Composites 4.0: Digitale assistenten en edge computing voor slimme fabrieken van de volgende generatie

Hulpmiddeltracking in Plataine's software voor Composites 4.0-productie stelt fabrikanten in staat om hulpmiddelgebruik, onderhoud en kapitaaluitgaven te optimaliseren. BRON | Plataine.

Ben-Bassat zegt dat met deze kennis van wat de hulpmiddelen hebben gedaan (onderdelen, proces, kwaliteit), Plataine's software kan kijken naar individuele situaties. "Stel je hebt twee hulpmiddelen: één heeft na 9 cycli onderhoud nodig en de ander na 10 cycli. We analyseren hoe en waarom deze hulpmiddelen verschillen. Te weinig onderhoud riskeert kwaliteitsproblemen, maar te veel onderhoud verlaagt de doorvoer. Ook is het kopen van hulpmiddelen een serieuze investering, met sommige hulpmiddelen die honderdduizenden tot miljoenen dollars kosten. Fabrikanten willen het kopen van nieuwe hulpmiddelen vermijden waar mogelijk, maar wanneer nodig, moeten ze ervoor zorgen dat deze hulpmiddelen zo efficiënt mogelijk zullen zijn."

Een ander probleem is dat hulpmiddelen vaak verloren raken. "Bijvoorbeeld, een werknemer kan een hulpmiddel in tear-down vergeten," vertelt Ben-Bassat. "Maar nu moet iemand dat hulpmiddel zoeken en terugbrengen in productie. Dus je verliest niet alleen die persoon's tijd, maar ook de legproductiviteit van dat hulpmiddel. Met onze software krijgt de manager een waarschuwing dat hulpmiddel #10 al 3 dagen in tear-down zit. De manager kan dan reageren en dit aanpakken."

Na leg-hulpmiddelen heeft Plataine zich uitgebreid naar tracking van thermokoppels, boormachines, boorbotten en verbruiksartikelen. "Dit zijn alle aspecten van het erg grote, complexe plaatje dat compositesproductie is. Materialen, hulpmiddelen, apparatuur — het is allemaal verbonden. Onze visie is om zoveel mogelijk factoren te monitoren en niet alleen productieproblemen te identificeren, maar ook oplossingen te presenteren en te implementeren."

Intelligente digitale assistenten

"We zien de software als een digitale assistent die constant productiedata analyseert, ons operators en managers waarschuwingen en slimme aanbevelingen in real-time biedt," zegt Ian Pearce, Hoofd Productie bij Renault Sport Racing (Enstone, VK). Renault's Formule 1-team gebruikt composieten uitvoerig in het chassis en de versnellingsbak van hun racewagens en koos in 2018 ervoor om Plataine's software in hun compositesproductiesysteem te implementeren. Plataine's software beheert materialen, begeleidt productiepersoneel welke prepreg-rollen te gebruiken (gebaseerd op tracking van uit-lijftijd en gebruik van restjes) en waar de prepregs die ze nodig hebben fysiek gelegen zijn — of in bevroren opslag of op de productievloer.

De voorspelling die Pearson bespreekt vereist een begrip van de huidige productietoestand en een geschiedenis van wat er eerder is gebeurd, legt Ben-Bassat uit. "Het gaat om dataverzameling via sensoren in materialen, machines en op onderdelen zodat we weten wie er op elk gegeven moment wat doet in welke omgeving. We kunnen dan een patroon identificeren en een knelpunt in machine #7 voorspellen. Of we kunnen zeggen dat dit er niet goed uitziet, er kan een probleem ontwikkelen in machine #7."

Ben-Bassat bespreekt de intelligentie van het systeem: "Als je winkelt bij Amazon, vertelt het je wat andere klanten als jij hebben gekocht. Hoe doet het dat? Amazon's algoritmen verzamelen je klikgeschiedenis plus veel andere parameters. Deze data creëert een historisch archief. Op dezelfde manier gebruiken we een grote pool van historische data van alle sensoren op materialen, machines, hulpmiddelen en onderdelen. Maar deze vertellen ons ook wat er nu gebeurt. We gebruiken dan AI — essentieel analytische algoritmen — om al die data te bekijken, patronen te identificeren en problemen te voorspellen."

