Industrie 4.0 van straks vereist nu een digitale (keten)strategie

machinebouw

De Duitse regering heeft de koers uitgezet naar een industrie waarin alles met alles verbonden is. Een industrie die razendsnel – real time zelfs – kan reageren op elke specifieke klantvraag. Maar op de weg daarnaartoe is de huizenhoge hindernis van gebrek aan openheid te overwinnen.

De winnaars van straks zijn de bedrijven die nu een digitaliseringsstrategie uitzetten. En daar de volledige keten bij weten te betrekken. Dat gaat dus nog wel even duren... tenzij de marktdruk snel gaat oplopen.

Topics van deze whitepaper • Het is de vraag of industriebeleid openheid in de industrie kan stimuleren laat staan afdwingen. • Een software-centric benadering moet standaardisatie vergemakkelijken. • ‘De winnaars zetten de klant bij wijze van spreken zelf aan het roer.’ • De Industrie 4.0 – digitale ondernemingen in digitale ketens – laat nog op zich wachten, maar druk vanuit de markt kan de introductie versnellen • Big data bieden veel kansen, maar maken ook kwetsbaar; wachten tot de veiligheid gegarandeerd is, is echter geen optie • De scope van industrieel ontwerpers wordt in de Industrie 4.0-omgeving heel breed • Nieuwe ontwerpsoftware moet zorgen dat ze het overzicht op alle variabelen die klantbehoeften beïnvloeden behouden

1. Industriebeleid versus marktwerking De afgelopen crisisjaren hebben laten zien dat een economie niet alleen afhankelijk kan zijn van dienstverlening, maar ook een producerende industrie nodig heeft. Maar dat vraagt wel een overheidsbeleid dat zorgt dat die industrie over de juiste mensen en middelen beschikt om internationaal te kunnen concurreren. Het stimuleren van samenwerking tussen onderzoeksinstellingen en bedrijfsleven zal een belangrijk overheidsinstrument zijn, zoals in Duitsland. Voor het onderwerp ‘industriebeleid’ geldt al gauw Duitsland als voorbeeld. Begin 2012 kregen de ontwikkelingsactiviteiten van de Duitse industrie een gemeenschappelijke koers mee door de lancering van Industrie 4.0-beleid door het kabinet-Merkel. In feite geen route naar nieuwe technologieën, maar naar de integratie van bestaande. Om die sterke Duitse industrie toekomstbestendig te maken, moeten machines, producten en mensen onderling en met elkaar worden verbonden. Omdat deze connected industry in staat is razendsnel, real time, adequaat, op maat te reageren op een veranderende klantvraag. Dat vraagt om meer openheid en juist daarin heeft ook de Duitse industrie nog een behoorlijke weg te gaan.

Openheid is eng Het is dan ook zeker geen toeval dat Bosch Rexroth vorig jaar op de Hannover Messe de prestigieuze Hermes Award won met Open Core Engineering. Dat is eigenlijk geen product maar een visie, en een ‘softwarevertaler’. Daarmee kunnen klanten en toeleveranciers heel gemakkelijk toegang krijgen tot de software die is ingebakken in de aandrijfsystemen van de fabrikant. Dat maakt het hun veel gemakkelijker om sneller elkaars specialismen te koppelen en tot volledig nieuwe zaken te komen. En die snelheid is geboden als zij in de wereld van Industrie 4.0 en internet of things (IoT) rendabel heel kleine series of zelfs klantspecifieke one-offs op de markt willen kunnen brengen. In grote lijnen is met Open Core Engineering een structuur beschikbaar om een deel van die Industrie 4.0 te realiseren. Waar het in de industrie vooral aan schort, is een houding om ook daadwerkelijk open met elkaar te gaan samenwerken. Wil je er zinvol gebruik van maken, dan zal die openheid wel betracht moeten worden. En ontstaat al gauw de vraag wat dan het verdienmodel is als in principe iedereen met jouw kennis aan de haal kan gaan. En ook waar de verantwoordelijkheid dan precies ligt voor datgene wat een aandrijving vervolgens doet als een klant van de aansturing helemaal herprogrammeert. Dat zijn vragen waar ook Bosch nog het antwoord op moet vinden.

In de hele levenscyclus Als we het over openheid hebben, hebben we het niet alleen over toegankelijkheid bieden in het ontwikkelingsproces van een machine, maar ook in het gebruik, het onderhoud en andere fases van de levenscyclus. En niet alleen tussen machines en de onderdelen ervan, maar ook tussen en met producten, ERP- en MES-lagen (SCADA), informatie op internet, gegevens die opgeslagen zijn in ‘the cloud’, et cetera. Hiervoor is het noodzakelijk dat alles ten eerste dezelfde ‘taal’ spreekt. In al die fases en op al die niveaus (van werkvloer tot board) worden bedrijven dus geacht samen te werken en juist daarin heeft de Nederlandse industrie een voorloperspositie. Onze industrie is daarin verder dan de Duitse, die nog veel meer bestaat uit verticaal geïntegreerde bedrijven die onderdeel zijn van vastgeroeste toeleverketens. In zo’n constellatie kom je niet snel tot de maatoplossingen waar de klant om vraagt. Het bijzondere is dat de Duitse regering dat in de gaten heeft en daarom de aanzet heeft gegeven met haar Industrie 4.0-beleid tot een koerswijziging die de Duitse industrie moet ondergaan om niet alleen concurrerend te zijn maar het ook te blijven.

