De meerwaarde van Industrie 4.0: wat heb ik er aan?

De Hannover Messe, de hoogmis van de industrie die loopt van maandag 24 tot vrijdag 28 april 2017, kondigt zich aan met de slogan «Integrated Industry, creating value».

Trefwoorden: #cobot, #Hannover Messe, #Industrie 4.0, #robot, #rollager

Lees verder

Magazine

( Foto: LDS )

Download het artikel in

ENGINEERINGNET - Je merkt een lichte bijsturing sinds vorig jaar toen de schijnwerpers allemaal op Industrie 4.0 schenen.

Wees gerust, dat doen ze nog steeds, alleen moet nu duidelijker blijken waarom. Met andere woorden: de industriële gebruiker stelt zich terecht de vraag: «Wat heb ik er aan?»

Want laat het duidelijk zijn: elke inspanning die de leverancierszijde zich getroost om te innoveren, heeft slechts zin als ook de klant volgt en ervoor gaat. Dat betekent dat elke innovatie-inspanning van bij de start van elk technisch project moet zorgen voor een aantoonbare meerwaarde in de productie, in de energiesystemen, voor de eigen medewerkers én voor de klanten.

De Messe en zijn zeven deelbeurzen (Industrial Automation, MDA-Motion, Drive & Automation, Digital Factory, Energy, ComVac, Industrial Supply en Research & Technology) willen duidelijk hét platform zijn om de voordelen van deze digitalisering te illustreren.

Het schrikbeeld dat robots daarbij de plaats opeisen van de mens in de fabriek van de toekomst klopt ‘helemaal niet’ of ‘niet helemaal’ met de werkelijkheid. Fabrieken zullen niet ‘mensenleeg’ zijn. Jobs naast en tussen cobots worden wel anders ingevuld. Steeds meer zal er nood zijn aan ‘experts’. Dat vergt opleiding maar ook de assistentie van technologieën als ‘augmented reality’.

Cobots worden steeds makkelijker te programmeren, goedkoper en… alom tegenwoordig. Businessmodellen zullen evolueren. Machinebouwers worden voortaan ook dataleveranciers. Dat zal een impact hebben op hoe men het machinepark onderhoudt.

Ook het energiegebeuren wordt gedigitaliseerd. Dat is nodig om het te decentraliseren. Digitalisering heeft niet het monopolie op ‘slim’. Er komen ook nieuwe ‘slimme’ materialen aan, lichter, sterker en met ingebouwde functionaliteiten.

Enkele cijfers nog: de Messe telde 190.000 bezoekers in 2016. Dat zijn er 10% meer dan in 2015. Meer dan een kwart daarvan, 55.000, kwamen uit het buitenland. Ook die groeiden met 25%. De organisatoren verwachten dit jaar 6.500 exposanten. Gastland is Polen.


(foto's: Hannover Messe)
door Luc De Smet, Engineeringnet

Hannover Messe Preview 2017:

  1. Van smart cobots tot slimme rollagers...
    Kuka pakt op de Messe uit met een heuse minifabriek waarin het zijn robotica verbindt met systeemintegratie en logistieke oplossingen van Swisslog. De ‘slimme fabriek’, die meer dan 200 m² meet - Kuka's grootste genetwerkte toepassing op een beurs ooit - zal demonstreren hoe het er aan toe kan gaan bij automatische producties met batches van… één stuk. «Massa-individualisering». In het beeld van dit bedrijf is de fabriek van de toekomst ‘niet manloos’ maar werkt de operator samen met cobots zoals de LBR iiwa.
    Op de stand zullen de finalisten van de Kuka Innovation Award er hun toepassingen in ‘Advanced Mechatronics’ showen. De winnaar gaat met 20.000 euro naar huis.

    Cobots en motoren
    Kawasaki Heavy Industries bouwde zijn eerste industriële robot in 1969. Vandaag heeft het wereldwijd zo’n 156.000 robots geïnstalleerd. Op de beurs toont Kawasaki Robotics zowel de 6-assige MG15HL, die 1,5 ton verzet, als de snelle palletiseerrobot uit de CP-reeks, de 7-assige MS005N, een robot in RVS voor farmatoepassingen, de cleanroom robots voor de halfgeleiderindustrie en zijn nieuwste twee-armige SCARA cobot duAro. Deze cobot, waarvan elke arm 2 kg tilt, is voorzien van handige ‘teaching’ mogelijkheden en komt op een wielbasis met zijn controller. Op de beurs schenkt de duAro je een bakje koffie.
    Voor het eerst brengt Kawasaki op de Messe al zijn divisies en toepassingen op één stand samen, van gasturbines en robotics tot precisiemachinerie, treinen, schepen en… moto’s. Het zal niet alleen uitpakken met nieuwe robots voor medische toepassingen, met nieuwe robotcontrollers voor zijn kleinere desktop bots. Het pakt ook uit met een nieuwe roerlastechniek - ‘refill friction spot joining’ - die vooral bedoeld is voor het verbinden van aluminium. Denk dus aan toepassingen in de automobielindustrie en nu ook in de luchtvaart. De technologie wordt voorgesteld op een BX300L robot, die 100 tot 300 kg verzet, en uitgerust is met Kawasaki’s RFSJ-Gun.

