Pilootfabriek wil inspireren

Industrie 4.0 – of de vierde industriële revolutie – steunt in grote lijnen op de beschikbaarheid van data en van digitale technologie om met die data aan de slag te gaan. Voor bedrijven die sterk zijn geworteld in een analoge manier van werken, is de stap naar digitalisering echter vaak makkelijker gezegd dan gedaan. Een zekere scepsis is trouwens nooit verkeerd. Niemand zit te wachten op technologie om de technologie. Meegaan in Industrie 4.0 heeft dan ook maar echt zin wanneer er zich concrete cases met een duidelijke toegevoegde waarde aandienen. Dat is net wat Sirris, het collectief centrum van en voor de technologische industrie in België, met zijn 4.0-pilootfabriek in Hasselt aantoont.
 
“Overal in een bedrijf bevinden zich data”, zegt Walter Auwers, business unit manager Advanced Manufacturing bij Sirris. “Maar de echte vraag is natuurlijk wat je daarmee kunt doen.” Het uitgangspunt is vaak de vraag van de markt. In heel wat sectoren is ‘mass customisation’ vandaag de realiteit, met grote productievolumes, waarbij de klant tegelijk een gepersonaliseerde oplossing verlangt, een product op maat. In de nieuwe pilootfabriek laat Sirris zien dat het gebruik van data en technologie toelaat naar productie met ‘lot size one’ te gaan en tegelijk toch een verhoogde efficiëntie te realiseren. “Er zijn al heel wat oplossingen beschikbaar die min of meer kant-en-klaar inzetbaar zijn”, vervolgt Walter Auwers. “De moeilijkheid is dat veel van die toepassingen op zichzelf staan. De kunst bestaat erin ze tot één geheel te integreren.”

Haalbare kaart

Al in 2017 stelde Sirris in Hasselt zijn Additive Manufacturing Integrated Pilot Factory voor. Die was vooral gericht op de fysieke supply chain achter het productieproces van een bedrijf – in dit geval een onderneming die via 3D-printing metalen onderdelen fabriceert. “Er bleken toen ook nogal wat tekortkomingen”, geeft Walter Auwers toe. “Elke machine stond op zich. Er was weinig IoT en geen integratie, weinig procesmonitoring ook, omdat de machines niet geconnecteerd waren.” De lessen die Sirris uit het project trok, kwamen goed van pas bij de ontwikkeling van de nieuwe 4.0-pilootfabriek. “We zijn ook met heel wat bedrijven gaan praten om te weten te komen wat hun verwachtingen rond Industrie 4.0 zijn. Uit al die bevindingen distilleerden we een helder concept.”
 
“Alles wat we in de nieuwe 4.0-pilootfabriek presenteren, is haalbare kaart voor de kmo. Bovendien bekijken we meer dan alleen de productie. We gaan van order tot levering. En de voorgestelde concepten garanderen allemaal datavrijheid. Zo blijven de bedrijven eigenaars van hun eigen data en lopen ze nergens het risico op lock-in.” Verder zijn de concepten binnen elke bestaande omgeving realiseerbaar, niet alleen met nieuwe, moderne machines, maar ook met niet-geconnecteerde legacy. Om de concepten helemaal begrijpelijk te maken, zette Sirris ze op rond de productie van een concreet product: een aanpasbaar en personaliseerbaar polshorloge waarvan de productiekosten niet hoger dan 250 euro mochten zijn.

Transparante shopfloor

Concreet bestaat de opstelling in Hasselt uit verschillende blokken. In eerste instantie bouwt de 4.0-pilootfabriek verder op het eerdere proefproject rond additive manufacturing. De doelstelling is in de pilootfabriek gepersonaliseerde horloges te produceren op basis van 3D-printing, waarbij alle stappen uit het hele proces – van bestelling tot levering – digitaal zijn geïntegreerd. Dat digitale luik bestaat erin de machines online te brengen en een data-architectuur op te zetten waarbinnen het mogelijk is data te verzamelen en te bewerken. Het doel daarvan is uit te komen bij een transparante shopfloor die toelaat de voortgang binnen de verschillende processtappen te visualiseren.
 
