Tarih boyunca dört büyük endüstriyel devrim yaşanmıştır.

Tarih boyunca dört büyük endüstriyel devrim yaşanmıştır.

1. Su ve buhar gücünün daha verimli kullanılmasını sağlayan mekanik tezgâhların bulunması.

2. Henry Ford'un üretim bandı tasarımı ve elektriğin seri üretimde kullanılmaya başlanması, üretim hattının geliştirilmesi.

3. 1970'lerde üretimde mekanik ve elektronik teknolojilerin yerini dijital teknolojiye bırakmasına sebep olan programlanabilir makinelerin kullanılmaya başlanmasıyla oldu. Günümüz bu Endüstri devrimi içindedir.

Endüstri 4.0 ise 4. Endüstriyel Devrimi başlatacağı düşünülen endüstriyel bir strateji plânıdır.

Endüstri 4.0, 4. Endüstri Devrimi ya da 4. Sanayi Devrimi terimi ilk olarak 2011 yılında Almanya Hannover Fuarı'nda kullanıldı.

Gelişmiş ülkelerde hazırlıklarına yıllar önce başlanıp hayata geçirilmeye başlanmış sanayi-teknoloji bütünleşmesidir. Üretim sektöründeki önemli endüstriyel devrimler sonrası ülkeler ve şirketler küresel boyutta yaşanan bu değişimlere ayak uydurmak zorunda kalmış ve artan rekabet koşulları arasında rekabet üstünlüklerini devam ettirebilmek amacıyla bazı stratejiler geliştirmişlerdir. Almanya'da gündeme gelen Endüstri 4.0 da bu stratejilerden birinin adıdır. Endüstri 4.0 ya da 4. Sanayi Devrimi, birçok çağdaş otomasyon sistemini, veri alışverişlerini ve üretim teknolojilerini içeren kollektif bir terimdir. Bu devrim nesnelerin interneti, internetin hizmetleri ve siber-fiziksel sistemlerden oluşan bir değerler bütünüdür.

Endüstri 4.0 kavramıyla ilişkili ve onu açıklamaya yardımcı olabilecek önemli kavramlardan söz etmek gerekir. Bu kavramlar ve içerikleri şu şekilde açıklanabilir;

- Nesnelerin İnterneti: Endüstriyel internet olarak da isimlendirilen Nesnelerin İnterneti (IoT), akıllı fabrikalar, akıllı ürünler ve akıllı servislerin temelini oluşturmaktadır Bir işyeri ya da fabrikada bulunan farklı kaynaklardan verilerin toplanılabilmesi, çoğaltılabilmesi ve organize edilebilmesini anlatmaktadır (Alçın, 2016:25) Nesnelerin interneti; fiziksel dünyadaki nesnelerin bunların içinde gömülü olan sensörlerin kablosuz ya da kablolu bağlantılar aracılığıyla İnternete bağlanmalarına olanak sağlayan bir sistemi ifade etmektedir. Burada sensörler nesnelerin interneti ağında veri toplama cihazlarıdır (Banger, 2016:95). Bu yapıda nesnelerin birbirleriyle iletişim halinde olmaları ve işleri kendileri yönetmeleri söz konusudur. Örneğin Mitsubishi, makineden makineye (M2M) platformu oluşturarak, bu platform üzerinden farklı makineler arasında bağlantı ve nesnelerin interneti üzerinde çalışmaktadır. Özellikle bu platform kapsamında, CNC ve robot teknolojilerinin birleştirilmesi sağlanmış ve bu bütünleşik teknoloji sayesinde, ultra modern olarak nitelendirilen akıllı ürünler elde edilebilmiştir (EBSO, 2015:13- 35).

- Siber Fiziksel Sistemler: Üretim süreçlerindeki gözlemleme, koordinasyon ve kontrol gibi temel prensiplerin, hesaplama ve iletişim karmasıyla oluşan bir teknoloji tarafından yönetildiği sistemlerdir. Bu yapı fiziksel makineleri siber teknoloji ile bütünleştirme yoluyla çok daha akıllı hale getirmektedir (NSF, 2017) Siber-fiziksel sistemler, sanal ve fiziksel dünyaları bir araya getirerek, akıllı nesnelerin birbirleriyle iletişim kurdukları ve birbirleriyle etkileşime girdiği, gerçekten ağa bağlı bir dünya yaratan teknolojileri etkinleştirmektedir. Siber-fiziksel sistemler ve gelişmiş sensör ağları, mevcut gömülü sistemlerin bir sonraki evrimsel adımını temsil etmekte; İnternet, çevrimiçi sunulan veri ve hizmetler ile birlikte gömülü sistemler (sensörler), siber-fiziksel sistemleri oluşturan temel bileşenler olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin General Electric ve Rolls Royce ortak geliştirdikleri jet motorunun üretiminde geçmiş uçuş bilgileri yanında sensörler yardımıyla anlık uçuş bilgilerini de üretim geliştirme aşamasında kullanmaktadırlar (Dai, vd, 2012, akt Alçın, 2016: 27

