Industrie 4.0 onthuld: Geschiedenis, voordelen en sleuteltechnologieën

Bijgewerkt 25 februari 2021

Een fabrikantsgids voor de Vierde Industriële Revolutie:

• Wat is Industrie 4.0?
• Waarom Industrie 4.0 belangrijk is
• Wat drijft de overstap naar Industrie 4.0
• De evolutie van de productie
• Hoe u Industrie 4.0-oplossingen succesvol implementeert
• Voordelen van Industrie 4.0
• Uitdagingen van Industrie 4.0
• Industrie 4.0-technologieën

Wat is Industrie 4.0?

Industrie 4.0, ook wel de Vierde Industriële Revolutie of 4IR genoemd, is een collectieve term voor de manier waarop computers, data en automatisering evolueren en samenkomen om de manier waarop werk gebeurt te veranderen, en in het bijzonder de productie.

Opbouwend op de derde industriële revolutie die de opkomst van de pc en het internet omvatte, brengt Industrie 4.0 technologie naar de volgende evolutie door de grenzen tussen de digitale en fysieke werpen te vervagen. Elementen zoals automatisering, AI, IoT en meer worden steeds meer prevaillent. Terwijl eerdere industriële revoluties essentieel gingen over technologische vooruitgang, gaat Industrie 4.0 meer over de evolutie van technologie en haar impact op het dagelijks leven.

Waarom Industrie 4.0 belangrijk is

Waar industriële veranderingen en technologische vooruitgang in het verleden gekenmerkt werden door het creëren van problemen evenveel als het oplossen ervan, gaat Industrie 4.0 erom wat er is te nemen en te verbeteren. Hoewel technologieën als grootschalige computing en data-acquisitie niet nieuw zijn, betekent het toepassen van de 4.0-laag van cloud computing dat data die eerder in silo's bewaard werd, nu over veel niveaus van een organisatie en over de hele wereld gedeeld kan worden.

Afsterven van traditionele productie kan Industrie 4.0 de spanning verminderen van de uitdagingen waar de industrie nu voor staat, waaronder concurreren op een wereldwijde markt met inherent volatiliteit, kortere productiecycli van steeds complexere producten, de mogelijkheid om data te bekijken en te analyseren, resulterende in waardevolle inzichten. Trends die veranderen, zijn niet langer zorgwekkend omdat bedrijven in staat zijn om cursuscorrecties uit te voeren met maximale flexibiliteit en minimale kosten, en predictief onderhoud creëert meer efficiëntie en een sterker resultaat.

Aangezien Industrie 4.0 niet alleen over het vooruitgang van technologie gaat, maar daadwerkelijk het evolueren ervan, worden economische indicatoren gericht op innovatie, in plaats van creatie. Een bedrijf kan innoveren en een nieuw businessmodel creëren – van het initiële idee tot implementatie – in een veel snellere cyclus dan vroeger.

In plaats van de behoefte aan menselijke interactie te elimineren, zoals sommige aspecten van eerdere industriële revoluties deden, innoveert Industrie 4.0 op technologie om de klant centraal te stellen. Snellere time-to-market, on-demand productie en eenvoudigere customizing zorgen voor klanttevredenheid op een heel nieuw niveau. Zelfs mensen die met machines werken die verbeterd zijn door IoT of robotica en automatisering, zullen hun lot verbeteren omdat herhalende eenvoudige taken verdwijnen ten gunste van probleemoplossend of innoverend werk.

Wat drijft de overstap naar Industrie 4.0?

Er zijn een paar behoeften die fabrikanten drijven om Industrie 4.0 te omarmen.

Eerst, en het meest waardevol, is de klant. Hun wensen en behoeften veranderen constant, net als hun eis om producten sneller, goedkoper en met minder middelen dan vroeger. Bovendien is customizing het spel, wat in eerdere technologie-evoluties duur en inefficiënt was, maar met Industrie 4.0 de norm kan worden. 3D-printen kan bijvoorbeeld korte series, snelle doorlooptijden voor hoog gecustomiseerde items mogelijk maken, tegen een marginaal hogere kost dan een volledige productie.

Vervolgens is er de data zelf: de mogelijkheid om de hoeveelheden historische data die fabrikanten constant produceren te verkrijgen en te analyseren, is bruikbare intelligentie voor vraag-, productie- en onderhoudsplanning. Efficiëntie en productiviteit verhogen, terwijl tegelijkertijd een hoogwaardige productkwaliteit gewaarborgd wordt, is goed voor de gezondheid van een fabrikant.