W. Auwers: “Typerend voor Industrie 4.0 is dat iedereen met iedereen praat. Het gaat om een netwerk, waarbij de verschillende betrokken partijen data uitwisselen en die data verderop in het proces als grondstof gebruiken.”
Om die data-uitwisseling mogelijk te maken, heeft Sirris centraal in de 4.0-pilootfabriek een ‘MQTT broker’ voorzien. MQTT is een licht berichtenprotocol dat toelaat zonder belasting van het netwerk kleine datapakketjes – zoals de meetwaarde van een sensor – door te geven. “De data van een RFID-tag, bijvoorbeeld, komen zo via MQTT in ons ERP-systeem van Priority terecht.” De rest van de opstelling omvat een brede waaier aan technologie: van eenvoudige Raspberry Pi-computers tot heel geavanceerde software

Hogere kwaliteit, vier keer minder kosten

Het ultieme doel van het project is in de eerste plaats informatie te verschaffen over de draaitijden van de machines en sneller zicht te krijgen op hun status. De beschikbaarheid van die informatie vermijdt stilstanden en laat toe informatie terug te koppelen rond kwaliteit. Op zijn beurt vormt dat inzicht het startpunt om de diverse procesparameters aan te pakken.

W. Auwers: “Het is een stapsgewijze benadering waarbij we na iedere tussenkomst weer een beetje aan efficiëntie winnen. Met name kwaliteitsbewaking is in dit verhaal belangrijk. Het gaat daarbij niet alleen om de kwaliteit van het eindproduct, maar ook om de kwaliteit van alle tussenstappen die hebben plaatsgevonden. In de productie van complexe producten, bijvoorbeeld in de luchtvaart, is het uitermate belangrijk de kwaliteit van elke uitgevoerde handeling nauwgezet op te volgen.”

In de 4.0-pilootfabriek van Sirris verliep die kwaliteitscontrole – en de incrementele efficiëntiewinst die eruit voortkwam – telkens vanuit het perspectief van kostenefficiëntie. Zo is Sirris er in Hasselt in geslaagd uit te komen bij een haalbare productie van het gepersonaliseerde polshorloge van minder dan 250 euro; vier keer goedkoper dan bij het klassieke productieproces. Dat resultaat maakt het project heel concreet. “Dat was ook het doel”, besluit Walter Auwers. “Met de demo-opstelling willen we in de eerste plaats inspiratie en advies bieden aan bedrijven die in Industrie 4.0 een opportuniteit zien en een eerste proef willen opzetten. Hier tonen we wat Industrie 4.0 concreet kan betekenen.”

DVD

Kader: 4.0 Made Real: de praktijk

De nieuwe pilootfabriek van Sirris in Hasselt toont heel wat concrete toepassingen die onder de noemer van Industrie 4.0 passen.
 
Enkele voorbeelden:
 
Goederenontvangst
De metalen behuizing voor de horloges is het resultaat van 3D-printing. Bij aankomst krijgt elk stuk een uniek identificatienummer waarmee het in het ERP-systeem geregistreerd staat. Daarna vertrekt het stuk naar het tussenmagazijn. Een automatisch voertuig brengt de volle rekken weg.
 
Tracking & tracing
Alle onderdelen voor een horloge worden in één tray verzameld. De tray is voorzien van een RFID-tag, die op zijn beurt gekoppeld is aan het ordernummer uit het ERP-systeem. Elk onderdeel heeft een barcode. Door die tijdens het productieproces te scannen, weet Sirris op eender welk moment waar welk stuk is gebruikt.
 
Polijsten met cobot
Een cobot polijst het stuk metaal voor de wijzerplaat van het horloge. Het principe is eenvoudig: de cobot doet het saaie, repetitieve werk, terwijl de operator een oogje in het zeil houdt. Via MQTT geeft de cobot de status van het uitgevoerde werk door aan het ERP-systeem.
 
Zandstralen en polijsten
Voor de afwerking van de behuizing gebruikt Sirris machines die in principe niet geconnecteerd zijn. Door de machines van een eenvoudige sensor te voorzien, is het toch mogelijk er data te capteren.
 
Laser texturing
Een laser brengt – naar keuze van de klant – het gewenste design aan op de wijzerplaat.
 
Freesmachine
De machine voert de laatste bewerking aan de behuizing uit. De machine capteert daarbij data over de uitgevoerde taken. Een scanner controleert het werk.