- Slimme productie en disruptieve technologieën; wat gebeurt er eigenlijk?
- Industrie 4.0
- De slimme fabriek – concept studies en tests
- Het samensmelten van de wereld van de industriële productie en de online wereld
- De transformatie naar slim – Siemens, Airbus en Toyota
- Is jouw fabriek er klaar voor om zich bij de leiders aan te sluiten?
De fabriek van de toekomst… hoe gaat die eruit zien? Kraakhelder met duidelijke verlichting? Een paradijs van zero defect, zero downtime en zero waste? Een georganiseerde omgeving waar informatie en productie allemaal met elkaar verbonden zijn? Een efficiënte omgeving waar deskundigen vanuit de hele wereld, samen met slimme machines, analytics, dynamische systemen en klanten werken aan het optimaliseren van de supply chain? Dit beeld van de perfecte integratie van high-tech werknemers, high-tech apparaten en high-tech machines is wel even wat anders dan de vieze, donkere fabrieken in het verleden. Hoewel het misschien allemaal op fictie lijkt, is de realiteit van de fabriek van de toekomst dichterbij dan je denkt.
Slimme productie en disruptieve technologieën; wat gebeurt er eigenlijk?
De definitie van een slimme fabriek is net zo vloeibaar als de technologie die hem aanstuurt. In een slimme fabriek worden menselijk vernuft, technologie en informatie aan elkaar gekoppeld waardoor er veranderingen plaatsvinden in de manier waarop productie-intelligentie gebruikt wordt om de value chain te disrupten: hoe producten ontwikkeld en geproduceerd worden en hoe ze verscheept en verkocht worden. De slimme fabriek van de toekomst is een veiligere omgeving voor werknemers; ze worden bijvoorbeeld niet meer blootgesteld aan koolstofuitstoot. In de aankomende tien jaar gaan deze transformaties, gedreven door slimme productietechnologieën, de wereldwijd concurrerende markt in drie fasen revolutioneren:
Fase 1
Alle productiegegevens in fabrieken en bedrijven worden geïntegreerd, waardoor aanzienlijke kostenbesparingen, verminderde impact op het milieu en een veilige werkomgeving mogelijk worden.
Fase 2
Combineer deze productiegegevens met digitaal modelleren en simuleren en je krijgt hogere productieintelligentie waardoor flexibele processen goedkoper gerealiseerd kunnen worden en er meer ruimte is voor productmaatwerk.
Fase 3
Door de groei van intelligente systemen onstaan er nieuwe product- en procesinnovaties waarmee we kunnen definiëren waar slimme productie nou eigenlijk voor staat. Een auto die maar $ 2.500 kost is daar een mooi voorbeeld van. Landen en producerende bedrijven die op deze ontwikkelingen weten in te springen en beginnen met voorbereidingen voor slimme productie, gaan in de komende decennia als eersten concurrentievoordelen halen.
Industrie 4.0
In de eerste industriële revolutie werden productieprocessen dankzij stoomkracht gemechaniseerd, waardoor er een transformatie plaatsvond van handmatige naar machinale productie. In de tweede industriële revolutie zagen we hoe elektrische energie massaproductie vergemakkelijkte, wat leidde tot een exponentiële economische groei. In de derde industriële revolutie werden productieprocessen dankzij IT en elektronica verder geautomatiseerd. In de vierde industriële revolutie – Industry 4.0 – gaan we over op gedigitaliseerde en verbonden machines en werksystemen waarmee we binnen de gehele value chain intelligente netwerken kunnen creëren die elkaar autonoom kunnen beheren. Deze veranderingen komen als een cycloon op ons af. De volgende mijlpalen zijn 2020, 2030 en 2050. Gaan we het imago van de vieze, gevaarlijke, arbeidsintensieve werkplekken in de nabije toekomst eindelijk van ons afschudden?
Video credits: Pilz_INT
De slimme fabriek – concept studies en tests
Er wordt op dit moment veel onderzoek gedaan naar slimme fabrieken en in diverse sectoren worden er al proeven gedaan. Automatisering in de logistiek, virtuele testomgevingen, de ontwikkeling van nieuwe producteigenschappen en duurzaamheid zijn allemaal concepten die momenteel getest worden. Hier volgen een aantal voorbeelden:
Geautomatiseerde logistiek
Met initiatieven in de robotica ligt de focus veelal op componenten als geautomatiseerde logistiek, productie en verpakking. Het Pan-Robotica initiatief van de EU bijvoorbeeld, is gericht op het gebruik van robots voor verbeterde processen in logistieke magazijnen. In dit initiatief maken ingenieurs gebruik van lasers, on-board camera’s, 3D-kaarten en slimme systemen om diverse magazijnprocessen te verbeteren. Dit wordt gedaan met robots die efficiënter, sneller en veiliger te werk gaan dan de mensen in combinatie met de huidige robotsystemen.
Virtual reality
Met behulp van virtual reality kunnen ingenieurs in de vroege stadia van design en ontwikkeling nieuwe productieprocessen uittesten. Voor het concept van de Chemnitz E3-researchfabriek, bijvoorbeeld, ontwikkeld in samenwerking met Volkswagen AG, wordt gebruik gemaakt van virtual reality technologie om fabrieksinstellingen te testen. Om dit mogelijk te maken is één van de bestaande productielijnen aangepast en is er een virtuale omgeving gecreëerd waarin werknemers onderzoek kunnen doen en verschillende systemen en processen kunnen uitproberen.