Maar het identificeren van potentiële problemen is niet genoeg, zegt Ben-Bassat. "Onze software zal ook een aanbeveling doen. Dit is de volgende grens: back-ups, overcapaciteit en hulpmiddelonderhoud voorspellen, zodat je materialen beter kunt alloceren, een hulpmiddel van de lijn haalt omdat het de productie vertraagt, of juist de onderhoudscyclus van een hulpmiddel uitrekt om de productie te maximaliseren. Er zijn talloze beslissingen die we willen beïnvloeden en verbeteren."

Plataine software gebruikt data van materialen, machines, hulpmiddelen en onderdelen om patronen in compositesproductie te identificeren en potentiële problemen te voorspellen. BRON | Plataine.

"De software leert het typische proces voor een gegeven onderdeel," vervolgt Ben-Bassat. "Bijvoorbeeld: vriezer, ATL, autoklaaf, bewerken, eindkwaliteitscontrole (QA). Maar dan plotseling gaat iemand van stap 5 naar stap 7. Of een onderdeel gaat achteruit in stappen, wat impliceert een kwaliteitsprobleem. Dus de software heeft patronen geïdentificeerd en kan waarschuwen voor issues zoals wanneer een stap is overgeslagen." Deze issues hebben implicaties voor productiemetrics. Hoe eerder ze geïdentificeerd of voorspeld kunnen worden, hoe eerder ze kunnen worden aangepakt zodat de productie soepel blijft draaien.

"Veel dashboards zijn beschikbaar die iemand vereisen die de data monitort om een beslissing te nemen — dus er is weinig automatisering en geen AI," zegt Ben-Bassat. "Onze software is uniek omdat het de issues voorspelt en dan suggereert hoe ze op te lossen. Bijvoorbeeld, de software ziet dat onderdelen op machine #8 tendensen hebben om te falen omdat het op 60°C liep in plaats van 62°C en op maandagen liep toen de operator echt moe was. Er zijn zoveel dergelijke voorkomens, kwaliteitsproblemen die eigenlijk een functie zijn van veel variabelen. Onze software kan deze issues identificeren en een diagnose, prognose en behandeling presenteren."

Door de data van al deze sensoren gebruikt, bouwt de Plataine software eigenlijk een geïntegreerd web van digitale draden. "Je hebt specifieke onderdelen gemaakt van specifieke materialen door specifieke werknemers die bepaalde processen, apparatuur en hulpmiddelen gebruiken met specifieke verbruiksartikelen en in bepaalde omgevingscondities," zegt Ben-Bassat. "We gebruiken een verscheidenheid aan softwaretools van Google, Amazon en anderen, evenals veel in-house ontwikkeld, om een totale oplossing te bieden die al deze data in real-time analyseert en patronen, trends, QA-issues en knelpunten, verbeterkansen, etc. identificeert. Met machine learning maakt het systeem dan aanbevelingen. Dit is cruciaal — niet alleen waarschuwen, maar het knelpunt oplossen dat je niet wist dat je zou krijgen en dat zo vroeg mogelijk doen."

Plataine Edge

Plataine's nieuwste software, Plataine Edge, verbetert deze capaciteit om productieknelpunten te identificeren en op te lossen voordat ze voorkomen, door edge computing te gebruiken om latentie te verminderen en productieniveau-systeemprestaties te verbeteren. Edge computing stelt data van internet-of-things (IoT) apparaten in staat om aan de rand van die apparaten te worden verwerkt, waar de data wordt gegenereerd, in plaats van via lange routes naar de cloud en terug te worden gestuurd. Het is niet dat cloud computing-vermogen wordt geëlimineerd, het is meer dat het wordt gedistribueerd naar de productielijn. Het verkorten van deze afstand tussen datageneratie, verwerking en terugkoppeling in het IoT-systeem verlaagt de vertragingstijd, of latentie. Het minimaliseren van latentie is cruciaal voor Composites 4.0-productielijnen om in real-time te opereren.

Partnerschappen met Airbus, Google, etc.

