Üretimde Veri Toplama Nedir? Yöntemleri ve Endüstri 4.0 Uygulamaları

Üretimde veri toplama; makinelerden, sensörlerden, PLC'lerden, sayaçlardan ve diğer saha cihazlarından elde edilen bilgilerin merkezi bir sistemde toplanması, kaydedilmesi ve analiz edilebilir hale getirilmesi sürecidir. Sıcaklık, basınç, debi ve enerji tüketimi gibi proses değerlerinden üretim adedi, çalışma süresi, duruş bilgisi ve makine durumlarına kadar çok farklı veriler bu sistemlerin parçası olabilir.

Ancak modern üretimde yalnızca mümkün olduğunca fazla veri toplamak yeterli değildir. Asıl değer; doğru veriyi doğru noktadan almak, güvenilir biçimde taşımak, kaybetmeden saklamak ve üretim performansını iyileştirecek anlamlı bilgilere dönüştürmekle ortaya çıkar.

Endüstri 4.0 ve IIoT uygulamalarıyla birlikte veri toplama sistemleri artık yalnızca makinelerin anlık değerlerini gösteren yapılardan çıkarak; historian, dashboard, alarm, raporlama, KPI hesaplama ve ERP/MES entegrasyonlarını içeren daha kapsamlı dijital üretim platformlarına dönüşmektedir.

Üretimde Veri Toplama Nedir?

Üretimde veri toplama, fiziksel üretim sürecinde gerçekleşen olayların dijital verilere dönüştürülmesidir. Bir motorun çalışıp çalışmadığı, bir hattın saatte kaç ürün ürettiği, bir fırının sıcaklığı veya bir makinenin ne kadar enerji tükettiği ölçülebilir ve kayıt altına alınabilir.

Bu veriler gerçek zamanlı izleme amacıyla kullanılabileceği gibi geçmişe dönük üretim analizi, enerji yönetimi, kalite kontrolü, bakım planlaması, OEE hesaplama ve yönetim raporlaması için de değerlendirilebilir.

Üretimde Veri Toplama Neden Önemlidir?

Ölçülmeyen bir prosesin performansını objektif olarak değerlendirmek zordur. Üretim verilerinin düzenli ve güvenilir şekilde toplanması, tesis içerisinde gerçekte neler olduğunu ölçülebilir hale getirir.

• Üretim performansı izlenebilir: Üretim miktarı, çevrim süreleri ve çalışma oranları takip edilebilir.
• Duruşlar analiz edilebilir: Hangi makinenin ne zaman ve ne kadar süre durduğu görülebilir.
• Kalite problemleri araştırılabilir: Üretim sırasında oluşan proses değerleri geçmiş kayıtlarla karşılaştırılabilir.
• Enerji tüketimi ölçülebilir: Makine, hat veya ürün bazında enerji kullanımı analiz edilebilir.
• Bakım kararları geliştirilebilir: Çalışma süresi, sıcaklık, titreşim ve diğer ekipman verileri bakım süreçlerinde kullanılabilir.
• Kararlar gerçek verilere dayanır: Tahmin yerine geçmiş ve canlı üretim verileri kullanılabilir.

Üretimde Hangi Veriler Toplanabilir?

Bir fabrikada toplanabilecek veri tipi prosesin yapısına göre değişir. Genel olarak üretim verilerini dört ana grupta değerlendirebiliriz.

Proses Verileri

Sıcaklık, nem, basınç, debi, seviye, pH, iletkenlik ve benzeri fiziksel veya kimyasal ölçüm değerleri üretim prosesinin durumunu anlamak için kullanılabilir.

Makine Verileri

Çalışıyor, duruyor veya arızada gibi durum bilgileri; motor devri, hız, çevrim süresi, alarm bilgileri, titreşim ve ekipman çalışma süreleri toplanabilir.

Enerji Verileri

Enerji analizörlerinden gerilim, akım, aktif güç, reaktif güç, güç faktörü ve enerji tüketimi gibi bilgiler alınabilir. Bu sayede enerji tüketimi tesis, hat, makine veya üretim miktarıyla ilişkilendirilebilir.

