Karanlık fabrika

Karanlık fabrika, minimum veya sıfır insan müdahalesi ile üretim sağlayan, makinelerin operatöre veya gözetime ihtiyaç duymadan otomatik olarak çalışmasını hedefleyen bir üretim yöntemidir.

Karanlık fabrika yöntemi, üretim sürecinin kritik kısımlarında daha fazla otomasyona dayanır. Aynı zamanda üretim sürecinin, insanlar fabrikadan ayrıldıktan sonra da devam edebilmesi sağlanır. Bu şekilde imalatta devamlılık sağlanırken, aynı ürün kalitesinde sabit bir üretim çıktısı elde edilmektedir. Karanlık üretim belirli bir proses değil, bir üretim metodolojisidir. Gerekli otomasyon sistemlerinin sağlanmasıyla birçok fabrika bu yöntemi işletmesinde uygulayabilir. Karanlık fabrika, “lights-out”, ışıksız olarak adlandırılsa da kullanılan otomasyon sistemleriyle üretimde ışıkları kapatmaktan çok daha geniş bir etkiye sahiptir. Personel kaynaklı katı ve sıvı atık oluşumunu, aydınlatma, ısıtma ve havalandırma için gereken enerji ihtiyacını, tekrarlanan ve tehlikeli görevlerde veya iş kazalarında yaralanma ya da ölüm riskini ortadan kaldırmakla beraber, insan kaynaklı üretim hataları olmadığı için ürün kalitesini artırmakta ve hatalı ürünlerden kaynaklı hammadde atıklarını minimize etmektedir. Sanayi Devriminden bu yana giderek artan otomasyon eğilimi, teknoloji alanındaki gelişmelerle birlikte büyük bir ivme kazanmıştır. Günümüzde en gelişmiş üretim tesislerinde, insanlardan daha fazla robotlara yer verilmeye başlanmıştır. İnsanlar daha fazla yaratıcılık ve öngörü gerektiren görevlerle uğraşırken; daha basit ve tekrarlayan görevler robotlar tarafından üstlenilmiştir. Daha fazla otomasyon ve erişilebilirlik sağlayan bu faaliyetler, "karanlık fabrika" olarak bilinen yeni bir üretim metodolojisinin merkezidir.

Kısa tarihçe

Sanayi Devrimi, insan ve hayvan gücüne dayalı üretim tarzından, makine gücünün hakim olduğu üretim tarzına geçiştir. Bu tarz üretim 18. Yüzyılda İngiltere’de, özellikle dokuma sektöründe ortaya çıkmış, daha sonra diğer alanlara yayılmıştır. Makineye dayalı üretime geçişle birlikte üretimin şekli ve miktarı da artmıştır. Sanayi Devriminin en açık özelliği üretimin çapında görülen büyük artış idi. Daha fazla mekanik güç, daha fazla hammadde, daha fazla üretilmiş mal, daha fazla artık, daha fazla ulaştırma, sanayi ve ticaret süreçlerini izleyecek daha fazla yazman, malları satın alacak daha fazla tüketici, satacak daha çok satıcı ve büyük sermayesi olan, daha çok insan çalıştıran daha büyük firmalar, hızla ortaya çıktı. Daha eski, daha basit yapım biçimlerinin yerini, daha ucuz ve aynı zamanda daha kaliteli mallarıyla fabrika üretimi aldı. Günümüzde Dördüncü sanayi devrimi olarak nitelendirilen dönem; yapay zeka, üç boyutlu yazıcılar, robot teknolojisi, internet, sürücüsüz arabalar gibi ilk 3 sanayi devriminin yapısını tamamen değiştirecek yeni buluşları kapsamaktadır.

Teorik altyapı

1784 yılında Oliver Evans dünyanın ilk sürekli üretim hattını yaratmıştır. Ahşap şaftlar ve dişlilerin yanı sıra deri ve kanvas kayışlar kullanan Evans'ın değirmeni, konveyör bantları kullanarak buğdayı bir operasyondan diğerine otomatik olarak taşımıştır. İşlemin başında bir kişi, tahılı bir hazneye dökerken, bir başka kişi de fabrikanın diğer ucunda, değirmenin ürettiği unu çuvallara doldurmuş ve böylece, tüm ara işlemlerin otomatik olarak gerçekleştirilmesi sağlanmıştır. Oliver Evans'ın bu çalışması karanlık fabrika yönteminin ilk örneklerindendir. Karanlık fabrika fikri ilk kez bilimkurgu yazarı Philip K. Dick’in 1955’te yayınlanan Autofac adlı öyküsünde dile getirildi. Galaxy Science Fiction dergisinin Kasım 1955 sayısında yayınlanan bu öyküde, neyin hangi materyalden üretileceğine bile robotların karar verdiği bir otonom fabrika anlatılmaktadır.

