10 jaar Industrie 4.0

Groot feest dit jaar voor de liefhebbers van automatisering en digitalisering, want Industrie 4.0 – het concept dat een toekomstvisie voor de fabriek van de toekomst uitstippelt – viert zijn tiende verjaardag. Hoog tijd dus voor een terugblik op een fascinerend verhaal over economische ambitie, een voor de industrie nooit geziene hype en de daardoor haast onvermijdelijke fase van desillusie die erop volgde.

“The Real 4.0” was een opmerkelijke slogan bij een van de standhouders op de Hannover Messe in 2018. De jaren voordien was het allemaal Industrie 4.0 wat de klok sloeg. Een product had een Ethernet connector? Dan was het “Industrie 4.0 ready”. Een online configurator was plots een app. De ontwerptekening een digital twin.

Slogans als “The Real 4.0” maakten in 2018 duidelijk dat de mensen in de industrie stilaan genoeg hadden van de adviezen en perspectieven die vaak mijlenver af stonden van de realiteit op de productievloer. Heel wat nieuwe oplossingen gingen gewoon veel te ver waardoor ze te ingrijpend of nodeloos complex waren. Andere waren dan weer oplossingen voor problemen die zich niet eens stelden. Of waarvoor al voldoende andere oplossingen beschikbaar waren.

Mensen wilden terug naar een pragmatische aanpak, gebaseerd op oude, vertrouwde principes zoals betrouwbaarheid, voorspelbaarheid en efficiëntie. Fabrieken draaiden immers op volle toeren en de eigenaars boekten forse winsten. Waarom zou men dat op het spel zetten voor een hippe, doch onzekere toekomstvisie?

Industriële revolutie

Zeven jaar eerder – in 2011 – was de context helemaal anders. De wereld had toen net de financiële crisis van 2008 achter de rug en er was veel onzekerheid omdat het prille economisch herstel grotendeels afhankelijk was van overheidsinterventies. Deel van die onzekerheid was dat overheden zelf een grote verantwoordelijkheid hadden gehad in het ontstaan van de crisis, en daar niet helemaal duidelijk over wilden zijn. Bovendien voelde de industrie constant de hete adem van de Aziatische tijger die maar niet te temmen leek en ons alvast qua loonkost en langzamerhand ook qua productiviteit leek in te halen.

In Duitsland was men een paar jaar eerder al gestart met het ontwikkelen van “HighTech Strategy 2020” – een programma waarmee het land zijn sterke reputatie als industriële mogendheid wilde veiligstellen en versterken. De federale overheid selecteerde in dat programma uiteindelijk tien projecten die financiële steun kregen om nieuwe, innovatieve oplossingen uit te werken. Een van die projecten – aangekondigd in 2011 – was Industrie 4.0.

Om de enorme ambities van het project in de verf te zetten werd de term 4.0 verklaard als een verwijzing naar de vierde industriële revolutie. Als eerste revolutie gold de introductie van de stoommachine aan het einde van de achttiende eeuw. De tweede revolutie was de opkomst van massaproductie, waarbij de assemblagelijn van Ford voor de Model T als doorbraakmoment beschouwd wordt. De derde industriële revolutie was het tijdperk van de moderne automatisering, ingeleid door de introductie van de PLC aan het eind van de jaren ’60.

Cyber-Physical Systems

Wat de vierde industriële revolutie zou kenmerken – zo stelde de werkgroep in het HighTech Strategy 2020 programma – was de opkomst van Cyber-Physical Systems en het Internet of Things. Met de stijgende populariteit van de term Industrie 4.0 en de betrokkenheid van steeds meer spelers is het concept nadien veel breder geworden en dus ook sterk verwaterd, maar het initiële concept was inderdaad behoorlijk revolutionair.

De idee was namelijk dat alle producten in de toekomst Cyber-Physical Systems zouden worden, wat inhield dat ze dankzij embedded systems intelligent zouden zijn en dat ze in staat zouden zijn om met de buitenwereld te communiceren. Voor de fabriek van de toekomst zou dat de mogelijkheid creëren om de productie niet langer centraal aan te sturen, zoals gebruikelijk was sinds de derde industriële revolutie, maar dat de producten zelf centraal zouden staan in het aansturen van de productie.

Hoewel die vergelijking nooit gemaakt werd, was de originele idee enigszins vergelijkbaar met het Polca productiesysteem, maar dan toegepast op grote schaal. Als producten zelf zouden aangeven wat er met hen moest gebeuren, zou op een organische manier een zeer flexibel productiesysteem tot stand komen dat per definitie in staat zou zijn om geïndividualiseerde producten te maken met dezelfde efficiëntie en kostenefficiëntie als grootschalige serieproductie.