Üretim Verileri

Üretim adedi, sağlam ürün, fire miktarı, vardiya üretimi, çevrim süresi, duruş süresi ve üretim hedefleri gibi bilgiler otomasyon verileriyle bir araya getirilebilir.

Üretimden Veri Nasıl Toplanır?

Veri toplama zincirinin ilk noktası ölçümdür. Sensör veya saha cihazı fiziksel değeri ölçer ve bunu analog sinyal, dijital giriş veya endüstriyel haberleşme protokolü üzerinden otomasyon sistemine aktarır.

Örneğin bir basınç transmitteri 4–20 mA sinyal üretebilir. Bu sinyal bir PLC, uzak I/O modülü veya datalogger tarafından okunarak dijital değere çevrilir ve merkezi veri toplama sistemine aktarılır.

Analog Sinyaller

Endüstriyel ölçüm uygulamalarında 4–20 mA, 0–10 V, termokupl ve Pt100/Pt1000 gibi sinyal ve sensör tipleri yaygın olarak kullanılır. Kullanılan veri toplama cihazının giriş tipi sensörle uyumlu olmalıdır.

Dijital Sinyaller

Makine çalışma durumu, alarm kontağı, ürün sayacı veya limit switch gibi bilgiler dijital girişler üzerinden alınabilir. Hızlı sayaç girişleri gereken uygulamalarda giriş frekansı da ayrıca değerlendirilmelidir.

Dijital Haberleşme

Yeni nesil cihazlar ölçüm değerlerini doğrudan Modbus RTU, Modbus TCP, OPC UA, MQTT veya üreticiye özel protokoller üzerinden paylaşabilir. Bu durumda analog sinyal dönüşümüne ihtiyaç olmadan birden fazla parametre aynı haberleşme bağlantısından alınabilir.

PLC, I/O Modülü ve Datalogger Arasındaki Fark Nedir?

Sahadan veri almak için farklı donanımlar kullanılabilir ve doğru seçim uygulamanın gereksinimine bağlıdır.

Veri Toplama Donanımı Seçerken Nelere Dikkat Edilmeli?

Giriş Tipi ve Kanal Sayısı

Kaç adet analog, dijital veya sayaç girişine ihtiyaç olduğu ve hangi sinyal tiplerinin okunacağı proje başlangıcında belirlenmelidir.

Çözünürlük ve Hassasiyet

Sensör yüksek hassasiyetli olsa bile giriş modülü sinyali yeterli çözünürlükte okuyamıyorsa ölçüm sisteminin toplam performansı düşebilir. Bu nedenle analog giriş çözünürlüğü ve doğruluk değerleri uygulamanın ihtiyaçlarıyla birlikte değerlendirilmelidir.

Galvanik İzolasyon

Motor, sürücü ve yüksek güçlü ekipmanların bulunduğu endüstriyel ortamlarda elektriksel gürültü ölçümleri etkileyebilir. Uygulamaya göre girişlerin, haberleşme portlarının veya kanal gruplarının galvanik izolasyonlu olması önemli avantaj sağlayabilir.

Örnekleme ve Kayıt Hızı

Bir tank sıcaklığı ile hızlı gerçekleşen mekanik olayın aynı örnekleme hızına ihtiyacı yoktur. Donanımın ölçüm ve kayıt performansı prosesin dinamiğine göre seçilmelidir.

Yerel Hafıza ve Buffer

Özellikle kesintisiz veri kaydı gereken uygulamalarda merkezi sunucuya bağlantı geçici olarak koptuğunda ölçümlerin yerel olarak saklanabilmesi önemli olabilir.

Üretimde Veri Toplama İçin Hangi Protokoller Kullanılır?

Verinin saha cihazından merkezi sisteme taşınabilmesi için farklı haberleşme teknolojileri kullanılabilir.

