İçindekiler
Dergi Arşivi

Endüstri 4.0 Çerçevesinde Şekillenecek Mühendis Yetenekleri

Kevser ÖZTÜRK KALAYCI / Sanayi ve Teknoloji Uzmanı (Bilim ve Teknoloji Genel Müdürlüğü) - Zübeyde ARSLANOĞLU / Daire Başkanı (Bilim ve Teknoloji Genel Müdürlüğü)

 

Gelecekte İmalat Yönelimleri
Büyük veri, otonom robotlar, simülasyon, üniversal sistem entegrasyonu, nesnelerin interneti/endüstriyel internet, siber güvenlik, bulut bilişim, eklemeli üretim ve arttırılmış gerçeklik tekniklerindeki ilerlemelerin önümüzdeki 10-15 yıl içinde imalat sanayini yeniden şekillendirmesi beklenmektedir. Geleceğin “Akıllı Fabrikaları” üretim ihtiyacını sensörlerle algılayan, uzaktaki diğer üretim araçlarıyla internet vasıtasıyla iletişim kuran, ihtiyaç duydukları üretim bilgisini bulut sistemler içerisindeki büyük veriden çeken siber fiziksel sistemleri içermektedir. Endüstri 4.0’a geçiş ileri robotik, eklemeli ve dijital üretim gibi yenilikçi teknolojiler ile nesnelerin interneti ve büyük veri kullanımına imkân tanıyan akıllı platformların oluşturulmasını ve bilginin yönetimini önemli hale getirmektedir. Lazerle sinterleme ve 3 boyutlu (3B) baskı tekniklerindeki gelişmeler karmaşık parçaların üretimini kolaylaştırmaktadır. Yine gerçek zamanlı ya da geçmiş verilerin bir arada işlenmesi sayesinde kalite sorunlarına neden olan faktörler saptanarak üretim hatalarının ve firelerin en aza indirileceği kalite kontrol algoritmaları geliştirilmektedir. Yeni yazılım uygulamaları üretim montaj hatlarının simülasyonunun yapılmasını ve operasyon süreçlerinin optimizasyonunu sağlamaktadır. Karmaşık görevler için kolayca eğitilebilen, boyutları ve el hareket kabiliyeti bakımından insan ile benzer özellikte ve çevresiyle etkileşimi geliştirilmiş robotların montaj ve paketleme hatlarında kullanılmaya başlanması mümkün olmaktadır. Böylece birbiri ile otomatik olarak koordineli makine ve robotlar ile üretim montaj hattının verimliliği de arttırılabilmektedir. İzleme ve sensör teknolojilerindeki gelişme ve veri işleme sayesinde üretim hattındaki herhangi bir makinede arıza meydana gelmeden önce anormallikler tespit edilebilmekte makinenin bakımı ya da onarıması yapılabilmektedir[1].
En önemli üretim faktörlerinden birisi olan işgücü de nitelikleri bakımından, teknolojideki bu ilerlemenin sanayi üzerindeki sonuçlarından etkilenmeye başlamıştır. MGI tarafından yapılan bir araştırmaya göre tüm dünyada mevcut işlerin hemen hemen yarısı günümüz teknoloji seviyesinde otomasyona uğrayabilme potansiyeli taşımaktadır[2]. Dünya Ekonomik Forumu tarafından yapılan araştırmada ise mobil internet, bulut teknolojiler, büyük veri gibi teknolojik alanların işgücü piyasasını şimdiden etkisi altına aldığını göstermektedir. 2020 yılına kadar ise nesnelerin interneti, yeni enerji arz ve teknolojileri ile yapay zekâ alanlarındaki gelişmelerin işgücü piyasasını etkileyeceği öngörülmektedir[3].


Şekil 1: Teknolojinin İşgücü Piyasası Üzerindeki Etkisi

Teknolojideki ilerlemeler sanayinin dönüşümünü sağlarken aynı zamanda çalışanlardan beklenen becerileri de değiştirmekte ve mevcut bilgi ve beceri setlerinin raf ömrünü kısaltmaktadır. Firmalar yeni üretim araçları ve ürün geliştirebilecek yaratıcılığa sahip, ileri üretim sistemlerini kullanabilecek teknik ve bilişsel bilgi birikimi olan, makinelerden, müşterilerden ve küresel kaynaklardan toplanan verileri analiz edebilecek analitik becerilere sahip nitelikli işgücüne gereksinim duyacaktır. Bu durum çapraz işlevsellik alanlarında yetişmiş, yeni süreçleri ve bilgi sistemlerini yönetme bilgi donanımı olan, karar alma, problem çözme, araştırma yapma becerilerine sahip yetenekli işgücüne yönelik artan bir ihtiyaç sonucunu doğurmaktadır.

