Endüstri 4.0 uygulamalarının makine verimliliğine etkisi ve beyaz eşya üretim sektöründe bir uygulama

Çalışma kapsamında, günümüz üretim sistemlerinin ana rekabet aracı olan Endüstri 4.0 uygulamalarının verimlilik etkisi matematiksel olarak araştırılmıştır. 2011 yılında ilk olarak H. Kagermann tarafından ortaya konulan Endüstri 4.0 kavramı, 2013 yılında Almanya Ulusal Bilim ve Mühendislik Akademisi (Acatech) tarafından manifesto olarak yayınlanmış ve ülkeler bazından stratejik araştırma unsuru konumuna gelmiştir. TUBITAK Bilim, Teknoloji ve Yenilik Politikaları Daire Başkanlığı tarafından yayınlanan "Yeni Sanayi Devrimi Akıllı Üretim Sistemleri Teknoloji Yol Haritası" çalışmaları, ülkemizin de Endüstri 4.0 konusunda stratejik paydaş olduğunu göstermektedir. Çalışmada yer alan "'Endüstri 4.0' kavramı 2011 yılında Almanya'da ortaya çıkmış olup günümüzde sağlayacağı ekonomik ve sosyal faydalar nedeniyle tüm dünyada yükselen bir eğilim olarak ele alınmaktadır." ifadesi konunun önemini belirtmektedir. TUBITAK yol haritasında da yer alan Mckinsey'nin "Yeni sanayi devriminin firma seviyesinde sağlayacağı öngörülen kazanımlar" analizinde aşağıdaki iyileştirmeler öngörülmektedir. 1- Kaynaklar/süreç: %3-5 oranında verimlilik artışı 2- Aktif varlık verimliliği: Makinenin çalışmadığı zamanın %30-50 oranında azaltılması 3- İş gücü: Teknik personel verimliliğinde %45-55 oranında artış 4- Stok durumu: Stok bulundurma maliyetinde %20-30 oranında azalma 5- Kalite: Kalite maliyetinde %10-20 oranında azalama 6- Arz-Talep uyumu: Öngörü hassasiyetinde %85 oranında artış 7- Pazara sürüm süresi: Pazara sürüm süresinde %20-50 oranında azalma 8- Hizmetler-Satış sonrası: Bakım maliyetlerinde %10-40 oranında azalma Öngörülen tüm iyileştirmeler toplam verimlilik artışında etkendir. Çalışma kapsamında, yukarıda belirtilen iyileştirme konularından kritik faktörler (değişkenler) belirlenmiş ve Endüstri 4.0 geçiş uygulamaları için klasik ve bulanık mantık temelli verimlilik analizi çalışmaları yapılmıştır. Endüstri 4.0 uygulama etkilerinin bilinmezliği ve kategorik değerlendirmelerinin de dikkate alınma ihtiyacından dolayı bulanık veriler de analiz edilmiştir. Klasik ve bulanık mantık temelli verimlilik analizleriyle Endüstri 4.0 uygulamalarının verimlilik artışı/azalışı değerlendirilmiş ve kıyaslanmıştır. Farklı ölçü birimlerine sahip değişkenleri, analitik üretim fonksiyonlarından bağımsız tutup kapsamlı kılan ve göreli analizlere olanak sağlayan klasik ve bulanık veri zarflama analizleriyle çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonucunda; 1-Beyaz Eşya üretim sektöründe Endüstri 4.0 uygulamalarının makine verimliliğine etkisi 2-Klasik ve Bulanık Veri zarflama analizlerinin karşılaştırılmasıyla bilinmezlik faktörünün etkisi ortaya konmuştur. Çalışma, 1-Endüstri 4.0 uygulamalarının verimlilik üzerine etkilerinin ölçülmesi konusunda yapılmış olan ilk kantitatif akademik çalışma olmasından 2-Bulanık ve klasik veri zarflama analiz sonuçlarının karşılaştırılması ile bilinmezlik faktörünün karar verme birimini nasıl etkileyebileceğini araştırmasından 3-Beyaz Eşya sektöründe Endüstri 4.0 uygulamalarının sonuçlarını ortaya koymasından dolayı literatüre önemli katkılar sağlanacaktır. Çalışmada araştırma uzayı Endüstri 4.0 