Sanal devreye alma: Maliyetleri azaltmak ve makine doğrulama işlemini iyileştirmek
1 Ekim 2025, Çarşamba, Endüstri 4.0 tarihinde yayınlandı
Sanal devreye alma, maliyetli karışıklıkları nasıl ortadan kaldırabilir ve üreticilere nasıl güvenle yenilik yapma gücü kazandırabilir?
"Bu konu hakkında konuşmadık çünkü çoktan bildiğinizi sanıyordum", yıllar içinde çok fazla duyduğum bir ifade.
Zayıf iletişim, endüstriyel otomasyon projelerini devreye alma aşamasının plana uygun şekilde ilerlememesinin bir numaralı nedenidir. İster yeni bir makine, ister yeni bir hücre, ister tüm bir hat olsun, proje ortakları arasında tasarımın nasıl görünmesi gerektiği konusunda yanlış anlaşılmalar ortaya çıkar. Belgelerin incelenmesi her zaman yararlı olmaz çünkü çoğu zaman anlaşmazlığın kaynağı zaten hatalı, belirsiz veya eksik bilgilerin kendisidir.
Girişler, çıkışlar ve arayüzlerle ilgili yanlış anlaşılmalar buna temel bir örnektir. Bir sistem entegratörü, bir ekipmanın EtherCAT kullandığını varsayarken üretici aslında Profinet olmasını bekliyor olabilir. Bir hat entegratörü, makine emniyeti için önemli olan ek bilgileri yakalayan bir sensörden bahsetmeyi unutabilir. Her iki durumda da sonuç aynıdır: Dahil olan tüm taraflar için ek maliyet, zaman kaybı ve montajla ilgili sıkıntılar.
Çözüm basittir: Şartnameyi oluşturma işini yalnızca insanlara bırakmayın. Sanal devreye alma, çok daha doğru şartnamelerin ortaya çıkmasını sağlar.
Sanal devreye alma nedir?
Vurgulanması gereken ilk nokta, sanal devreye almanın simülasyon ile aynı olmamasıdır. Simülasyon, fikirleri test etmek, "varsayımsal" senaryoları keşfetmek ve neyin mümkün olup olmadığını belirlemekle ilgilidir. Sanal devreye alma ise bunun bir adım ötesine geçerek sanal bir ortamda tüm üretim sistemlerinin test edilmesini sağlar.
Bu yaklaşım, fiziksel devreye alma başlamadan önce olası sorunların belirlenmesini ve çözülmesini sağlar. Ayrıca, kesin sistem şartnameleri oluşturmak için bir temel sağlayarak geleneksel proje iş akışlarında ortaya çıkan tahminlerin çoğunu ortadan kaldırır.
Optimum makine ve hat kurulumunu oluşturmak için Döngüde Model (MiL), Döngüde Yazılım (SiL), Döngüde Donanım (HiL) ve dijital ikizlere dayanır. Sonuç sadece bir model değil, fiziksel uygulama için sağlam bir temel olur.
İşin sırrı beklediğinizden daha basit: ara sayaçlar kurmak. Ara sayaçlarla, belirli hatlar, bölgeler ve hatta tek tek makineler düzeyinde enerjinin gerçekten nereye gittiği konusunda görünürlük elde edebilirsiniz. Bu çok basit gibi görünse de ara sayaçlar enerjiyi çok fazla tüketen elemanları izole etmenizi, boşta tüketimi tespit etmenizi ve sonuç olarak gerçek KPI'lar belirlemenizi sağlar.
Üretim ortamlarında yalnızca güç değil, hava akışı, soğutma sistemleri ve hatta basınçlı hava kullanımı gibi ilgili metriklerin de izlenmesi gerekir. Akış sensörleri, termal sensörler ve basınç transdüserleri bu konuda en büyük yardımcılarınızdır. İsrafa karşı uygun fiyatlı bir sigorta görevi görür ve karbon raporlaması için güçlü bir temel oluştururlar.
Stefan Jensen'ın eklediği gibi, gitgide daha fazla müşteri parça başına enerji kullanımınızı sorgulayacak ve onlara gerçek rakamları veremezseniz bunu başkası yapacaktır.
Dört temel uygulama
1. Dijital bir taslak oluşturma
Sanal devreye alma, kesin şartnameler oluşturmak ve belirsizliği ortadan kaldırmak için toleranslar, performans, yazılım arayüzleri ve daha fazlası hakkında ayrıntılı bilgiler alır. Ortaya çıkan dijital taslak, karışıklığı ortadan kaldırır ve kurulumu kolaylaştırır.
Bu taslak oluşturulduktan sonra, birden fazla tesiste aynı üretim hattını kopyalayıp çoğaltmak için "kopyala-yapıştır" aracı olarak kullanılabilir. Üreticiler tutarlılık, daha hızlı devreye alma ve her seferinde sıfırdan başlamadan güvenilir şekilde üretim kapasitesini artırma avantajı elde eder.
2. Kurulum sonrası süreyi ve maliyeti azaltma
Büyük bir hat üreticisi bir keresinde, yeni bir hat oluştururken toplam maliyetin yalnızca %20'sinin tasarım, satın alma ve kurulum aşamalarında, geri kalan %80'inin ise sonrasında hata ayıklama, entegrasyon ve hattın sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlama aşamasında oluştuğunu söylemişti. Kurulum sonrasında tüm hataların düzeltilmesi, ortalama 12 ay sürer.
