Productieprocessen in het digitale tijdperk

De uitdagingen en kansen van het Internet of Things.

De maakindustrie is het digitale tijdperk ingegaan. Het Internet of Things (IoT) verandert de manier waarop fabrikanten de ontwikkeling en het onderhoud van hun producten benaderen. Ze merken op dat het IoT kan bijdragen aan een verbetering van de kwaliteit, efficiëntie en productiviteit van hun productieprocessen. We bevinden ons middenin een nieuwe industriële revolutie, met nieuwe mogelijkheden om toegevoegde waarde te creëren. Dat kan gaan om het verbeteren van de asset performance, de productiekwaliteit en de operationele efficiëntie tot de identificatie van mogelijkheden om extra omzet te genereren met nieuwe producten en diensten.

Deze vierde industriële revolutie wordt bepaald en aangewakkerd door het IoT en de convergentie van digitale en fysieke bedrijfsmiddelen binnen de fabriek. Deze nieuwe golf van veranderingen vormt de logische voortzetting van de drie eerdere industriële revoluties. Tijdens de eerste industriële revolutie stelden mechanisering en stoomkracht fabrikanten in staat om de productiviteit op te schroeven en nieuwe productietaken uit te voeren. Daarop volgde de komst van de lopende band en elektriciteit tijdens de tweede industriële revolutie. Deze stelde fabrikanten in staat om de output ingrijpend te verhogen. De derde industriële revolutie ontstond als gevolg van automatisering en globalisering van de waardeketen. Dit stelde fabrikanten in staat om de kosten te reduceren en de output verder op te voeren. Industrie 4.0, zoals het in Europa wordt genoemd, vertegenwoordigt de vierde industriële revolutie. Ondersteund door het IoT biedt deze fabrikanten de mogelijkheid om de regie over de hele waardeketen naar een hoger peil uit te tillen gedurende de volledige levenscyclus van producten.

De huidige stand van zaken

De maakindustrie heeft de afgelopen 50 jaar ingrijpende wijzigingen doorgemaakt. Momenteel nemen de schommelingen in de vraag toe nu klanten vragen om gepersonaliseerde producten die ze ook nog een keer in recordtijd geleverd willen zien. Producten en productieprocessen worden steeds complexer, en ondertussen neemt de wereldwijde concurrentie toe. Desondanks blijft een aantal zaken onveranderd.

Topmanagers in de productiesector staan onder voortdurende druk om de productkwaliteit en marges te verbeteren, de snelheid op te voeren en de flexibiliteit te vergroten. Tegelijkertijd staan ze voor de opgave om voor milieuvriendelijker productieprocessen te zorgen en de gezondheid en veiligheid van het personeel te waarborgen. Deze doelstellingen zijn zelfs met de meest moderne faciliteiten en apparatuur moeilijk te bereiken. Daarmee raken ze steeds verder buiten het bereik van topmensen in de maakindustrie. Veel fabrieken werken met systemen en apparatuur die werken als een anker tegenover alle gewenste innovatie.

Fabrieksomgevingen krijgen een steeds meer divers en complexer karakter. Zo maakt u mogelijk gebruik van een zakelijk PLM-systeem en een ERP-systeem die respectievelijk de productontwikkeling en zakelijke processen ondersteunen. Elke fabriek bedient zich van apparatuur en productiemiddelen van uiteenlopende leveranciers, geïsoleerde systemen voor de productie, kwaliteitsborging en onderhoud, secondaire sensoren, ongestructureerde data (zoals blogs of bedieningshandleidingen) en externe gegevensbronnen met klimaatgegevens en andere informatie. Deze complexiteit zit het overzicht, de flexibiliteit en uiteindelijk de prestaties behoorlijk in de weg. Zonder het juiste overzicht is het vrijwel onmogelijk om problemen te signaleren en verhelpen zodra die zich voordoen.