    Sensoren in de rollager
    Rollagerbouwer Schaeffler gaat naar de Messe met nieuwe mechanische componenten, oppervlaktetechnologieën en dichtingen, nieuwe standaard engineering oplossingen voor windturbines en nieuwe materialen (Mancrodur) voor ‘vuile’ en ‘zware’ toepassingen. Ook zet het een stap verder in de digitalisering van de rollager. Het toont er de FAG VarioSense-kit met bekabelde sensorencluster. De ringvormige sensorencluster is 7 mm hoog en past precies in de bestaande ruimte van een reeks standaardproducten.

    De klant kan zelf de waarden bepalen die voor hem relevant zijn in de toepassing. Vandaag zijn die temperatuur tussen -40 en +125°C, snelheid tot 17.000 toeren en de looprichting, aantal omwentelingen, trillingssignalen voor langetermijn trending en de maximale radiale verschuiving tot op 1 micron. Daaruit kan het koppel afgeleid worden. Heel wat toepassingen zijn mogelijk. Zo zijn er projecten om de belasting van een elektrisch voertuig te meten met de sensor in de rollager veeleer dan op basis van het stroomverbruik van de motor.

    Met de data die de rollager registreert en via een gateway doorstuurt naar Schaefflers cloud -Smart Ecosystem 4.0- bouwt die nu digitale klantendiensten uit. Bijvoorbeeld het automatisch stellen van een diagnose en het berekenen van de levensverwachting van een rollager. Op basis daarvan kan het advies verstrekken over de machine waarin de rollager zich bevindt.


    (foto's: Schaeffler, Kawasaki)
  2. 'Fijngevoelige' cobot van minder dan 10.000 euro
    «Een robot is gewoon een intelligent Zwitsers zakmes», stelt prof. dr. ing. Sami Haddadin, directeur van het Institute of Automatic Control aan de Leibniz Universiteit in Hannover. Hij ligt mee aan de basis van de ontwikkeling van de Franka Emika cobot, een machine van minder dan 10.000 euro die nu klaar is om de markt op te gaan. «We gingen in de leer bij Apple en Foxconn», claimt CEO Philipp Zimmermann.

    «Er moet nagedacht worden over de nieuwe relatie die mensen met robots aangaan, nu ze niet meer achter een beschermingshek repetitief werk uitvoeren maar met en tussen mensen aan de slag zij», stelt Samin Haddadin van het Institute of Automatic Control. Hij verwijst naar Isaac Asimov die de drie wetten van de robotica formuleerde.

    De eerste wet verbiedt de robot letsel toe te brengen aan een mens of door niet te handelen toelaten dat een mens letsel oploopt. De tweede wet stelt dat de robot de bevelen moet uitvoeren die de mens hem geeft, behalve als die in strijd zijn met de eerste wet. De derde wet wil dat de robot zijn eigen bestaan verdedigt, voor zover dat niet in strijd is met de eerste of tweede wet. Dat deze wetten echter niet altijd even sluitend zijn, bewijst zijn hele oeuvre.

    Als paddestoelen
    Cobots schieten vandaag als paddestoelen uit de grond: Fanuc Green, Universal Robots, ABB, Rethink Robotics, Kuka,… Ze krijgen een kunstmatige tastzin mee die interactie met hun omgeving mogelijk maakt. Het zijn veelal lichtere robots die daarom ook veiliger zijn voor de mens, en daarmee aan de eerste wet van Asimov tegemoet komen.

    «We zijn echter nog niet waar we willen zijn. Naast interactie met de mens moeten we in de toekomst ook connectiviteit en zelfstandig leervermogen aanbrengen. Maar wat willen we ermee?» Haddadin verwijst naar de mens die als kind een motorische leerfase doorloopt. Handelingen worden herhaald tot de opdracht slaagt. Zo heeft men nu robots ontwikkeld die een nieuwe taak ‘uitproberen’ tot ze slagen en daar lering uit trekken zodat ze volgende keer bij eenzelfde taak er veel sneller in lukken die te klaren. «Dat is een doorbraak».

