Smart Manufacturing 1.0

27-7-2018
Industrie 4.0, Smart Manufacturing, Lean & Agile, allemaal begrippen die in de (maak)industrie steeds vaker voorbij komen. Allen gebaseerd op hetzelfde idee, een vierde industriële revolutie. In Nederland werd het idee van deze nieuwe industriële revolutie wijder bekend na de presentatie van het initiatief Industrie 4.0 op de Hannover Messe in 2011. Maar niet alleen in Europa is er aandacht voor dit onderwerp. In de Verenigde Staten werken ze aan Smart Manufacturing, en ook in Japan, Korea en China zijn landelijke initiatieven te vinden die zijn gericht op deze ontwikkeling in de industrie. Deze initiatieven moeten bedrijven helpen om een vliegende start te maken met Smart Manufacturing. Het einddoel is het moderniseren en optimaliseren van productieprocessen en het ontwikkelen van een duurzame concurrentiepositie.

De vier revoluties

De vierde industriële revolutie volgt op drie eerdere industriële revoluties die na het eind van de 18e eeuw plaatsvonden. Vanaf ongeveer 1750 kwam met de uitvinding van waterkracht en stoommachines de moderne industrie op gang. Rond het begin van de 19e eeuw vond de tweede industriële revolutie plaats, vooral bekend geworden door de lopende band en de film Modern Times van Charlie Chaplin, hoewel de uitvinding van de elektriciteit de echte oorzaak was. De derde industriële revolutie kwam op in de jaren ’70 en was gericht op het digitaliseren en automatiseren van productie met behulp van computers. En dan nu de vierde industriële revolutie, waar het draait om verdere automatisering en het digitaal verbinden van systemen. Het belangrijkste verschil met de derde industriële revolutie is het autonoom, zelflerend en -bijsturend zijn van machines. Bij de derde industriële revolutie werd wel geautomatiseerd, maar beschikte een machine niet over deze intelligentie.
 
Industrie 4.0 draait onder meer om Manufacturing Intelligence. Dit is het koppelen van de fysieke productie aan een netwerk van computers en sensoren die real-time data verzamelen en analyseren om vervolgens, indien nodig, autonoom de productie te kunnen bijsturen. Hierdoor wordt de productielijn flexibel, zelf-aanpasbaar en zelflerend. Dit netwerk van machines, sensoren en dataopslag wordt ook wel Cyber Physical System genoemd. De integratie van een Cyber Physical System is een van de kenmerken van een Smart Factory, een fabriek die produceert volgens Industrie 4.0. Verdere kenmerken van een Smart Factory zijn een hoge automatiseringsgraad en toepassing van IoT (Internet of Things).

Industriële automatisering

Productieautomatisering is bijna niet mogelijk zonder robotisering. Steeds meer menselijke handelingen kunnen door robots worden vervangen, denk hierbij bijvoorbeeld aan het verplaatsen, sorteren en assembleren van onderdelen. Robots zijn vaak flexibel in gebruik, precies naar wens van het Smart Manufacturing concept waarin flexibiliteit een kernpunt is. Robots zijn eenvoudig te herprogrammeren. Bovendien kunnen door modularisering verschillende productiestappen door dezelfde robot worden uitgevoerd. Bij een verandering in het productieproces hoeven er daarom geen ingrijpende veranderingen plaats te vinden.
 
Bij productie- en kwaliteitscontroleautomatisering zijn vaak Vision systemen betrokken. Vision systemen kennen vele uitvoeringen en toepassingen. Bijvoorbeeld een sensor die de aanwezigheid van een nieuw product detecteert voor een pick & place handeling, een camera die in staat is om codes te lezen, een laserlijn die de grootte of positie van een product meet, of een infrarood thermometer om temperatuur te controleren. Door deze systemen, in combinatie met de zelfsturende functie van de productielijn, zijn de producteigenschappen tussen de verschillende productiestappen altijd gelijk. Dit biedt ruimte voor nog meer automatisering.