Lastig afdwingbaar Nu is het natuurlijk maar helemaal de vraag overheden met hun industriebeleid openheid in die industrie kunnen ‘afdwingen’. Voor cyber-physical systems als Industrie 4.0 is de technologie en zijn de softwaretools voorhanden. Technologisch zijn er voor standaardisatie in feite geen uitdagingen. Commercieel des te meer. Want, veel bedrijven zijn – begrijpelijk – geneigd hun winstmakers, hun ip (intellectueel eigendom) af te schermen van de concurrentie. Hoe lastig de route naar standaardisatie zal zijn, blijkt wel uit eerdere pogingen van industriële fabrikanten om tot open communicatiestandaards te komen. Er is niet eens één standaarddefinitie van het begrip ‘Industrie 4.0’ en de route ernaar toe. Er zijn bedrijven die stellen dat Industrie 4.0 reeds bestaat en dat zij al jaren conform werken. Die hebben zeker niet geheel ongelijk want veel bedrijven zijn nu al een beetje met Industrie 4.0 bezig. Op productieniveau bestaan er al dwarsverbanden tussen MES-, ERP- en Proceslagen, met koppelingen naar de financiële administratie, de supply chain, etc. Maar dit kunnen we beter scharen onder de noemer Business Process Integration. Industrie 4.0 en de bedrijven en platform die daarop serieus inzetten beogen veel verder te gaan.

Te hardwarematig Standaardisatie wordt ook gefrustreerd door de neiging van veel machine- en apparatenbouwers om hardwarematig tot oplossingen te komen. Engineers zijn opgeleid en opgevoed om eerst een hardwareconstructie te bouwen en daarna pas na te denken over de softwarematige besturing. Terwijl de toekomst er een zal zijn waarin de klant steeds sneller om nieuwe toepassingen vraagt, en dat vraagt om software-centric ontwikkelen en ontwerpen. Die hardware-gerichtheid heeft veel te maken met de achtergrond van het zittende management: veelal hardware-engineers. En die zijn het van huis uit gewoon software te zien als een soort lijm: je ontwerpt eerst de hardware en daarna plak je de diverse onderdelen met software aan elkaar tot een werkend geheel. Maar er zullen steeds meer softwaremensen bijkomen die straks ook het management gaan bepalen. Zij zullen aan de slag gaan met verdienmodellen waarin de software minstens net zoveel gewicht heeft als de hardware. En zij zullen bij het ontwikkelen van een machine niet zozeer de motoren, de bouten en moeren en het plaatwerk als uitgangspunt nemen, maar de software die die tastbare zaken hun functies geeft. Zo heeft het ontwikkelingsbedrijf CCM onlangs voor de digital pathology scanner van Philips Healthcare de soft- en de hardware volledig parallel aan elkaar ontwikkeld, binnen een veel kortere time to market.

Winnaars Een software-centric benadering zou open standaardisatie dus moeten vergemakkelijken en hoeft waarschijnlijk helemaal niet afgedwongen te worden met industriebeleid. Want uiteindelijk draait het allemaal om de klant. Om in de markt te blijven zal openheid, en de bereidheid zich te voegen naar een standaard, een ‘verplichting’ worden.

Bedrijven die het software-centric ontwikkelen in de vingers hebben zijn de winnaars van de toekomst. In een omgeving waarin via het internet alles met alles kan worden verbonden, heeft zo’n benadering veel meer succes. Kijk naar de opkomst van de software-centric iPhone en het succes van de Android-smartphone, afgezet tegen het falen van de hardware-centric Nokia-toestellen. Het grote nadeel van de vorige generatie Nokia’s was dat je er geen toepassingen aan kon toevoegen. Het grote voordeel van de smartphones is dat dat wel kan, simpelweg door er een stuk software, een app, op te downloaden. Zo kun je er een camera, of een navigatiesysteem of een gitaartuner van maken. Al die apps zijn ontwikkeld op een open platform, toegankelijk voor iedereen die een app wilde bouwen.

Nederlands industriebeleid Het Nederlandse industriebeleid moet dus niet gericht zijn op het afdwingen van zaken die de markt wel afdwingt. De Nederlandse overheid zou, samen met de industrie en de kennisinstellingen, keuzes moeten maken voor het stimuleren van de ontwikkeling van bepaalde technologieën van belang voor de realisatie van Industrie 4.0. Bijvoorbeeld door de focus van technische opleidingen te verleggen van de hard- naar de software.