De in 1995 gepubliceerde Wet van Lovejoy is nog altijd onverminderd van kracht. De drie belangrijkste hefbomen in de productiesector die aan operationele verbeteringen kunnen bijdragen, zijn:
1.    Capaciteit en bekwaamheid (machines, mensen en training); deze zijn kostbaar en tijdrovend
2.    Voorraad (materialen)
3.    Informatie 

Maar laten we wel zijn: fabrieken hebben geenszins met een gebrek aan informatie te kampen. Er worden enorme hoeveelheden data gegenereerd door primaire en secundaire sensoren op de fabrieksvloer, door operators, door zakelijke en productiesystemen en door externe gegevensbronnen. Fabrikanten beschikken niet over het vermogen om al deze informatie in te zetten als input voor een snellere besluitvorming. Sterker nog, volgens een schatting van Gartner blijft 70 procent van alle data die tijdens het productieproces wordt vastgelegd, onbenut.

De rol van het IoT

Om de operationele prestaties te verbeteren moeten fabrikanten hun focus richten op het ontsluiten van hun omvangrijke, onderbenutte informatiebronnen. Nu steeds meer productie-assets slim en verbonden worden met behulp van IoT-platformen en de connectiviteit wordt uitgebreid naar fabrieksbrede of zelfs bedrijfsbrede systemen, ontstaan er kansen om nieuwe opzichten op te doen en productieprocessen te optimaliseren. Het resulterende ‘Industriële Internet’ zorgt voor een transformatie binnen de productiesector en geeft de aanzet tot een nieuwe golf van verbeteringen. Dit dwingt fabrikanten om hun huidige aanpak om waarde uit hun productiemiddelen te putten te herzien.

Het Industriële Internet belooft om een einde te maken aan het gebrek aan inzicht en flexibiliteit door een real-time digitale closed-loop te creëren voor alle apparatuur, systemen en mensen, zowel binnen fabrieken als binnen de hele supply chain. Als fabrikanten hun data en de complexiteit van hun fabriekssystemen naar de cloud verplaatsen, kunnen ze een beroep doen op technologie voor het uitvoeren van voorspellende analyses en andere geavanceerde functionaliteit. Dit stelt fabrikanten in staat om:

• sneller beslissingen te nemen door uiteenlopende productiemiddelen en interne en externe informatiebronnen real time te verbinden en integreren
• productieprocessen te stroomlijnen en voortdurend te innoveren door middel van voorspellende analyses, digitale processen en door augmented reality-technologie die het personeel tijdens het werk begeleidt
• optimale resultaten behalen door voortdurende procesverbetering op basis van een closed-loop en aanpasbare productieprocessen.

Hoe groot is de potentiële impact van het Industriële Internet of Industrie 4.0? Volgens het rapport “Unlocking the Potential of the Internet of Things” van het McKinsey Global Institute bezitten fabrieken het grootste potentieel om waarde te creëren in het tijdperk van het IoT. De 1,2 tot 3,7 miljard dollar aan economische waarde waaraan het IoT volgens de prognoses in 2025 in fabrieksomgevingen zal bijdragen, vertegenwoordigt maar liefst 30 procent van alle zakelijke waarde die het creëert binnen alle door McKinsey geïdentificeerde omgevingen. De vooruitzichten op het gebied van domotica, smart cars enzovoort steken hier schril bij af.

De drie grootste wereldeconomieën (de Verenigde Staten, China en de Europese Unie) zijn al van start gegaan met diverse initiatieven die bijdragen aan een versnelde inzet van het IoT in fabrieksomgevingen. Voorbeelden zijn de “smart manufacturing”-initiatieven van de Amerikaanse productiesector, het ‘Made in China 2025’-programma en de Industrie 4.0-beweging in Europa. En belangrijker nog: fabrikanten zoals GE en Airbus plaveien de weg naar aantoonbare toegevoegde waarde met initiatieven zoals het Brilliant Factory Initiative en Factory of the Future. Nu het IoT voor verandering zorgt in de manier waarop fabrikanten te werk gaan en producten en diensten ontwikkelen, staat de maakindustrie op het punt om opnieuw een ingrijpende transformatie te ondergaan.

Dit blog is geschreven door Damian Lyant. Bekijk hier zijn profiel.