Nieuwe producteigenschappen
Ingenieurs zijn ook bezig met het testen van innovatieve materialen waarmee nieuwe producteigenschappen onderzocht kunnen worden, zoals bijvoorbeeld het gebruik van nanodeeltjes in de medische industrie. Omdat nanotechnologie een steeds belangrijker onderdeel wordt van farmaceutische fabrieken, kunnen diagnostische methoden en de manier waarop medicijnen toegediend worden met behulp van nanodeeltjes gerevolutioneerd worden.
Duurzaamheid
Ook worden er nieuwe manieren bedacht voor de integratie van duurzame methoden zoals het hergebruiken van van afvalstoffen. In een suikerbietenfabriek in Norfolk, Engeland zijn ze bijvoorbeeld begonnen met warmteafval, dat tijdens hun productieprocessen vrijkomt, te gebruiken voor de verwarming van broeikassen, en de koolmonoxide-uitstoot wordt gebruikt voor de fotosynthese van de gewassen in deze kassen.
Lees ook: De ongrijpbare slimme stad – wat is het?
Het samensmelten van de wereld van de industriële productie en de online wereld
Een van de eerste keren dat de term ‘Industry 4.0’ werd gebruikt was in een Duits high-tech strategiedocument waarin een concept geschetst werd voor de automatisering van de productie-industrie, waardoor menselijke betrokkenheid vrijwel geëlimineerd kan worden. In januari 2015, op het World Economic Forum, maakte de Duitse bondskanselier Angela Merkel bekend dat het concept een manier biedt waarop de wereld van de industriële productie en de online wereld samen kunnen smelten. Er wordt maar liefst 500 miljoen euro geïnvesteerd in research in het bedrijfsleven, de academische wereld en de overheid, en andere landen volgen de leiding van Duitsland.
De Smart Manufacturing Leadership Coalitie in de Verenigde Staten is een organisatie die bestaat uit technologiebedrijven, fabrikanten, overheden, laboratoria en universiteiten. De organisatie wil het gedachtengoed van Industry 4.0 verder ontwikkelen door het ontwerpen van een open, intelligente productiebasis. Van daaruit kunnen productiebedrijven toegang krijgen tot netwerken van informatieapplicaties voor analytics- en modelleringstechnieken die aangepast kunnen worden om aan de eisen van deze bedrijven te voldoen. Het invoeren van slimme productieprocessen gebeurt natuurlijk niet van de ene op de andere dag maar als ze eenmaal geïmplementeerd zijn zal dat een meer georganiseerde, beter gestructureerde en efficiëntere productie tot gevolg hebben. Wanneer nieuwe, snelle en slimme fabrieken meer en meer digitaal verbonden zijn wordt het verzamelen van belangrijke data uit alle stadia van de supply chain ook eenvoudiger en effectiever.
De transformatie naar slim – Siemens, Airbus en Toyota
Een uitstekend voorbeeld van een slimme fabriek is Siemens. Ongeveer 75% van de fabriek is geautomatiseerd. Van achter hun computers houden de circa 1.160 medewerkers het grootste deel van hun dag de verschillende productieprocessen in de gaten en hebben ze nauwelijks interactie met de machines. Wat je in deze fabriek ziet zou weleens de toekomst van de productie kunnen zijn. Bij de BMW-fabriek in Noord-Carolina wordt getest hoe nieuwe robots zij aan zij kunnen samenwerken met menselijke arbeiders. Als je dit scenario vergelijkt met de brute machines in fabrieken uit het verleden kun je je een groter contrast bijna niet voorstellen.
Airbus heeft verschillende productielijnen geïdentificeerd die in 2020 geoptimaliseerd moeten zijn. Een van de productielijnen gaat bijvoorbeeld meer gebruik maken van geautomatische technieken waarmee defecten vastgesteld kunnen worden. Het is de bedoeling dat er vanaf 2015 elk jaar, stapsgewijs, nieuwe robotica geïplementeerd gaat worden, waaronder lichtgewicht robots en kleine machinale systemen.
Toyota maakte bekend dat ze de manier waarop hun autofabrieken in de toekomst gaan functioneren rigoreus onder de loep genomen hebben. De ‘eenvoudige en slimme’ fabrieken van de toekomst zijn 25% kleiner dan de huidige fabrieken, hebben een 55% lagere koolstofuitstoot en vragen 40% minder investering. Ze zijn bijvoorbeeld van plan om hun productielijnen te herontwikkelen zodat deze binnen 80 minuten korter of langer gemaakt kunnen worden waardoor ze hun productiecapaciteit gemakkelijk kunnen verhogen of verlagen, afhankelijk van de vraag. Landen als Japan, China en Zuid-Korea nemen ook grote stappen in de ontwikkeling van wereldwijde systemen om hun fabrieken intelligenter te maken. De rest van de wereld lijkt vanuit dit ontwikkelingsperspectief echter nogal inactief.
Is jouw fabriek er klaar voor om zich bij de leiders aan te sluiten?
Eén absoluut essentieel kenmerk van de fabriek van de toekomst is een creatieve, out-of-the-box manier van denken. Als je revolutionaire of disruptieve technologieën wilt omarmen is dat noodzakelijk. Fabrikanten die blijven steken in ‘beproefde’ productieprocessen zitten zichzelf en hun hele value chain in de toekomst in de weg. Degenen die voorop lopen en gedurfde stappen zetten met slimme productieprocessen gaan de vruchten daarvan plukken. Is jouw fabriek er klaar voor om zich bij de leiders aan te sluiten?