• Modbus RTU: RS-485 tabanlı, uzun yıllardır kullanılan seri haberleşme protokolüdür.
• Modbus TCP: Modbus verilerinin Ethernet ağı üzerinden taşınmasını sağlar.
• OPC UA: Farklı üretici ve platformların standart bir veri modeli üzerinden haberleşmesini sağlar.
• MQTT: Hafif yapısı sayesinde IIoT ve uzak veri toplama uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.
• REST: OT verilerinin web uygulamaları ve kurumsal yazılımlarla paylaşılmasında kullanılabilir.

OPC UA hakkında daha fazla bilgi için OPC UA Nedir?, MQTT için ise MQTT Nedir? yazılarımızı inceleyebilirsiniz.

Bağlantı Kesildiğinde Üretim Verisine Ne Olur?

Merkezi veri toplama sistemi ile saha arasındaki haberleşme kesildiğinde yalnızca anlık haberleşmeye dayanan yapılarda bu süre boyunca oluşan ölçümler kaybedilebilir.

Kesintisiz veri ihtiyacı bulunan uygulamalarda yerel buffer veya datalogger hafızası kullanılabilir. Bağlantı tekrar kurulduğunda cihaz içerisinde saklanan kayıtlar merkezi sisteme aktarılabilir.

Benzer şekilde OPC UA Historical Access destekleyen uygun sunucu ve istemci yapılarında geçmiş zaman aralıklarının daha sonra tekrar sorgulanması mümkündür. Bunun için hem saha tarafının tarihsel kayıt tutması hem de merkezi sistemin bu özelliği desteklemesi gerekir.

Üretimde Veri Toplama Mimarisi Nasıl Olmalı?

Sağlıklı bir veri toplama sistemi yalnızca bir yazılımdan veya sensörden oluşmaz. Sensörden başlayarak merkezi karar ekranına kadar bütün katmanların birbiriyle uyumlu çalışması gerekir.

Sensör ve makinelerde oluşan veriler PLC, I/O modülü, datalogger veya gateway üzerinden haberleşme ağına taşınır. Merkezi platform bu verileri toplar, kaydeder ve kullanıcının ihtiyaç duyduğu dashboard, rapor veya entegrasyon çıktısına dönüştürür.

Veriyi Toplamak Neden Tek Başına Yeterli Değildir?

Bir sensörden 472 °C, bir transmitterden 8,81 bar veya bir sayaçtan 326 kWh okumak bize ham veri sağlar. Fakat işletme açısından esas değer, bu verilerin başka bilgilerle ilişkilendirilmesi sonucunda ortaya çıkar.

Örneğin enerji tüketiminin üretim adedine bölünmesiyle ürün başına enerji tüketimi, çalışma ve duruş sürelerinin analiz edilmesiyle kullanılabilirlik oranı veya farklı üretim bilgileri birleştirilerek OEE gibi performans göstergeleri oluşturulabilir.

MeasureSphere ile Üretim Verilerini Anlamlandırma

MeasureSphere, sahadan veri toplama, hesaplama, kayıt, görselleştirme, alarm ve raporlama gibi fonksiyonları aynı web tabanlı platform içerisinde bir araya getiren Endüstri 4.0 ve IIoT uygulama platformudur.

OPC UA, Modbus, Siemens S7, MQTT Client ve REST Client gibi farklı veri kaynaklarından alınan gerçek zamanlı bilgiler platform içerisinde kullanılabilir.

Gerçek Veriden Sanal Kanal Oluşturma

Sahadan gelen değerler MeasureSphere içerisindeki hesaplama fonksiyonlarıyla işlenerek yeni bilgiler üretilebilir. Formül, ortalama, birikimli değer, durum, çalışma modu ve OEE gibi hesaplamalarla gerçek kanallardan yeni sanal kanallar oluşturulabilir.

Oluşturulan bu sanal bilgiler daha sonra dashboard, historian, alarm veya raporlarda tekrar kullanılabilir.

Historian ve Üretim Verilerinin Kaydedilmesi

Anlık veri yalnızca o anda tesiste ne olduğunu gösterir. Üretimde gerçek analiz yapılabilmesi için geçmiş verilerin de güvenilir şekilde saklanması gerekir.