- Üç Boyutlu (3 D) Yazıcılar: Eklemeli üretim olarak da adlandırılan bu sistemde dijital bir tasarımdan fiziksel bir nesne oluşturmak için, eritilmiş çok ince katmanlardan oluşan malzemelerin üst üste yerleştirilmesi söz konusudur (Montess, 2016: 1). 3D yazıcılar birçok farklı malzeme ve kombinasyonlar kullanılarak genetikten bilim teknolojilerine, tıptan sanayiye kadar çok farklı alanlarda kullanımı mümkün olabilmektedir. Bilimde ve teknolojide çığır açan bu yöntem esnek, düşük maliyetli ve stoksuz üretim sistemlerini desteklemesi ile Endüstri 4.0 kavramının kapsamı içerisinde değerlendirilmektedir(Montess, 2016: 1).

- Akıllı Fabrikalar: Sanal ve fiziksel dünyaların siber-fiziksel sistemler aracılığı ile birleşmesi ve bunun sonucu olarak ortaya çıkan teknik süreçlerin ve iş süreçlerinin bir araya getirilmesi, “akıllı fabrika” konseptiyle en iyi tanımlanabilecek yeni bir endüstriyel dönemi ifade etmektedir. Siber-fiziksel sistemlerin üretim sistemlerine yerleştirilmesi “akıllı fabrika”yı doğurmaktadır. Akıllı fabrika ürünleri, kaynakları ve süreçleri siber-fiziksel sistemler ile karakterizedir; Bu yapı klasik üretim sistemleri ile karşılaştırıldığında önemli oranda kalite, zaman, kaynak ve maliyet avantajları sağlar. Yakın gelecekte akıllı fabrikaların sağladığı üretim avantajları sayesinde üretim maliyetlerinin hammadde hariç %15-25 arasında iyileşeceği öngörülmektedir (EBSO, 2015: 25).

- Akıllı Robotlar: Endüstri 4.0’ın hedeflediği üretim süreci, üretimin tam otomatik olarak gerçekleşmesiyle mümkündür. Müşteri ve tedarikçilerden toplanan verileri kullanarak üretimi daha verimli kılacak analizler yapabilmek için akıllı fabrikalarda robotlar kullanılarak üretim yapılması öngörülüyor. Geleneksel üretim bandında hareket eden malzemeler akıllı robotlar tarafından sensör teknolojileriyle tanımlanıp nasıl bir işlemden geçmesi gerektiği biliniyor. Böylece üretim hattında ürünleri sıfır hatayla işleyip takip etmek mümkün olabiliyor. Sonraki aşamada ise birbiriyle konuşan, bağlantılı makineler ürünün kalite kontrolünü yaparak üretim sürecindeki muhtemel hataları daha hızlı belirleyebiliyor. Tüm bu sürecin birbirine bağlı siber fiziksel sistemler tarafından idare edilmesi planlanıyor (EKOIQ, 2014: 4-5).

