Download het artikel in 
ENGINEERINGNET - Industrie 4.0 is een programma dat leidt tot een industriële omgeving gebaseerd op intelligente netwerken en die tevens de duurzame economie ondersteunt'. Deze flexibele, slimme fabrieken moeten de toekomst van de Duitse maakindustrie veiligstellen en het land handhaven als wereldleider in de machinebouw.
Nadat het conceptidee over de 'slimme fabriek' werd gepresenteerd op tal van beurzen, wordt nu de marathon om de bedrijven over heel Duitsland te inspireren, op gang getrokken. Daarbij moeten de aanbieders van automatiseringscomponenten en machines de kop afbijten. Criticasters wijzen er op dat rond deze 'smart evolution' nog geen enkele standaard of norm bestaat, maar de 4.0-revolutie start ook maar pas
Dat blijkt ook uit een bevraging in Duitsland die zegt dat 60% van de bedrijfsleiders nog nooit van het begrip 'Industrie 4.0' heeft gehoord. In België wordt de evolutie van Industrie 4.0 opgevolgd door het technologiecentrum Sirris dat voor zijn Made Different-programma (dat inspeelt op het ‘Factory of the Future’-plan van de vorige Vlaamse regering) met argusogen kijkt naar wat van het Duitse onderzoeksgebeuren te integreren valt in de Belgische industrie.
Duits strategisch 'anders' denken
Het begrip 'Industrie 4.0' werd door de Duitse federale overheid - met bondskanselier Angela Merkel als boegbeeld in 2011 gelanceerd op de Hannover Messe. Het was een onderdeel van haar High-Tech Strategy 2020. Dat is een basisresearchprogramma van de Duitse federale overheid dat voor het eerst werd gelanceerd in 2006, bijgestuurd in 2009 en uitgebreid tot de 'High-Tech Strategy 2020' in 2010. Ze ondersteunt zogenaamde 'forward-looking projects', samenwerkingsprojecten in grensverleggend onderzoek tussen universiteiten en bedrijven.
Industrie 4.0 is één van de projecten, naast onder andere C02-neutrale, energie-efficiënte en klimaatvriendelijke steden, intelligent herdenken van de energiebevoorrading, hernieuwbare basismaterialen als alternatief op olie, gepersonaliseerde geneeskunde en onafhankelijk leven in uw oude dag, secure identiteiten, sustainable transport, op internet gebaseerde services voor business...
Er werd het Platform Industrie 4.0 opgericht door VDMA (Duitse vereniging van machinebouwers), Bitkom (brancheorganisatie voor IT, telecommunicatie en nieuwe media) en de Zvei (vereniging van de elektrotechnische en elektronische industrie). Acatech, de Deutschen Akademie der Technikwissenschaften publiceerde in april 2013 het eindrapport van deze Industrie 4.0 werkgroep. Op de Hannover Messe en in tal van congressen worden theorieën en realisaties getoond.
Wat is 'industrie 4.0'?
De 4.0 staat voor de vierde industriële revolutie in productie. De eerste industriële revolutie was de automatisering op basis van waterkracht en stoom (de mechanisatie). De tweede de invoering van 'work sharing'-productielijnen, wat leidde tot competitieve massaproductie. De derde dateert van de zeventiger jaren, toen de snelle evolutie in de elektronica en informatica 'automatische productie' algemeen gangbaar maakte.
De vierde industriële revolutie is een verdere stap in automatisering, namelijk de full flexibilisering van deze automatisering. Ze staat nu in de startblokken en zit te paard op twee stromingen. Enerzijds: 'het intelligenter worden van producten en productiecomponenten', wat steunt op de miniaturisering van de micro-elektronica.
En de tweede stroming, gestuurd vanuit de vraag naar steeds meer flexibilisering van de productie, zijn mecanosystemen gebaseerd op 'vernette' intelligentie. Deze vernetting loopt door tot in 'the cloud', die dan wordt gebruikt voor enerzijds resources (sturingsprogramma's, supervisie, onderhoudsondersteuning...), en anderzijds voor 'storage' (opslag van traceability gegevens).
Men spreekt hierbij over 'the Internet of Things and Services' en over Cyber-Physical Systems, fysische productie die steunt op internet gebaseerde diensten.
Smart factory: een wereldbreed denkproces
De Duitse overheid staat niet alleen met haar idee rond 'flexibele, ICT-vernette productiesystemen', noch heeft het de primeur van het concet. In de Verenigde Staten was al in 2010 een workshop met als thema 'de 21ste eeuw Smart Productie' het startpunt voor de SMLC, wat staat voor Smart Manufacturing Leadership Coalition. Aan deze strategisch onderzoekgroep werken een grote groep deskundigen uit de industrie, de overheid, academische wereld en de nationale laboratoria mee.
Op basis van hun eindrapport met prioritaire acties om te komen tot slimme productie, startte de Obama-administratie een 500 miljoen dollar project op rond geavanceerde productietechnieken, met de SMLC als coördinator. Op 31 juli 2012 werd SMLC officieel een non-profit organisatie. In Amerika ligt de nadruk, naast dat 'internet der dingen', ook op simulatie als basis van flexibele productie-ombouw.