MeasureSphere içerisinde farklı veri grupları için birbirinden bağımsız historian kayıtları oluşturulabilir. Kaydedilecek kanallar, kayıt periyodu ve saklama süresi uygulamaya göre belirlenebilir.

Örneğin hızlı değişen bir proses değeri saniyelik kaydedilirken enerji tüketimi 15 dakikalık, üretim performansı ise dakikalık periyotlarla tutulabilir. Böylece her veri için gereksiz depolama oluşturmadan ihtiyaca uygun kayıt stratejisi uygulanabilir.

Üretim Dashboard'ları ve Proses Ekranları

Toplanan verinin kullanıcı tarafından hızlı anlaşılabilmesi için görselleştirme önemli bir aşamadır. Operatör ile üretim yöneticisinin görmek istediği bilgi aynı olmayabilir.

Operatör ekranında anlık proses değerleri, ekipman durumları ve alarmlar öne çıkarken yönetim dashboard'unda üretim miktarı, OEE, enerji/ürün, duruş süresi ve geçmiş performans göstergeleri gösterilebilir.

MeasureSphere ile dashboard, proses ekranı, harita ve farklı kullanıcı görünümleri uygulamanın ihtiyacına göre oluşturulabilir.

Üretim Raporlama ve Analizi

Toplanan verilerin geçmiş dönemlerle karşılaştırılması üretim performansının değerlendirilmesini kolaylaştırır. Trend, kategori, durum ve tüketim raporları farklı amaçlarla kullanılabilir.

• Günlük, haftalık ve aylık üretim karşılaştırmaları
• Makine çalışma ve duruş süreleri
• Enerji, su veya gaz tüketimi
• Ürün veya hat bazlı performans
• OEE ve benzeri KPI'lar
• Alarm ve proses trendleri

ERP ve MES Sistemlerine Üretim Verisi Aktarılabilir mi?

Evet. Üretimden toplanan verilerin yalnızca otomasyon sisteminde kalması gerekmez. Uygun entegrasyon altyapısıyla bu bilgiler ERP, MES, veri tabanı veya farklı kurumsal yazılımlarla paylaşılabilir.

Bu entegrasyon sayesinde örneğin üretim adedi ERP sistemine aktarılabilir, reçete bilgisi üst sistemden üretime gönderilebilir veya enerji ve performans verileri kurumsal raporlarda kullanılabilir.

MeasureSphere içerisinde elde edilen veriler gerektiğinde OPC UA Server veya REST üzerinden diğer sistemlerle paylaşılabilir.

Farklı üreticilere ait eski ve yeni otomasyon sistemleri arasında protokol dönüşümü gerektiğinde protokol gateway çözümleri kullanılabilir.

MeasureSphere Web Platform mu On-Premise mı?

Veri toplama sisteminin nerede çalışacağı da proje mimarisinin önemli bir parçasıdır. MeasureSphere iki farklı çalışma modeliyle kullanılabilir.

Web Platform

Hazır sunulan web platform altyapısı kullanılarak farklı lokasyonlardan gelen verilerin merkezi olarak izlenmesi ve uygulamanın internet üzerinden yetkili kullanıcılara sunulması mümkündür.

On-Premise

Verilerin şirketin kendi sunucu ve ağ altyapısı içerisinde tutulmasının gerekli olduğu uygulamalarda MeasureSphere şirket ağı içerisinde On-Premise olarak konumlandırılabilir.

Hangi modelin doğru olduğu veri güvenliği politikası, tesislerin konumu, erişim gereksinimleri ve mevcut IT/OT altyapısına göre belirlenmelidir.

Kablolu ve Kablosuz Veri Toplama Yöntemleri

RS-485

Uzun kablo mesafeleri ve basit saha mimarileri için RS-485 hâlâ yaygın olarak kullanılmaktadır. Modbus RTU bu fiziksel katmanda en sık kullanılan protokollerden biridir.

Ethernet

Modern tesislerde PLC, I/O, gateway, enerji analizörü ve diğer otomasyon cihazları giderek daha fazla Ethernet altyapısı üzerinden haberleşmektedir.

