De 9 technologieën achter Industrie 4.0

Misschien zijn we nog maar net begonnen met het begrijpen van Industrie 4.0 en de evolutionaire gevolgen voor de digitale industriële werelden waarin we werken. Maar wie kan alle negen technologische trends noemen die de bouwstenen vormen voor Industrie 4.0?

Geen zorgen, u bent niet de enige. Daarom hebben we deze overzichtelijke gids samengesteld over de negen technologieën die door Boston Global Group werden gedefinieerd. We leggen uit wat ze inhouden, hoe ze de industriële productie veranderen en waarom bedrijven het voordeel ervan beginnen te zien.

Sommige van de negen technologieën worden al gebruikt in het productieproces. Maar in combinatie met Industrie 4.0 zullen ze de productie veranderen zoals afzonderlijke, geoptimaliseerde cellen die samenkomen, en zo zorgen voor een volledig geïntegreerde, geautomatiseerde en geoptimaliseerde productiestroom. Dit zal tot meer efficiëntie leiden en de traditionele productierelaties tussen leveranciers, producenten en klanten ten goede veranderen. Om nog maar te zwijgen over de relatie tussen mens en machine.

Laten we de negen technologieën nader bekijken, zonder een specifieke volgorde van belangrijkheid te hanteren.

1. BIG DATA EN ANALYSE

Wat is het?

Dit is het proces waarbij grote en gevarieerde gegevenssets worden onderzocht om verborgen patronen, onbekende correlaties, markttrends, klantvoorkeuren en andere nuttige informatie voor bedrijven te ontdekken.

Wat is het potentieel?

Er zijn nog steeds enorme hoeveelheden onbenutte gegevens in de industriële wereld. Analyse ervan zal leiden tot:

• optimalisering van de productiekwaliteit
• energiebesparing
• betere diensten
• realtime besluitvorming

Een voorbeeld uit de industrie:

Infineon Technologies, een fabrikant van halfgeleiders, heeft het aantal productfouten kunnen verminderen door een verband te leggen tussen single-chip gegevens die tijdens de testfase aan het einde van het productieproces werden verzameld en procesgegevens die al eerder werden verzameld. Hierdoor kan het bedrijf patronen identificeren die helpen om defecte chips eerder in het productieproces af te voeren en de kwaliteit van de productie te verbeteren.

2. AUTONOME ROBOTS

Wat is het?

In verschillende sectoren hebben fabrikanten gedurende lange tijd robots gebruikt voor complexe opdrachten (denk aan mechanische armen op assemblagelijnen). Robots ontwikkelen zich echter voor een veel breder gebruik en worden steeds autonomer, flexibeler en coöperatiever.

Wat is het potentieel?

Robots zullen uiteindelijk met elkaar communiceren en veilig zij aan zij naast mensen werken als 'cobots'. Uiteindelijk zullen zij in staat zijn om van mensen te leren.

Een voorbeeld uit de industrie:

ABB, leverancier van industriële robots, heeft een robot geïntroduceerd met twee armen, YuMi® genoemd. Deze is specifiek ontworpen om samen met mensen producten te monteren. De robot heeft flexibele handen, aanvoersystemen voor onderdelen, kan met behulp van een camera onderdelen lokaliseren en beschikt over baanbrekende robotbesturing.

3. SIMULATIE

Wat is het?

Computersimulaties worden al jaren gebruikt om het best mogelijke ontwerp voor productie- en distributiesystemen te bepalen.

Wat is het potentieel?

3D-simulatie van productontwikkeling, materiaalontwikkeling en productieprocessen zal steeds breder worden toegepast. Operators zullen de machine-instellingen voor het volgende product al kunnen testen en optimaliseren vooraleer de productie begint. Hierdoor kan de insteltijd worden verminderd en neemt de kwaliteit toe. Snelle tests in de virtuele wereld zullen uiteindelijk tot snellere innovatie in de fysieke wereld leiden.

Een voorbeeld uit de industrie:

Siemens en een Duitse leverancier van gereedschapsmachines ontwikkelden een virtuele machine die het bewerken van onderdelen kan simuleren met behulp van gegevens van de fysieke machine. Dit verkort de insteltijd voor het daadwerkelijke bewerkingsproces met wel 80 procent.

4. HORIZONTALE EN VERTICALE SYSTEEMINTEGRATIE

Wat is het?

Horizontale integratie betekent dat er netwerken tussen individuele machines, apparaten of productiesystemen worden gemaakt. Verticale integratie betekent het verkrijgen van controle over verschillende onderdelen van de toeleveringsketen.

Wat is het potentieel?

Een hele organisatie wordt intern verbonden en bedrijven onderling zullen met elkaar verbonden worden. Bij Industrie 4.0 zullen bedrijven, afdelingen, functies en mogelijkheden veel meer samenhangend worden en het bedrijfsniveau overstijgen. Er zullen universele gegevensnetwerken worden ontwikkeld en echt geautomatiseerde waardeketens ontstaan.

Een voorbeeld uit de industrie:

Dassault Systèmes en BoostAeroSpace lanceerden een samenwerkingsplatform voor de Europese luchtvaart-, ruimtevaart- en defensie-industrie. Het platform, AirDesign, dient als een gemeenschappelijke werkruimte voor samenwerking tijdens het ontwerpen en fabriceren en is beschikbaar als een service in een private cloud. Het beheert de complexe taak van het uitwisselen van product- en productiegegevens tussen meerdere partners.

5. HET INDUSTRIËLE INTERNET DER DINGEN

Wat is het?