Ten slotte betekent de mogelijkheid om cloud computing en connectiviteit te benutten dat de beperkingen van de wereldmarkt vrijwel nihil zijn. Afstand en verschillende tijdzones zijn geen probleem meer wanneer werknemers op alle niveaus real-time toegang hebben tot de data die ze nodig hebben, van supply chain-resourcing tot productie en verzending, weergegeven op manieren die relevant zijn voor elke gebruiker.

De evolutie van de productie: Een korte geschiedenis van industriële revoluties

De productie is aanzienlijk veranderd sinds haar bescheiden begin. Er zijn vier grote technologische vooruitgangen die overeenkomen met elk van de vier Industriële Revoluties.

De Eerste Industriële Revolutie

Dit is het moment dat de productie zich richtte op gereedschappen en machines. Populaire technologie uit deze tijd – die plaatsvond van de late 1700s tot de vroege 1800s – omvatte de mechanische weefstoel, kaartmachine, spinnemule en spinning jenny. Water werd gebruikt om apparatuur als de mechanische weefstoel aan te drijven, en deze trend ontwikkelde zich naar de krachtigere tegenhanger, stoom. Stoommotoren werden populair voor diverse toepassingen in deze tijd. Dit staat in contrast met de handmatige menselijke en dierenarbeid die daarvoor werd gebruikt.

De Tweede Industriële Revolutie

Van de late 1800s tot de vroege 1900s markeerde de Tweede Industriële Revolutie een periode van snelle technologische vooruitgang die leidde tot verhoogde industrialisatie en standaardisering door een behoefte aan uitwisselbare onderdelen ter ondersteuning van die groei. Dit is het moment dat de productielijn zoals we die kennen tot stand kwam. Populaire technologieën en grote vooruitgang omvatten elektriciteit, telefoons, staal en het eerste moderne schip.

De Derde Industriële Revolutie

De Derde Industriële Revolutie wordt soms de Digitale Revolutie genoemd dankzij de snelle adoptie van digitale electronica. Microprocessoren, pc's, mobiele telefoons en het internet waren allemaal grote technologieën tijdens de Derde Industriële Revolutie die plaatsvond in de laatste helft van de 20e eeuw. Dit markeerde het begin van de Informatietijdperk.

De Vierde Industriële Revolutie

Automatisering is de grote differentiator in de Vierde Industriële Revolutie (Industrie 4.0). Machine-tot-machine communicatie en IoT-technologie hebben geleid tot slimme fabrieken, slimme sensoren, predictief onderhoud met machinedata en machine learning, en additieve productie – allemaal afkomstig uit de Vierde Industriële Revolutie. Deze periode haalt de mens uit de lus waar toepasbaar. Veel experts beschouwen dit als onze huidige plaats in de geschiedenis.

De Vijfde Industriële Revolutie

Sommige experts geloven dat we nu aan de overkant van Industrie 4.0 zijn en op de vooravond staan van de Vijfde Industriële Revolutie (Industrie 5.0). Hoewel meningen uiteenlopen, legt 5IR groot gewicht op menselijke intelligentie. Het is tijdens deze Industriële Revolutie dat mensen en machines uiteindelijk samen moeten werken om vooruitgang te boeken. Een voorbeeld van wat als opkomende 5IR-technologie kan worden beschouwd is Elon Musk's Neuralink of MachineMetrics' Operator Dashboards, die menselijke context overlappen met machinedata voor betere, nauwkeurigere ML-analyse.

Hoe u Industrie 4.0-oplossingen succesvol implementeert

Er zijn drie sleutelmanieren om ervoor te zorgen dat het implementeren van Industrie 4.0 – en in het bijzonder IoT-integratie op de werkvloer – in uw productieomgeving zonder al te veel moeite verloopt:

1. Zorg ervoor dat u niet vastzit met de 20/60/20-regel van changemanagement. Dit is waar 20% van uw personeel vol hinter uw plannen staat, 60% meegaat maar sceptisch is en 20% er niet gelukkig mee is. Hoewel 100% acceptatie in elk changemanagementplan niet waarschijnlijk is, kan die laatste 20%, wanneer het gaat om industriële IoT-integratie, moeilijk te negeren zijn. Een manier om de 60% te verbeteren is om degenen die verandering tegen zijn te erkennen en te kijken waarom, en in gesprek te gaan over dat grotere plaatje. Mensen betrekken kan helpen hen het gevoel te geven dat ze een interesse hebben in de veranderingen. Bovendien is investeren in training de enkele beste manier om ongemak op de lange termijn te compenseren. Als mensen de WAAROM en de HOE begrijpen, zullen ze gelukkiger mee op reis gaan.
2. Maak de overstap naar proactief onderhoud. Voor Industrie 4.0 en gebrek aan machineconnectiviteit, big data en cloud-gebaseerde analytics, was onderhoud standaard reactief. Er was enige mogelijkheid om onderhoud te plannen dankzij historische patronen, maar over het algemeen was de standaardstijl om te wachten op storing voordat een probleem werd opgelost. Met solide data-analyse kunnen fabrikanten Industrie 4.0 benutten om niet alleen patronen en trends te voorspellen voor het plannen van onderhoud en productie op efficiënte momenten, maar ook een stadium van autonoom detecteren, zelfcorrigeren of repareren door machines te bereiken.
3. Deel uw data, maar bescherm hem ook. Een van de grote voordelen van Industrie 4.0 is de mogelijkheid om data in real-time te delen, zelfs met derde leveranciers. Als ze zien wat uw vraag is, kunnen ze beter voorspellen om u adequaat te voorzien. Bij dat delen komt de noodzaak om ervoor te zorgen dat uw data veilig is. Cybersecurity is een kernpijler bij Industrie 4.0, met cloud-gebaseerde dataopslag, beheer en draadloze connectiviteit. Dat van het begin af regelen zorgt ervoor dat u geen downstream-probleem krijgt dat een retrofit-oplossing vereist.

Voordelen van Industrie 4.0

Verbeterde efficiëntie en productiviteit

Als u de mens uit de lus haalt, verwijdert u ook menselijke inefficiënties en onnauwkeurigheden. Met betere resource-allocatie gebaseerd op cijfers, zijn minder middelen nodig om optimale productiviteitsniveaus te handhaven. Downtime wordt minder frequent wanneer data en machine learning samenkomen voor predictief en voorschrijvend onderhoud, waardoor machines in topconditie blijven zonder opslagruimte op te offeren voor een overbodige voorraad reserveonderdelen of geregeld geplande downtime.

Verbeterde wendbaarheid

Als beslissingen gebaseerd zijn op cijfers die ook naar believen gewijzigd kunnen worden om alternatieve scenario's te bekijken, plukken fabrikanten de vruchten van een massive boost in wendbaarheid. Met cijfers om beslissingen te onderbouwen, is het mogelijk om snel te schakelen wanneer kansen zich voordoen, zelfs het openen van kansen voor eenmalige productieruns als voorraden voor verwachte vraag al voldaan zijn.

Meer geld

Dit komt uit diverse factoren. Verhoogde efficiëntie en productiviteit betekenen gemaximaliseerde output. Sensordata gebruikt voor predictief onderhoud verlaagt downtime en schroot. Betere resourceplanning betekent minder overhead voor vooraf materialenkosten, opslagruimte (die ook geoptimaliseerd kan worden met ML), en overall lagere operationele kosten met verhoogd omzetpotentieel.

Uitdagingen van Industrie 4.0

Uiteenlopende, overweldigende datapools

Fabrikanten worden vaak overstort met meer data dan ze redelijkerwijs kunnen gebruiken. De bruikbaarheid van deze data wordt verminderd door een gebrek aan intern talent (of externe dienst) dat begrijpt hoe de data te schoonmaken en organiseren – de juiste data – om zakelijke vragen te beantwoorden. Veel fabrikanten gingen in Industrie 4.0 met de verwachting dat data-oplossingen plug-and-play zouden zijn en allemaal harmonieuze zouden samenwerken. Vooral vroege adopters zijn vaak teleurgesteld om te ontdekken dat hun data in een reeks verschillende formaten zat die niet samenwerkden en er geen één-klik-knop was die alle data ophaalde om welke vraag ze ook hadden op dat moment. Data-normalisatiemotoren en low-code ML-omgevingen lossen nu een deel van deze problemen op, waardoor citizen data science een vरदान wordt voor bedrijven die het gebruiken en toestaan, maar veel fabrikanten hebben nog steeds datawarehouses vol informatie zonder manier om het te gebruiken.