"Ons netwerk van partnerschappen is cruciaal voor onze strategie, omdat niemand dit alleen kan doen," zegt Ben-Bassat. In 2016 kondigde Plataine zijn partnerschap aan met het Composite Technology Center (CTC, Stade, Duitsland), een dochteronderneming van Airbus. "Onze partnerschappen verschillen in aard. Onze samenwerking met CTC breidt zich uit doorheen Airbus," merkt hij op. Tegelijkertijd is Plataine's partnerschap met de Universiteit van Sheffield's Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC, Sheffield, VK) gericht op het bevorderen van innovatie en competitiviteit bij VK- en Europese fabrikanten, niet alleen in de luchtvaart, maar ook in de auto- en andere industrieën.

"We hebben ook partnerschappen met een verscheidenheid aan industrieleiders in alle industrieën, bijvoorbeeld Steelcase. We helpen ze met composieten en leren we dan over trends en ontwikkelingen in andere industrieën en kunnen we deze benutten voor composieten. Door onze partnerschappen met composiettechnologiebedrijven, zoals Airborne en TE Wire and Cable voor slimme thermokoppels, leren we meer over hoe data te verkrijgen en te analyseren. Wanneer is het de juiste tijd om een thermokoppel van de lijn te halen of te vervangen?"

In 2019 kondigde Swinburne University aan dat het zou partnerschap aangaan met Plataine samen met Fill (Ried im Innkreis, Oostenrijk), Quickstep (Bankstown Airport, Australië) en Arena2036 (Stuttgart, Duitsland) om Australië's eerste Industry 4.0 Testlab voor compositesproductie te bouwen. Het programma wordt gefinancierd door de Australische overheid met als doel hoge-snelheids compositesproductie die flexibel en leerzaam is. "Deze samenwerking met Swinburne is belangrijk, maar het is één punt onder velen in de wereldwijde push voor hoge-snelheidsproductie van composieten."

Plataine partners met Google Glass om een draagbare interface te bieden voor zijn digitale assistentsoftware voor het beheren van composietmaterialen, hulpmiddelen en processen. BRON | Plataine.

Digitale assistent via Google Glass

Hoewel veel van Plataine's partnerschap met Google achter de schuilgaat, is er één deel dat eigenlijk voor de gebruiker is. "Google Glass is een gebruikersinterface die door de operator wordt gedragen en een oortje en microfoon heeft, eigenlijk equivalent aan een tabletcomputer of telefoon maar in een andere vorm," legt Ben-Bassat uit. "Het gebruikt Google's natuurlijke taalverwerkingscapaciteiten, maar nog geavanceerder — het kan elke taal begrijpen en omgevingsgeluid overwinnen. Wanneer de operator praat via de Google Glass microfoon in elke taal, kan Google de vraag vertalen en formaliseren voor Plataine's software, die dan de vraag beantwoordt." Hij geeft een voorbeeld:

MONTEUR: "Wat is mijn volgende klus?"
PLATAINE via GOOGLE GLASS: "De volgende klus is #102."
MONTEUR: "Welk hulpmiddel gebruik ik?"
PLATAINE via GOOGLE GLASS: "Joe, gebruik hulpmiddel #5, dat op plank 14A staat."

"Onze partnerschap met Google combineert onze kennis van productie met Google's brede expertise om een digitale assistent te bieden voor het beheren van composietmaterialen, hulpmiddelen en processen," zegt Ben-Bassat. "Onze software en het Google Glass-platform stellen de operator of monteur in staat om zijn/haar werk te doen en de doorvoer te verbeteren, fouten te verminderen en de leercurve te versnellen."

Software-implementatie, verbonden toeleveringsketen en cyberbeveiliging

Ben-Bassat zegt dat ten eerste Plataine bestaat om een zakelijke oplossing te bieden. "Dus implementatie begint met het identificeren van de pijnpunten van de klant: wat wil je oplossen en bereiken? Het antwoord is vaak productiesnelheid/opbrengst of kwaliteit/herwerk. We bezoeken dan de faciliteit en doen een procesanalyse." De laatste is een soort due diligence met verschillende niveaus van personeel, van management tot fabrieksvloer, om een breed, grondig beeld te geven.

