Volgens Johann Soder, grote baas van SEW Eurodrive, is Industrie 4.0 het slim flexibeler en efficiënter maken van fabrieken en ketens. Zelf heeft zijn bedrijf een slimme mobiele assistent ontwikkeld, die helpt de enorme variatie aandrijfcomponenten nog efficiënter te produceren. Maar deze komt alleen tot zijn recht doordat SEW in de jaren daarvoor haar processen superslank heeft weten te maken.
In Graben-Neudorf nabij Bruchsal maakt SEW-Eurodrive dagelijks zo’n 2.500 reductoren en ongeveer 500 elektromotoren. Hiervan zijn er zelden twee precies hetzelfde. Sinds de jaren zeventig heeft de fabriek vele automatiseringsgolven meegemaakt. Een vaste productielijn naar het beroemde Ford-model, en in de jaren 80 de introductie van Computer Integrated Manufacturing. Toen al was er de visie van IT als verbindende factor: logistiek, productontwikkeling en productie als een holistisch geheel. Er kwamen diverse acroniemen het bedrijf binnen. Zo werden onder andere ERP, CAD en CAQ-systemen op een mainframe geïnstalleerd. Processen werden vervolgens vergaand verknoopt en geautomatiseerd, waarbij het als hots fungerende mainframe ook met de plc op de fabrieksvloer in verbinding stond.
Computer Integrated Manufacturing
Johann Soder
CIM. Je zou het als de voorloper van Industrie 4.0 kunnen zien. Maar voor de Duitse bouwer van aandrijfcomponenten werd het al snel een bodemloze put. Johan Soder, de innovatie- en productiebaas van SEW, legt uit waarom CIM destijds gedoemd was te mislukken. “De datasystemen, sensoren en apparatuur voor data-overdacht waren destijds niet krachtig genoeg, veel te duur, of helemaal niet te krijgen. Bovendien waren er geen geïntegreerde databasesystemen, geen normen voor fabrieksnetwerken en was er geen integratie van geometrische productspecificaties met stuklijsten en materiaalbeheer. Kortom: er ontstond al heel snel een logge, dure en uiteindelijk onbeheersbaar productiesysteem, en waarbij het feit dat je toch ook nog steeds met mensen te maken hebt steeds meer in de vergetelheid raakte.”
De slanke jaren
Als consequentie van het uitblijvende CIM-succes werden de deels geautomatiseerde en IT-gestuurde assemblage en orderverwerking van klantspecifieke aandrijvingen na twee jaar weer terug gebouwd naar een starre productielijn met meer menskracht. Toch bleef het daar niet lang bij. De jaren negentig braken aan en er was een nieuw toverwoord: Lean. In een zogenoemde ‘fractile fabriek’ werd slank geproduceerd en werd verantwoordelijkheid decentraal georganiseerd door zelfstandige ‘excellente productie-eilanden’ voor de afzonderlijke producten te maken en die met elkaar te verbinden. De starre productieprocessen werden doorbroken verruild voor actieve, autonome en zichzelf organiserende productie-eenheden. Met succes, zoals achteraf kan worden vastgesteld. “We hebben de afgelopen jaren met Lean heel wat gesleept en gesleuteld. Vandaag zijn we zo ver dat we het voor wat betreft de montage niet veel efficiënter meer kunnen maken.”
Industrie 4.0
Is er in Graben-Neudorf daarmee geen plek meer voor Industrie 4.0? Natuurlijk wel. Want zoals Soder zegt: “Het grootste potentiaal voor de toekomst zien wij in het optimaliseren van de materiaalstromen.” Hoe? Nadat SEW in anderhalf jaar tijd de productie-eilandjes tot kleine fabriekjes maakte – ze hebben het over fabrieken in de fabriek – is het nu zaak ze zowel intern als onderling ‘smart’ aan elkaar te koppellen. Dat betekent onder andere het afscheid nemen van starre logistiek zoals monorail systemen of transportbanden en de introductie van mobiele assistenten. Deze slimme rijdende platformen, al dan niet met robot, worden ingezet voor het halen en brengen van onderdelen of samengestelde producten naar een volgende processtap – bijvoorbeeld naar de lakstraat. Maar ze helpen monteurs ook bij de assemblagewerkzaamheden zelf. De industrie 4.0 visie van Soder: “Als we een opdracht krijgen moet die direct door de productie worden geleid. We bekijken de werkvoorraad van een productiecel en knopen vervolgens een van onze mobiele montageassistenten aan de opdracht. Aansluitend wordt het product het product gemaakt en vindt zelfstandig zijn weg door de fabriek tot aan het verzendpunt.
Eigen praktijk
In het kader van het project ‘Schaufenster Industrie 4.0′ in de fabriek in Graben-Neudorf fungeert de in eigen huis ontwikkelde en geproduceerde mobiele montageassistent als rijdende werktafel in een productiecel. Met zijn hulp worden aandrijvingen samengesteld, motoren gemonteerd, met olie gevuld, getest en naar de lakstraat gebracht. Het bijzondere hierbij is dat de mobiele assistent als Cyber Physical System alle voor de opdracht belangrijke informatie bij zich draagt en deze met de werknemers middels een vast gemonteerde tablet deelt. Middels een WLAN staat de assistent met de voorraadplanken in verbinding en laat de medewerker zien welk bouwdeel er waar gemonteerd dient te worden. Dat gebeurt vandaag de dag nog visueel, bijvoorbeeld met lampen, en de monteur ‘meldt zijn handelingen af‘ door op een knop te drukken. Maar in de toekomst ziet Soder hier ook mogelijkheden voor andere vormen van bediening, zoals met spraak.
Autonome automatisering
De mobiele assistent denkt altijd mee. Zo ondersteunt hij de mensen op de vloer door automatisch de juiste positie en hoogte aan te nemen bij een volgend montagepunt. Ook merkt hij zelfstandig op wanneer bepaalde goederen moeten worden aangevuld. Die constatering meldt hij zelfstandig aan de andere systemen, die dan – volledig geautomatiseerd – een nieuwe bestelling plaatsen. Naast de montage moeten de in de SEW-fabriek slim gekoppelde bewerkingseilanden ook kortere doorlooptijden mogelijk maken. Om de medewerker te ontzien, wordt ook hier een mobiel robotplatform ontwikkeld dat de machinebelading in combinatie met bin-picking voor haar rekening neemt.
Rolveranderingen
Volgens Soder blijft de mens belangrijk. De medewerker ontwikkelt zich in dit scenario alleen van een monteur of bankwerker tot een dirigent van met elkaar verknoopte productie-elementen. Hij is de creatieve beslisser en probleemoplosser die een wrijvingsloze productie in de fabriek verzorgt. Voor wat betreft vakbekwaamheid en competenties ziet Soder vooral verplichtingen voor het management. “Het management moet medewerkers op de op stapel staande veranderingen voorbereiden en ze in de nieuwe processen invoeren. Hun sociale competenties zullen in de toekomst daarom een nog grotere rol spelen.”
Wat kost dat?
Dan rest de onvermijdelijke kostenvraag. Want net als bij CIM, kan ook Industrie 4.0 aardig in de papieren lopen. Soder: “Industrie 4.0 vraagt om een holistische aanpak. Ook voor wat betreft het bepalen van de kosteneffectiviteit. Is aan het einde van de rit het operationele resultaat verbeterd? Dan heb je er goed aan gedaan. Ik druk anderen die met 4.0 aan de slag gaan dan ook op het hart dat de sleutel tot succes niet ligt in het alleen maar digitaliseren van je fabriek. Je processen moeten eerst op orde zijn. Anders heeft het geen zin en wordt het weer een bodemloze put. Maar doe je het goed, dan betaalt het zich net als in Graben-Neudorf in klinkende munt uit. We gaan er vanuit dat we onze doorlooptijden met nog 50 tot 70 procent kunnen reduceren en tegelijkertijd nog 20 procent aan waarde toevoegen. Opgeteld moet dit tot 30 procent meer productie in ‘dezelfde’ fabriek gaan leiden.”
De mobiele assistent: een technologisch inkijkje
De mobiele assistent zelf is een behoorlijk complex apparaat. En om zeker van te zijn dat hij precies deed wat hij moest doen, liet SEW niets aan het toeval over. Hij werd geheel in eigen beheer ontwikkeld en maar liefst 75 procent van alle onderdelen komt uit de eigen fabriek. Een kijkje onder de motorkap.
Een bijzonder onderdeel is de hybride energievoorziening van het voertuig. Deze is gebaseerd op SEW’s Movitrans technologie die in de jaren negentig voor het eerst het licht zag. Hij is opgebouwd uit diverse stationaire en mobiele componenten die een contactloze energieoverdacht mogelijk maken: de energie wordt middels elektromagnetische velden uit spoelen of geïsoleerde stationaire leidingen overgedragen. Deze bevinden zich op vaste punten, maar ook op de gebaande paden is overdracht mogelijk. Het vervolgens opslaan van de energie in de mobiele assistent gebeurt in een module vol met snelle tweelaagse condensatoren. Met een gelijkrichter die tussen de netaansluitingen en de opslagmodule schakelt, wordt het mogelijk de opgeslagen energie individueel te regelen. Het moeten opladen van een accu komt daarmee te vervallen.
Het toepassen van een snel opslagsysteem heeft diverse voordelen. Op de eerste plaats kunnen plekken waar geen netspanning is overbrugd worden, waardoor een zeer flexibel fabrieksconcept ontstaat. De mobiele assistenten zijn namelijk in staat om bij vaste laadstations zeer snel energie op te nemen en zich vervolgens vrij een weg door de fabriek te banen. Volgens Soder kan de mobiele assistent gemiddeld zo’n 12 minuten zelf redden, voordat er weer wat netspanning nodig is.
Haasje over
Volgens Soder is het assistentensysteem redelijk eenvoudig op de schalen. Er kunnen meerdere assistenten aan een montage-eiland of bewerkingsstation worden gekoppeld. De af te leggen weg of het instellen van de ‘bron’ en ‘doel’ coördinaten is een kwestie van drag & drop. Dat gebeurt met SEW’s eigen Movivision softwareplatform, waarmee niet geprogrammeerd maar geparametriseerd wordt. Mocht er een mobiele assistent uitvallen, dan gaat een andere assistent precies verder waar de andere gebleven was.
Big data en standaarden
Hoewel SEW behoorlijk wat bereikt, geldt dat volgens Soder nog lang niet voor het eindpunt. “Voor wat betreft de onderlinge koppeling van de stations met het logistieke concept is er nog heel wat te verbeteren. Realtime data moet volledig gestandaardiseerd worden en overal leesbaar zijn. Het slim gebruiken van bigdata-systemen is dan ook onontkoombaar voor de volgende stappen.“
Liam van Koert
