Erkan Teskancan
Kurumsal
- Konu Yazar
- #1
## Dijital İkizlerin Temelleri: Temel Kavramlar ve Destekleyici Teknolojiler
Siber-fiziksel sistemler olan dijital ikizlerin tasarımı, uygulanması ve işletilmesinin daha iyi anlaşılması, süreçlerin izlenmesi, kontrolü ve planlanmasında önemli optimizasyonlar sağlar.
Dijital ikizler, dijital teknolojilerin gelişimiyle fiziksel sistem eşlemesinden evrilmiştir. Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT), endüstriyel Ethernet, bulut bilişim, veri analitiği ve yapay zeka (AI) gibi teknolojiler, sanal bir fiziksel sistemle bağlantı kuran siber-fiziksel sistemlerin (CPS) oluşmasını sağlamış ve bu sayede dijital ikiz uygulamaları tüm endüstri alanlarında mümkün hale gelmiştir. Dijital ikizler, fiziksel sistemlerle sanal temsiller arasında bağ kurarak organizasyonlara anlayış, optimizasyon ve öngörü kabiliyetleri kazandırır.
### Dijital İkiz Temel Özellikleri
- IIoT, endüstriyel Ethernet, bulut bilişim, veri analitiği ve AI kullanımı
- Fiziksel sistemle sanal ortamın entegrasyonu
- Süreç belirsizliklerini azaltma
- İnsan ve makine zekasının birleşimiyle optimize edilmiş süreç gözetimi ve kontrolü
### Dijital İkizlerin Endüstrideki Rolü
Dijital ikizler özellikle akıllı üretim destekleyen CPS türüdür. Üretim alanında, dijital ikiz; fiziksel varlık ile onun sanal temsili arasında veri bağlantısı kurarak, fiziksel unsurun performansını artırmak için simülasyon ve hesaplama teknikleri kullanır. Başlangıçta havacılık sektöründe ortaya çıkan bu teknoloji, günümüzde birçok sektörde ve ürün/hizmet yaşam döngüsünde Endüstri 4.0 anlayışını desteklemektedir.
### Akıllı Üretim ve Endüstri 4.0
1700'ler ve 1800'lerin başındaki endüstri mekanizasyonu ilk sanayi devrimini oluşturdu. İçten yanmalı motor ve elektrifikasyon ise ikinci devrimi tetikledi. 1900'lerde ise dijital devrimin temellerini atan elektronik teknolojiler geldi ve bu dijitalleşme Endüstri 4.0 olarak adlandırılan, kitlesel üretimden kitlesel özelleştirmeye odaklanan yeni sanayi evresine zemin hazırladı.
Akıllı üretim, ürün yaşam döngüsü boyunca gerçek zamanlı veri iletimi, analiz ve model tabanlı simulasyon sayesinde üretimde yüksek verimlilik ve esnekliği hedefler. Endüstri 4.0, bilginin şeffaflığı, bağlantılılığı ve dağıtık kararlar ile büyük ölçekli otomasyon ve optimizasyon sağlar.
### Dijital İkizleri Güçlendiren Teknolojiler
- Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT): Sensör ve cihazlardan veri akışı
- Endüstriyel Ethernet: Farklı cihazların entegrasyonu ve iletişimi
- Bulut Bilişim: Uzaktan ölçeklenebilir işlem gücü
- Veri Analitiği ve Büyük Veri: Büyük veri setlerinin analiz edilmesi
- Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi: Süreçlerin optimize edilmesi ve tahmin
### Nesnelerin İnterneti (IoT) ve Endüstriyel İnternet (IIoT)
IoT, günlük nesnelerin internet aracılığıyla veri göndermesini ve almasını sağlayan ağ teknolojisidir. Ev eşyalarından karmaşık endüstriyel araçlara kadar birçok cihaz üzerinde sensörler bulunur. 2024'te 18,8 milyar olan IoT cihaz sayısının 2030'da 41,1 milyara ulaşması öngörülmektedir.
