Hoogtechnologische innovatieve productie: interview met Flanders Make CEO Dirk Torfs

Een belangrijke doelstelling van Flanders Make, het strategisch onderzoekscentrum voor de ontwikkeling van nieuwe productietechnologieën, is om het Industrie 4.0-objectief door middel van automatisering, robotica, algoritmen, enz. te bevorderen. CEO sinds 2014 is Dr. Dirk Torfs, een erg gewaardeerd burgerlijk, werktuigkundig en elektrisch ingenieur en doctor in Toegepaste Wetenschappen. Hij geeft leiding aan een zeer performant onderzoeksteam dat grensverleggende productieprocessen wil ontwikkelen om bedrijven via – incrementele én disruptieve – innovatie een concurrentievoordeel te bezorgen. Het is haar missie om via open innovatie fabrieken van de toekomst tot stand te brengen. Flanders Make streeft vastbesloten naar de ontwikkeling van nieuwe producten en productieprocessen. Het centrum werkt vanuit drie vestigingen in Lommel, Leuven en Kortrijk en vanuit 12 onderzoeksinrichtingen aan Vlaamse universiteiten. In dit interview spreekt Dr. Torfs over productietrends die het concurrentievermogen zullen versterken.

high-tech-advanced-manufacturing-dirk-torfs

Hoe denken ingenieurs en managers vandaag de dag over industriële automatisering, een proces dat de manuele interventies in de productie-uitrusting of het productieproces tot een minimum wil beperken?

Vanuit een managementperspectief is industriële automatisering de faciliterende en aansturende kracht om een voorspelbare, betrouwbare en foutloze productie te kunnen realiseren. Industriële automatisering is de enig mogelijke manier om de productiviteit te verhogen en te kunnen inspelen op de nood aan op maat gemaakte, slimme, onderling verbonden producten, die ter plekke (binnen zeer korte leveringstermijnen) geleverd worden aan een kostprijs die vergelijkbaar is met die van massaproductie.

Dit is mogelijk door het gebruik van machine-uitrusting die tijdens het productieproces autonome beslissingen neemt. Industriële automatiseringsoplossingen registreren de kennis van de operator of geven hoogwaardige steun aan operatoren via Artificiële Intelligentie-algoritmen en door het snel analyseren van een massa gegevens.

De beschikbaarheid van sensoren en krachtige processors leidt tot een gedetailleerde analyse van het productieproces en van de status van de machines. Dit verzekert (1) dat het productieproces snel voor een bepaalde taak klaargemaakt en (2) de machine aan fabrieksspecifieke arbeidsomstandigheden aangepast kan worden. Het gedrag van machines wordt bijzonder voorspelbaar zodat defecten voorspeld en stilstandtijden tot een minimum beperkt kunnen worden. In de toekomst zullen digitale tweelingen van fysieke producten antwoorden geven op vragen als “wat is de resterende levensduur” of “wanneer zal de volgende storing optreden en welke component zal hierdoor getroffen worden”.

Digitale technologieën ondersteunen de supervisor bij het optimaliseren van het productieproces, wat tot een productie met nul fouten en kortere doorlooptijden leidt. Productie-ingenieurs of operatoren kunnen misschien een andere perceptie hebben over de waarde van industriële automatisering. De acceptatie van technologie wordt vaak over het hoofd gezien. Bijgevolg kunnen mensen zich bedreigd voelen en bang zijn om hun job te verliezen. Dit komt doordat er onvoldoende aandacht is besteed aan het aanvaard krijgen van de technologie voorafgaand aan de invoering ervan. Het is veel verstandiger om een automatiseringsproces in verschillende stappen te doorlopen:

  1. Beperkte automatisering waarbij de operator de volledige controle behoudt. Hij biedt waardevolle assistentie voor de optimalisering van de machine of het productieproces.
  2. Basistaken worden volledig overgenomen maar speciale taken worden nog volledig door de operator gecontroleerd. Meer en meer informatie wordt als beslissingsondersteunende content ter beschikking gesteld.
  3. De machines worden in volautomatische modus geschakeld.

In dit scenario zullen operatoren geleidelijk aan gaan beseffen dat ze de specifieke taak niet op hetzelfde niveau als de machine kunnen uitvoeren. Bovendien krijgt de operator opnieuw meer tijd voor meer waardevolle taken die zijn job relevanter maken.

