Login                    Nieuwsbrief  |   Agenda   |   Vacatures   |   Forum   |   Advies   |   Adverteer   |   Zoek
Smart Industry Introductie
Bron: Procesverbeteren.nl
Smart Industry: Slimme organisatie

Meer Smart Industry-artikelen via het uitklapmenu direct linksboven

Introductie Smart Industry

Door Dr Ir Jaap van Ede, hoofdredacteur Procesverbeteren.nl, 30-08-2017

Een reis boeken via het internet, zonder menselijke tussenkomst, vinden we tegenwoordig heel normaal. Op basis van soortgelijke netwerktechnologie kun je smart fabrieken bouwen, die autonoom trajecten van bestellen tot afleveren afhandelen. Zelfsturende fabrieken, die als het nodig is ook nog eens samenwerken in supply chains!

Smart productie bij Audi
Impressie (concept) smart productie bij Audi


Zo ver is het nog niet, maar steeds meer bedrijven ontdekken de mogelijkheden van smart industry. Niet zo zeer als alternatief voor Lean manufacturing, eerder om Lean naar een hoger niveau te tillen.

Smart industry
maakt productieprocessen niet alleen flexibel, maar ook schaalbaar. Fabrieken gaan lijken op Lego, je sluit plug-and-play productie-modules aan zodra je die nodig hebt.

In dit introductie-artikel bespreken we, aan de hand van zes concrete vragen, wat smart industry is, wat de (on)mogelijkheden daarvan zijn, en wat de relatie is met procesverbetermethoden zoals Lean.

Smart Industry definitie Procesverbeteren.nl

Smart industry maakt fabrieken gelijktijdig zelfbewust, Lean (efficiënt), Agile (flexibel), ergonomisch en schaalbaar. De heilige graal is een fabriek die, eventueel als onderdeel van een supply chain, autonoom klantspecifieke orders aanneemt, uitvoert en aflevert. De mens krijgt daarbij een nieuwe rol, als ontwerper en dirigent van de productieprocessen. Lees: de mens componeert de fabrieksmuziek, en bepaalt welke instrumentgroepen (productiemodules) wanneer meedoen.

Smart fabrieken worden op de eerste plaats gekenmerkt door hun flexibiliteit, denk daarbij aan productie naar klantwens in enkelstuks, waarbij elk product uniek is. Het tweede smart kenmerk is modulariteit. Je kunt de productiecapaciteit plug-and-play op- en afschalen, of wijzigen zodra er nieuwe producten gemaakt moeten worden.

Het duale doel van flexibiliteit en modulariteit wordt verwezenlijkt via het vérgaand verbinden van machines, software-applicaties en data. Indien nodig ook over de fabrieksmuren heen, in supply chains! Dit gebeurt via een netwerk dat veelal wordt aangeduid als het (industriële) internet of things. Communicatie alleen volstaat niet, voor smart industry is ook intelligentie nodig. Daarbij spelen cyber-fysieke productiesystemen een belangrijke rol. ICT, digitalisering, artificiële intelligentie, mechanisering en robotisering worden daarbij gecombineerd en geïntegreerd toegepast.

 

1. Wat is smart?
Voorafgaand aan wat smart industry is, komt eerst de vraag wat nu eigenlijk smart is om na te streven in een fabriek! Fabrieken, en zelfs supply chains, moeten steeds vaker wisselende productvarianten in wisselende hoeveelheden kunnen maken. Klanten bestellen namelijk steeds kleinere hoeveelheden per keer in het kader van Lean, en ze vragen in toenemende mate om maatwerk. Bovendien wordt de levenscyclus van producten steeds korter. Het is daarom niet meer afdoende als je werkvloer Lean is, je moet ook flexibel zijn!

In een slimme fabriek is er daarom niet alleen sprake van maximale waarde-toevoeging voor de klant, met zo min mogelijk verspilling van tijd en materialen (Lean). De fabriek moet ook snel kunnen inspelen op wisselingen in de klantvraag en de klantwensen (Agile).

Ten derde is een slimme fabriek zo ergonomisch mogelijk. De werknemers worden ontzien, het werk wordt zo prettig mogelijk gemaakt. Saaie en repeterende taken worden hen bijvoorbeeld uit handen genomen, en hetzelfde geldt voor fysiek zware activiteiten.  Ten vierde is een slimme fabriek schaalbaar: er is steeds precies zoveel productiecapaciteit als nodig is, niet meer en niet minder.

Er is nog een vijfde aspect waarin een fabriek slim kan zijn: namelijk ‘groen’. Daarover hoor je in het kader van smart industry echter nog maar weinig.

Smart Industry bij De Cromvoirtse
Smart Industry bij De Cromvoirtse. Vérregaande automatisering maakte hier enkelstuksproductie naar klantwens mogelijk.


