Dijital İkizler (Digital Twins): Fabrikaların Geleceği mi?

Fabrikalar, üretim talebini giderek zorlaşan koşullar altında karşılama konusunda küresel çapta yoğun bir baskı altında bulunuyor. İş gücü zorlukları, tedarik zinciri kısıtlamaları gibi sorunların ciddi kaynak sıkıntıları oluşturduğu bir ortamda, dijital ikizler kapasiteyi hızla ölçeklendirmek, dayanıklılığı artırmak ve daha verimli operasyonları yönlendirmek için öncü bir teknoloji olarak ortaya çıkıyor.

Yüksek tempolu, sürekli operasyonlarda, fabrikaların gerçek zamanlı sanal temsilleri olan dijital ikizleri, üreticilere daha hızlı, daha akıllı ve daha uygun maliyetli karar alma yeteneği sağlıyor. Bu teknoloji örneğin, üreticilerin karmaşık fiziksel sistemler ve üretim operasyonları hakkındaki anlayışlarını derinleştirebiliyor, üretim planlamasını optimize edebiliyor veya yeni ürünlerin etkisini anlamak için senaryoların simülasyonunu sunabiliyor.

Bu konuda McKinsey'nin üst düzey yöneticilerle yaptığı anket de çoğu liderin artık üretim operasyonlarında dijital ikizler için pratik bir uygulama alanı gördüğünü ortaya koyuyor. Dijital bir ikiz, artık yalnızca sektör liderleri için bir seçenek değil ve “geleceğin fabrikası” olma yolunda hızla ilerliyor.  

Dijital ikizler liderler için ilk sırada

McKinsey anketine göre, üretim sektöründeki liderlerin odağında olan ve çözüm aradıkları iki önemli konu var: Artan maliyetler ve yetenek boşlukları nedeniyle oluşan “malzeme ve işgücü kısıtlamaları” ile daha iyi talep tahmini, envanter süreçleri, üretim esnekliği ve fabrika katının gerçek zamanlı görünürlüğü yoluyla “üretimde görünürlüğün iyileştirilmesine duyulan ihtiyaç”.

Anket, dijital ikizlerin bu sorunları çözmek için oldukça aranan bir teknoloji haline geldiğini gösteriyor. Tüm sektörlerde, katılımcıların yüzde 86’sı dijital bir ikizin kuruluşları için uygulanabilir olduğunu ifade ederken yaklaşık yüzde 44'ü halihazırda bir dijital ikizi uyguladıklarını, yüzde 15'i ise uygulamayı planladığını belirtiyor.

Dijital ikizler nasıl çalışır?

Dijital ikizler, bir fabrikanın kapsamlı bir dijital modelidir. Gerçek zamanlı fabrika koşullarından sonuçları simüle ederek, süreç veya düzen değişiklikleri gibi üretim senaryolarında olasılıkların analizlerine olanak tanır. Manuel inceleme ve müdahale ile veya tam otomasyon yoluyla üretim planlaması gibi gerçek zamanlı karar alma süreçlerine entegre edilebilirler.

Dijital ikiz kullanım durumları ise fabrikanın operasyonel bağlamına göre değişiyor. Örneğin, sıfırdan kurulacak bir fabrikanın ilk yatırımı ve inşası sırasında, bir dijital ikiz düzen tasarımını doğrulayabilir, ayak izini optimize edebilir ve envanter boyutunu tahmin edebilir. İkizin ayrıntı düzeyine bağlı olarak, varlıklar için mekansal parametreleri dahi değerlendirilebilir.

Daha yerleşik operasyonlarda, fabrika dijital ikizleri, elektronik tablolardaki geleneksel modellemenin yetersiz kaldığı üretim darboğazlarını tahmin edebilir. Tahmin edilmesi zor süreçler, malzeme teslimi süreleri ve değişimlerin tümü, canlı veriler kullanılarak yüksek doğrulukla modellenebilir.

İkizden elde edilen bilgiler, hat dengeleme ve sürekli iyileştirme fırsatlarının önceliklendirilmesi gibi daha uzak kararlardan, üretim programlarını optimize etme gibi gerçek zamanlı kararlara kadar farklı karar zamanı senaryolarına da uygulanabilir.