De auto-industrie is een heel technische omgeving. Nieuwe technologieën worden door veel werknemers als hun speeltuin beschouwd: ze maken hun job leuk en stellen hen in staat om creatief te denken bij de ontwikkeling van nieuwe functionaliteiten die inspelen op de behoeften van de eindgebruiker.

high-tech-advanced-manufacturing-01

Via de toepassing van computers, elektronische apparatuur, controletheorieën en gerelateerde procestechnologieën wordt industriële automatisering nu op ruime schaal ingevoerd. Hoe uitdagend is het om data-acquisitie en datamining te gebruiken om productieprocesfuncties te laten draaien en om op die manier de optimalisatie, detectie, controle en regeling van het hele industriële productieproces te realiseren?

Data zijn het nieuwe goud maar bijna niemand weet hoe uit al deze data waarde gegenereerd kan worden. We hebben de belangrijkste issues geïdentificeerd.

  1. Data-acquisitie op de productievloer, wat vaak als eenvoudig wordt beschouwd, vereist een goede coördinatie van IT (informatietechnologie) en OT (bedrijfstechnologie). De belangrijkste uitdaging is het tot stand brengen van een gemeenschappelijk begrip over de manier waarop data gemeten, gestructureerd en opgeslagen worden om datamining mogelijk te maken. Data die nu door verschillende afdelingen gegenereerd worden, worden niet noodzakelijkerwijs met behulp van dezelfde opslagmechanismen opgeslagen.
     
  2. Om ondernemingen optimaal gebruik te kunnen laten maken van de digitale transformatie zijn vaak een goede organisatie en veranderingen in het leiderschap nodig. OT moet de leiding overnemen van IT/ICT. Vandaag is IT in vele ondernemingen de sturende kracht bij het veiligstellen van standaarden, de beperking van toegangsrechten en het overrulen van OT op het vlak van beslissingen aangaande toolselectie, implementatie en dataopslag en -gebruik.
     
  3. Om data optimaal voor de besluitvorming te kunnen gebruiken, moeten OEM’s toegang hebben tot de data van het eindproduct/de uiteindelijke machine. Deze toegang stelt hen in staat om waardevolle adviezen te geven voor het optimaliseren van het gebruik en de instellingen van de machines op de productievloer. Beveiligingsbekommernissen resulteren echter in een beperkte externe toegang tot de datanetwerken van bedrijven. Bijgevolg is datamining enkel mogelijk zonder kennis van de achtergrond en de kern van de productietoepassing. Het waardevolle advies wordt daardoor al heel wat minder effectief.
     
  4. Productieomgevingen hebben betrouwbare, voorspelbare en verklaarbare beslissingen en resultaten nodig. Daarom moet er vertrouwen zijn in nieuwe technologie die de besluitvorming ondersteunt. Eén ongeval bij Uber leidt tot een wezenlijk uitstel in de sociale aanvaarding van zelfrijdende auto's alhoewel objectief bekeken de impact van menselijke fouten veel groter is.
     
  5. Een laatste probleem is de rekenkracht die nodig is voor artificiële intelligentie-algoritmen. Bedrijven moeten een strategie voor AI-berekeningen ontwikkelen. ‘Cloud computing’ is krachtig maar traag omdat de datatransmissiesnelheden niet gegarandeerd zijn. ‘Edge computing’ is minder performant maar stabieler omdat er minder bandbreedte nodig is. Het gebruik van de gewone rekenkracht van stand-alone toestellen (‘device computing’) is nog minder performant maar wel heel zeker omdat wachttijden hier geen issue zijn. 5G zal de toegang tot rekenkracht aanzienlijk verbeteren.

Een voorbeeld uit de auto-industrie van technologie die gebruikt wordt om nieuwe producten te verbeteren of te ontwikkelen:

Traditionele ophangingssystemen zijn passief, werken op basis van ophangveren en beperken de impact van de weg op het comfort van bestuurder en passagiers. Voor raceauto's werd al snel duidelijk dat actieve ophangingssystemen de stabiliteit en veiligheid van de auto kunnen verhogen. Zo kwamen er ook voor personenwagens semi-actieve of reactieve systemen op de markt. Er werden sensoren geïntroduceerd en on-board verwerking werd mogelijk gemaakt. Vandaag worden ook volledig actieve ophangingssystemen op de markt geïntroduceerd. Sensoren meten en evalueren de weg vóór de wagen (detecteren bijvoorbeeld putten in het wegdek) en passen het gedrag van het ophangingssysteem aan. De bestuurder voelt de put in de weg niet en het comfort hangt niet langer af van de kwaliteit van de weg.

high-tech-advanced-manufacturing-02

Hoe ver staan we in de banden- en auto-industrie met de succesvolle introductie van Industrie 4.0 praktijken? Wat zijn de problemen die bestaande industriële bedrijven ervaren nu ze grote kapitaalinvesteringen nodig hebben om hun oudere systemen te vervangen? Zijn dergelijke kosten wel te rechtvaardigen?

PricewaterhouseCoopers heeft in een recente studie aangetoond dat de digitale transformatie veel potentieel heeft maar dat de uitvoering ervan nog in haar kinderschoenen staat. Deze resultaten bevestigen eerdere studies uitgevoerd door Flanders Make en PWC. Azië en het gebied rond de Stille Zuidzee (APAC) nemen duidelijk het voortouw met 19% digitale kampioenen terwijl Europa, het Midden-Oosten & Afrika (EMEA) en Noord- en Zuid-Amerika een significante achterstand hebben met respectievelijk 5% en 11% digitale kampioenen. Dezelfde trend zien we terug bij de digitale innovators, een inhaalbeweging van de achterblijvende regio's ligt dus niet metten in de lijn van de verwachtingen.

Het positieve nieuws is dat in de auto-industrie 20% van de bedrijven bestempeld kan worden als digitale kampioenen en 34% als digitale innovators. Bijgevolg zal 54% binnenkort digitaal volwassen zijn, wat hen in staat zal stellen om het potentieel van Industrie 4.0 ten volle te benutten.

Het is geen verrassing dat digitalisering verder staat in de auto-industrie. Talrijke ondersteunende technologieën (contextdetectie, camera's, sensoren op alle deelcomponenten, data- en communicatiehardware, enz.) worden nu al ingevoerd om de rijervaring van klanten te optimaliseren: adaptieve cruisecontrol, rijbaan- en bestuurdersassistentie, veiligheid in het stadsverkeer, actieve ophangingssystemen, ecologisch rijden, enz. Wagens worden slimme, onderling verbonden systemen.

Bovendien verbinden nieuwe diensten de autobouwer met de eindgebruiker. Ten eerste via laadstations voor elektrische auto's. Ten tweede via het Internet aan de hand van geavanceerde functies zoals geautomatiseerde noodoproepen of assistentie bij autopech. Dit resulteert in een enorme hoeveelheid gegevensrecords met informatie over hoe wagens gebruikt worden zodat nieuwe digitale diensten kunnen inspelen op het profiel en de verwachtingen van de klant.

Een mooi voorbeeld hiervan is HERE WeGo: een online kartering- en navigatieservice beheerd door HERE Technologies. HERE Technologies is een bedrijf dat kartering en locatiegegevens en aanverwante diensten levert. De meerderheid van het bedrijf is in handen van een consortium van Duitse autobouwers (BMW, Audi en Daimler). Ze verzamelen gegevens over het gebruik van de wagen die bijzonder waardevol kunnen zijn voor de toekomstige ontwikkeling van wagens.

Tot slot is het weliswaar een feit dat de investeringen in digitalisering zwaar zijn en een hinderpaal kunnen vormen. Toch zal een duurzaam investeringsplan op lange termijn, gebaseerd op een stappenplan voor het uitrollen van de digitale strategie, tot resultaten én inkomsten leiden. Digitale kampioenen geven nu al inkomstenpercentages van 24% voor vandaag en 36% binnen vijf jaar aan. Traditionele producten en diensten zullen in de komende vijf jaar naar verwachting tot minder dan 30% terugvallen. Niet investeren is dus geen optie.

Samenwerking met andere ondernemingen kan nuttig zijn om investeringen te spreiden en om een sterke ruggengraat te creëren voor het creëren van toegevoegde waarde. Een goed voorbeeld is autonoom rijden. Premium automerken zoals BMW en Mercedes bundelen hun krachten om oplossingen voor zelfrijdende auto’s te ontwikkelen.

Hoe moeten CEO's hun ondernemingen voorbereiden op de omschakeling naar intelligente productiesystemen die een verregaande digitalisering, de vorming van netwerken en integratie vereisen?

CEO’s moeten hun organisatie en hun mensen voorbereiden op de veranderingen die voor de digitale transformatie nodig zijn. Het hebben of invoeren van een geschikte/aangepaste bedrijfscultuur is cruciaal voor het succes van elke nieuwe strategie. Dit wordt vaak over het hoofd gezien. Het ecosysteem voor innovatie, de invoering van Industrie 4.0, bestaat uit een aantal onderling nauw met elkaar verbonden bouwstenen die de waarde van de onderneming ontsluiten. Dit vraagt om een aantal aandachtspunten.

  1. Het beheer van producten en de productie is de eerste uitdaging. Ondernemingen hebben nogal eens de neiging om ofwel op productontwikkeling ofwel op productie te focussen. Dit leidt tot inefficiënties. Beide aspecten moeten parallel bekeken worden.
     
  2. Ten tweede hebben bedrijven de neiging om meer te investeren in R&D die langetermijnperspectieven voor producten aanreiken. De productie moet dezelfde trend volgen maar wordt systematisch als een kortetermijninvestering beschouwd, met een ROI van bij voorkeur een paar maanden. Daarom hebben veel ondernemingen slechts één modelfabriek in plaats van veel. Een goede productiestrategie om een modelfabriek te worden en te blijven is een sterke aandrijver voor duurzaam concurrentievermogen op de markt.
     
  3. Ten derde wordt een lokale en efficiënte productie, dicht bij de klant, almaar belangrijker omdat digitalisering een aanzienlijke vermindering van de doorlooptijden mogelijk maakt. Een goede digitale strategie begint met een degelijke analyse van het lokale marktpotentieel en het definiëren van een gepast (vaak nieuw) businessmodel.
     
  4. Het is essentieel om een bedrijfscultuur te hebben die wendbaarheid (aanpassingen aan de nieuwe wereld, noden en technologieën) en samenwerking tussen afdelingen én met externe partijen om de eigen waardeketen en kennisactoren aan te vullen, hoog in het vaandel draagt. De instroom van nieuwe ideeën versnelt de kennisontwikkeling en leidt tot win-win-win situaties.
      
  5. Tot slot, mensen zijn erg belangrijk in het ontsluiten van het potentieel van digitalisering omdat het gebruik van technologie (voor producten, binnen de productie-omgeving en binnen de markt) altijd afhankelijk is van mensen. Anderzijds kunnen de vaardigheden en de cultuur van zowel werknemers als gebruikers het uitrollen van een doeltreffende Industrie 4.0-strategie in de weg staan.
     
  6. Technologie en onderzoek zijn, net als mensen, faciliterende factoren om het ontsluiten van het potentieel van Industrie 4.0 gedurende de digitale transformatiereis mogelijk te maken. Het opzetten van brede en sterke coöperatieve innovatiepartnerschappen en, indien mogelijk, van ecosystemen waarvan de omvang zal afhangen van de specifieke IP-vereisten en behoeften, is absoluut nodig in een VOCA-wereld (volatiel, onzeker, complex en ambigu).

Om te besluiten, wil ik nog benadrukken dat we om een hoog niveau van digitale maturiteit te bereiken, op alle domeinen even hard moeten uitblinken en versnellen. Goede producten binnen een niet-coöperatieve bedrijfscultuur of een ongeschikt businessmodel zullen onvermijdelijk tot inefficiënties leiden. De investeringen zullen in dit geval niet renderen.

"De auto-industrie is een heel technische omgeving. Nieuwe technologieën worden door veel werknemers als hun speeltuin beschouwd: ze maken hun job leuk en stellen hen in staat om creatief te denken bij de ontwikkeling van nieuwe functionaliteiten die inspelen op de behoeften van de eindgebruiker."

Wat zijn de beveiligingsproblemen die door het uitrollen van het Internet der Dingen en cyberafhankelijkheid veroorzaakt kunnen worden en een impact zouden kunnen hebben op het productieproces?

Connectiviteit kan tot problemen leiden wanneer niet de nodige maatregelen genomen worden. De huidige IT-systemen zijn goed beschermd tegen beveiligingsissues en het standaard internet wordt doorgaans niet gebruikt voor industriële doeleinden. De grootste problemen worden veroorzaakt wanneer externe toestellen op de productievloer verschijnen. Dit wordt vaak verhinderd.

Dit beperkt echter de functionaliteiten op afstand en maakt feedback vanuit de digitale dienstverlening door OEM’s onmogelijk.