- Büyük Veri: Büyük veri (Big Data), boyutları, tipik veri tabanı yazılım araçlarının yakalamak, depolamak, yönetmek ve analiz etme kabiliyetinin ötesinde olan veri kümelerini ifade eder. Ancak bu tanım sübjektiftir ve bir veri kümesinin büyük veri olarak kabul edilmesi için ne kadar büyük olmasının gerektiği konusunda hareketli bir tanımlama içermektedir Zamanla teknoloji ilerledikçe, büyük veri niteliği taşıyan veri kümelerinin boyutunun da artacağı varsayılmaktadır(McKinsey, 2011:1). Uygulamada Büyük Veri kavramı; toplumsal medya paylaşımları, ağ günlükleri, bloglar, fotoğraf, video, log dosyaları vb. gibi değişik kaynaklardan toparlanan tüm verinin, anlamlı ve işlenebilir biçime dönüştürülmüş şekli olarak ele alınmaktadır. Büyük verinin elde edilmesinde internet sunucularının logları, internet istatistikleri, sosyal medya yayınları, bloglar, mikrobloglar, iklim algılayıcıları, GSM operatörleri gibi mecralardan gelen devasa büyüklükte bilgiden yararlanılmaktadır. Büyük veri, doğru analiz yöntemleri ile yorumlandığında şirketlerin stratejik karar almalarına, risklerini daha iyi yönetmelerine ve inovasyon yapmalarına imkân sağlayabilmektedir (EBSO, 2015:19). Üretimde yeni yeni kullanılmaya başlanan büyük veriden yararlanarak analiz yapma yöntemleri, bir taraftan üretim kalitesini yükseltirken, diğer taraftan da enerji tasarrufu sağlama ve ekipman bakımını kolaylaştırma etkisiyle maliyetleri düşürmektedir.

- Bulut Bilişim Sistemi: İşlevsel anlamıyla çevrim içi bilgi dağıtımı da denilen Bulut Bilişim Sistemi; bilişim aygıtları arasında ortak bilgi paylaşımını sağlayan hizmetlere verilen genel isimdir. Temel kaynaktaki yazılım ve bilgilerin paylaşımı sağlanarak, mevcut bilişim hizmetinin; bilgisayarlar ve diğer aygıtlardan elektrik dağıtıcılarına benzer bir biçimde bilişim ağı üzerinden kullanılmasıdır. Mevcut tüm uygulama, program ve verilerin sanal bir sunucuda (bulutta) depolanması ve internet ortamında herhangi bir cihaz aracılığıyla bu bilgilere, verilere, programlara kolayca ulaşım sağlanabildiği hizmetler bütününe Bulut Bilişim veya Bulut Teknolojisi (Cloud Computing) denmektedir (EBSO, 2015: 22).

- Simülasyon: Gerçek sistemin yapısı ve davranışını anlayabilmek için mantıksal ve matematiksel ilişkiler içeren, sistem dışında bilgisayar veya başka araçlarla deney yapma olanağı sağlayan yöntem simülasyon (benzetim) olarak tanımlanmaktadır. Günümüzde tasarım aşamasında ürünlerin, malzemelerin ve üretim süreçlerinin 3 boyutlu simülasyonundan yararlanılmaktadır. Ancak gelecekte simülasyonların fabrika operasyonlarında daha da yaygınlaşacağı öngörülmektedir. Gerçek zamanlı verilerden yararlanarak hazırlanan sanal modellemelerde, makineler, ürünler ve insanlarla beraber fiziksel dünyanın sanal gerçekliği oluşturulacaktır.

- Sanal Gerçeklik: Sanal Gerçeklik, katılımcılarına gerçekmiş hissi veren, bilgisayarlar tarafından yaratılan dinamik bir ortamla karşılıklı iletişim olanağı tanıyan, üç boyutlu bir benzetim modelidir (Bayraktar, Kaleli, 2007: 1). endüstriyel üretimdeki planlama, tasarım, üretim, servis, bakım, test ve kalite kontrol gibi her noktada sanal ortamlardan yararlanılabilmektedir. Bu boyutlarıyla Sanal Gerçeklik, Endüstri 4.0’ın da temel özelliklerinden biri olarak ortaya çıkıyor. Örneğin, bir fabrikanın ne kadar verimli çalışacağını görmek için fabrikanın fiziksel olarak kurulmasını beklemeye gerek kalmadan, fabrika sanal ortamda kuruluyor, çalıştırılıyor ve analiz ediliyor. Bu faaliyet sadece fabrika düzeyinde değil, tek tek tüm üretim süreçleri ya da makineler de incelenip detaylandırılabiliyor. Örneğin, makinelerin servis ve bakımından sorumlu personel sanal ortamda uygulamalı eğitim alabiliyor, makinelerin ulaşılamayan parçaları dahi gözlemlenebiliyor, hata olasılıkları öngörülebiliyor (SIEMENS, 2016: 13).

