Op naar de vierde industriële revolutie

De industrie gaat de komende jaren flink veranderen. De Cloud, Internet of Things (IoT) en Big Data zullen ook deze sector gaan bereiken en gaan volgens sommigen zelfs zorgen voor de vierde industriële revolutie. Industrie 4.0 is een initiatief van de Duitse overheid en promoot verdergaande automatisering van de industrie met als doel smart factories te ontwikkelen. Ook in Nederland is men een soortgelijk initiatief gestart onder de noemer Smart Industry. Verder is ‘advanced manufacturing’ een groot onderdeel van het enorme onderzoeksprogramma Horizon 2020 van de Europese Commisie. Het staat dus op de agenda! In deze blog bespreek ik kort een aantal punten die concreet gaan veranderen in de fabriek van de toekomst.

plaatje 1

Bron: mr-automation.at

Allereerst, Cloud, IoT en Big Data worden vaak als aparte begrippen voorgespiegeld. Ik wil vooral benadrukken hoe ze met elkaar verweven zijn. Simpel gezegd: IoT zorgt ervoor dat er veel devices en sensors met het internet verbonden worden, dit resulteert in een grote hoeveelheid informatie (Big Data) en wordt op een centrale plaats geanalyseerd, de Cloud. In Industrie 4.0 vormen deze trends een geheel om tot de smart factory te komen. Een aantal concrete onderdelen van de nieuwe industriële revolutie:

 

  1. Cyber-physical system (CPS)

Het CPS is een nieuwe generatie van engineered systems die zorgen voor een interactie tussen cyber- en fysieke componenten. Bijvoorbeeld, in een autofabriek is een deel van de machines verantwoordelijk voor het verven van de auto’s. In dit subonderdeel van de fabriek zijn de machines nu uiteraard al volledig geautomatiseerd en op elkaar afgestemd. Maar als dit systeem als CPS wordt ontworpen gaat de verfafdeling volledig als netwerk fungeren, heeft elk onderdeel zijn input en output, en vormt één geheel. Dus naast de fysieke machines wordt er een compleet virtueel netwerk gecreëerd waardoor het systeem autonoom kan reageren op input van zijn omgeving en andere CPS’en. Het CPS is verbonden met de Cloud en levert zoveel mogelijk output aan de centrale omgeving. Industrie 4.0 is dus een combinatie van systemen die decentraal en autonoom kunnen handelen, maar tegelijkertijd ook deel uitmaken van een centraal gemonitord netwerk. De KHIS, ontwikkeld door Koning & Hartman, is een voorbeeld een onderdeel van een CPS en kan verschillende soorten data integreren.

  1. Modulaire componenten

In een smart factory zijn de verschillende componenten dusdanig gestandaardiseerd en modulair opgebouwd dat er gemakkelijk systemen kunnen worden toegevoegd en weggelaten. Dit zorgt in eerste instantie voor hogere investeringskosten, maar zal de flexibiliteit en schaalbaarheid van de fabriek enorm vergroten, resulterend in lagere kosten op de lange termijn.

  1. Wireless

In huidige fabrieken zal men nog veel kabels vinden. Maar in de fabrieken van de toekomst zullen sensoren en microcontrollers meer en meer wireless gaan communiceren. Gezien het IoT steeds meer devices connect is dit eigenlijk ook wel noodzakelijk; fysieke connecties zullen dan teveel complexiteit opleveren. Wireless laat zich ook zien in de integratie van de smartphone in het geheel. De engineer kan dan real-time dingen aanpassen en monitoren op zijn device.

plaatje 2

Bron: BITCOM

  1. Data & Analytics

In het industry 4.0 model is alles met het internet (of interne netwerk) verbonden. Alle smart sensors en CPS systemen bij elkaar leveren een enorme bak met data, welke natuurlijk erg relevant is voor het functioneren van de smart factory. Doordat computing power en opslag steeds goedkoper worden kunnen we steeds beter de relevante data filteren en gebruiken om geavanceerde statistieken te produceren. De belangrijkste voordelen zijn dat we betere forecasts kunnen maken en performance van de fabriek een stuk beter kunnen begrijpen. Ook levert het real-time dashboards op waardoor bijvoorbeeld kwaliteitscontrole verbeterd wordt.

  1. Adaptive logistics

Producten en componenten die gebruikt worden in het productieproces kunnen zelf ook gemonitord worden. Door RFID en NFC kan data toegevoegd worden aan producten en zijn de plaats en kwalitatieve gegevens van producten ten alle tijden bekend. Deze technieken zijn niet nieuw, maar in data processing worden grote stappen gemaakt door nieuwe algoritmes en machine learning. Hierdoor wordt de logistiek in de smart factory adaptief en kan gemakkelijker worden aangestuurd.

  1. Predictive maintenance

Productieprocessen in een fabriek stilleggen voor (onverwacht) onderhoud is erg kosten-inefficiënt. Fabrieksmachines worden steeds vaker uitgerust met sensoren die meten hoe de onderdelen in de machines functioneren en wanneer de end-of-life genaderd wordt. Door data te combineren kunnen we in de smart factory onderhoud voorspellen en voorkomen dat productieprocessen stil komen te vallen. Ook spare-part management kan op deze manier een stuk verbeterd worden.

  1. Platform as a Service

Ontwikkelingen in cloud computing zorgen ervoor dat het steeds voordeliger wordt om het platform as a service (PaaS) model te gebruiken. Hierbij betaal je voor de werkelijke opslag en processorkracht die je gebruikt, maar kun je wel compleet eigen applications ontwikkelen. De cloud provider zorgt voor al het beheer aan zijn datacenter en servers, wat betekent dat de operationele kosten, van de IT in de smart factory, een stuk lager worden. Alles samenvattend zorgt de Cloud dus voor een grote flexibiliteit en schaalbaarheid van data processing. We zien in de industrie al steeds meer toepassingen van bijvoorbeeld ERP systemen in de Cloud. Zelf zijn we bij Koning & Hartman bezig om diensten voor Microsoft Azure te ontwikkelen.

 

Iedereen kan zien dat Industrie 4.0 grote voordelen heeft. Uiteindelijk resulteert het in een groter concurrentievermogen van de Nederlandse industrie. Maar de introductie van deze nieuwe IT ontwikkelingen zal niet altijd even makkelijk gaan. Zo is het essentieel dat productie robuust blijft, maar wat gebeurd er wanneer er problemen zijn in het netwerk? En what about IT security? Ondanks de vele uitdagingen zien we dat de technologieën voor de smart factory volwassen worden. Industrie 4.0 is nog steeds slechts een visie, maar verandering is verzekerd!

Geïnteresseerd in Industrie 4.0? Bekijk eens deze video’s:
Industrie 4.0 – The Fourth Industrial Revolution
Industry 4.0 — from vision to implementation
Industry 4.0 – Next Steps

Jasper Hoving 

 

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *