Vandaag gebruiken veel bedrijven industriële machines of installaties die al tientallen jaren oud zijn. Vaak hebben deze machines nog niet het einde van hun nuttige levensduur bereikt, maar voldoen ze ook niet meer aan de huidige stand van de techniek op het gebied van intelligentie of functionaliteit. Op een gegeven moment kan dan de vraag naar boven komen: "Gaan we deze machine upgraden of gaan we hem vervangen?" Omdat er tal van redenen zijn om een machine te upgraden, willen we in dit artikel aantonen dat het upgraden van een verouderde machine een interessante oplossing kan zijn. Enkele redenen om uw machines te upgraden in plaats van ze te vervangen:
Uw machines upgraden klinkt misschien eenvoudig, vaak is het allesbehalve simpel. Bij het upgraden van machines krijgt u hoe dan ook te maken met een aantal uitdagingen:
In een machine kunnen verschillende onderdelen worden geüpgraded:
In dit artikel zullen we ons vooral richten op de digitale transformatie.
De auteur (Ted Ooijevaar) gaf ook een presentatie over dit topic op Indumation 2022. Deze kan jje hieronder bekijken:
De digitale transformatie van een machine in een upgradeproces bestaat uit verschillende stappen:
Belangrijke technologieën die een digitale transformatie aansturen, zijn Data-analyses & AI en Digital Twins, stuk voor stuk technologieën waar Flanders Make actief aan werkt.
De co-creatie-site van Flanders Make in Lommel is uitgerust met een 20 jaar oud industrieel persluchtnetwerk dat we gebruiken voor het testen en valideren van opstellingen, klimaatkamers, brandkleppen en algemene machines zoals bandenwisselaars, centrale opvangpunten, enz. In de loop der jaren zijn er echter verschillende problemen met dit netwerk gerapporteerd. Zo heeft de luchtkwaliteit te lijden onder vaste deeltjes, vocht en olie. Ook zijn er verschillende onderhoudsproblemen geweest, zoals lekken, vervuiling van filters, reparaties, storingen, enz. Samenvattend zitten we met een energieverslindend netwerk dat soms uitvalt, waardoor eindgebruikers in de problemen komen. Om dit op te lossen, hebben we besloten om ons persluchtnetwerk geleidelijk digitaal te upgraden.
Bij de start van het upgradeproces hebben we een kosten-batenanalyse uitgevoerd. Voor een eenvoudige case volstaat het om te kijken naar het investeringsrendement (‘Return On Investment’ – ROI), of, op langere termijn, naar de levenscycluskosten (‘Life Cycle Costs’ – LCC) of de totale eigendomskost (‘Total Cost of Ownership’ – TCO).
Het verzamelen van deze kostengegevens is vaak tijdrovend en moeilijk: uw machine is bijvoorbeeld al 25 jaar oud en u moet niet alleen de initiële kosten berekenen, maar ook de bedrijfskosten, de servicekosten, de kosten voor opleiding, voor onderhoud, voor software, voor reserveonderdelen, voor documentatie, voor gereedschap, voor verwijdering enz. U moet met al deze kosten rekening houden omdat dit tot een betere analyse en dus een betere beslissing zal leiden. Gelukkig worden de meeste kosten vaak bepaald door slechts een paar kostenfactoren.
Een nauwkeurige kosten-batenanalyse maken, vergt nogal wat werk. Vaak zit kennis niet opgeslagen in bestanden, maar in de hoofden van mensen die betrokken waren bij de aankoop of het onderhoud van de machine. Een nauwkeurig beeld krijgen van de kosten kan een uitdaging zijn en is vaak niet zo eenvoudig. Het is echter van het grootste belang om een geschikt upgradescenario te kunnen uittekenen.
In het algemeen zou je kunnen stellen dat er 3 bronnen zijn die u als input voor uw kosten-batenanalyse kunt gebruiken:
Voor ons persluchtnetwerk hebben we 3 belangrijke kostenfactoren geïdentificeerd:
Op basis van onze kosten-batenanalyse hebben we drie upgradescenario's uitgetekend:
Omdat we geen operationele gegevens hadden om de kosten-batenanalyse af te ronden, kozen we voor een eerste upgrade door extra sensoren toe te voegen om een beter inzicht te krijgen in de werking van de eindgebruikers. Op deze manier zouden we een beter inzicht kunnen krijgen in de wijze waarop ons persluchtnetwerk wordt gebruikt. De geïnstalleerde sensoren omvatten:
Na het installeren van de sensoren konden we beginnen met het verzamelen van gegevens. Met behulp van een softwareraamwerk hebben we data via een MQTT-broker naar een influxdatabase gestuurd, waar we de gegevens hebben opgeslagen. Vervolgens hebben we deze gegevens gebruikt en beheerd via een Node-RED-softwarelaag, een low-code-programmeeromgeving die het mogelijk maakt om op eenvoudige wijze verschillende gegevensbronnen te verbinden en, bijvoorbeeld, drempels in te stellen.
Deze gegevens werden vervolgens naar een dashboard gestuurd dat de statistieken van alle verschillende eindgebruikers binnen onze faciliteit over een bepaalde periode visualiseert. Vrij snel leidden de gegevens in ons dashboard ons tot de volgende conclusies:
Het verzamelen, visualiseren en analyseren van deze gegevens was slechts het beginpunt. Met de nieuwe inzichten in het energieverbruik en de gebruiksprofielen van de persluchtgebruikers konden we nu een nauwkeurigere kosten-batenanalyse uitvoeren om de meest geschikte tweede machine upgrade-iteratie te bepalen. Naast het dichten van bestaande lekken, hebben we drie verschillende upgradescenario's overwogen:
Door deze drie opties met behulp van een door ons ontwikkelde tool voor kosten-batenanalyses met elkaar te vergelijken (inclusief worst-case- vs. best-case-cijfers), konden we de kosten tot 2025 inschatten. De resultaten waren als volgt:
Het toevoegen van een kleine compressor zou resulteren in de laagste jaarlijkse kost, maar deze oplossing zou momenteel een hogere investering vergen. Daarom hebben we besloten om voor het tweede scenario te kiezen en actieve drukvoorinstellingen in te voeren, rekening houdend met de werking van de eindgebruikers.
De compressor draaide aanvankelijk altijd op een hoge vooraf ingestelde drukwaarde. Aangezien dit echter alleen nodig was in de korte piekperioden waarin de vraag hoger was, zou een algemene lagere druk een betere keuze zijn. Door de drukvoorinstellingen over een periode van een jaar te verzamelen, zagen we dat in 83% van de gevallen een lage drukvoorinstelling voldoende zou zijn voor onze eindgebruikers. Naast lagere energiekosten zou het verlagen van de druk ook minder lekkages veroorzaken. Daarom hebben we een externe interface gebruikt om de drukvoorinstellingen in perioden met weinig vraag te verlagen van 8 bar naar 6,5 bar.
Omdat ongeveer 70% van onze kosten energiegerelateerd is, was het belangrijk om ons te concentreren op het verlagen van het energieverbruik van ons persluchtnetwerk. We hebben een lager verbruik bereikt door:
Met deze – al bij al vrij eenvoudige – maatregelen konden we het energieverbruik van ons persluchtnetwerk met 25 tot 30% verminderen, wat een besparing van ongeveer €4200/jaar tegen 2025 oplevert.
Als u een soortgelijke case hebt of ook met oudere machines werkt, kan het de moeite waard zijn om na te denken over het upgraden van machines. Als u dit overweegt, raden we u aan om:
In dit artikel hebben we ons vooral gericht op de digitale transformatie binnen machine upgrading. Download onze white paper voor meer informatie over het upgraden van machines door middel van een elektrische, mechanische of conformiteitstransformatie.
Flanders Make is een initiatief gesteund door de Vlaamse Overheid, het Limburg Fonds en het EFRO.