Modulaire productielijn

In 2013 kregen bezoekers aan de Hannover Messe voor het eerst de demofabriek van SmartFactory te zien – een modulaire productielijn waarin het revolutionaire basisidee van Industrie 4.0 werd toegepast. De lijn maakte zaklampjes die gepersonaliseerd konden worden door er een tekst of logo op te graveren. Door in elke behuizing aan de start van de lijn een smart tag te plaatsen, werd elk product een Cyber-Physical System. Op basis van de data in de tag werd het product verderop in de lijn al dan niet naar een graveermachine geleid waarbij de tag zelf ook aangaf wat er op het product gegraveerd moest worden.

Daarnaast werd er ook een cel voor manuele assemblage getoond waarin het eveneens het product zelf was dat de productie aanstuurde. Een tag in het product bevatte immers een lijst van alle productiestappen en de componenten en tools die daarbij nodig waren. De user interface in de cel overliep die stappen en visualiseerde ze voor de operator.

De idee was dat bij de start van elk productieorder de nodige tags aangemaakt zouden worden waardoor de producten alvast in virtuele vorm gecreëerd zouden worden. Die tags zouden vervolgens de logistiek en machines aansturen om elk virtueel product tot leven te brengen. Een tag zou ook prioriteiten of een deadline kunnen bevatten wat het product in staat zou stellen om in de fabriek indien nodig een dringende behandeling op te eisen – opnieuw enigszins vergelijkbaar met wat de gekleurde vlaggetjes doen in een Polca productiesysteem.

Op de barricades

De term Industrie 4.0 bleek al snel een schot in de roos en bracht een voor de industrie nooit geziene hype op gang. Om de ideeën van de SmartFactory te implementeren zouden alle machines en systemen in een fabriek met elkaar moeten communiceren. Ze zouden gebruik moeten maken van artificiële intelligentie waarvoor ze rekenkracht en data in de cloud konden vinden. Ook de producten zelf zouden in plaats van hun individuele tags in de demoplant al snel overstappen op volwaardige digitale twins die dankzij de cloud doorheen de volledige supply chain en over hun hele levenscyclus beschikbaar zouden zijn. Mobiele robots en drones zouden de producten in staat stellen om in de flexibele fabriek van de toekomst hun geïndividualiseerde parcours af te leggen. En flexibele productie – dat was vragen om 3D printers, collaborative robots en augmented reality tools.

Kortom, het duurde niet lang of geen enkele leverancier kon nog een excuus verzinnen om niet mee strijdvaardig de barricades op te gaan voor de nieuwe industriële revolutie. En zij werden op hun beurt ondersteund door een leger aan IT- en telecombedrijven dat in de revolutie een nieuwe afzetmarkt vond voor een hele reeks clouddiensten, app development tools en cybersecurity oplossingen. Op de Hannover Messe waren deze IT-bedrijven steeds nadrukkelijker aanwezig en tegen 2016 was er op de beurs nauwelijks nog een product te vinden dat niet het stempel Industrie 4.0 droeg of niet via een tablet of smartphone bediend kon worden.

Indrukwekkend palmares

Die hype is intussen gelukkig voorbij en ook al maakten we er in de laatste paragraaf misschien een karikatuur van, er is gewoonweg geen ontkennen aan dat het project dat tien jaar geleden door de Duitse Industry-Science Research Alliance naar voor geschoven werd, een indrukwekkende reeks positieve evoluties in beweging gezet heeft.

Industriële bedrijven en hun leveranciers kregen met Industrie 4.0 een nieuw referentiekader om gezamenlijk te kijken naar businessprocessen en systemen en hoe die verbeterd en geoptimaliseerd konden worden.

Verder werden in het kader van Industrie 4.0 talrijke nieuwe producten en benaderingen geïntroduceerd die nieuwe mogelijkheden creëren voor bedrijven om flexibiliteit en efficiëntie met elkaar te verzoenen.

Industrie 4.0 heeft ook een belangrijke bijdrage geleverd aan een hernieuwd inzicht dat de mensen in een fabriek misschien wel de meest cruciale schakels zijn in het streven naar meer flexibiliteit en efficiëntie en dat ze een centrale plaats moeten krijgen bij de introductie van nieuwe concepten en methodes.

En – last but not least – is het in belangrijke mate de verdienste van Industrie 4.0 dat de industrie vandaag bij overheden, in het onderwijs en in de publieke opinie opnieuw erkend wordt als een aantrekkelijke, toekomstgerichte sector en een belangrijke economische steunpilaar.

Dit alles is ronduit een indrukwekkend palmares voor een tiende verjaardag. Onze oprechte felicitaties hiervoor, Industrie 4.0, en we wensen je nog vele mooie jaren.

© Productivity.be, 01/03/2021, Tekst: Erwin Vanvuchelen