Nog belangrijker, dat Industrie 4.0 überhaupt op de politieke agenda geplaatst wordt. FME, het ministerie van EZ, TNO, VNO-NCW en de nieuwe Kamer van Koophandel zijn het project Smart Industry met als eerste stap een verkenning van de internationale en technologische ict-ontwikkelingen en de impact die deze op de Nederlandse industrie hebben. De initiatiefnemers hebben de gezamenlijke ambitie om de Nederlandse industrie in de wereldtop te laten excelleren. ‘Met het programma ‘Industrie 4.0’ zet Duitsland baanbrekende stappen. Ook voor Nederland ligt er een enorme uitdaging op het kruisvlak van industry en intelligence’, zo verklaren de initiatiefnemers.

2. Digital enterprise: de juiste informatie op het juiste moment

Winnaars zijn bedrijven die zich zo snel en goed mogelijk weten te veranderen in de digital enterprises waaruit de Industrie 4.0 bestaat. Zulke digitale ondernemingen hebben voor op hun gewone concurrenten dat ze succesvoller zijn, omdat ze adequater en sneller reageren op klantvragen. Ze kunnen de juiste informatie van mensen en systemen op het juiste moment bij de juiste persoon of machine terecht laten komen. Dat zijn de bedrijven die de vruchten zullen plukken van de 900 miljard tot 2,3 miljoen dollar per jaar aan productiviteitswinst die, volgens het onderzoeksrapport Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy (mei, 2013) van het McKinsey Global Institute, het Internet of Things vanaf 2025 zal opleveren.

Digitale enterprises beschikken over ‘smart factories’, over plants vol met ‘intelligente productiesystemen’: intelligente machines, flexibele voorraadsystemen en andere productiemiddelen die onderling allerlei soorten informatie uitwisselen en op basis daarvan zelfstandig werken. En ze beschikken over een set van hoogopgeleide mensen op die processen niet te bedienen, maar vanaf een hoger abstractieniveau regisseren. Zo kunnen die digitale ondernemingen hun productie en logistiek verbeteren en hun materiaalgebruik, afvalstromen en energiegebruik verlagen. Met als eindresultaat betere producten en een betere/snellere service tegen lagere kosten.

Een goede duiding van een digital enterprises ontstaat door te kijken naar de drie hoofdcomponenten van elke onderneming: • de strategische component, • de technologische component, • en managerial component. Bij die eerste gaat het met name om het verdienmodel, de toegevoegde waarde waarvoor de klant een bedrag wil betalen waarmee de investering met winst is terug te verdienen. De technologische component omvat onder meer de technologie nodig om tot producten te komen, incluis de CAD/CAM/CAE-systemen om de producten te ontwikkelen en efficiënt maakbaar te engineeren. De derde component betreft het administratieve proces van onder meer sales, offertes, inkoop en uitbesteding.

Digitaliseren op alle niveaus Zo’n onderneming kan worden gedigitaliseerd door de machines, mensen en producten erin via het internet (of things) met elkaar te laten communiceren.

Binnen de technologische component kan dat betekenen dat een product al tijdens het maakproces aan de productiemachine vertelt dat hij fouten bevat. Het zou zelfs een lerend systeem kunnen zijn dat de uitval kan verlagen door informatie over de oorzaak van uitval – in de vorm van bijvoorbeeld SPC-informatie (statistical process control) – te vertalen in een verbetering van het proces of zelfs van de CAD-file van het product. Bij productontwikkeling kunnen systemen als 3DExperience van Dassault Systèmes klanten virtueel ervaring laten opdoen met een product, zelfs voordat er een prototype is gemaakt.

Binnen de strategische component kan digitalisering ervoor zorgen dat analyses van real time data over het productie- of verkoopproces, die op het dashboard van het general management verschijnen, aanleiding geven tot aanpassing van de strategie en het verdienmodel. Zoals ThyssenKrupp, dat zijn personenliften tegenwoordig ook gebruikt om voor de klant data te verzamelen over mensenstromen in een gebouw. Dé manier om je straks als fabrikant van ‘hardware’ te onderscheiden is met software. Of beter met de dienstverlening die die software mogelijk maakt doordat het alles met alles verbindt. Maar digitalisering kan ook aanleiding geven voor een strategische switch van productie naar Manufacturing as a Service (MaaS). Dan is het voortaan vooral de klant die ontwikkeld en ontwerpt. De toeleverancier waakt alleen nog over de maakbaarheid met slimmer algoritmes achter een internetportal. Vervolgens gaat een productieapparaat met snij-, frees- en draaimachines plus 3D-printers volautomatisch aan de slag gaat. Een voorbeeld van zo’n onderneming is het Nederlandse 247TailorSteel.