Smart Industry technieken maken een fabriek vooral meer agile, wendbaarder dus. Hierbij doel ik dan op agile in technische en logistieke zin. Agility in de vorm van flexibel organiseren en innoveren wordt op een ander site-gedeelte besproken. Smart Industry kan ook de ergonomie in fabrieken verbeteren, robots doen dan bijvoorbeeld vervelende klussen of ze brengen te assembleren onderdelen in de juiste positie.


2. Waar komt de term smart industry vandaan?
De term smart Industry kwam voor het eerst voor in een gelijknamig rapport uit 2014 van FME, TNO, het ministerie van Economische Zaken, VNO-NCW en de Kamer van Koophandel.

Logo Powering mart IndustryDit leidde tot het smart industry initiatief (zie het logo links), waar Procesverbeteren.nl één van de ambassadeurs van is.

Het smart industry initiatief is vergelijkbaar met het in Duitsland opgezette industrie 4.0 programma. Volgens de Duitsers is er een ‘vierde industriële revolutie’ op komst, na  (1) de mechanisatie,  (2) de elektrificatie, en (3) de introductie van ICT. Zwak punt in die redenering is echter dat er geen echte doorbraak zoals de stoommachine is, die de term ‘industrie 4.0’ rechtvaardigt! Mogelijk koos Nederland daarom voor de neutralere term smart industry.

Alles draait bij smart industry om het holistisch en elkaar daardoor versterkend inzetten van bestaande technologieën zoals robotisering en ICT. Een voorwaarde daarvoor is dat alles in de fabriek met elkaar gaat ‘praten’, alles wordt met elkaar ‘vernetwerkt’. De Amerikaanse term voor smart industry, (industrial) internet-of-things, benadrukt dat laatste aspect.

Internettechnologie heeft op de eerste plaats gevolgen voor de producten zelf. Na aflevering kunnen deze aan de leverancier laten weten hoe ze worden gebruikt, handig als je het pay per use businessmodel wilt toepassen. Ook kunnen ze melden of er onderhoud nodig is, en kunnen ze software-updates ontvangen. In zekere zin komen producten zo ‘tot leven’.

Voor een fabriek waarin je alle apparatuur aan elkaar knoopt, zodat alles van elkaar en elkaars situatie op de hoogte is, geldt dat ook. Er is dan sprake van een zekere ‘bewustwording’. Als je de machines en robots daarna ook nog eens van lokale rekenkracht voorziet, dan kunnen werkstations op grond van informatie over elkaar en de te maken producten autonoom beslissingen gaan nemen.

‘Vernetwerkte’ fabrieken zijn daarnaast modulair. Vergelijk het met Lego, je kunt naar believen ‘procesmodules’ toevoegen of afschakelen. De productie kan daardoor kleinschaliger en decentraler worden – denk aan technieken zoals 3D printing – en je kunt productiecapaciteit gemakkelijk op- of afschalen. Zelfs ketens van fabrieken, supply chains, kunnen hierdoor flexibeler worden. Wisselende ketens kunnen wisselende typen producten gaan maken.

Smart productie bij Audi
Smart productie bij Audi (concept): Autocarrosserieën kiezen zelf hun route langs 'productie-eilanden', afhankelijk van de behoefte aan onderdelen.


In het extreme geval kan een smart fabriek ‘weten’ wat de klanten willen hebben, zelf orders inplannen en producten maken, aan de bel trekken als er onderhoud nodig is, en op basis van big data zelfs verbetervoorstellen doen!

Was de mens vroeger een sleutelaar en later de bestuurder van machines, nu krijgt de mens meer de rol van programmeur en dirigent. De mens componeert de fabrieksmuziek, en bepaalt welke instrumentgroepen (productiemodules) wanneer meedoen.

Bij de meest vérregaande uitvoering van smart industry speelt het orkest (de fabriek) automatisch. Het is echter de vraag of dat haalbaar en wenselijk is. Alle ambachtelijkheid - de kunst van de mens om dingen te maken - verdwijnt dan immers. Smart Industry kan er echter ook voor zorgen dat mensen hun ambacht zo perfect mogelijk kunnen uitvoeren. In de orkestmetafoor kun je daarbij denken aan het presenteren van de juiste partituren (werkinstructies) en de juiste muziekinstrumenten (gereedschappen) op het juiste moment. Denk aan ‘cobots’, robots die operators in hun werk assisteren.

De term internet of things om de essentie van smart industry uit te leggen heeft één nadeel: de associatie met het onveilige internet, denk aan hacking. Het is echter niet per definitie zo dat een smart fabriek ‘aan het internet moet hangen’. Ook kunnen er andere communicatieprotocollen worden ingezet of ontwikkeld dan het internetprotocol.

