlaşması bekleniyor. Ayrıca otonom robotlar malzeme taşıma, paketleme ve montajlama gibi görevleri de yerine getirerek verimliliğin artmasını sağlayacaktır. Gelecekte otomasyon sürecine farklı bir açıdan bakacak olursak, gerçek zamanlı simülasyon ve izlemeden bahsetmek mümkündür. Fiziksel sistemleri dijital kopyaları olan dijital ikizler, gerçek zamanlı verilerle beslenerek yeni analizler yapmaktadır. Bu da üretim süreçlerinin çok daha hızlı optimizasyonu anlamına gelir.

 

Bulut bilişim, 5G teknolojisi ve artırılmış – sanal gerçeklik gibi aşamalarla beraber endüstriyel otomasyon sistemleri birleştiğinde ise operatörler artık uzaktan destek vererek tüm karmaşık sorunların önüne geçebilecektir. Son olarak tüm bu aşamalar gelişmiş bir siber güvenliği beraberinde getirirken, sürdürülebilir ve yeşil üretimi destekler. Yani akıllı sistemler enerji üretimini azaltacağından karbon ayak izi azaltma hedeflerine kısa sürede ulaşmak mümkün olacaktır.