Digitaliseringsstrategie Nu vergt die digitalisering behoorlijk wat investering, maar de succesvolle digitale onderneming is er niet per definitie een van financiers met diepe zakken. Om de gigantische informatiestromen, de befaamde big data, die ontstaan in een digitale onderneming te beheren en zinvol in te zetten, heb je een supercomputer nodig. Binnen vijf à tien jaar echter, passen dergelijke computers in een desktop en zijn binnen het bereik zijn van elke onderneming. Dus de succesvolle ondernemingen van de toekomst zijn niet zozeer kapitaalkrachtig, maar worden geleid door management dat nu al bezig is met het ontwikkelen van een strategie voor stapsgewijs implementeren van die digitalisering.

Eerst goed nadenken Zo’n digitaliseringsstrategie vergt wat allereerst goed nadenken over wat nodig is aan lagen en aan koppelingen tussen de lagen om het totale proces van ontwerp tot en met productie en aflevering beter en economischer te laten verlopen. Het vergt in de eerste plaats strategische keuzes, antwoorden op een vraag als: hoe snel wil je als bedrijf kunnen reageren op vragen uit de markt? Heel snel? Dan zal de materialen- en grondstoffenvoorraad altijd op peil moeten zijn. Moeten daarvoor onderdelen ingekocht worden, hoe snel kan ik die dan in huis hebben? Is daarvoor voldoende – goed opgeleid - personeel beschikbaar, zijn daarvoor productielijnen beschikbaar, etc.? Of antwoorden op een vraag als: hoe duurzaam wil je dat je processen zijn? Zeer duurzaam? Dan zal je slimme tools een plaats in je processen moeten geven die het actuele energieverbruik koppelen aan het productieverloop, zodat elk verbruik direct zichtbaar en traceerbaar is.

Informatie- en communicatiestrategie Vervolgens vraagt een digitaliseringstrategie om de uitwerking van een tweetal afgeleide strategieën: een informatie- en een communicatiestrategie.

• In de informatiestrategie wordt vastgelegd welke informatie op welk moment in welke hoeveelheid bij welke machine (of onderdeel daarvan) of welk mens terecht moet komen om die een bepaalde taak uit te laten voeren. • De communicatiestrategie gaat in op de wijze waarop informatie wordt overgebracht. Via welke stroom: mens-mens, mens-machine, machine-machine, product-machine? Intern, maar ook extern, binnen de keten. De keuze is afhankelijk van wat je met die overdracht wil bereiken. Of je een bepaalde productiehandeling exact uitgevoerd wil zien, of dat je iets wil uitleggen of overtuigen. Digitale communicatie is niet overal geschikt voor. Soms is direct persoonlijk contact het meest effectief en efficiënt.

Zo ontstaan ondernemingen die sneller zijn dan de concurrentie. Die in staat zijn zoiets als Manufacturing as a Service aan te bieden en dergelijke extra toegevoegde waarde op de markt te hebben in reactie op real time informatie uit die markt. In feite doordat zij de klant hun complete engineerings- en productiecapaciteit in handen geven. Zij zetten de klant bij wijze van spreken zelf aan het roer.

Vooroplopende sectoren? Zijn er ook bepaalde industriële sectoren aan te wijzen die vooroplopen en al (groten)deels gedigitaliseerd zijn? Grote ondernemingen als Airbus en Boeing en ook automotivebedrijven hebben al de nodige digitaliseringsstappen gemaakt. Dat juist die ondernemingen zover zijn, heeft ongetwijfeld met hun financiële draagkracht te maken. Vooral bedrijven actief in sectoren als de mode of de semicon zullen als digital enterprise veel beter kunnen reageren op de grillige vraag in hun markt. Want het is nu eenmaal niet zo moeilijk om efficiënt te produceren en het is ook niet zo lastig om snel de marktvraag te beantwoorden. Waar het steeds meer om draait is beide te doen, op hetzelfde moment: efficiënt produceren van producten die steeds weer nauw aansluiten op een snel veranderende marktvraag. Dat weegt niet alleen zwaar in de grillige b2c-hoogvolume-industrie, maar uiteindelijke evenzeer in de de high mix, low volume b2b-segmenten.’

3. Digitale waardeketens: niet anders, wel sneller

Het belangrijk doel van Industrie 4.0 is configure-to-order. Maar ook in een gedigitaliseerde omgeving blijven er voorlopig grenzen aan het aantal verschillende opties dat een smart-customized bedrijf kan bieden. Want, omwille van efficiency, kan de toeleverketen vooralsnog maar een beperkte hoeveelheid voorraad houden. De klant ‘aan het roer zetten’ van de eigen digital enterprise kan zo’n onderneming alleen waarmaken als hij deel uitmaakt van een digitale keten.

De digital supply chain van de toekomst zal niet alleen volledig open zijn, maar ook wat anders ingericht. Door de vraag naar customized producten zullen er platforms worden ontwikkeld waarop talloze combinaties van modules en componenten worden samengebracht. Die eindconfiguratie komt terecht bij lokale, mogelijk kleine assemblageplants, dicht bij de eindklant. De ontwikkeling en productie van modules en kritische componenten echter zal plaatsvinden in vaak omvangrijke, centrale plants, daar gesitueerd waar de benodigde grondstoffen en mensen ruim en scherp geprijsd beschikbaar zijn. Daar zijn die onderdelen in grote hoeveelheden efficiënt te produceren. Een Coca-Cola zal op enkele plaatsen in de wereld zijn siroop maken, die dan wordt verscheept naar locaties bij de markt waar ze de limonade produceren – afhankelijk van de lokale smaakvoorkeuren – en verpakken. Ook de automotiveketen zal langs die lijnen worden samengesteld.