    Hij wijst naar de nieuwe Franka-cobot die leerde een schroef in een willekeurig gat te passen. Na vijf of zes iteraties lukt het de machine. Zonder verder programmeren. «Eenzelfde aanpak is mogelijk voor cobots die mensen met een handicap kunnen helpen», aldus Haddadin die wijst naar prothesen van hand-armsystemen die de mens via een hersenimplantaat aanstuurt. «In het onderzoek gingen er enorm veel iteraties aan vooraf maar nu komt er een massale uitrol van robots die mensen kunnen assisteren». Voortaan hoef je evenmin een expert te zijn om die cobots te programmeren.

    Haddadin spreekt van de democratisering van cobots. «Niet alleen bij ons in het westen maar ook in de zogenaamde derde wereld». De hoge prijs van robots vormde een stevige drempel voor hun verspreiding. Die drempel wordt nu naar beneden gehaald. De nieuwe interactieve Franka-robot zal all-in minder dan 10.000 euro kosten. Franka is een fijngevoelige cobot met tastzin, een symbiose van hard- en software, die recht uit de doos ‘plug & play’ ingezet kan worden. De Franka weegt 18kg. Zijn body is in gegoten aluminium. De arm kan tot 3 kg tillen.

    De cobot werd vorig jaar op de Hannover Messe aangekondigd. Nu is hij klaar om de markt op te gaan. Elektronicaproducenten worden als eersten aangesproken. Dat betekent dat deze cobots wellicht eerst aan de slag zullen gaan in China en elders in Azië. «In automotive zijn er eveneens meer mogelijkheden dan we oorspronkelijk dachten», zei Philipp Zimmermann, CEO van Franka Emika GmbH uit München, dat de cobots bouwt. Maar ook de logistiek, voedingsindustrie en de gezondheidszorg,…

    Honderden stuks per week
    «Het lijkt er op dat men ze niet snel genoeg gebouwd zal krijgen», zo ambitieus klinkt het. De serieproductie gaat deze zomer van start. Na de opstartfase zullen er meerdere honderden stuks per week van de band rollen. Aanvankelijk is er slechts één model. Franka-cobots zullen daadwerkelijk ingezet worden om andere Franka-cobots te assembleren.

    De Duitse elektronica-fabrikant TQ Systems, die de Franka eerst in eigen productie wou inzetten, is nu zelf een productiepartner geworden. «In de toekomst willen we de productie uitbreiden. De grootste markt is niet Duitsland maar de VS, China, Japan,… Het heeft alleen zin wereldwijd te produceren. De productie kan ook makkelijk elders gebeuren», zegt Zimmermann.

    In de leer bij Foxconn
    «De grootste uitdaging bestond er tot nu in in mensen te overtuigen van iets waarvan iedereen denkt dat het onmogelijk is», claimt Zimmermann. «En daar dan geld voor te vinden. Het was belangrijk voor ons dat we lang onder de radar bleven», zegt Zimmermann. Van bij de start werd een verkoopprijs van 10.000 euro en minder vooropgesteld. «We gingen in de leer bij Apple en Foxconn.

    Je kunt er meer geld voor vragen maar het doel is de cobot te democratiseren, er een massaproduct van te maken». Zimmermann wijst terloops naar het succes van Universal Robots. «Vergelijk dit met de doorbraak van de eerste computers. Een gunstig prijspunt was een absolute voorwaarde maar ook het gebruiksgemak was cruciaal. Wij lieten onze robot door iedereen uitproberen».

    Het programmeren gebeurt door het verslepen van iconen van gedragsmodules en ze in een bepaalde volgorde aan elkaar te verbinden om daarna op start te drukken. De cobot kan ook via teach-in geprogrammeerd worden. Daarbij grijpt de operator de cobot beet en voert begin- en eindposities in. Het toestel gidst de operator door de verschillende stappen.

    Bij Franka werken vandaag een 60-tal mensen, vrijwel allemaal ingenieurs. Het is voor het bedrijf naar verluidt helemaal niet moeilijk om ingenieurs te vinden, jong en ouder, uit de hele wereld. Er zijn al meerdere honderden stuks verkocht zonder marketing te voeren. Dagelijks lopen er bestellingen binnen, «maar nu is toch ook een verkoper ingehuurd», geeft de CEO toe.