Schaarste aan talent

Hoewel er veel getalenteerde individuen in de wereld zijn, zijn specifieke typen talent nu meer in vraag dan ooit, en de aanbod kan de vraag niet bijbenen. Interne data scientists zijn de afgelopen decennium een luxe geweest, en zelfs bedrijven die er een hebben aangenomen, ontdekken vaak dat ze een knelpunt vormen, omdat ze zwaar overbelast zijn. Data scientists hebben de laatste tijd grotendeels een "noem uw prijs"-optie gehad door de extreme discrepantie in aanbod en vraag. Data-analisten en low-code ML-omgevingen hebben het implementeren van nieuwe algoritmen veel sneller en eenvoudiger gemaakt, maar er blijft een tekort aan experts op het gebied van data science.

Bedrijfscultuur-tegenwerking

Grote digitale transformaties kunnen stressvol zijn voor werknemers. Gebrek aan changemanagement-procedures hebben veel bedrijven in chaos gestort en veel werknemers bang gemaakt dat ze hun baan verliezen aan AI of een robot (hoewel dit niet overeenkomt met het outlook van Industrie 5.0). Het afbreken van silo's en het vereisen van interdepartementale samenwerking kan spanningen veroorzaken waar er ooit concurrentie was. Bedrijfscultuur moet evolueren naar een open, innovatieve en collaboratieve plek voor de voordelen van Industrie 4.0 volledig te realiseren, en snelle, data-gebaseerde actie in plaats van lange deliberatie wint uiteindelijk in de moderne bedrijfsomgeving.

Industrie 4.0-technologieën

Wat zijn de oplossingen en technologieën die arriveren als onderdeel van Industrie 4.0-innovaties? We hebben een compleet artikel over 4IR-technologieën, maar hier is een korte samenvatting van de top 10:

Big Data & Analytics

Dit is de enorme hoeveelheid data verzameld via sensoren, tracking pixels, enquêtes en elke andere datastroom, waar deze data wordt opgeslagen, en de middelen waarmee het geanalyseerd wordt, zoals edge computing en machine learning.

Autonome robots

Dit zijn robots die op zichzelf werken, zonder menselijke input. Met ML kunnen deze robots on-the-fly beslissingen en correcties nemen om de taken uit te voeren waarvoor ze geprogrammeerd zijn.

Simulatie/Digitale Tweelingen

Dit is een digitale versie van een systeem, zoals een fabrieksproductievloer. Door het gebruik van sensoren op productieapparatuur en vergelijkbare digitale apparaten, kunnen bedrijven een virtuele "tweeling" van een systeem zien die ze dan kunnen gebruiken voor analyse, testen, etc.

Horizontale en verticale systemen

Dit verwijst naar de verbondenheid van elk aspect van een systeem, zowel horizontaal als verticaal, zoals afdelingen die samenwerken over faciliteiten heen alsook machinedata-deling en interactie tussen verschillende senioriteitsniveaus.

Industriële IoT (IIoT)

Dit is elk IoT-apparaat dat in een industriële omgeving wordt gebruikt, zoals een slimme HVAC-besturing of een productiemachinesensor. Het MachineMetrics IIoT-platform transformeert uw werkvloerdata van inzichten naar acties met krachtige apps die machinedowntime verminderen, uw doorvoer verhogen en winstgevendheid maximaliseren gedreven door uw productieapparatuur.

Cybersecurity-technologie

Cybersecurity is cruciaal in IR4 omdat de toestroom van machines een verhoogd aantal beveiligingskwetsbaarheden met zich meebrengt die beschermd moeten worden.

De Cloud

Dit is offsite toegankelijke informatieopslag die meestal via het internet bereikt wordt. Het vereist geen lokale hardware en kan door fabrikanten worden benut om computerbronnen on-demand te benaderen zonder die actief te hoeven beheren.

Additieve productie

Dit is productie die geen materiaal wegnemt door snijden, slijpen, etc., maar in plaats daarvan materiaal toevoegt om een object te creëren. 3D-printen is de meest bekende voorbeeld.

Kunstmatige intelligentie

AI verwijst naar machines die in staat zijn te leren en conclusies te trekken op basis van het vormen van connecties met trainingsdata en continue voorspellingskansen.

Augmented Reality

AR verwijst naar het overlappen van informatie op de fysieke wereld. Bekende voorbeelden zijn Snapchat-filters en Pokémon Go, maar er bestaan veel use cases in de zakelijke wereld, met name wat betreft training en onderhoud.