Digital system supplier Deze trend zal de ketenpositie van de system supplier verder versterken. Nu al krijgen die toeleveranciers steeds meer verantwoordelijkheid voor het ontwerp. En dat zet zich door onder invloed van de voorbodes van Industrie 4.0. Want de oem ziet zich, door de toenemende individualisering van de producten geconfronteerd met steeds korter levenscycli en een vraag die steeds grilliger en onvoorspelbaarder wordt. Die oem wil in een downturn niet met veel verschillende toeleveranciers zaken doen, maar wil ook niet drooglopen als er plots een snelle ramp-up volgt. Dat leidt ertoe dat ook de ontwerpverantwoordelijkheid voor een of meer complete modules bij die system supplier terechtkomt. Bij de top- systeemtoeleverancier wel te verstaan. Die zullen de ruimte krijgen hun functie van spin-in-het-web, tussen de oems en de second tier suppliers in, te ontwikkelen en zo een steeds hogere plek in de keten in te nemen.

Natuurlijk zal er ook plaats blijven voor de commodity-leveranciers en procesleveranciers, mits die investeren, bijvoorbeeld in hun park van – energiezuinige - bewerkingsmachines en robots dat in hoge mate zelfsturend is, zodat management en klanten zich daar niet druk over hoeven te maken. Deze second tier toeleveranciers zullen mee moeten om concurrerend te blijven, maar dat is niet anders dan nu. Zonder bijvoorbeeld een bibliotheek met CAD-files verkoop je tegenwoordig al geen enkele connector of servomotor meer. En ook nu al willen veel klanten dat het bewerkingsproces van hun onderdeel volledig gedocumenteerd wordt, zodat er maximale zekerheid is over de kwaliteit en de doorlooptijd.

Tenzij je heel goedkoop bent: reshoring mag dan wel een trend zijn; uitbesteden in lagelonenlanden blijft.

Geen verticale (des)integratie Behoudens de positie van de system suppliers zou er voor het overige wel eens niet zo heel veel kunnen veranderen aan de samenstelling van de toeleverketen. Voorlopig zullen er geen grote partijen ontstaan die de hele keten afdekken. De behoefte aan snel en klantspecifiek kunnen leveren van zeer complexe zaken neemt toe. Dat vraagt om meer beheersing van de processen waarmee juist digitale ondernemingen zich onderscheiden. Maar juist door die digitalisering en connectivity zal het incorporeren van andere ketenactiviteiten, omwille van meer controle, niet nodig zijn. Heel veel kan dankzij die technologie volledig automatisch verlopen. Toeleveranciers zullen bijvoorbeeld een veel beter zicht krijgen op het ontwerpproces bij de klant en veel eerder feedback op de maakbaarheid kunnen geven. Dat zal heel wat fouten en kosten besparen.

Verticale integratie zal zich dus niet doorzetten. Maar, het aantal ketenpartijen zal voorlopig ook niet stijgen. Natuurlijk, door die toename van technologie om processen te beheersen zou het in principe mogelijk zijn bepaalde producten met honderd of meer zeer gespecialiseerde toeleveranciers te ontwerpen en te produceren. In de praktijk echter zal het gevoel bij ondernemers ‘onvoldoende controle’ te hebben sterker zijn, zeker als in die keten partijen opgenomen moeten worden van over de hele wereld, vanuit heel andere - bijvoorbeeld Aziatische - culturen, met hun geheel andere opvattingen over IP.

Wel zullen ketens veel meer per continent georganiseerd worden, een trend die nu al in veel sectoren waaronder de automotive is ingezet. Loonkosten zullen in die sterk geautomatiseerde wereld minder een rol spelen, transportkosten – incluis de mvo-nadelen die er aan kleven – des te meer.

Open ketens zijn de winnaars Concluderend, de Industrie 4.0, bestaande uit digitale ondernemingen in digitale waardeketens, zal nog wel even op zich laten wachten. De grootste vertrager is het gebrek aan standaardisatie en openheid om de gevraagde connectiviteit te realiseren. Maar er is ook een versneller: om aan de snel veranderende, individualiserende vraag van de eindconsument te voldoen, moet je time-to-market steeds korter worden en dat kan alleen als er volledige openheid is tussen uitbesteders en toeleveranciers. Als je zelf die openheid niet betracht, zal de concurrent het wel doen en ben je weg. Die openheid zal meer en meer zijn intrede doen in bedrijven met de instroom van jonge mensen die zijn opgegroeid met open innovatie.