Wi-Fi ve GSM

Kablolamanın zor olduğu veya farklı lokasyonlardan veri toplanması gereken uygulamalarda Wi-Fi veya hücresel bağlantılar kullanılabilir.

LoRaWAN

Düşük güç tüketimi, uzun mesafe haberleşme ve pil ile çalışan saha sensörlerinin gerekli olduğu uygulamalarda LoRaWAN önemli bir alternatif olabilir.

Üretimde Veri Toplama Nerelerde Kullanılır?

• Üretim ve adet takibi
• OEE ve makine verimlilik analizi
• Enerji izleme ve enerji/ürün analizi
• Makine çalışma ve duruş takibi
• Kalite ve proses verilerinin kaydı
• Kestirimci bakım
• Alarm ve olay takibi
• Uzaktan tesis izleme
• ERP ve MES entegrasyonu
• Su, gaz ve diğer yardımcı işletme tüketimlerinin izlenmesi

Üretimde Veri Toplama Hakkında Sık Sorulan Sorular

Üretim Verisi Nedir?

Üretim sırasında makineler, sensörler, PLC'ler, sayaçlar veya işletme sistemlerinden elde edilen proses, makine, enerji ve üretim bilgileri genel olarak üretim verisi olarak değerlendirilebilir.

PLC'den Veri Toplanabilir mi?

Evet. PLC içerisindeki değişkenlere desteklenen haberleşme protokolü üzerinden erişilerek makine ve proses bilgileri merkezi veri toplama sistemine aktarılabilir.

Eski Makinelerden Veri Toplanabilir mi?

Evet. Makinede modern haberleşme altyapısı bulunmasa bile çalışma sinyalleri, sayaç darbeleri, analog ölçümler veya mevcut PLC verileri I/O modülü ve gateway gibi cihazlar kullanılarak sisteme dahil edilebilir.

SCADA ile Veri Toplama Yapılır mı?

Evet. SCADA sistemleri saha cihazlarından veri toplama, anlık izleme, alarm ve geçmiş veri kaydı gibi işlevlerde kullanılabilir. SCADA sistemleri hakkında detaylı bilgi için SCADA Nedir? yazımızı inceleyebilirsiniz.

Datalogger ile SCADA Arasındaki Fark Nedir?

Datalogger temel olarak ölçüm değerlerini toplama ve güvenilir şekilde kaydetme görevine odaklanır. SCADA ise daha geniş ölçekte görselleştirme, kontrol, alarm, kullanıcı yönetimi ve merkezi izleme fonksiyonları sunabilir.

Datalogger seçimi hakkında daha fazla bilgi için Datalogger Nedir? yazımızı inceleyebilirsiniz.

Üretim Verileri Bulutta Saklanabilir mi?

Evet. Sistem mimarisi ve şirketin güvenlik politikası uygunsa veriler uzak sunucu veya web platform üzerinde saklanabilir. Alternatif olarak tüm sistem şirketin kendi tesis ve sunucu altyapısında On-Premise olarak da çalıştırılabilir.

Sonuç

Üretimde veri toplama, sensörden başlayıp yönetim ekranına kadar devam eden bütünleşik bir süreçtir. Doğru sensörün seçilmesi kadar sinyalin doğru okunması, güvenilir şekilde iletilmesi, kaydedilmesi ve anlamlandırılması da önemlidir.

PLC, I/O modülü, datalogger ve gateway ürünleri saha verisinin alınmasını ve aktarılmasını sağlarken; MeasureSphere gibi modern uygulama platformları bu ham veriyi hesaplama, historian, dashboard, alarm ve raporlama araçlarıyla işletmenin kullanabileceği bilgiye dönüştürür.

Bu nedenle başarılı bir Endüstri 4.0 projesinin amacı yalnızca mümkün olduğunca fazla veri toplamak değil; doğru veriyi güvenilir biçimde toplayarak üretim sürecinin iyileştirilmesinde kullanılabilir hale getirmektir.

MeasureSphere ile üretim verilerinizi çalışan bir uygulamaya dönüştürün →