Mühendis Yetenekleri
Fabrikalarda dijital dönüşümün gerçekleştirilmesinin yanı sıra dönüşüm sonrasında sürecin yönetilmesi de önem kazanacaktır. İletişim ağları ve internet protokolleri gibi geniş bilişim teknolojileri (BT) altyapısını kurmak ve tüm süreçleri buna entegre etmek, sistem elemanları arasında verinin problemsiz şekilde değişimini gerçekleştirmek, veri güvenliğini sağlamak ve siber saldırılara karşı önlem almak gibi görev ve sorumlulukları olan dijital dönüşüm ve dijital üretim yöneticilerine/uzmanlarına ihtiyaç duyulacaktır[4].

Teknik bakımdan Endüstri 4.0 uygulamalarının kullanım alanlarından bir diğeri de robotik ve otomasyon mühendisliğidir. Robotik mühendisliğinin insan-robot etkileşimi araştırma alanında görev ve hareket planlama, niyet anlama, kullanıcı modelleme, görüntü tanıma ve insan-robot iletişimi gibi başta makine, bilgisayar, elektrik elektronik mühendisliği ile matematik, fizik ve biyoloji olmak üzere çok çeşitli alanları ilgilendiren disiplinler arası başlıklar bulunmaktadır[5]. Bu açıdan bakıldığında robotik yazılım mühendisliği, çevresel ve robotik sezgi mühendisliği, insansız sistemler ve algı mühendisliği, insan-robot etkileşim mimarı ve bilgisayar görüntü uzmanı gibi mesleklerde sahip olunan bilgi ve beceri düzeyi önem kazanmaktadır[6]. Robotik bir sistemin tüm bileşenlerini 3B modelleme programlarını kullanarak tasarlama, sistemi bütün olarak kurma ve test etme, robotik sistem fonksiyonlarının yazılımlarını geliştirme genel anlamda robotik mühendislerinden beklenen becerilerdir[7].

Dijitalleşen imalat sanayinin gereksinimlerinden ileri analitik konusunda ise veri bilimi ön plana çıkmaktadır. Veri bilimi istatistik, veri analizi, makine öğrenme ve bilgisayar bilimi de dâhil olmak üzere çeşitli disiplinleri birleştiren bir alandır. Veri bilimciler görev alanına göre veri analisti, veri mühendisi, makine öğrenmesi mühendisi gibi alt alanlara ayrılabilmektedir. Belirtilen bu alanlardan makine öğrenmesi mühendisleri makinelerin, üzerindeki görevleri gerçekleştirmek için özel olarak yönlendirilmeye ihtiyaç duymadan harekete geçmelerini sağlayacak programları oluşturabilmektedir. Makine öğrenmesi karmaşık programlama gerektirdiğinden bu alanda çalışacak mühendislerin bu tür sofistike program algoritmaları yazabilecek çok ileri düzeyde değişkenli hesaplama, lineer cebir ve bilgisayar dilleri bilgisinin olması gerekmektedir. Makine öğrenmesi mühendisleri program bilgisi olmayan kişilere süreci anlatmak durumunda oldukları için teknik becerilerin yanında güçlü iletişim becerisine de sahip olmalıdır. Veri mühendisleri ise toplanan verileri anlama, işleme, analiz etme gibi görevler sonucunda imalat süreçlerini kolaylaştırmak, sistem performansını geliştirmek ve kestirimci bakım için öneriler sunabilmektedir.

Endüstri 4.0, mühendislik tasarımı ve eğitimi için en zorlu konulardan birini temsil etmektedir. Bugünün mühendisleri ve mühendis adayları giderek sanallaşan, otomatize olmuş, ileri ağ yapısı ile bağlanmış akıllı üretim ortamlarında çalışacaklardır. Bu sebeple mühendislik öğrencileri mekanik, elektronik, yazılım ve üretim teknikleri gibi alanların yanında kodlama ve bilgi teknolojilerinde de uzmanlaşma ihtiyacı duyacaktır. Sadece mühendis adaylarının değil halen mühendislik mesleğine sahip olan kişilerin de mevcut teknik ve bilişsel becerilerini Endüstri 4.0’ın gereksinimleri doğrultusunda geliştirmeleri gerekecektir.


Şekil 2: Dijital İş Profilleri

Endüstri 4.0 çalışanların üretim ve BT bilgisine aynı anda ihtiyaç duyacağı işlevler arası yeni roller yaratacaktır. Dijital dönüşüm gerçekleşirken ve sonrasında teknolojiyi yakından takip edebilecek, mevcut teknolojiyi ve yeni teknolojileri geliştirebilecek ve olgunlaşan teknolojilerin uygulayıcısı durumunda olan işgücünün oluşturulmasına yönelik planlamalar yapılmalıdır. Bireye daha geniş beceri setleri ve işe özgü yetenekler kazandırmasını ve bireyin BT yetenek açığını kapatmasını sağlayacak etkin ve sürekli eğitim modelleri oluşturulmalıdır.

