Examination and Evaluation of Cyber-Physical Systems

Abstract

Cyber-Physical Systems (CPS) are structures that integrate computing, networking, and physical processes, connecting the physical world with the virtual environment. These systems constitute a fundamental component of Industry 4.0 and have a wide range of applications, from manufacturing and security to logistics and critical infrastructure. The aim of this study is to analyze the technical requirements and performance criteria within the CPS ecosystem using multi-criteria decision-making (MCDM) approaches to determine the most suitable system architecture. In this context, the criterion weights were calculated using the Pythagorean fuzzy AHP method, and a performance ranking of alternative designs was generated through the TOPSIS method. The analysis results indicate that Data Reliability (0.277), Cybersecurity (0.162), and Cost (0.161) hold the highest weight values, highlighting that security and economic sustainability are the primary priorities in system design. According to the TOPSIS analysis, the Hybrid Control Architecture (A3) was identified as the most suitable architecture with an ideal solution value of 0.604, followed by the Cloud-Based Centralized System (A1) and the Edge Computing Supported System (A2). The findings mathematically confirm that, in scenarios where high security requirements are critical, the Edge Computing architecture provides a more resilient and efficient solution. Unlike existing studies, this research classifies CPS not only within a theoretical framework but also through a comprehensive technical methodology, revealing academic gaps and practical application areas with quantitative evidence for future research.

Keywords

• Cyber-physical systems
• Industry 4.0
• Cyber security
• Digital transformation
• Artificial ıntelligence

Siber Fiziksel Sistemlerin İncelenmesi ve Değerlendirilmesi

Abstract

Siber Fiziksel Sistemler (SFS); hesaplama, ağ ve fiziksel süreçlerin entegrasyonunu ifade eden, fiziksel dünyayı sanal dünya ile birleştiren yapılardır. Bu sistemler günümüzde Endüstri 4.0’ın temel taşı olmakla birlikte, üretimden güvenliğe, lojistikten kritik altyapılara kadar geniş bir etki alanına sahiptir. Bu çalışmanın amacı, SFS ekosistemindeki teknik gereksinimleri ve performans kriterlerini çok ölçütlü karar verme (ÇÖKV) yaklaşımlarıyla analiz ederek en uygun sistem mimarisini belirlemektir. Çalışma kapsamında; Pisagor Bulanık AHP yöntemi ile kriter ağırlıkları hesaplanmış, TOPSIS yöntemi ile alternatif tasarımlar üzerinden bir başarı sıralaması oluşturulmuştur. Analiz sonuçlarına göre; Veri Güvenilirliği (0,277), Siber Güvenlik (0,162) ve Maliyet (0,161) kriterlerinin en yüksek ağırlık değerlerine sahip olduğu, bu durumun sistem yapısında güvenlik ve ekonomik sürdürülebilirliğin birincil öncelik olduğunu kanıtladığı saptanmıştır. TOPSIS analizi neticesinde; Hibrit Kontrol Mimarisi (A3), 0,604 ideal çözüm değeriyle en uygun mimari olarak belirlenmiş; onu sırasıyla Bulut Tabanlı Merkezi Sistem (A1) ve Kenar Bilişim Desteklı Sistem (A2) takip etmiştir. Bulgular, yüksek güvenlik gereksinimlerinin ön planda olduğu senaryolarda Kenar Bilişim mimarisinin daha dirençli ve verimli bir çözüm sunduğunu matematiksel olarak doğrulamaktadır. Mevcut çalışmaların aksine bu araştırma, SFS’yi yalnızca teorik bir çerçevede değil, bütüncül bir teknik metodoloji ile sınıflandırarak gelecek çalışmalardaki akademik boşlukları ve uygulama alanlarını sayısal verilerle ortaya koymaktadır.

