Binnen het onderzoeksprogramma ‘Factories of the Future’ werken Europese universiteiten, kennisinstellingen en bedrijven samen aan een breed scala aan onderzoeksprojecten. Bij nagenoeg alle bedrijfssectoren binnen heel Europa worden productietechnieken onder de loep genomen, met als doel die slimmer vorm te geven. Of, zoals Paul Grefen zegt: “Alles is gericht op Smart Manufacturing”.

Hoogleraar Grefen en universitair hoofddocent Irene Vanderfeesten, werkzaam bij de faculteit Industrial Engineering & Innovation Sciences, hebben de afgelopen jaren hun medewerking verleend aan het project HORSE, dat deel uitmaakt van het FoF-programma. Het liep van november 2015 tot medio 2020. De naam verwijst naar het inzetten van moderne technologie voor de ondersteuning van de maakindustrie, zoals paarden dat in vroeger tijden deden.

Goedkope arbeidskracht

Concurreren met de Chinese maakindustrie is voor Europese bedrijven niet gemakkelijk, zegt Grefen. “De factor ‘goedkope arbeidskracht’ speelt daar natuurlijk een zeer belangrijke rol bij. Goede arbeidsomstandigheden en een goed salaris zijn in China minder van belang. Het gaat daar vooral om het in bulkhoeveelheden produceren van spullen en dat zo goedkoop mogelijk. Dat maakt echter ook dat in China veranderingen in het productieproces maar zeer traag zijn door te voeren. De flexibiliteit is nog niet heel groot. Een ander belangrijk punt is dat ongelukkige werknemers - door slechte of onveilige arbeidsomstandigheden, uiteindelijk een negatief effect hebben op de kwaliteit van je producten.”

Grefen vertelt dat binnen HORSE is gekeken naar slimme systemen die de taken op de werkvloer van fabrieken ondersteunen. “Daarbij lag de nadruk op bedrijven in het midden- en kleinbedrijf, omdat in die sector de drempel voor de inzet van moderne technologie vaak hoger is dan bij grote bedrijven. Die slimme systemen zijn met name gebaseerd op een combinatie van technologie voor de flexibele aansturing van fabricageprocessen en technologie voor het naadloos laten samenwerken van mensen en robots op de werkvloer, waarbij veiligheid voorop dient te staan.”

Industriële robots

Bij die robots moet volgens Irene Vanderfeesten gedacht worden aan stationaire industriële robots die ingezet worden aan een productielijn, en aan autonoom rijdende robots die spullen vervoeren tussen productielijnen. Dit laatste min of meer zoals gebeurt in de distributiecentra van Bol.com en Amazon.com.

Vanderfeesten: “Geautomatiseerde aansturing van dit soort processen is de specialiteit van onze onderzoeksgroep. Om zowel optimale procesaansturing als veiligheid van de werkers te kunnen garanderen moet de werkvloer constant bewaakt worden met behulp van sensoren en camera’s: zogeheten IoT-devices (Internet of Things, red.). Mensen worden met geavanceerde interfaces - bijvoorbeeld via tablets, smartwatches of augmented reality devices - geïnstrueerd, en de robots worden digitaal aangestuurd. Zo’n systeem is als prototype toegepast bij tien bedrijven in heel Europa - waaronder een Nederlands metaalbedrijf in Maastricht. Robots kun je in zo’n omgeving het smerige en zware werk laten doen, maar ze doen dat vaak veel langzamer dan de mens en er zijn bepaalde klussen die je toch liever door de mens wilt laten uitvoeren. Het is zaak daar de balans in te vinden.”

Grefen geeft een voorbeeld: “In de automotive industrie maken robots al heel lang deel uit van het productieproces, maar helemaal automatiseren kun je dat proces niet. Als een bedrijf als BMW in een van hun duurdere modellen een notenhouten dashboard laat monteren, wordt dat door een mens gedaan. BMW wil niet het risico lopen dat de robot daar per ongeluk een flinke kras op maakt.”

Blauwdruk

Om zo’n systeem goed en samenhangend te kunnen vormgeven is een gedetailleerde blauwdruk van het ontwerp nodig, zegt Grefen. “Dat noemen we de architectuur van het systeem. De architectuur beschrijft de structuur van de software, van de berichten, van de databases en van de onderliggende techniek. Maar ook van de organisatie en de processen die door de mensen en de techniek worden uitgevoerd. Als lead architect was ik bij HORSE hoofdverantwoordelijk voor het ontwerp van de architectuur. Irene was projectleider met betrekking tot de TU/e-inzet in het project en ze is specialist in human factors in processen. Twee promovendi zijn aan de TU/e met dit project aan de slag gegaan, waarvan een zijn promotie succesvol heeft afgerond en de ander is nog bezig.”

Volgens Grefen is het boek dat hij hier onlangs over publiceerde bedoeld voor specialisten in de maakindustrie die dit soort systemen toepassen als integrators. Grefen: “Integrators zijn partijen die technologieën van een of meer IT-leveranciers samenvoegen en integreren met de geautomatiseerde systemen die een fabriek al heeft. Maar ook voor specialisten bij bedrijven die dit soort systemen bouwen voor de maakindustrie is het geschikt, en voor consultants in Smart Manufacturing en voor studenten en wetenschappers die in dit veld actief zijn.”

Het Maastrichtse metaalbedrijf had Grefen en Vanderfeesten graag als consultants willen inzetten om hun productieproces te optimaliseren. Vanderfeesten lachend: “We hebben duidelijk gemaakt dat dit niet onze taak is. Wij zijn de onderzoekers en leveren de tools waar zo’n bedrijf dan zelf verder mee aan de slag moet. De winst is dat binnen dit bedrijf nu wel de eerste aanzet is gegeven om er goed over na te denken - en daarmee hebben ze een voorsprong. Dat moet de weg worden waarlangs we de Europese maakindustrie mondiaal concurrerend kunnen houden.”