Endüstri 4.0’a geçiş ve uygulanma sürecinde eğitim sisteminin en önemli aktörlerinden biri olan üniversitelere yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve yeni iş modellerinin hazırlanması için uygulamalı araştırmalar ve öğrenim ortamları oluşturulması yoluyla işletmelerin ihtiyaçlarına cevap verebilme rolü düşmektedir. Üniversitelerin sanayi ile işbirliği yaparak öğrencilere imalattaki gerçek bir sorunla ilgili araştırma yapacakları, bunu pilot projelere dönüştürüp uygulamaları test edebilecekleri eğitim ortamları sunmaları bu teknolojik dönüşüm sürecini besleyecektir.

Eğitime ilişkin bir diğer konu ise bölümlerin teknolojik dönüşümü desteklemesinin sağlanmasıdır. Mevcut durumda üniversitelerdeki eğitim programları alanlar arasında sınırlı etkileşim sunmaktadır. Çapraz işlevsel bilgi ve iletişimi geliştirmek için üniversitelerin özellikle bilgisayar mühendisliği bölümlerindeki BT altyapısı tasarımında zorunlu öğretim, kullanıcı deneyimi programlaması, elektronik ölçüm ve kontrol ilkeleri ile veri bilimi için programlama gibi bir çok konu mühendislik bölümleri başta olmak üzere diğer disiplinlere de entegre edilmesi gerekebilir. Yine bu amaç doğrultusunda üniversitelerin BT ve mühendisliği birleştiren disiplinler arası programların sayısının ve çeşitliliğinin arttırması doğacak ihtiyaca cevap verebilir. Örnek olarak matematik ve fizik gibi temel bilim bölümlerinde temel mühendislik ve BT dersleri verilerek ve bu bölümde okuyan öğrencilere imalat alanında staj yaptırılarak gereksinimlerde ve terminolojide ortak bir kültür anlayışı geliştirilebilir.

Eğitim sisteminde geleneksel fiziksel eğitim ortamlarının dışında da eğitim ortamlarının oluşturulabileceği bakış açısıyla, yaşam boyu öğrenme kapsamında mevcut işgücüne BT becerilerinin kazandırılmasını destekleyecek şekilde eğitim yöntemleri uygulanabilir. Bu yöntemler, çevrimiçi öğrenme platformları sağlama ve giriş ön şartı olmayan "açık" üniversitelerde derslere ücretsiz erişmenin yanı sıra eğitim ve bilgiye erişmek için mobil uygulamalar kullanmayı içerebilir. Ayrıca üniversiteler programlama konusunda ücretsiz, yüksek kalitede büyük çapta kitlesel çevrim içi açık kurs (MOOC) sunabilir.

KAYNAKLAR
[1] Lorenz , M., Rüssman, M.,Strack, R., Lueth, K., & Bolle, M. (2015). Man and Machine in Industrie 4.0. BCG. Alınma tarihi 05.03.2018, BCG websitesi: http://englishbulletin.adapt.it/wpcontent/uploads/2015/10/BCG_Man_and_Machine_in_Industry_4_0_Sep_2015_tcm80-197250.pdf
[2] A Future That Works:Automation, Employment and Productivity.(2017). MGI. Alıntılama Tarihi:05.03.2018, web sitesi: www.mckinsey.com/mgi.
[3] The Future Of Jobs: Employment, Skills and Workforce Strategy for the Fourth Industrial Revolution (Rap. No. 010116). (2016).WEF, Erişim tarihi 05.03.2018, web sitesi: http://www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Jobs.pdf
[4]Hecklau,F.,Galeitzke,M.,Flachs,S.,Kohl,H.(2016).Holistic Approach for Human Resource Management in Industry 4.0. 6th CLF - 6th CIRP Conference on Learning Factories, Procedia CIRP 54 ( 2016 ) 1 – 6. doi: 10.1016/j.procir.2016.05.102
[5] Richet, A., Shehadeh, M., Willicks, F., & Jeschke, S. (2016). Digital Transformation of Engineering Education - Empirical Insights from Virtual Worlds and Human-Robot-Collaboration. International Journal of Engineering Pedagogy, 6(4), 23-29. doi:10.3991/ijep.v6i4.6023 Anja Richert
[6] Strack , R., Dyrchs, S., Kotsis, A., & Mingardon, S. (2017). How to Gain and Develop Digital Talent and Skills (Working paper). BCG. Erişim tarihi 05.03.2018, BCG websitesi: http://image-src.bcg.com/Images/BCG-How-to-Gain-and-Develop-Digital-Talent-and-Skills-July-2017_tcm9-165367.pdf
[7] Robotik Mühendisi. (2017). 05.03.2018 tarihinde http://www.cizgi-tagem.org/robotik-muhendisi/ adresinden erişildi.