uygulamalarıdır. Araştırılmak istenen konu ise bu uygulamaların verimlilik etkisidir. Hem üretim sistemlerinin birçok parametreden oluşan karmaşık yapısı hem de Endüstri 4.0 uygulamalarının yeniliği, uygulama sonrası verilerinin azlığı ve henüz uzmanlaşılamamış olma durumu, beraberinde bilinmezlikleri getirmektedir. VZA çalışmalarından crisp verilerle alınan sonuçlar literatürde çokça yer almakta ve doğruluğu kabul görmüş niteliktedir. Benzer şekilde bulanık verilerle de BVZA (Bulanık Veri Zarflama Analizi) çalışmalarının örnekleri mevcut olup, uygulama alanı artan bir eğilimle genişlemektedir. Konunun yukarıda belirtildiği gibi geniş kapsamlı ve bilinmezlikler barındırıyor olması "Bulanık Sayılarla" çalışmayı zorunlu kılmaktadır. Çalışma kapsamında, Beyaz Eşya Üretim Sektörü'nde yer alan ve başta pazar payı olmak üzere birçok göstergeye göre sektörün lideri konumundaki bir fabrikanın benzer nitelikteki 39 makinesi incelenmiştir. 39 makinenin 3 tanesinde Endüstri 4.0 uygulamaları mevcuttur. Yüksek yatırımlarla elde edilen ve üretim kapasitelerinde genel olarak en temel kısıt olan üretim ekipmanlarının / makinelerinin verimlilik / etkinlik analizinin yapılması zaruridir. Şirket bu doğrultuda yeni yatırımlar yapmakta, mevcut makinelerinin kapasitelerinin verimli kullanımı için kaynak ayırmaktadır. 2017 yılı sonu itibariyle de Endüstri 4.0 çalışmalarını darboğaz (üretim kapasitesi kısıtı) olarak tespit ettiği makineler için uygulamaya başlamıştır. Çalışmada makineler (KVB'ler) M1… M39 şeklinde gösterilmektedir. M6, M8 ve M14 makineleri, Endüstri 4.0 uygulamaları yapılmış makinelerdir. İncelenen 39 makinenin 2017 ve 2018 yılı verileri analiz edilmekte ve iki yıl arası değişim karşılaştırılmaktadır. Bu değişim belirtilen 3 makine özelinde Endüstri 4.0 etkisidir. Thames ve Schaefer (2016)'e göre Endüstri 4.0, kendiliğinden yapılandırma, kendi kendini denetleme ve kendini iyileştirme gibi otomatik özelliklere sahip akıllı sistemler tarafından yönlendirilen imalat ekosistemlerini sağlayacaktır. Böylelikle, makine-insan işbirliğine ve simbiyotik ürün gerçekleştirimine dönük yeni tip ileri üretim ve endüstriyel süreçler ortaya çıkacaktır. Bunun sonucu olarak da eşi benzeri görülmemiş düzeyde operasyonel verimlilik elde etmemize ve verimliliğimizi hızlandırmamıza izin verecektir. Çalışma sonucunda, Endüstri 4.0 uygulaması yapılmış olan M6, M8 ve M14 makinelerinde 2018 yılında 2017 yılına göre VZA modeli (Bulanık-Klasik) fark etmeksizin minimum %19.7'lik verimlilik artışı tespit edilmiştir. Bu veri Tubitak ve Mckinsey'nin Endüstri 4.0 raporuyla paralellik göstermektedir. Çalışmanın diğer amacı olan bilinmezlik etkisi analiz edildiğinde, Klasik VZA araştırmasında Endüstri 4.0 uygulaması yapılan M6 ve M14 etkin sınıra geçerken, Bulanık VZA uygulamasında sadece M14 etkin sınıra geçtiği tespit edilmiştir. Bazı diğer (M23,24,32,33) makineler için de benzer sonuç söz konudur. Oluşan bu durum, belirsizlik içeren araştırmalarda klasik VZA ile karara varmak, aslında etkin olmayan (M6 gibi) bir KVB'nin etkin olarak yorumlanmasını sebep olacağını gözler önüne sermektedir. Bu doğrultuda BVZA çalışmalarının belirsizlik ve kategorik değerlendirmelerin bulunduğu araştırma alanlarında daha net sonuçlar ortaya çıkardığı söylenebilir.