Advanced manufacturing met zero defect

Een belangrijke taak binnen Smart Manufacturing is het monitoren van de fysieke productie om afwijkingen in het productieproces vroegtijdig op te sporen om het proces bij te sturen. Bij veel bedrijven gebeurt deze kwaliteitscontrole van producten nog achteraf of gebeurt het, tijdens het productieproces, steekproefsgewijs. Dit maakt dat er vaak grote series defecte producten worden geproduceerd doordat afwijkingen niet op tijd worden ontdekt. Bij het real-time monitoren van het productieproces kan het proces al bij het opvolgende (of hetzelfde) product worden gecorrigeerd. In de optimale Smart Factory is er het streven om door machine learning afwijkingen te kunnen voorspellen en het proces bij te sturen voordat er productiefouten ontstaan. Dit moet zorgen voor een situatie waarin er zero defect is.
 
Machine learning vindt plaats wanneer een systeem zelfstandig bepaalde patronen kan herkennen uit data en deze kan analyseren. Door het systeem data te ‘voeren’, ofwel verschillende producten te laten zien en deze met goed/fout of met appel/peer te labelen kan het systeem zichzelf trainen op het herkennen van bepaalde producteigenschappen, zoals kleur, vorm en grootte. Wanneer het systeem vervolgens zelfstandig aan de slag gaan zal het systeem steeds beter herkennen wat de specifieke eigenschappen van een product zijn. Hierdoor worden afwijkingen vroegtijdig ontdekt. Vervolgens kan via het centrale netwerk van de productielijn een opdracht worden gegeven om het productieproces op een bepaald punt bij te sturen.

Niet alleen Smart Manufacturing, maar ook Smart Business

Door de verbinding tussen machines of systemen en het netwerk (Internet of Things) is communicatie tussen systemen en machines mogelijk. Zo kan de verkregen data worden uitgewisseld en kan het productieproces worden aangestuurd op basis van data afkomstig van andere systemen. De complete productielijn kan op deze manier autonoom functioneren en zichzelf bijsturen wanneer dit nodig is. Behalve het productieproces kunnen ook de administratie, inkoop, logistiek en andere bedrijfsonderdelen geïntegreerd worden in het netwerk. Een werkplanning maken, de productielijn aanpassen op de volgende productieserie, een bestelling plaatsen wanneer iets in het magazijn op dreigt te raken, alles kan geautomatiseerd worden in de vierde industriële revolutie. Steeds meer bedrijven kiezen deze weg en gaan aan de slag om hun fabriek ook Smart te maken, of ze sluiten zich aan bij kennisclusters waarin bedrijven kennis kunnen opdoen en delen over Smart Manufacturing. Bij STT willen wij zelf ook een Smart Factory zijn, en investeren wij in machines en software om onszelf verder te ontwikkelen. Daarnaast willen wij onze klanten verder helpen met hun industriële automatisering door mee te kijken naar hun huidige productieprocessen en passende oplossingen te bieden voor hun automatiseringsvraagstukken.
 

Referenties:

Chen-Fu C., Tzu-Yen H., & Hong-Zhi G. (2017). An empirical study for smart production for TFT-LCD to empower Industry 3.5. Journal of the Chinese Institute of Engineers, 40(7), 552-561. DOI: 10.1080/02533839.2017.1372220
 
Smart Industry (n.d.). Advanced manufacturing. Zoals verkregen op 26 juli 2018 van https://www.smartindustry.nl/industrietransformaties/1-advanced-manufacturing/
 
Thoben, K., Wiesner, S.A., Wuest, T. (2017). “Industrie 4.0” and Smart Manufacturing – A Review of Research Issues and Application Examples. International Journal of Automation Technology, 11(1), 4-16. DOI: 10.20965/ijat.2017.p0004.
 
Wang, J., Ma, Y., Zhang, L., Gao, R. X., & Wu, D. (2018). Deep learning for smart manufacturing: Methods and applications. Journal of Manufacturing Systems. doi:10.1016/j.jmsy.2018.01.003

Deel dit bericht

Meer nieuws