Endüstri 4.0’ın bir özelliği olan “karanlık fabrikalar” iş ihtiyacını sensörler aracılığıyla algılayan, uzaktaki diğer üretim araçları (sensörler, aktüatörler, makineler, robotlar, konveyörler vb.) ile internet yoluyla iletişim ve etkileşim kurabilen, ihtiyaç duydukları üretim bilgisini bulut sistemler içerisindeki büyük veriden alan akıllı makineler ve sistemleri içerir. Büyük verinin işlenmesi ile nesnelerin birbiriyle iletişim kurması nesnelerin interneti olarak biliniyor. Nesnelerin interneti sayesinde sadece akıllı fabrikalar değil, akıllı evler, akıllı şehirler ve akıllı çevreler tasarlanabiliyor. Bu teknolojide kilit rol ise sensörlerin. Nesnelerin fiziksel özelliklerini ölçümleyip sayısal değerlere dönüştüren sensörler, internet aracılığıyla bu verilerin diğer aygıtlar tarafından da kullanılabilmesini sağlıyor. İşgücü maliyetlerindeki azalma, düşük enerji tüketimi, çevre kirliliğinde azalma ve iş kazalarının önüne geçilmesi, üretimde otomasyon sağlanmasının başlıca avantajları olarak sayılabilir.

Teknolojinin dünyadaki mevcudiyeti

Japonya’da bulunan robot fabrikası Fanuc, karanlık üretim yaptığı tesislerinde, yaklaşık bir ay kontrol ihtiyacı duymayan robotlar ile üretim yapmaktadır. Fanuc başkan yardımcısı Gary Zywiol, "Sadece ışıkları söndürmekle kalmıyor, klimayı ve ısıtmayı da kapatıyoruz" demiştir. FANUC’un karanlık fabrikalarında çevresel faktörler üretimi etkilememektedir. Günümüzde robotların durmaksızın üretim gerçekleştirdiği 22 adet FANUC fabrikası bulunmaktadır ve bu fabrikalarda ayda 22.000 -23.000 CNC makinası üretilmektedir Adidas, Speed Factory tesisi ile üretimini Avrupa’ya taşımıştır ve ayakkabıların robotlar tarafından üretildiği ve sadece 160 kişinin çalıştığı bir tesis kurmuştur. Adidas’ın Speed Factory adlı tesisi ile Çin’de gerçekleştirdiği üretimden daha hızlı, daha verimli ve daha ucuz üretim gerçekleştirebilmektedir

Dünyadaki ilk dijital fabrikalardan birisi olan Almanya’daki Siemens Amberg Fabrikası da üretim faaliyetlerini neredeyse insansız gerçekleştirdiği için karanlık üretimin gerçekleştiği karanlık fabrika örneklerinden birisi olarak gösterilebilir. Bu fabrikadaki üretim faaliyetlerinin %75’i makineler ve bilgisayarlar tarafından gerçekleştirilirken; sadece %25’lik bir kısmı insan gücüne dayalı olarak yapılmaktadır 2016 yılında Çinli bir cep telefonu modülleri üreticisi olan Changying Precision Technology Company, üretim sistemine robot kolları entegre ederek Endüstri 4.0’a yönelik çalışma yapmıştır. Şirkette insansız fabrika kurulumu ile makine ekipman değişiminden depo sistemlerine kadar her şey bilgisayar kontrolü ile idare ediliyor, teknik görevliler ise sadece kontrol odasından süreci izliyor. Çin’de gerçekleştirilen ve cep telefonu modülü üreten ilk karanlık fabrikada robotların kullanılmasıyla işçi sayısı % 90 azalırken kusurlu ürünlerin oluşma oranı % 25’den % 5’e kadar düşmüştür.