Ontvang samenvattingen van onze diepgaande praktijkverhalen
Wilt op de hoogte blijven van nieuwe artikelen?
Drie voordelen van gratis registratie:
  1. Elke twee maanden een nieuwsbrief met samenvattingen (maar natuurlijk geen andere mail)
  2. Alle artikelen altijd meteen en volledig lezen (sommige artikelen zijn deels afgeschermd voor niet-geregistreerden)
  3. Toegang tot 300+ praktijkcases procesverbetering
  4. Berichten op het forum kunnen plaatsen en opmerkingen toevoegen aan artikelen


3. Wat zijn smart technologieën?
Smart industry combineert de kracht van digitalisering, virtualisering en artificiële intelligentie om fabrieken steeds meer taken autonoom te laten verrichten. Op afroep, zodat maatwerk-productie mogelijk is. Technologieën die in dat verband vaak worden genoemd, zijn:

  • Sensoren: deze zorgen voor een virtueel beeld van de fabriek, zodat duidelijk is wat waar gebeurt. Daar kunnen deelprocessen op werkstations vervolgens (tijdig) op reageren: de zelfbewuste fabriek.
  • (Industrieel) internet of things: in de vernetwerkte fabriek staan alle componenten met elkaar in contact en spelen zo optimaal op elkaar in.
  • Robots en Co-bots voeren zwaar of repeterend werk uit en/of assisteren de mens.
  • Artificiële intelligentie zorgt dat machines en robots autonoom beslissingen kunnen nemen.
  • 3D-printing wordt ingezet om onderdelen op maat te maken waar en wanneer je maar wilt.
  • Automatisch Geleide Voertuigen, AGV’s, vervoeren materialen op flexibele wijze.
  • Simulaties helpen ideale (logistieke) oplossingen te vinden in realtime.
  • Big Data: op basis van sensorgegevens worden problemen doorgrond en verbeteropties gevonden.
  • Cloud Computing maakt het mogelijk om software-applicaties en intelligentie waar nodig ‘aan te roepen’.
Gerobotiseerde productie bij Almi
Robotisering bij Almi.


4. Hoe nieuw is smart industry?
Smart industry is eigenlijk helemaal niet nieuw! Veel van de onderliggende technologieën bestaan al tientallen jaren. De ontwikkeling van Smart Industry is daarom meer een evolutie dan een revolutie. Daarom moet er voor worden gewaakt dat ‘smart’ nu ineens als een soort panacee wordt gezien. Aan de andere kant biedt de inzet van smart technieken soms vérgaande mogelijkheden.

Met een beetje goede wil zou je de introductie van Enterprise Resource Planning (ERP) software, in het begin van de jaren negentig, kunnen zien als de eerste stap richting een holistisch aangestuurde fabriek. Aanvankelijk nog niet in realtime. Dat veranderde echter met de komst van het Manufacturing Execution Systeem (MES), dat als tussenlaag het ERP-systeem verbond met de werkvloer. In een artikel uit 2001 (!) definieerde ik zo’n MES reeds als ‘software die activiteiten op de werkvloer regisseert en registreert’.

Eén van de doelen van MES was (en is nog steeds) een volledig transparante fabriek. Daarmee zit je al dicht tegen smart industry aan. Er zijn dan ook softwareleveranciers zoals Siemens die het MES als ruggengraat daarvan beschouwen.


5. Wat is de relatie tussen smart industry en Lean?
Het idee dat smart industry haaks staat op Lean manufacturing is wijdverbreid. Dit misverstand wordt veroorzaakt doordat Lean streeft naar zo min mogelijk automatisering: het is bijvoorbeeld beter om de doorstroom van werk inzichtelijk te maken, dan dat je een scherm in een ERP-pakket moet openen om te bekijken wat de (vaak niet eens actuele) tussenvoorraden zijn. Smart Industry lijkt daarentegen de inzet van ICT juist te verheerlijken: hoe meer automatisering, des te slimmer de fabriek.

Het gaat echter om een schijntegenstelling. In een slimme fabriek is de keten van productieprocessen zo slank (Lean) én zo flexibel mogelijk (Agile). Smart technieken kunnen in belangrijke mate bijdragen aan dat laatste: flexibilisering. Net zoals een mens heel veel verschillende producten kan maken, kan een intelligente fabriek dat ook, zo simpel is het!

Het is echter heel goed mogelijk om een heel slechte smart factory te bouwen, met investeringen die je nooit terugverdient, en met onlogische werkstromen en daardoor navenant veel computerstoringen. Ook is het niet per definitie goed om zo flexibel mogelijk te willen zijn. Soms is er onnodige variatie, bijvoorbeeld productvarianten waar geen klant (meer) op zit te wachten.