4. Big data voor de big picture

Binnen Industrie 4.0 zullen alle apparaten en de onderdelen daarvan met elkaar verbonden zijn. Dit zal een gigantische datastroom opleveren die in alle fases van de waardeketen zeer zinvol kan zijn om op de acteren. Die gegevens kunnen gebruikt worden om consumentengedrag te voorspellen en daar de marketing op af te stemmen. Maar ook voor het optimaliseren van het design, de productie, het supply chain management en de service zijn die analyses heel goed in te zetten, in de b2c- én de b2b-sfeer. Dat gebeurt nu al.

Niet meer naast het spoor BMW bijvoorbeeld heeft een zeer groot, wereldwijd wagenpark dat vol zit met sensoren, die – as we speak – real time worden uitgelezen. Informatie die gebruikt wordt om die auto te optimaliseren. Door bijvoorbeeld de informatie van grote aantallen van een bepaald type rem met slimme algoritmen te analyseren kun je het gedrag herkennen dat voorafgaat aan een storing. Dat betekent dat BMW een klant kan adviseren de remmen te laten repareren voordat ze kapot gaan. Maar ook industriële bedrijven die geen miljoenen, min of meer identieke producten in de markt hebben staan, zetten nu al big data in om hun performance te verbeteren. Zoals ASML. Dit semiconbedrijf heeft bijvoorbeeld gekeken naar het zich voordoen van bepaalde storingen in de tijd. Op die manier ontdekten ze bij een bepaalde machine uitval steeds als er vlak langs het pand van een klant een trein langsreed, door de trillingen die die veroorzaakten. Nu adviseren ze hun machines niet meer in panden pal naast het spoor te plaatsen.

Vernuftige algoritmes Juist uit de combinatie van vernuftige algoritmes en datastromen uit de installed base kunnen industriële bedrijven heel veel mogelijkheden gebieden. Zo’n slim model is ontwikkeld door de Google Artificial Intelligence Teams. Die hebben een algoritme gevoed met 12 miljoen plaatjes van een kat en nu is dat zelfstandig in staat een foto van een kat uit te filteren. Met die kwaliteit aan patroonherkenning kan een industrieel bedrijf ook veel. In de kwaliteitscontrole kunnen er, volledig automatisch, afwijkingen mee geconstateerd worden. Ook het redesignen kan straks volledig automatisch. Patronen in zaken als storingen, userinterface-gebruik, energieverbruik en slijtages kunnen automatisch gedetecteerd worden en vertaald worden in aanpassingen in het ontwerp. Of zelfs in de productie ervan, als met die re-design een 3D-printer wordt aangestuurd. Esthetiek zullen computers nog niet snel in de vingers krijgen, maar het volautomatisch optimaliseren van een bestaand ontwerp is binnen tien jaar niets bijzonders meer.

En – vanzelfsprekend – zal dat type van automatiseringen zich niet strikt afspelen binnen afzonderlijke bedrijven, maar ook binnen complete supply chains: een automatisch gegenereerde re-design kan zonder tussenkomst van een mens vertaald worden in nieuwe specificaties voor een toeleverancier. Big data kunnen ook gebruikt worden voor het verhogen van de betrouwbaarheid van toeleverketens.

Wat wordt wanneer schaars? Big data kunnen ook gebruikt worden voor het verhogen van de betrouwbaarheid van toeleverketens, zoals IBM twee jaar geleden aantoonden. Het bedrijf gebruikte daarvoor niet zozeer informatie uit de eigen installed base, maar onder andere meteorologische gegevens. Daarmee voorzag de fabrikant van businessmachines overstromingen in Thailand en is al, voordat de concurrentie daaraan toekwam, leveranciers van harde schijven uit andere regio’s gaan inzetten. Zo zijn er ook vaste patronen te herkennen in het inkoopgedrag van Chinese bedrijven waarmee voorspeld kan worden hoe de vraag naar schaarse grondstoffen zich gaat ontwikkelen.

Europese achterstand? Big data kunnen dus op tal van manieren worden ingezet om de concurrentie voor te zijn, in alle fases van de waardeketen. Nu kijken ze in de VS en China wat anders tegen privacy aan dan in West-Europa. De vraag is of de Europese industrie niet een grote achterstand laat ontstaan op de concurrentie in de VS en China, omdat ze bang is voor consumentenschandalen en schendingen van de eigen privacy.

Schandalen kunnen natuurlijk zeer schadelijk zijn en moet je voorkomen. En vanzelfsprekend is beveiliging van de eigen IP en marketingideeën een zeer belangrijk issue waar serieus werk van moet worden gemaakt. Het in toenemende mate verbinden van mensen, machines en processen wereldwijd vergroot de kwetsbaarheid voor cybercriminaliteit. De kansen op verstoring van het productieproces, spionage door concurrenten en de diefstal van IP worden hierdoor groter. Die kwetsbaarheid wordt met name veroorzaakt door de oudere systemen in het netwerk. Zijn de nieuwste systemen wel behoorlijk bestand tegen aanvallen van buitenaf, de ouder manufacturing controlsystemen als SCADA en ICS zijn dat niet en daardoor de potentiele Achilleshiel van veel bedrijven. ‘There are millions of legacy control systems open to attack from even the slightly experienced hacker’, waarschuwde het MIT’s Geospatial Data Center onlangs. Op het beveiligen van juist die oudere systemen moet de focus komen te liggen van het industrieel management.