Sanal denemeler; süreç akışlarını, makine etkileşimlerini ve hatta operatör müdahalelerini önceden test ederek bunu önler. Bu dijital provalar, olası darboğazlar ve arıza noktaları hakkında önemli içgörüler sağlar. Şirketler, sanal dünyada bu sorunları çözerek gerçek dünyadaki duruş sürelerini ve yüksek maliyetli sürprizleri önlemiş olur.
3. Geleceğe hazır üretim hatları oluşturma
Kapsamlı bir dijital ikizle şirketler, fiziksel değişiklik maliyeti olmadan konfigürasyon, ayarlama ve ölçekleme seçeneklerini keşfedebilir. Pazar talepleri değiştikçe veya üretim hacimleri dalgalandığında hatlar güvenle uyarlanabilir. Bu çeviklik; belirsizlik, yeni ürün lansmanları veya tedarik zinciri dalgalanmalarıyla karşı karıya kalan üreticiler için çok önemlidir.
4. Emniyet sistemlerini test etme
EV batarya üretimi gibi ortamlarda, emniyet sistemlerinin çalışıp çalışmaması hayati bir fark yaratır. Elektrik çarpmalarının, kimyasal maruziyetin ve ağır yüklerin tümü risk oluşturur. Özellikle emniyet fonksiyonları nadiren tek bir makineyle sınırlı olduğu için bu tür sistemlerin gerçek koşullarda test edilmesi zordur.
Sanal devreye alma, gerçek üretim ortamını taklit eden kontrollü bir ortamda emniyet stratejilerinin kapsamlı bir şekilde test edilmesine olanak tanır. Üreticiler, operatörleri riske atmadan makinelerin ve hatların emniyet ihlallerine nasıl tepki vereceğini önceden görebilir.
Aşılması gereken zorluklar
Sanal devreye almanın değeri açıktır ancak şirketlerin bazı pratik zorlukları aşması gerekir.
1. Başlarken
Birçok şirket avantajları anlar ancak net hedefler belirlemekte zorlanır. Sanal devreye alma; en iyi şekilde bir yol haritası, yönetim desteği ve yazılım, mekanik ve elektrik ekipleri arasındaki uyum ile çalışır. Yapılandırılmış bir pilot proje genellikle en akıllıca ilk adımdır.
2. Veri doğruluğu
Sanal devreye almanın temelinde dijital ikiz yatar. Kullanılan veriler eski veya yanlışsa sanal model gerçek dünya performansıyla eşleşmez. Bu nedenle, veri tutarlılığı ve doğrulaması en baştan itibaren hayati önem taşır.
3. Entegrasyon ve koordinasyon
Sanal devreye alma, kendi araçları ve standartları olan farklı mühendislik disiplinleri arasında yakın iş birliği gerektirir. Paylaşılan ortamlar ve önceden tanımlanmış fonksiyon blokları bu boşlukları kapatmaya yardımcı olur. Örneğin, OMRON ve Dassault Systèmes sanal ve fiziksel olarak kullanılabilen IT/OT fonksiyon blokları geliştirmiştir.
4. IT altyapısı
Karmaşık simülasyonları sürekli çalıştırmak, sağlam IT sistemleri gerektirir. Sanal devreye alma işleminin başarılı olması için donanım, yazılım, siber güvenlik ve mevcut IT sistemleriyle entegrasyon gereklidir.
Yapay zeka kuralları baştan yazıyor
Yapay zeka ve makine öğrenimi, sanal devreye almayı daha da güçlü hale getiriyor. Dijital ikizler, geçmiş ve gerçek zamanlı verilerden öğrenerek fiziksel sistemleri her zamankinden daha doğru şekilde yansıtabilir.
Yapay zeka destekli modeller hata modlarını tahmin edebilir, düzeltici eylemler önerebilir ve işlemleri otomatik olarak iyileştirebilir. Ayrıca mekanik, elektrik ve yazılım alanları hakkında içgörüler sunarak mühendislik ekipleri arasındaki iş birliğini kolaylaştırır. Sonuç: daha yüksek doğruluk, daha hızlı optimizasyon ve daha az sayıda maliyetli hata.
Bir dijital kopyadan çok daha fazlası
Sanal devreye alma, yalnızca dijital kopya oluşturmakla kalmaz. İşletmelerin güvenle yenilik yapmalarına, proje paydaşlarının beklentilerini uyumlu hale getirmelerine ve maliyetli yanlış anlamaları önlemelerine yardımcı olan entegre bir yaklaşımdır. Fiziksel kurulumdan önce üretim süreçlerini optimize etmek için dijital araçlardan yararlanır.
Ayrıca, yapay zeka ve makine öğreniminin katkısıyla sanal devreye alma, yalnızca bir doğrulama aracı olmaktan çıkıp sürekli iyileştirmeyi proaktif biçimde yönlendiren bir güç haline geliyor. Zamanla içgörüler derinleşecek, modeller güçlenecek ve süreç daha verimli hale gelecektir.