- Yatay ve Dikey Entegrasyon: Yatay Entegrasyon, üretim ve planlama sürecindeki her bir adımın kendi arasında, ayrıca farklı işletmelerin üretim ve planlama süreçlerindeki adımlar arasında kesintisiz bir akışı ifade etmektedir. Bu entegrasyon; ham madde tedarikinden tasarıma, üretime, pazarlamaya, sevkiyata kadar her noktayı kapsamakta, bütünleşik ve uçtan-uca sistemler kurmaktadır. Dikey Entegrasyon süreçler arasında değil, tüm süreçlerde kullanılan teknolojik altyapıda kesintisiz bir iletişim ve akış sağlamak anlamına gelmektedir. Örneğin üretim alanındaki sensörler, vanalar, motorlar, kumanda panelleri, üretim yönetimi sistemleri, kurumsal kaynak planlama yazılımları, iş zekâsı uygulamaları gibi birimlerin entegrasyonu bu kapsamda ele alınmaktadır. Dikey ve yatay entegrasyonun gerçekleştirildiği Endüstri 4.0 sayesinde, üretim süreçlerindeki değişikliklere ve sorunlara hızla karşılık verilebilmesi, müşteriye özel ve kişiselleştirilmiş üretimin kolaylaşması, kaynak verimliliğinin artırılması, küresel tedarik zincirinde optimizasyon elde edilmesi mümkün olmaktadır. Ayrıca işletmelerin daha esnek bir yapıya kavuşması mümkün olmakta ve ihtiyaç duyulan değişiklikler basit arayüz güncellemeleriyle sağlanabilmektedir (SIEMENS, 2016: 10).

- Siber Güvenlik: Dikey ve yatay entegrasyonun gelişmesiyle birlikte, kritik endüstriyel sistemleri ve üretim hatlarını siber güvenlik tehditlerine karşı koruma amacıyla, makinelerin kimliklerinin belirlenmesi ve makinelere erişimin yönetilmesi temelli güvenli iletişim önem kazanacaktır (BCG, 2015: 6).

Peki Sağlık 4.0

Endüstri 4.0‟ın desteklediği teknolojilerle ortaya çıkan Sağlık 4.0, tıbbi ekipman üretimi, hastane içi bakım, hastane dışı bakım, sağlık lojistiği, sağlıklı yaşam ortamından finansal ve sosyal sistemlere kadar değişen sağlık değer zinciri, çok miktarda siber ve fiziksel sistemden oluşan nesnelerin interneti, robotik, akıllı algılama ve büyük veri analizi ile sadece sayısallaştırılmış sağlık ürünleri değil, aynı zamanda dijitalleştirilmiş sağlık hizmetleri ve girişimleri olanağı sunmaktadır (Pang vd., 2018). Sağlık 4.0 ile birlikte sağlık sektörü, öngörüsel, katılımcı, hasta merkezli, kişiselleştirilmiş, hassas, önleyici ve yaygın sağlık hizmeti vizyonu anlayışına doğru ilerleme kaydetmiştir (Yang vd., 2014; Zheng, 2014; Kang vd., 2014). Geleceğin hastaneleri için verimli bir sürecin ölçümü, yatak sayısının çokluğu ile değil teknolojiyi doğru yönetme stratejisi ile mümkün olacaktır. Teknolojik gelişmelerin getirdiği yenilikleri mevcut süreçlere uygulayabilecek dijital yatırımlar ile hastaneler kendi geleceklerini inşa edecektir. Geleceğin dijital hastaneleri, tıpkı hava trafik kontrol sistemi gibi hastaları sürekli olarak izleme ve buradan elde edilen verilerin grafiği ile çözümler bulma odaklı olmak zorundadır. Bu anlamda 3-D yazıcılar ve robotik uygulamalar, tedavi seçenekleri anlamında hastalara kişiselleştirilmiş bakım imkânı sağlamaktadır. Birçok tıbbi cihaz ve ekipman daha küçük ve taşınabilir hale gelerek sağlık hizmetlerine mobil özellik katmaktadır. Hastanın anatomik taramasında etkin bir profil çizerek protezler tasarlayabilen 3-D yazıcılar sayesinde doktorlar, birden çok müdahale yöntemini denemek yerine hızlı bir şekilde en uygun tedaviyi seçebilmektedir. Bu yöntem radyoloji bölümünde manyetik rezonans (MR) yardımı ile hastanın ameliyat öncesi rahatsızlık yaşadığı bölgenin 3 boyutlu haritasının çizimi ve 3- D yazıcılar ile de protez basımı yapılarak gerçekleştirilmektedir (Gordon vd., 2017).