Een manier om machines, geavanceerde analyses en mensen op het werk samen te brengen. Het is het netwerk van een groot aantal apparaten verbonden door middel van communicatietechnologieën. Dit resulteert in systemen die kunnen toezicht houden, verzamelen, uitwisselen, analyseren en waardevolle nieuwe inzichten kunnen leveren.

Wat is het potentieel?

Meer apparaten – soms zelfs onafgewerkte producten – worden verrijkt met geïntegreerde computers. Hierdoor kunnen apparaten in the field communiceren met elkaar en met meer gecentraliseerde controllers. Dit zal leiden tot:

• verbeterde connectiviteit
• verbeterde efficiëntie
• tijdsbesparing
• geldbesparing dankzij voorspelbaar onderhoud, verbeterde veiligheid en andere operationele efficiënties
• realtime reacties

Een voorbeeld uit de industrie:

Bosch Rexroth, een leverancier van aandrijf- en controlesystemen, voorzag een productiefaciliteit voor kleppen van een halfautomatisch, gedecentraliseerd productieproces. Producten worden geïdentificeerd door radiofrequentie-identificatiecodes en werkstations 'weten' welke productiestappen voor elk product moeten worden uitgevoerd, waarna ze zich kunnen aanpassen om die specifieke bewerking uit te voeren.

6. CYBERSECURITY

Wat is het?

Zoals gebruikt door de meeste bedrijven, bestaat Cyber Security uit technologieën, processen en controles die zijn ontworpen voor het beschermen van systemen, netwerken en gegevens tegen cyberaanvallen.

Wat is het potentieel?

Door de toegenomen connectiviteit en het gebruik van standaard communicatieprotocollen die uit Industrie 4.0 voortvloeien, was cybersecurity nog nooit zo belangrijk. Geavanceerde beheersystemen voor identiteit en toegang tot machines zijn onmisbaar voor veilige, betrouwbare communicatie.

Een voorbeeld uit de industrie:

De wereldwijde uitgave voor de beveiliging van het internet der dingen zal volgens Gartner in 2018 met 28 procent toenemen tot 1,5 miljard dollar (1,3 miljard Euro) doordat organisaties zich steeds meer bewust worden van de noodzaak om aangesloten apparaten te beveiligen.

7. DE CLOUD

Wat is het?

Het is een manier om via internet toegang te hebben tot gegevens en programma's en deze op te slaan. Clouddiensten die realtime-informatie verstrekken en schaalmogelijkheden bieden, kunnen een groot aantal apparaten en sensoren ondersteunen - naast alle gegevens die zij genereren.

Wat is het potentieel?

Meer productie-gerelateerde processen die in toenemende mate vragen om gegevens te delen tussen vestigingen onderling en buiten de grenzen van het bedrijf. Tegelijkertijd zullen de prestaties van cloudtechnologieën verbeteren, wat reactietijden van slechts enkele milliseconden zal opleveren. Als gevolg daarvan zullen de gegevens en functies van machines steeds meer in de cloud worden ingezet.

Een voorbeeld uit de industrie:

Fabrikanten gebruiken de cloud niet alleen intern, maar ook om met leveranciers en distributeurs samen te werken. Hierdoor kunnen ze in een verhoogd tempo werken en sneller dan ooit nieuwe producten lanceren.

8. ADDITIVE MANUFACTURING

Wat is het?

Additive manufacturing, ook wel bekend als 3D-printen, is een technologie die al minstens drie decennia bestaat. Ze wordt gebruikt om prototypen van afzonderlijke onderdelen te maken en deze te produceren.

Wat is het potentieel?

De technologie zal op grote schaal worden gebruikt voor de productie van kleine batches maatwerkproducten met constructievoordelen, zoals complexe en lichte ontwerpen. Hoogwaardige gedecentraliseerde systemen zullen transportafstanden en kosten voor voorraadbeheer verminderen.

Een voorbeeld uit de industrie:

Luchtvaart- en ruimtevaartbedrijven gebruiken additive manufacturing al om nieuwe ontwerpen toe te passen die het gewicht van vliegtuigen verminderen. Dit leidt tot lagere kosten voor grondstoffen zoals titanium.

9. AUGMENTED REALITY

Wat is het?

Systemen op basis van augmented reality staan nog in de kinderschoenen, maar ondersteunen tal van diensten, zoals het selecteren van onderdelen in een magazijn en het verzenden van reparatie-instructies via mobiele apparaten.

Wat is het potentieel?

Bedrijven zullen augmented reality veel breder inzetten om werknemers in realtime van informatie te voorzien, op die manier verbetert de besluitvorming alsook de werkprocedures.

Werknemers kunnen bijvoorbeeld reparatie-instructies ontvangen voor het vervangen van een bepaald onderdeel terwijl ze kijken naar het daadwerkelijke systeem dat moet worden gerepareerd. Deze informatie kan met behulp van apparaten, zoals een augmented reality-bril, direct worden weergegeven in het gezichtsveld van de werknemer.

Een voorbeeld uit de industrie:

Het Amerikaanse leger gebruikt nu ‘Tactical Augmented Reality' (TAR). Dit is een soort oculair waarmee soldaten de posities van vrienden en vijanden kunnen vinden. TAR zal uiteindelijk nachtzichtbrillen vervangen, omdat soldaten er ook mee in het donker kunnen kijken. Het zal ook de draagbare satellietnavigatiesystemen vervangen. Het systeem is volledig draadloos. Het oculair is aangesloten op een tablet die door de soldaten wordt gedragen. Het is ook verbonden met een thermisch onderdeel dat op hun geweren of karabijnen is bevestigd. Als een soldaat een wapen richt, zijn door het oculair een beeld van het doel en de details, zoals de afstand tot dat doel, zichtbaar.