Smart Industry maakt het mogelijk om een fabriek op te splitsen in QRM-achtige mini-fabriekjes, waarlangs producten-in-wording zich via wisselende routings op zelfrijdende karretjes (AGV’s) bewegen. Ook kun je gemakkelijk mini-fabriekjes bij- of afschakelen. Op die manier wordt het heel gemakkelijk om klantspecifiek te produceren en in te spelen op sterke wisselingen in de vraag.

Maar toch: als het mogelijk is om voor groepen producten traditionele Lean-productiestraten te vormen, dan moet je dát vooral doen. Wiskundig gezien leidt een Lean productiestraat met een One Piece Flow, dus steeds één bewerking uitvoeren en het halffabricaat dan doorschuiven naar de volgende schakel, namelijk tot de kortste doorlooptijd. Bovendien is de capaciteitsbenutting dan groter dan bij wisselende routings, waarbij er altijd zo nu en dan halffabricaten op elkaar moeten wachten.

In dit licht is het idee van Toyota, om ICT gewoon als een nieuwe ‘machine’ te beschouwen, niet onlogisch. Conform het Lean gedachtegoed hebben investeringen in een smart machine of robot pas zin als:

  1. Is aangetoond dat andere manieren van procesverbetering niet meer mogelijk zijn.
  2. De beoogde investering de waardestroom (flow) richting de klanten vergroot.

Binnen Lean is automatisering nooit een doel op zich. Sterker nog: het is beter om eerst te experimenteren met fysieke hulpmiddelen zoals handkarren, dan om meteen automatisch geleide voertuigen te introduceren. Dankzij die experimenten weet je namelijk veel beter wat er echt nodig is.

Op die manier benut u de mogelijkheden van smart, maar blijft uw fabriek tegelijkertijd zo eenvoudig mogelijk. Smart Industry wordt op die manier een enabler van Lean: je creëert er flexibiliteit mee waar nodig.


6. Zijn er zaken die de opmars van smart industry in de weg staan?
Er zijn meerdere factoren die een snelle opmars van smart industry momenteel nog afremmen. Ten eerste de veiligheidsproblemen rond het internet-of-things, denk met name aan hackers, bij het verbinden van apparatuur in fabrieken. Eén zwakke schakel kan een heel netwerk kwetsbaar maken. Die problemen zijn mijns inziens zelfs zo groot, dat het de vraag is of je ze kunt oplossen zonder een geheel nieuwe IT-architectuur te ontwikkelen.
 
Ten tweede proberen meerdere softwareleveranciers zich een positie te verwerven als industrial internet of things c.q. cloud provider. Een conflict rond de keuze van communicatie-standaarden lijkt daardoor in de maak, gelijkend op de ‘veldbusoorlog’ enkele decennia geleden.

Ten derde is het nog onduidelijk welk ‘superbrein’ een zelfdenkende fabriek moet gaan aansturen. Tot nu toe zie je namelijk nog vooral deeloplossingen. Ten vierde vergt smart industry vaak hoge investeringen. Ten vijfde maakt het fabrieken complexer en dus ook kwetsbaarder voor storingen. Daarom is het extra belangrijk om smart technieken pas te introduceren als er geen alternatieve mogelijkheden meer zijn om de flow te verbeteren, zie ook punt vijf over de relatie met Lean.

Een zesde probleem rond smart industry, of liever een uitdaging, is tenslotte het verandermanagement.

Robots kunnen de mens eenvoudige taken uit handen nemen. Dat gaat overigens minder snel dan vaak wordt gesuggereerd. Persoonlijk wacht ik nog steeds op de huishoudrobot die me al op de lagere school, in de jaren zeventig, werd beloofd. Een risico bij de introductie van robots is het ontstaan van ‘technische werkloosheid’. Er zal dus tijdig moeten worden nagedacht over nieuwe taken die werknemers kunnen oppakken, en opleidingen daarvoor. Smart industry biedt aan de andere kant een uitgelezen mogelijkheid tot reshoring, het terughalen van werk dat werd verplaatst naar lagelonenlanden.

Om smart industry mogelijk te maken zullen ICT-ers en operators intensief moeten gaan samenwerken. Ook dit vraagt verandermanagement, daar er van oudsher een flinke kloof bestaat tussen de ‘witte boorden’ in het kantoor en de ‘blauwe boorden’ op de werkvloer.

Aanvullingen lezers
Login om hieronder uw eigen bijdrage te plaatsen! Heeft u geen password, vraag dit eerst aan


Hulp nodig bij de implementatie van hard- en software voor Smart Industry?

Verwijzen naar dit artikel op internet?
Gebruik als link: http://www.procesverbeteren.nl/smart_industry/Smart_Industry_Introductie.php