IIoT, IoT teknolojilerinin endüstriyel ortamlardaki kullanımıdır ve üretim süreçlerindeki veri alışverişi ile organizasyonların değer üretmesini sağlar.
### Endüstriyel Ethernet
Endüstriyel Ethernet, fabrikalarda cihazların ve sistemlerin iletişimini sağlamak için kullanılan Ethernet teknolojisidir. TCP/IP protokolü ve EtherNet/IP gibi endüstriyel protokoller üzerinde yapılandırılmıştır ve yatay-vertical entegrasyonu kolaylaştırır.
### Bulut Bilişim
Bulut bilişim, yazılım ve veri hizmetlerinin internet üzerinden uzaktaki sunuculardan sağlanmasıdır. Dijital ikizler, yüksek işlem gücü için bulut veya edge bilişim kullanır. Bulut bilişim yüksek ölçeklenebilirlik avantajı sunarken güvenlik konusu önemli bir zorluktur.
### Büyük Veri ve Veri Analitiği
Büyük veri, çok büyük ve yapısal olmayan veri kümelerini ifade eder. Veri analitiği bu verilerin anlamlı bilgiye dönüştürülmesini sağlar ve makine öğrenimi algoritmalarıyla birlikte dijital ikizler için kritik destek sunar.
### Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi
Yapay zeka, insan zekasını taklit eden sistemler geliştirmeyi amaçlar. Makine öğrenimi ise AI'nın bir alt dalı olup, verilerden öğrenerek süreç optimizasyonu sağlar. Dijital ikizler, fiziksel modeller ve olasılıksal modelleri birleştirerek hibrit zekayı kullanır.
### Siber-Fiziksel Sistemler (CPS)
CPS, fiziksel sistemlerin yazılım ve iletişim teknolojileriyle entegre edilerek izlenmesi, kontrolü ve optimizasyonu için kullanılan sistemlerdir. Dijital ikizler, CPS'nin bir türü olup genişletilebilir servis tabanlı mimari kullanır.
### Sistemler, Ortaya Çıkan Özellikler ve Değişkenlik
Sistemler, birbirine bağlı nesne ve süreçlerden oluşur. Karmaşık sistemlerde yeni ve öngörülemeyen özellikler (ortaya çıkan özellikler) görülebilir. Bu özelliklerin anlaşılması dijital ikizlerin karmaşık süreçleri çözmesinde önemli rol oynar.
Değişkenlik sistemlerde belirsizlik yaratır ve üretim gibi süreçlerde farklılık gösterebilir. Dijital ikiz teknolojileri bu süreçleri sürekli olarak tahmin edebilir ve optimize edebilir.
### Kitleye Özel Üretim ve Akıllı Üretim
Endüstri 4.0 sayesinde, müşteriye özel küçük seriler hızlı ve ekonomik şekilde üretilebilmektedir. Bu süreçte dijital ikizler, dinamik ve rastgele olan üretim değişkenliklerini yöneterek üretim süreçlerinin sürdürülebilir ve esnek olmasını sağlar.
### Veriden Bilgiye ve Bilgiye
Zeka, verilerin anlamlandırılmasıyla oluşur. Veri ham bilgi iken, bağlama yerleştirildiğinde anlamlı bilgiye dönüşür ve daha fazlası analizle bilgi haline gelir. İnsan zekası, problem çözme ve yaratıcılık gibi benzersiz yeteneklerle AI'yı tamamlar.
### Sonuç
IIoT, endüstriyel Ethernet, bulut bilişim, veri analitiği ve AI, Endüstri 4.0'ın temelini oluşturur. Dijital ikizler, karmaşık üretim sistemlerinin görünürlüğünü, optimizasyonunu ve öngörüsünü artırır. İnsan zekası ve AI'nın hibrit kullanımı, dijital ikizlerin performansını en üst seviyeye taşır. Temel kavramlar ve destekleyici teknolojilerin anlaşılması, dijital ikizlerin tasarımı, uygulanması ve işletilmesini derinlemesine anlamak için gereklidir.