Keywords

• Siber fiziksel sistemler
• Endüstri 4.0
• Siber güvenlik
• Dijital dönüşüm
• Yapay zeka

References

1. Acarer, T. (2020). Ülke güvenliğimizde alınabilecek makro siber güvenlik önlemleri. Ubgmd, 6(2), 61–71. https://doi.org/10.18640/ubgmd.796168
2. Akaslan, D. (2021). Elektronik sınav sistemlerine yönelik siber saldırılara karşı önleyici yöntemler: LEUKOLION örneği. İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 3(2), 178-183. https://doi.org/10.47769/izufbed.858512
3. Akgül, H., Akgül, B., & Ayer, Z. (2018). Sanayi 4.0 sürecinde gazetecilik sektöründe çalışacak personelin mesleki yetenek ve yeterliliğine yönelik değerlendirme ve öngörüler. Avrasya Sosyal ve Ekonomi Araştırmaları Dergisi, 5(8), 198-205.
4. Altıntaş, S., & Barkuş, F. (2023). Dijital ortamlarda kişisel veri güvenliği kavramı üzerine bir derleme çalışması. Ejovoc (Electronic Journal of Vocational Colleges), 13(1), 46-69. https://doi.org/10.17339/ejovoc.1311027
5. Avcı, İ. (2022). Akıllı evlerde IoT teknolojileri ve siber güvenlik. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (34), 226-233. https://doi.org/10.31590/ejosat.1080228
6. Büyükbingöl, A. (2021). Sosyal Bilimlere Deney Ve Gözlem İmkâni Sunan Bir Yöntem Önerisi: ACP. Uluslararası Sosyal Bilimler Akademi Dergisi, 7, 1500-1539. https://doi.org/10.47994/usbad.1004236
7. Büyükgöze, H. (2020). Toplum 5.0 ve dijital sağlık. SDÜ Sağlık Yönetimi Dergisi, 2(2), 143-157.
8. Dicle, A. (2022). Bilgisayar ağlarında gerçekleşen MITM saldırılarına karşı savunma yöntemleri. Bilişim Teknolojileri Dergisi, 15(2), 205-215.