Maar het mag niet betekenen dat onze industrie dan maar stil blijft afwachten totdat alles, naar onze Europese smaak, afdoende beveiligd is en andere industrieën in andere regio’s een voorsprong hebben genomen die niet meer in te halen is. Dat is iets waar wat evenzeer aandacht vraagt als de bedreiging van de pri vacy.

5. Ontwerpspeelveld wordt breder dan een mens kan overzien

Natuurlijk brengt Industrie 4.0 ook met zich mee dat producten efficiënter gemaakt kunnen worden en dus tegen een lage prijs geproduceerd kunnen worden, maar belangrijker is dat je een goed product maakt dat voorziet in de behoefte. Een Miele kost vijf keer meer dan een andere wasmachine, maar wordt nog altijd goed verkocht, omdat de klant weet dat hij erop kan vertrouwen dat het apparaat veel langer meegaat. Producten hoeven voor de klant niet perse goedkoper te zijn. En dat is ook plezierig voor de maker, omdat op dure producten gemakkelijker een goede marge is te behalen. De industrieel ontwerpers die de TU’s en hbo’s op de arbeidsmarkt zetten moeten dus primair gefocust zijn op het begrijpen van de klant, om iets te kunnen ontwerpen dat aansluit bij de behoeften van de klant. En dat wordt door Industrie 4.0 niet eenvoudiger.

Veel bredere scope Industrie 4.0 zal het vak van industrieel ontwerper drastisch veranderen. Als elke product intelligent is en in verbinding staat met andere producten dan heb je als ontwerper een veel bredere scope nodig. Natuurlijk blijft het fysieke product onmisbaar, maar een ontwerper zal veel aandacht moeten geven aan bijvoorbeeld het platform waarop dat product draait, om zich een goede voorstelling te kunnen maken van hoe de klant dat product zal ervaren. En dat wordt steeds lastiger.

Niet lineair bedacht De iPhone bijvoorbeeld is ontwikkeld vanuit het idee dat deze smartphone meer functies moest krijgen dan alleen bellen en er dus allerlei programma’s op moesten kunnen draaien net als binnen Microsoft Windows. Door de software toegankelijk te maken en iedereen in de gelegenheid te stellen zelf apps te ontwikkelen zijn er nu al meer dan een half miljoen ontwikkeld, die via de Appstore van Apple soms verkocht worden tegen bedragen die ze bij Apple nooit voorzien hadden. Dit is allemaal niet lineair bedacht, want dat valt voor een ontwerper niet allemaal te overzien. Zelfs trendwatchers als IDC kunnen niet alles voorzien: zij voorzagen geen ruimte in de markt tussen de smartphone en de laptop in, en even later verscheen met veel succes de tablet waarmee je – behalve bellen - hetzelfde kunt als met de smartphone, maar dan gemakkelijker dankzij het grote scherm.

Data vergaren én vertalen De moderne industrieel ontwerper moet zich dus, behalve op het uiterlijk, inwendige en de maakbaarheid van het product, ook concentreren op een complete set van services waarin de klant ook geïnteresseerd is. Hij moet zich een voorstelling maken van hoe de klant product en services zal gaan gebruiken, en hoe dan bijvoorbeeld de user interface eruit moet zien.

Daarom is zoiets als data mining en data analyse een wezenlijk onderdeel van het studieprogramma van de IO-opleiding als die van de Universiteit Twente. Om te zorgen dat je niet alleen data vergaart, maar het ook nog kunt vertalen in zinvolle feedback waar je volgende productversie mee kunt verbeteren. Worden in Duitsland ontwerpers nog behoorlijk monodisciplinair opgeleid en ingezet, wordt er geconcentreerd op het maakbaarheid en het maakproces, in Twente worden ze breed opgeleid en krijgen dus ook wat mee over zoiets als het lifecycle-denken, over cradle to cradle, met de focus op het product.

Veilig ontwerpen nog niet mogelijk Om voor de Industrie4.0 omgeving te kunnen ontwerpen moet dus een veel breder speelveld worden overzien, breder dan waartoe een mens in staat is. Veel van de CAD-software speelt al op veel aspecten van die brede ontwerpersverantwoordelijkheid in. Maar er zijn ook nog een aantal leemtes. Als bepaalde toepassingen niet in de standaard-suite is meegenomen, dan beschikt een fabrikant als Dassault Systèmes wel over de expertise om dat voor een klant op maat te programmeren, incluis de mogelijkheid producten in de CAD-fase volledig te testen en dus veilig te ontwerpen.