"We identificeren dan of Plataine kan helpen en hoe, gevolgd door een stap-voor-stap benadering," zegt Ben-Bassat. "We adviseren om te beginnen met één lijn en de software daar eerst uit te rollen en dan geleidelijk uit te breiden. Dit geeft ook tijd om de verandering te managen en gebruikersacceptatie te krijgen. Ondertussen krijgen we feedback om te zien waar meer training nodig is, etc."

Wat is met de huidige drukte van OEM's over een verbonden toeleveringsketen? "Dit creëert zeker extra uitdagingen bij het implementeren van Composites 4.0," antwoordt Ben-Bassat. "Een OEM zal zeggen dat het al zijn leveranciers wil verbinden omdat dit helpt de controle te versterken en kosten te verlagen, maar hoe beheert de hele keten databeveiliging? Er is geen wereldwijde standaard, trouwens. Voor nu kan de OEM je een lijst geven met dingen waaraan je moet voldoen en zodra je compliance aantoont, kun je geaccepteerd worden. Dus Plataine heeft veel tijd aan dit besteed omdat, 'Als we niet kunnen aantonen dat we voldoen aan de eisen van de OEM, dan kunnen we onze software niet verkopen,'" merkt Ben-Bassat op.

"We trekken lokale expertise en kennis," voegt hij toe. Israël is een wereldleider in cyberbeveiliging. "We hebben uitstekende tools hier in Israël (bijv. penetratietestsoftware) die we kunnen kopen om eventuele zwaktes te onthullen. Plataine investeert zwaar in dit, omdat we dat moeten."

Additieve Productie en Recycling?

"We zien de additieve productie (A.M.) industrie in het algemeen overgaan van prototyping naar serieproductie," zegt Ben-Bassat. Fabrikanten moeten de afstamming van inkomende materialen bijhouden evenals het aantal keren dat metaal- en composietpoeders en/of thermoplastisch afval gerecycled worden, bijvoorbeeld. "Dit cyclen kan in honderden machines plaatsvinden en, vooral voor luchtvaartonderdelen, moet traceerbaarheid behouden blijven. Het is erg complex en een grote uitdaging," zegt hij. "Maar er is ook een uitdaging van herhaalbaarheid in zowel proces als onderdelen. Bijvoorbeeld, één onderdeel ging door 5 mengsels en 10 hercycli terwijl een andere machine en onderdeel door 6 mengsels en 9 hercycli ging. Zijn deze twee onderdelen hetzelfde? Dus dit is niet alleen materiaaldata, maar ook heel grote hoeveelheden data van machines die dan gecorreleerd moeten worden met QA en de productieomgeving. We geloven dat Plataine een betere kan doen in het voorspellen van productie- en onderdeelprestaties en een ondersteunende rol kan spelen in zowel AM als recycling. We hebben niet alleen de software-infrastructuur, maar ook de kennisbasis. Als we onze klanten kunnen helpen op te schalen in hun vermogen om AM en recycling te gebruiken, vooral in composieten, dan is dat goed voor de flexibiliteit, productiviteit en duurzaamheid van de hele industrie."

Waarheen gaat Composites 4.0?

"Dit is een intense periode in een positieve zin," zegt Ben-Bassat. "Industriewerking creëert een behoefte aan productieoplossingen. We breiden onze voetafdruk op de productievloer uit en richten ons op het optimaliseren van elke fabrikant's compositesproductie." Hij is het eens dat het erop lijkt dat veel bedrijven niet weten wat ze moeten doen noch hoe. "Ik denk dat het voor sommige bedrijven moeilijk is te begrijpen hoe game-changing Industry 4.0 is voor doorvoer, capaciteit, etc. De zakelijke impact is zo significant, het zal echt bepalen welke bedrijven vooruitkomen en welke niet zullen kunnen concurreren."

"Automatisering gaat vooruit," voegt hij toe. "Dat gaat niet stoppen. We hebben gezien dat software zelden mensen vervangt, maar in plaats daarvan het team beter maakt." Met andere woorden, het vrijmaakt operators, monteurs en management om nieuwe problemen en nieuwe ontwikkelingen aan te pakken — om te anticiperen wat klanten volgende zullen nodig hebben en oplossingen te zoeken die de calculus van composieten's competitiviteit en duurzaamheid dramatisch zullen veranderen. "Ja, we najagen een filosofie, maar meest van alle, een heel concrete zakelijke waardepropositie."