9. Duran, Z. (2024). Endüstri 5.0'a geçişte siber güvenlik: Yeni sanayileşen ülkeler üzerine bir inceleme. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 25(3), 745-760.
10. Efe, A. (2021). Yapay zeka odaklı siber risk ve güvenlik yönetimi. International Journal of Management Information Systems and Computer Science, 5(2), 144-165. https://doi.org/10.33461/uybisbbd.972206
11. Erkul, İ. Ç. (2024). Birleşik Krallık’ın siber güvenlik politikasını güç ve caydırıcılık üzerinden anlamlandırmak. Journal of Information Systems and Management Research, 6(1), 26-39. https://doi.org/10.59940/jismar.1477284
12. Gedik, Y. (2021). Endüstri 4.0 teknolojilerinin ve endüstri 4.0’ın üretim ve tedarik zinciri kapsamındaki etkileri: Teorik bir çerçeve. JOEEP: Journal of Emerging Economies and Policy, 6(1), 248-264.
13. Genç, E., & Tunalı, İ. (2022). Endüstri 4.0 ve Lojistik 4.0 kapsamında akıllı depo sistemleri. Avrasya Sosyal ve Ekonomi Araştırmaları Dergisi, 9(4), 194-215.
14. Gençoğlu, M. T. (2022). IPS Sistemlerde Yapay Zekânın Son Beş Yıldaki Gelişimi. Computer Science, 211-218. Göksu, A., & Atay, M. (2018). Yeni ürün geliştirmede Endüstri 4.0 rolü. 2. Uluslararası Multidisipliner Çalışmaları Kongresi Bildiriler Kitabı içinde
15. Gürdal Limon, E. (2023). Siber güvenlik açısından savaş yönetim sistemleri ve Türkiye. Gaziantep Üniversitesi
16. Sosyal Bilimler Dergisi, 22(4), 1466-1481. https://doi.org/10.21547/jss.1341594
17. Karasulu, B. (2019). Çoklu ortam sistemleri için siber güvenlik kapsamında derin öğrenme kullanarak ses sahne ve olaylarının tespiti. Acta Infologica, 3(2), 60-82.
18. Kaygın, E., Zengin, Y., & Topçuoğlu, E. (2019). Endüstri 4.0’a akademik bakış. Atatürk Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, 33(4), 1065-1081.
19. Kiraz, O. Z. (2021). Siber güvenlik bağlamında yeni tehdit algılamalarının Türkiye’nin güvenlik politikalarına etkileri. Journal of Management Theory and Practices Research, 2(2), 69-88.
20. Kürkcü, S. (2024). Özgürlük ve güvenlik ilişkisi açısından Metaverse: Dijital yaşamın yenilik perspektifi üzerine bir inceleme. Çukurova Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 33(1), 15-30. https://doi.org/10.35379/cusosbil.1388145
21. Mandal, T., Sağır, A. B., Öztürk, M. N. A., & Uysal, M. Y. (2022). Metaverse: Sanal dünyadan gerçek gizlilik ve güvenlik problemlerine. İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4(2), 100-106. https://doi.org/10.47769/izufbed.1130284
22. Özarpa, C., Avcı, İ., & Kınacı, B. F. (2021). Akıllı raylı sistemlerde kullanılan alt sistemlerin kritik seviye analizi. Demiryolu Mühendisliği, (14), 143–153. https://doi.org/10.47072/demiryolu.937278
23. Özdemir, A., & Özgüner, M. (2018). Endüstri 4.0 ve lojistik sektörüne etkileri: Lojistik 4.0. İşletme ve İktisat Çalışmaları Dergisi, 6(4), 39-47. https://doi.org/10.32479/iicd.147
24. Özdemir, B. (2024). Siber tehdit istihbaratında yapay zeka ve makine öğrenmesi. Savunma ve Güvenlik Araştırmaları Dergisi, 1(1), 75-96.
25. Özkan, V., & Dinç, A. (2025). Rosgvardiya’nın güvenlik anlayışı ve dijital gözetim: Rusya’da yeni bir toplumsal denetim mekanizması. Güvenlik Bilimleri Dergisi (Kolluk Uygulamaları ve Güvenlik Teknolojileri Özel Sayısı), 310-339. https://doi.org/10.28956/gbd.1674793
26. Öztürk, H. (2020). Türkiye'de siber fiziksel sistemler üzerine yapılan akademik çalışmalar: Bibliyometrik bir değerlendirme [Yüksek lisans tezi]. Yüksek Öğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
27. Sağbaş, M., & Gülseren, A. (2019). Endüstri 4.0 açısından sanayide dijital dönüşüm ve olgunluk seviyesinin ölçümü. Journal of Life Economics, 6(4), 415-430.
28. Şentürk, G., & Büber, H. (2023). Endüstriyel değişim sürecinin insan kaynakları yönetimi uygulamalarına etkisi üzerine nitel bir çalışma. Erciyes Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, (66), 65-74. https://doi.org/10.18070/erciyesiibd.1297142
29. Söğüt, E., & Erdem, O. A. (2020). Endüstriyel kontrol sistemlerine (scada) yönelik siber terör saldırı analizi. Politeknik Dergisi, 23(2),557-566
30. Tuğrul, F. (2022). Personnel Selection Utilizing The Decision Making Mechanism Created With The Intuitionistic Fuzzy Topsis Method. Mugla Journal of Science and Technology, 8(2), 16-21. https://doi.org/10.22531/muglajsci.1158599
31. Varol, N. (2023). Dijital dönüşüm ve yapay zekâ: Muhasebenin ve denetimin geleceği. Denetim ve Güvence Hizmetleri Dergisi, 3(2), 162-184.
32. Yüksel, A., Eren, T., & Güven, E. (2024). Siber fiziksel sistemler: Bibliyometrik analiz. Bilgisayar Bilimleri ve Teknolojileri Dergisi, 5(2), 24-35. https://doi.org/10.54047/bibted.1530609