Fabrika ortamında değer sunmak

Dijital ikizler her türlü endüstri ve kullanım durumunda değeri açığa çıkarma potansiyeli sunuyor. Örneğin, bir endüstriyel oyuncu için geliştirilen ve dağıtılan bir dijital ikizin yakın zamanda üretim programını yeniden tasarlamak, bir montaj tesisindeki fazla mesai gereksinimlerini sıkıştırmak ve aylık %5 ila %7 maliyet tasarrufu sağlamak için kullanıldığı belirtiliyor.

Dijital ikizin, üretim hattındaki gerçek zamanlı darboğazları doğru bir şekilde simüle ederek üretim sürecindeki gizli tıkanıklıkları da ortaya çıkardığı ifade ediliyor. Buna göre model, farklı ürün hatlarının kesinti süresini en aza indirmek için optimum sıralamasını belirlemek üzere mevcut üretim yürütme sistemi (MES) platformlarına, Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarına ve envanter veri tabanlarına entegre edildi. Bu, müşteri teslimat ihtiyaçları, depolama ve üretim hattı kapasitesinin fiziksel sınırları dahilinde sağlandı.

Benzer şekilde, bir metal üretim tesisi için geliştirilen bir fabrika dijital ikizi, dört paralel üretim hattında binlerce potansiyel ürün kombinasyonunun planlanmasını optimize etmek için ideal parti boyutlarını ve üretim dizilerini belirlemeye yardımcı oldu. Bu karmaşıklık düzeyini ele almak için, yapay zeka tabanlı bir aracı, takviyeli öğrenme (RL) yoluyla dijital ikiz kullanarak optimum sipariş dizisini oluşturmak üzere eğitildi. RL algoritması, manuel planlamaya kıyasla önemli maliyet düşüşü ve verim istikrarı yarattı.

Nereden başlamalı?

Ankete katılan üretim yöneticilerinin çoğu artık dijital ikizler için bir uygulama alanı görse de bu durum üreticilerin bunu yapmaya her zaman hazır olduğu anlamına gelmiyor. Yöneticiler genellikle dijital ikizin tüm yeteneklerine ilişkin sınırlı farkındalık, anlaşılmaz veri görünümleri ve dijital ikiz çözümü oluşturup dağıtabilecek şirket içi yetenek eksikliği gibi birkaç özel zorluğa dikkat çekiyor.

Bu engellerin üstesinden gelmek ise algoritmik mantığın sürekli test edilmesine, doğrulanmasına ve iyileştirilmesine dayalı yinelemeli, çevik bir çalışma biçimini benimsemeyi gerektiriyor. Bu yaklaşım, dağıtımdan önce dijital ikizin doğruluğunu artırmaya yardımcı olur ve uzun vadeli benimseme olasılığını artırır.

Sanal modeller üretken AI teknolojileriyle yakından entegre oldukça, fabrika dijital ikizlerinin önümüzdeki birkaç yıl içinde gelişmeye devam etmesi muhtemel. Yüksek işlevli AI dil modellerinin fabrika yönetimindeki kişilerle daha sorunsuz bir şekilde etkileşime girmesi ve onlara gerçek zamanlı önerilerde bulunması, operatörleri ve yöneticileri olası iyileştirmeler veya beklenmeyen kesintileri ele alma yolları ve tahmini kurtarma zaman çizelgeleri konusunda uyarması mümkün olasılıklar arasında görünüyor. Bu modeller ve AI ajanları daha karmaşık ve entegre hale geldikçe, tedarik zincirindeki olası kesintileri ve talep modellerindeki değişiklikler veya değişen müşteri davranışlarındaki değişiklikleri anlamak için etkileşime girmeye başlayacaklar.

Bu teknolojinin bugün sunduğu ve gelecekte sunacağı olanaklar, üreticilerin karar alma ve verimliliği artırma biçimini değiştiriyor. Hızlı karar almanın rekabet avantajı sağlayabildiği veya üreticilerin bozulmalara ve ekonomik zorluklara uyum sağlamasına yardımcı olabildiği bir dünyada, dijital ikizler, her sektörden üretici için yararlı bir teknoloji olmaktan çıkıp olmazsa olmaz bir araca dönüşecek.