Data-integratie in de transparante fabriek

Interreg Factory 4.0

 

Een belangrijk aspect van de demonstrator in het Smart & Digital Factory Applicatielab in Kortrijk is data-integratie. Het connecteren van de verschillende elementen van productiesystemen is immers één van de zes vaardigheden van een slimme, wendbare fabriek.

Zes vaardigheden

We bekijken de zes vaardigheden in detail:

1. Complexiteit beheersen

Maakbedrijven worden steeds meer geconfronteerd met een stijgende vraag naar flexibiliteit en wendbaarheid. Productiesystemen moeten in staat zijn om meer en meer complexiteit aan te kunnen. Een stijgende complexiteit betekent niet alleen dat producten en productieprocessen complexer geworden zijn (bijv. meer productvarianten, moeilijker te realiseren producten), de bedrijfscontext wordt ook voortdurend onzekerder en onvoorspelbaarder. Markten van massaproducten zijn geëvolueerd naar zeer competitieve, klantgedreven markten, waar het bedrijf niet enkel gedreven wordt door efficiëntieverbeteringen, maar waar productinnovaties zich snel opvolgen voor veeleisende, soms wispelturige klanten. Kunnen omgaan met complexiteit, onzekerheid en onvoorspelbaarheid wordt een steeds belangrijkere vaardigheid.

2. Ondersteuning van operatoren in hun taak

In een dergelijke context zien we dat, naast vaardigheden waar typisch machines in uitblinken (snelheid, precisie en consistentie), steeds meer menselijke vaardigheden (creativiteit, probleem oplossend vermogen en veelzijdigheid) cruciaal worden. Het herontwerpen van de taakinhoud van 'Operator 4.0' vormt een belangrijke uitdaging in de transformatie van complexe organisaties. Technologie laat toe om nieuwe werkvormen en manieren van samenwerken te ontwikkelen en nieuwe interactiescenario’s uit te werken. De inzet van cobots of exoskeletons kan de fysieke last wegnemen en tezelfdertijd een meer consistente kwaliteit en een productiviteitsverhoging opleveren. 

3. De mogelijkheid tot 'first-time-right' kwaliteit

Cognitieve assistentiesystemen zoals pick-to-light-systemen, digitale werkinstructies en augmented reality (AR) kunnen eveneens een win-win-verhaal opleveren. Dit door het verminderen van de cognitieve last te koppelen aan kwaliteits- en productiviteitsverbetering.

4. Snelheid en wendbaarheid vergroten

Quick response manufacturing (QRM) is een interessant recept om de snelheid en de wendbaarheid van een organisatie te verbeteren. Dit zowel in de werkplaats als in de kantooromgeving (Q-ROC). Een belangrijk principe hierbij is het creëren van zelfsturende of zelforganiserende teams die ruimere taken toegewezen krijgen en meer regeltaken zelf opnemen. Hierdoor evolueert een complexe organisatie, waarin ingewikkelde sturingssystemen nodig zijn om heel veel eenvoudige taken op veel verschillende werkplekken aan te sturen en te coördineren, in een relatief simpele organisatie die relatief weinig (maar bredere en complexere) taken hoeft te coördineren.

5. Transparantie creëren

"Don’t move information to authority, move authority to information" is het motto van een transparante organisatie. Via op maat gemaakte operator-dashboards wordt de juiste hoeveelheid aan informatie, op het juiste moment, op de juiste plaats aan de operatoren op de werkvloer aangereikt. Hetzelfde geldt voor de productieleider, de procesingenieur, de onderhoudstechnicus, de logistieke medewerker en kwaliteitsmedewerker. Deze dashboards laten mensen toe om op basis van de meest actuele en correcte informatie de juiste beslissingen te nemen en handelingen te stellen.

6. Geconnecteerde productiesystemen

Om dergelijke dashboards te kunnen creëren is real-time data nodig.  Hiervoor moet de fabriek digitaal gemaakt worden, waardoor de verschillende systemen in de productie met elkaar kunnen communiceren en een vlottere productie mogelijk wordt.

Digitale fabriek

In de digitale fabriek zijn meer en meer ‘assets’ digitaal en geconnecteerd.  Met 'assets' bedoelen we producten, apparaten, PLC’s, machines, productielijnen, tot volledige afdelingen en fabrieken die met elkaar verbonden zijn.

In de Sirris-demonstrator worden verschillende 'assets' geconnecteerd: componentenbakken voorzien van RFID-tags, RFID-lezers, robots, operator dashboards, AGV, HIM ('Human Interface Mate' van Arkite, die zorgt voor assistentie bij montagetaken), de databases voor werkinstructies en stukkenlijsten die geraadpleegd worden.

Voor de  integratie van de verschillende 'assets' wordt gebruik gemaakt van drie technologieën: Thingworx, Node-Red en MQTT.

Met behulp van het IOT-platform Thingworx wordt data geaggregeerd vanuit verschillende bronnen. Op die manier werden dashboards op maat van de operator ontworpen. Deze dashboards hebben een consistente 'look-&-feel' die op elke werkpost terugkomt. Dit draagt ertoe bij dat medewerkers sneller multifunctioneel kunnen opereren op verschillende werkposten.

Node-Red is een 'open-source' programmeeromgeving die toelaat om op een heel eenvoudige 'drag-&-drop'-manier datastromen te definiëren. Op die manier kan data uit een grote diversiteit aan databronnen (toestellen, machines, databases, tweets, e-mails, URL’s,...) gecombineerd worden. Een grote bibliotheek van voor-gedefinieerde 'nodes' zorgt ervoor dat het schrijven van code quasi overbodig wordt.

MQTT is een machine-to-machine (M2M) IOT-connectiviteitsprotocol. Het is een voorbeeld van een ‘publish/subscribe’ communicatieprotocol. Meldingen worden gekenmerkt door een 'topic' (onderwerp) en aan 'payload' (inhoud).  De MQTT-'broker' zorgt ervoor dat een 'client' die zich inschrijft op een specifieke 'topic' enkel dit type meldingen krijgt. Op die manier wordt het maken van applicaties eenvoudiger, omdat de 'client'-applicatie op een heel eenvoudige en consistente manier kan interageren met verschillende types databronnen.

De drie vernoemde IOT-technologieën Thingworx, Node-Red en MQTT worden echter nog maar zelden gebruikt in industriële omgevingen. Toch geven ze een trend aan die de komende jaren aan belang zal winnen. Vooral de snelheid en wendbaarheid waarmee nieuwe applicaties kunnen ontwikkeld worden zijn de grote troeven van dergelijke industriële IOT-platformen.

Deze blog verschijnt in het kader van het Interreg-project Factory 4.0