Intelligentie in de productieketen en de producten
Industrie 4.0 van zijn kant wil een Duitse voorsprong opbouwen op vlak van de Smart Factory, Smart Logistics, Smart Supply Chain, ... tot Smart Products. Binnen de Smart Factory draait het om gemakkelijk aanpasbare productielijnen (adaptability) met autotuning en automatische configuratie.
Deze moeten toelaten een breed gamma producten te produceren in zeer kleine reeksen - lees: productieruns van één stuk. En dit economisch efficiënt, ergonomisch en duurzaam wat betreft grondstofgebruik (hergebruik en recyclage).
Hiertoe moeten enerzijds elk deel van de productielijn over ingebouwde intelligentie beschikken, en anderzijds moeten ze kunnen communiceren om 'samen' de optimalisering van de ganse productielijn te realiseren.
Naast deze 'lokale' intelligentie kunnen (delen van de) basisprogramma's vanuit het internet gebruikt worden. Men spreekt dan over cyber-fysische systemen.
En omdat technici schaars worden en opbouw van kennis in de bedrijven duur is, denkt men aan internetservices. Het gaat dan om leveranciers en gespecialiseerde groepen die vanuit het internet inloggen in het productieapparaat en testen uitvoeren of informatie uithalen als basis voor gespecialiseerd predictief onderhoud.
Desgevallend staan deze ook in voor het direct sturen van gespecialiseerde serviceploegen. En – om de controle op producten, productie, stock... vanuit elke locatie mogelijk te maken (traceerbaarheid is ook een steeds belangrijkere eis) - moeten de opvolgingsresultaten ook 'in the cloud' worden weggezet.
The cloud is the sky
Met 'the cloud' als tool bestaat de mogelijkheid om te evolueren naar 'collaborated production'. Dat zijn virtuele productielijnen waarbij netwerken van bedrijven zorgen van de productie, van component tot assemblage. Hier is internet de basis voor de logistiek en de gegevensbeschikbaarheid voor alle partijen.
De fysieke logistiek gebaseerd op internet-apps, dus. En rond productie zullen internetservices ontstaan. Denk aan het hierboven genoemde predictief onderhoud. Maar waarom geen cyberbased ontwerpondersteuning voor optimalisering van producten en productielijnen? The sky is the limit, met een aantal clouds natuurlijk...
Hierbij wil men met deze 'cloud services' nog een dimensie verder gaan. De wereld wil en moet 'sustainable' gaan denken. De basis zou kunnen zijn om in de geest van 'cradle to cradle' lifecycle-beheer te realiseren. Denk aan het opvolgen - kwaliteitscontrole, predictieve voorspelling van failure - van autocomponenten, zoals remschijven.
Parameters verzamelen in productie, maar ook de opvolging van de slijtage wanneer ze op de wagen staan. Dat realiseren vergt de inbouw van intelligentie, dus micro-elektronica, in de producten en draadloze (WiFi of andere) communicatie met een wereldwijde dekking. En vooral partnerships creëren tussen bedrijven: afspraken tussen de leveranciers, de assemblagebedrijven en de aftersales.
De voordelen zijn legio. Naast 'veiligheid in de toepassing' opent dit een 'legale' afscherming van zijn eigen toepassingen tegen piraterij.
(foto's: Hannover Messe)
door Alfons Calders, engineeringnet
Kadertekst:
Om even zuiver te stellen: Industrie 4.0 bestaat (nog lang) niet
Het is een denkwereld waarbinnen researchprojecten worden meegefinancierd door de federale Duitse overheid en waarbinnen (Duitse) bedrijven en onderzoekscentra hun beste beentje voorzetten om te scoren. Het doel is om deze Industrie 4.0 te realiseren over de volgende 10 à 20 jaar.
Het is wel duidelijk dat ondertussen alle belangrijke bedrijven, zowel de bedrijven actief in automatisering als de machinebouwers en geavanceerde productiebedrijven zoals de auto-industrie, gebeten zijn door de Industrie 4.0- virus en belangrijke researchprogramma's rond grensverleggende ideeën op poten zetten.
De Duitse overheid wil via projecten en samenwerkingsverbanden tussen bedrijven de benodigde technologie ontwikkelen en hiermee het huidige leiderschap van de Duitse machinebouwers behouden. Anderzijds wil ze Industrie 4.0-markten creëren die voorlopen op de rest van de wereld wat betreft de Cyber Physical System-technologie en -producten.
Op de foto bovenaan: het begrip 'Industrie 4.0' werd door de Duitse federale overheid, met bondskanselier Merkel als boegbeeld, in 2011 gelanceerd op de Hannover Messe. Maar al in 2010 ontstond in de VS de 'Smart Manufacturing Leadership Coalition'. Op de primeur kan Duitsland dus geen aanspraak maken...
