Demo Industrie 4.0 blijkt illegaal

Een groot deel van de concepten en principes in Industrie 4.0 kan vandaag al gerealiseerd worden. Dat stelde professor Detlef Zühlke bij de uitreiking van de Factory of the Future awards. Toch blijken er ook nog een aantal belangrijke en soms ook erg fundamentele hindernissen. Zo zou de productielijn die DFKI bouwde om het concept te demonstreren, in een reële industriële omgeving gewoonweg niet gebruikt mogen worden.

Voor de allereerste uitreiking van de Factory of the Future awards haalden Agoria en Sirris professor Detlef Zühlke naar Brussel. Hij is verbonden aan het Duitse DFKI en was in 2005 een van de initiatiefnemers van SmartFactory, een organisatie die vandaag een centrale rol speelt in de uitwerking van Industrie 4.0.

Zühlke bracht een inspirerend verhaal over de fabriek van de toekomst en hij vatte het soms wat abstracte concept Industrie 4.0 verhelderend samen in twee uitgangspunten.

Een eerste is dat alle machines, en in sommige gevallen ook alle producten, in de fabriek van de toekomst een internetverbinding zullen hebben en dus met de buitenwereld en met elkaar zullen kunnen communiceren.

Het tweede uitgangspunt is dat al die machines ook voldoende intelligent zullen zijn om autonoom beslissingen te kunnen nemen. Met andere woorden: de traditionele hiërarchie met een centrale aansturing van een productielijn verdwijnt.

Autonome modules

Om deze concepten een eerste keer in de praktijk te brengen en te demonstreren liet DFKI vorig jaar een productielijn bouwen, bestaande uit vijf opeenvolgende stappen. Het speciale aan de lijn – en typerend voor Industrie 4.0 – is dat de opeenvolgende stappen gebouwd werden door vijf verschillende bedrijven, met een minimum aan afspraken over de samenwerking.

Op die manier verkreeg men modules die alle vijf volledig autonoom werken en ook verder niet fysiek met elkaar verbonden zijn. Zodra een product in de eerste stap afgewerkt is en uitgestoten wordt, komt het vanzelf op de aanvoerband van de tweede module terecht.

Daarbij is er geen coördinatie door een hoger gelegen controleniveau. Elke module kan via sensoren zelf bepalen wanneer het een product mag doorgeven en kan via een tag op het product achterhalen wat er moet gebeuren en registreren wat er gebeurd is.

Plug & play

Dat modulaire concept kan vandaag al toegepast worden en biedt opportuniteiten om tot een flexibele productie te komen, stelt professor Zühlke.

Er bestaan bijvoorbeeld al universele connectoren waarin zowel de stroomvoorziening, het datanetwerk als de perslucht geïntegreerd worden in één enkele plug. Dat maakt het mogelijk om in functie van de nodige stappen voor het verwerken van een bepaald productie order heel snel modules te verwisselen in een productielijn.

Het is het absolute plug & play model want de autonomie van de modules maakt ook dat er bij het toevoegen, verwisselen of verwijderen van modules geen verdere configuratie nodig is in een hoger gelegen controleniveau. Dat niveau zal er in de fabriek van de toekomst à la Industrie 4.0 gewoonweg niet meer zijn.

So far, so good, maar dit is ook het moment waarop de eerste addertjes van onder het gras verschijnen. Want als dat hoger gelegen niveau er niet is om de productie te overzien, wie gaat dan zeggen wanneer er modules verwisseld moeten worden, en welke?

Semantic Service Description

Het opzet van Industrie 4.0 is dat de modules zelf tot die conclusie moeten komen en dat ze in staat zullen zijn om zelf via het internet een operator op te roepen om eventueel modules te verwisselen. Daarvoor is echter nog een bijkomende graad van intelligentie nodig, die professor Zühlke “Semantic Service Description” noemt.

Een concreet voorbeeld zou kunnen zijn dat er in de tag van een werkstuk staat dat het eerst een coating moet krijgen en dan gegraveerd moet worden. Als dat werkstuk in de module voor het graveren aankomt, zou die module eerst moeten verifiëren of het stuk al gecoat is, en indien niet, dan moet op een of andere manier bepaald worden wat er moet gebeuren.

De modules moeten met andere woorden inzicht krijgen in wat ze doen en wat dat betekent, zodat de graveermodule het werkstuk in ons voorbeeld zou kunnen doorsturen naar de module waarvan ze weet dat die de gewenste coating kan aanbrengen.

Elke module levert een bepaalde service – dat begrip ontleende Industrie 4.0 aan de IT-wereld. De semantische beschrijving van die services om tot een nieuw soort intelligentie in de machines te komen, is vandaag nog niet geregeld.

Richtlijnen inzake machinebeveiliging

Een ander probleem dat zich vanzelfsprekend stelt in Industrie 4.0, is dat van IT security. OPC UA, het protocol dat voorbestemd lijkt om de norm te worden in Industrie 4.0, bevat wel heel wat beveiligingsmaatregelen, maar als het de bedoeling is om elke machine en component op het internet te zetten, lijkt het haast onvermijdelijk dat dit vroeg of laat tot problemen zal leiden.

En dan is er – met m’n excuses als de titel boven dit artikel een iets smeuïger verhaal deed verwachten – het probleem van de illegaliteit. Het probleem, waar professor Zühlke in zijn lezing naar verwees, is dat de demo die door DFKI en de partners in SmartFactory gebouwd werd, niet voldoet aan de Europese richtlijnen inzake machinebeveiliging.

De machinerichtlijn schrijft immers voor dat er een risicoanalyse moet gebeuren op een volledige machine. De redenering is dat men bij een deel van een machine nooit tot een volledige analyse kan komen omdat men vooraf niet kan weten of dat deel volgens de regels ingepast zal worden in het grotere geheel en welke bijkomende risico's er zouden kunnen ontstaan door delen op een bepaalde manier samen te voegen.

Nieuwe machinerichtlijn?

En dus moet ook voor de toegepaste beveiligingsmaatregelen naar het grotere geheel gekeken worden. Heel concreet betekent het voor de demo productielijn, die een samenvoeging van vijf delen is, dat er in een reële industriële toepassing bijvoorbeeld noodstopknoppen zouden moeten zijn waarmee de gehele lijn stilgelegd kan worden.

Heel concreet: de wet schrijft voor dat er een hiërarchisch en overkoepelend systeem is dat bij de detectie van een gevaarlijke situatie de hele machine zonder verder overleg stillegt, of toch ten minste in een veilige toestand brengt.

Hoe dat principe vertaald zal worden naar Industrie 4.0 is nog lang niet duidelijk. Een mogelijkheid is volgens professor Zühlke dat de machinerichtlijn opnieuw bekeken wordt en dat die aangepast wordt aan de noden van de fabriek van de toekomst. Maar ook dan blijft de vraag hoe men gaat garanderen dat de fabriek van de toekomst in al zijn dynamiek en flexibiliteit in alle gevallen een veilige fabriek blijft.