Teveel opties Autofabrikanten brengen momenteel, door alle opties, zoveel verschillende modellen op de markt dat er statistisch slechts eens in de 300 jaar twee precies dezelfde wagens worden verkocht. De veiligheid van auto’s, met name vanwege de talloze combinaties van de softwaresystemen, kan dus nooit goed gegarandeerd worden. Er worden meer configuraties op de markt worden gebracht dan er getest kunnen worden. ABS-systemen worden bijvoorbeeld afzonderlijk ontwikkeld en getest, maar of die allemaal goed interacteren met alle beschikbare motormanagementsystemen in combinatie met bepaalde navigatiesystemen en cruise controls, dat is bijna niet te controleren in de ontwerpfase. Omdat de koppeling met het navigatiesysteem niet goed werkte is het voorgekomen dat auto’s met een adaptieve cruise control netjes de snelheid aanpaste aan de voorganger, maar gas gaven als die bij een rotonde rechtsaf sloeg, in de veronderstelling dat de weg vrij en doorgaand was.

Alle ontwerpkennis in CAD Ook de koppeling met ERP is nog verre van optimaal. Als een ontwerper een bepaald materiaal of een bepaalde component toepast, geeft zijn CAD-systeem geen waarschuwing als dat materiaal moeilijk recyclebaar is of als dat component binnenkort obsolete wordt en dus veel duurder. De Universiteit Twente werkt aan een systeem dat per ontwerp kan uitrekenen of en waar het op doodloopt. Dit in het kader van het IOP Integrale productcreatie en –realisatie, samen met bedrijven als Vanderlande, Océ, Philips en Panalytical. Om te komen tot CAD-software die rekening houdt met alle kennis en ontwerpregels, die nu alleen in ordners in de archiefkast voorhanden zijn. Natuurlijk kan Dassault Systèmes voor een bepaalde klant een laag op Catia bouwen, om al die specifieke regels een plek te geven, of kan de klant dat deels in eigen beheer doen met de hulpmiddelen die de CAD- leverancier daarvoor aanbiedt, maar het doel is straks alle ontwerpkennis in de ontwerpsoftware te krijgen.

3DExperience-platform geeft het complete zicht op klantbehoeften

Hoe meer kennis tijdens het ontwerpen beschikbaar, des te succesvoller de producten. Daarom heeft Dassault Systèmes geïnvesteerd in de bouw van het 3DExperience-platform. Daarmee is het makkelijker de datamassa te doorgronden en beslissingen op te baseren. Als big data op deze wijze wordt beheerst, wordt het bruikbare intelligentie en waardevolle asset.

He is een beslis- en ontwerpsysteem dat data, mensen, oplossingen en ideeen met elkaar verbindt, van binnen het eigen bedrijf maar ook van daarbuiten. Om die manier moet iedereen binnen een bedrijf, van werkvloer tot boardroom alle informatie tot zijn beschikking krijgen nodig om de juiste, optimaal geïnformeerde beslissingen te nemen. Om te komen tot producten die de consument die beleving geven die nauw aansluit bij zijn persoonlijke, snel wisselende behoeften.

Het systeem werkt met vier typen app’s: social & collaborative apps, 3D-modelling apps, content & simulation apps en informations intelligence apps. De social & collaborative apps geven de gebruiker toegang tot het complete interne en externe business ecosysteem van collega’s, toeleveranciers, klanten, kennisinstellingen etc. Om met al die partijen snel ideeën en informatie uit te kunnen wisselen. Met de 3D-modelling apps kan de ontwerper zijn 3D-models delen met iedereen binnen het bedrijf, van werkvloer tot boardroom. De informations intelligence apps bieden het management mogelijkheden alle beschikbare in- en extern beschikbare data te verzamelen, te segmenteren en de analyseren en op basis daarvan goed geïnformeerde beslissing te nemen. En de simulatie en content apps geven de ontwerper toegang tot gesegmenteerde interne en externe bronnen om de juiste vragen te stellen die leiden naar de relevante antwoorden. Een voorbeeld van een social & collaborative applicatie is de Mechanical Conceptual app van Solidworks, onderdeel van Dassault Systèmes. Bertrand Sicot, ceo van SolidWorks zegt over de app, die begin dit jaar gelanceerd is, dat het gebruikers in staat stelt samen te werken en onderscheidend en innovatief te zijn door het maximale uit 3D-productie en –-3D-printen te halen. ‘Met SolidWorks Mechanical Conceptual maken wij dat mogelijk. Voor het eerst in de geschiedenis kan de hele maakindustrie profiteren van een 'game-changing' sociaal platform. Dit platform verbindt de hele SolidWorks community met een nieuwe generatie proceservaringen voor de wereldwijde CATIA community. Hierdoor nemen de samenwerkingskansen voor SolidWorks-gebruikers sterk toe. Het zet de deur open naar een grote verscheidenheid aan industrieën en bedrijven, waar Dassault Systèmes met andere applicaties al een belangrijke speler is.’

Bron: linkmagazine.nl