Download het artikel in 
Hoe zal de Fabriek van de Toekomst
er uit zien? Het blijft uiteraard voor een stuk koffiedik kijken, want de technologische ontwikkeling staat niet stil. Wat vandaag een beloftevolle techniek of technologie lijkt, kan morgen niet of nauwelijks nog aan de orde zijn. Neem het voorbeeld van industriële automatisering. Nauwelijks enkele jaren geleden was het summum daarvan de volledig geautomatiseerde en hyperflexibele productielijn, met zo weinig mogelijke menselijke tussenkomst en zo klein mogelijke productiereeksen. Bij voorkeur rendabel voor de fabricage van één stuk.
Nu tekenen zich heel andere krachtlijnen af waarvan de verwachting is dat ze de productiemodellen van morgen vorm zullen geven. In alle toekomstprojecties, zowel op nationaal als internationaal niveau, staat niet langer enkel het vervangen van menselijke arbeid door automaten centraal, maar zijn aspecten zoals duurzame of ‘groene’ productie, innovatieve ontwikkeling en samenwerkingsverbanden zeker even belangrijk geworden. Het beslissingspatroon is dus gewijzigd. Uit een enquête van technologiefederatie Agoria bij zijn leden over hun visie over de ‘Fabriek van de Toekomst’ traden zeven noodzakelijke transformaties op de voorgrond, waaronder productontwikkeling, eco- en slimme productie, HR-beleid, open innovatie en gedigitaliseerde productie. Agoria wil nu snel werk maken van een actieplan en de volgende vijf jaar 50 grotere en 500 kleinere bedrijven begeleiden en ondersteunen om de nodige transformatieprocessen uit te voeren.
Produceren via de cloud
Op het vlak van duurzame productie zal deze transformatie alvast onvermijdelijk hand in hand moeten gaan met de economische realiteit. En die dicteert dat de concurrentie mondiaal bikkelhard en onverbiddelijk is. Hoe duurzaam, afvalarm en energiezuinig ons productieapparaat in de toekomst ook zal zijn, de rentabiliteit ervan zal altijd getoetst worden aan de concurrentie uit de (huidige) groeilanden. Kostenbeheersing blijft dus even cruciaal, en wordt mogelijk nog doorslaggevender.
Een piste die in dat verband bewandeld wordt, is die van de productie via cloud computing. Deze technologie kampt momenteel nog met kinderziekten, maar de verwachting is dat deze op vrij korte termijn overwonnen zullen zijn, want de vraag overtreft naar verluidt het aanbod. In ‘Cloud Manufacturing’ wordt de notie van automatiseringseilanden - standalone machines, productielijnen en zelfs volledige plants of fabrieken - volledig verlaten, maar is elke plant, machine of robot een ‘asset’ in een ‘informatie-ecosysteem’.
Dat ecosysteem wordt bittere noodzaak door de globalisering: neem een bedrijf dat frequentieregelaars produceert in Japan, Europa, de VS en Zuid-Amerika. Hoe zorgt die onderneming ervoor dat haar productkwaliteit overal - gegarandeerd - gelijk is? En hoe kan ze snel ingrijpen als er ergens ter wereld een kink in de productie komt? Hoe komt ze überhaupt te weten dat er een storing is? En welke middelen kan ze vanop afstand onmiddellijk aanspreken om het probleem lokaal op te lossen? Dat veronderstelt een sterk, ge-interconnecteerd IT-ecosysteem, met het internet als de beste kandidaat voor de gegevensoverdracht. In de praktijk zullen productielijnen, maar ook de distributieketens, zo soepel in- en omstelbaar zijn dat ze in quasi realtime reageren op impulsen vanuit de markt. Met als direct gevolg: een hogere efficiëntie en - door de eruit volgende optimalisatie - een lager energieverbruik.
Intelligente(r) productie
Een ander voorbeeld van ‘intelligente’ machinestructuren is het project van Paul Valckenaers en zijn groep van KU Leuven. Zij sleutelen volop aan een HMES, een Holonic Manufacturing System. Dat is een ‘productieradar’ die de planners vertelt wat de toestand van een bepaalde resource - een machine of installatie - binnen een aantal uren zal zijn. Dat is totaal verschillend van de huidige MES of Manufacturing Execution Systems of Manufacturing Enterprise Systems, die de planner enkel vertellen wat de bezettingsgraad van een machine in het verleden was en op dit ogenblik is. Een MES waarschuwt dus ‘als het te laat is’, want een machine zit ‘nu’ zonder werk. Het intelligente Holonic MES van Valckenaers is gebaseerd op gedistribueerde interactieve simulatiemodellen van alle resources, en op biologisch geïnspireerde coördinatie- en controletechnieken (Ants Theory).