De data die hieruit gegenereerd worden, zouden nochtans waardevol kunnen zijn voor data-analyses en de prestatie van het product/de productie via statusmonitoring kunnen optimaliseren.

Bedrijven moeten een compromis vinden tussen het mogelijk openstellen van hun netwerk voor externe bedreigingen enerzijds en optimale prestaties dankzij functionaliteiten op afstand en data die hun besluitvormingsprocessen kunnen ondersteunen anderzijds.

Hoe kunnen we het probleem van arbeid binnen de context van de waarschijnlijke verlaging van de tewerkstelling oplossen, met op de achtergrond vakverenigingen die fel gekant zijn tegen wat zij als de ‘ontmenselijking’ van de werkvloer beschrijven en robots die de meeste functies van de werknemers overnemen?

Ik ben ervan overtuigd – en de eerste rapporten over de impact van industriële automatisering bevestigen dit ook – dat digitalisering geen wezenlijke invloed zal hebben op de tewerkstelling. Ik ben er zeker van dat er een aantal jobs verplaatst zullen worden en dat er verschuivingen tussen jobs zullen plaatsvinden. Maar nog belangrijker is dat digitalisering zal leiden tot de herscholing van het aanwezige talent.

Sinds de jaren 1980 hebben de gestegen productiviteitsgraad en ingevoerde wijzigingen binnen de werkstations (die veiliger zijn gemaakt) het welzijn verhoogd en nieuwe ‘hoogwaardige’ jobs gecreëerd. Technologie maakt het werk aantrekkelijker omdat repetitieve jobs vervangen kunnen worden door jobs waarin mensen zelf beslissingen kunnen nemen. Technologie heeft het werk in productieomgevingen al verbeterd en zal dit ook blijven doen omdat ze de menselijke capaciteiten aanvult.

Zo kunnen digitale werkinstructies en projectiesystemen op basis van augmented reality operatoren ondersteunen

  1. door hen op basis van hun ervaringsniveau instructies op maat te geven
  2. door (van op afstand) de uitvoering van taken op te volgen om een productie met nul fouten te verzekeren
  3. door het meten van de fysieke/cognitieve impact van een taak en daardoor het optimaliseren van de taakverdeling tussen robots/cobots en operatoren

Op deze manier creëert technologie hoogwaardige productie, maakt ze mensen sterker, versterkt ze hun mogelijkheden en verbetert ze hun arbeidsvoldoening.

high-tech-advanced-manufacturing-03

Om mensen op deze technologie-ondersteunde/-gedreven omgevingen voor te bereiden, moeten werknemers en vakverenigingen in een vroeg stadium van hun introductie bij dit proces betrokken worden. Hiervoor heeft Flanders Make haar MAKE LAB ontwikkeld. Dit is een mobiel onderzoekslab vol toptechnologie (augmented en virtual reality, digitale werkinstructies, collaboratieve robots) voor industriële toepassingen.

Het MAKE LAB kan naar de werkvloer gebracht worden om

  1. managementteams kennis te laten maken met de mogelijkheden die technologie hun biedt om de prestaties van hun productieomgevingen te verbeteren
  2. mensen toe te laten nieuwe technologieën zelf te ontdekken
  3. operatoren en vakverenigingen een beeld te geven van de op til zijnde veranderingen en hun acceptatie te bevorderen
  4. de voordelen van nieuwe technologieën voor het welzijn van werknemers te demonstreren
  5. angsten en weerstanden te overwinnen wanneer de technologie uiteindelijk op de werkvloer ingevoerd zal worden.

Er moet voldoende tijd en aandacht aan besteed worden om werknemers bij de digitale transformatie te betrekken en hen hiervoor warm te maken. Mensen zijn een absolute sleutelfactor om het potentieel van digitalisering te ontsluiten.
 

New call-to-action

 
Dit artikel verscheen eerst in Tyre Asia.

Dirk Torfs
Auteur

Dirk Torfs

Dirk Torfs is sinds 2014 CEO van Flanders Make. Dirk is een Burgerlijk Werktuigkundig-Elektrotechnisch Ingenieur en Doctor in de Toegepaste Wetenschappen (KU Leuven). Hij heeft meer dan 20 jaar ervaring in managementfuncties in de Vlaamse industrie en is Professor Quantitative Decision Making voor het Executive MBA programma van de Flanders Business School.

Blijf op de hoogte!