Op het vlak van MES-systemen kaapt de vakbeurs Automation & Engineering alvast een primeur weg voor de neus van de concurrentie: voor de eerste maal is er een kennissamenwerking met de internationale MESA - de de wereldwijde Manufacturing Enterprise Solution Association. Die zal tijdens de beurs aanbieders en gebruikers van MES-systemen samenbrengen tijdens een tweedaags congres rond het ‘optimaliseren van de technische en operationele departementen met het oog op de toekomst’. Ook MESA zet in dit kaderprogramma stevig in op de trend naar integratie van alle schakels in de productieketen. Mike James, Chairman van MESA, in dat verband: “De integratie van softwaretools tussen de verschillende automatiseringslagen beheerst vandaag alle technische markten.”
Zuiniger met grondstoffen
Technologieën om zuiniger om te springen met energie en andere grondstoffen is één van de domeinen waarin de bedrijfssector volop aan het investeren is. Neem bijvoorbeeld de recuperatie van afval: tot voor enkele jaren nog gedoogd als een noodzakelijk kwaad, wordt hightech-afval afkomstig van zonnecellen, batterijen, mobiele telefoons en wifi, vandaag geprezen als een waardevol alternatief voor mijnbouw. In die mate zelfs dat Patrick Van den Bossche, directeur Metalen en Materialen van technologiefederatie Agoria onlangs nog de illegale transporten van dit soort afval als ‘bedreigend voor de Belgisch hightech-industrie’ aan de kaak stelde. Het ging hierbij vooral om hoogtechnologische materialen waarvan de beschikbaarheid moeilijk is voor Europa, zoals kobalt, indium en de platinagroep van metalen.
Ecomechatronics
Op het vlak van grondstoffen - zowel materialen als energie - leveren ondermeer de Belgische kennisinstituten Sirris en FMTC verdienstelijk werk. Zij lanceerden vorig jaar bijvoorbeeld een traject rond ‘ecomechatronics’, een dienstverlening om Belgische constructeurs te begeleiden bij de ontwikkeling van machines met een minimale ecologische voetafdruk, gecombineerd met een minimale cost of ownership en een hoger gebruikerscomfort aan eenzelfde performantie. Uit testcases bij enkele grote, voorlopende constructeurs, bleken energiebesparingen van 20 tot 30% en grondstofbesparingen tot 10% een haalbare kaart. Dergelijke resultaten zijn uiteraard enkel mogelijk door gebruik te maken van energiebesparende componenten in een energie-efficiënte architectuur van de aandrijflijn en het intelligent aansturen van deze aandrijflijn.
Additieve fabricage
Nog een ontwikkeling om in de gaten te houden is die van de additieve fabricage en 3D printing. Niet alleen omdat het een technologie is die schitterende toekomstperspectieven biedt, maar ook omdat de Belgische maakindustrie zich in een bevoorrechte positie bevindt: ons land herbergt niet minder dan 3 aanbieders van digitale productie met wereldallure: LayerWise, Materialise en Melotte. Terwijl er wereldwijd al bij al eigenlijk maar een handjevol echt innovatieve bedrijven actief is op de markt. Additieve fabricage is niet nieuw: het bestaat al twee decennia als Rapid Prototyping om snel tastbare prototypes te maken. Maar de markt komt nu in een stroomversnelling, doordat de aanbieders zich inspannen om de technologie op te schalen tot een - betaalbaarder - productietechniek. Bij ‘additive manufacturing’ wordt een voorwerp laagje per laagje in een ‘printer’ opgebouwd. Er zijn grosso modo twee richtingen: productiemachines met metalen en met plastics als grondstof.
De afgeleide technologie van de 3D-printers is meer voor kleinschalige (of consumentgerichte) toepassingen: bijvoorbeeld éénmalige kopieën printen van defecte onderdelen voor onderhoud. Het gaat bovendien snel: er is zelfs al een app beschikbaar voor de iPhone om beelden te schieten en direct om te zetten in bruikbare 3D-coördinaten. Ook voor dit type digitale productie zijn de verwachtingen hooggespannen: op termijn kan de techniek de productieketen drastisch wijzigen. Denk in dat verband bijvoorbeeld aan OEM-bedrijven die geen wisselstukken meer aanbieden, maar 3D-printfiles online verkopen waarmee de onderhoudsdienst lokaal onderdelen kan printen. Of ze sluiten exclusieve distributiecontracten af met industriële printcentra die op eenvoudige aanvraag een éénmalige kopie van - bijvoorbeeld - de behuizing van een pomp ter plaatse produceren, ongeacht of er überhaupt een nationale invoerder van de originele pomp aanwezig is. Dat kan de distributieketen grondig overhoop halen.
Momenteel zit de markt in een overgangsfase: stuksgewijs is de productie nog te duur en de toepassingen situeren zich hoofdzakelijk in de medische sector en de hightech-engineering. Maar hoe dan ook is additieve productie een vorm van smart of digitale productie, waarvan het uitgangspunt is alle facetten van het proces zoveel mogelijk te digitaliseren. Bovendien is de techniek ‘afval-arm’: doordat er geen sprake meer is van bewerkingen als slijpen, boren of frezen, wordt de grondstof voor 100% benut.
door Bert Belmans, hoofdredacteur
