Industrie 4.0:de geschiedenis, voordelen en technologieën

Bijgewerkt op 25 februari 2021

Een handleiding voor fabrikanten 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 productie
• Hoe u Industrie 4.0-oplossingen met succes kunt implementeren
• Voordelen van Industrie 4.0
• Uitdagingen van Industrie 4.0
• Industrie 4.0-technologieën

Wat is Industrie 4.0?

Industrie 4.0, ook bekend als de Vierde Industriële Revolutie, of 4IR, is een allesomvattende term om te verwijzen naar de manier waarop computers, data en automatisering evolueren en samenkomen om te veranderen de manier waarop het werk gebeurt, en in het bijzonder de productie.

Voortbouwend op de derde industriële revolutie die de creatie van de pc en het internet omvatte, tilt Industry 4.0 technologie naar de volgende evolutie door de grenzen tussen de digitale en fysieke wereld te vervagen. Elementen zoals automatisering, AI, IoT en meer komen steeds vaker voor. Terwijl industriële revoluties uit het verleden in wezen over de vooruitgang van technologie gingen, gaat Industrie 4.0 meer over de evolutie van technologie en de impact ervan op het dagelijks leven.

Waarom Industrie 4.0 belangrijk is

Terwijl industriële veranderingen en technologische vooruitgang in het verleden misschien werden gekarakteriseerd als problemen die evenzeer problemen veroorzaakten als losten, gaat Industrie 4.0 over het nemen van wat bestaat en het verbeteren ervan. Dus hoewel technologie zoals grootschalige computing en data-acquisitie niet nieuw is, betekent het toepassen van de 4.0-laag van cloud computing dat gegevens die voorheen in silo's werden bewaard, nu kunnen worden gedeeld op vele niveaus van een organisatie en over de hele wereld.

Door af te stappen van traditionele productie, kan Industrie 4.0 de druk verminderen van zoveel van de uitdagingen waarmee de industrie momenteel wordt geconfronteerd, waaronder het moeten concurreren op een wereldwijde markt met de daarmee gepaard gaande volatiliteit. productiecycli van steeds complexere producten, waardoor gegevens kunnen worden beoordeeld en geanalyseerd, wat resulteert in waardevolle inzichten. Trends die veranderen zijn niet langer zorgelijk, aangezien bedrijven in staat zijn koerscorrecties uit te voeren met maximale flexibiliteit en minimale kosten, en voorspellend onderhoud zorgt voor meer efficiëntie en een sterker resultaat.

Aangezien Industrie 4.0 niet alleen gaat over het bevorderen van technologie, maar het daadwerkelijk ontwikkelen ervan, worden economische indicatoren meer gericht op innovatie dan op creatie. Een bedrijf kan innoveren en een nieuw bedrijfsmodel creëren - van het eerste idee tot de implementatie - in een veel snellere cyclus dan in het verleden.

In plaats van de noodzaak van menselijke interactie te elimineren, zoals sommige aspecten van eerdere industriële revoluties deden, innoveert Industrie 4.0 op het gebied van technologie om de klant centraal te stellen. Sneller op de markt, on-demand productie en eenvoudiger aanpassingsniveaus zorgen voor klanttevredenheid op een geheel nieuw niveau. Zelfs mensen die gaan werken met machines die zijn verbeterd door het IoT of robotica en automatisering, zullen merken dat hun lot verbeterd is omdat repetitieve eenvoudige taken zullen worden geëlimineerd ten gunste van het werken aan probleemoplossing of innovatie.

Wat drijft de overstap naar Industrie 4.0?

Er zijn een aantal behoeften die fabrikanten ertoe aanzetten Industrie 4.0 te omarmen.

De eerste, en meest waardevolle, is de klant. Hun wensen en behoeften veranderen voortdurend, evenals hun vraag naar producten sneller, goedkoper en nog steeds met minder middelen dan in het verleden. Bovendien is maatwerk de naam van het spel, dat duur en inefficiënt was in eerdere technologische evoluties, maar dat met Industrie 4.0 de norm kan worden. Met 3D-printen kan bijvoorbeeld een snelle productie in korte oplagen mogelijk worden gemaakt van een sterk op maat gemaakt item, tegen iets hogere kosten dan een volledige productie zou zijn.

De volgende is de data zelf:het vermogen om de hoeveelheden historische data die fabrikanten constant produceren te verwerven en te analyseren, is bruikbare intelligentie om vraag-, productie- en onderhoudsplanning mogelijk te maken. Het verhogen van de efficiëntie en productiviteit, en tegelijkertijd het garanderen van een hoogwaardige productkwaliteit, is allemaal goed voor de gezondheid van een fabrikant.

Ten slotte betekent de mogelijkheid om cloudcomputing en connectiviteit te benutten, dat de beperkingen van de wereldmarkt vrijwel nihil zijn. Afstand en verschillende tijdzones zijn niet langer een probleem wanneer werknemers op alle niveaus toegang hebben tot de gegevens die ze nodig hebben, van supply chain-resources tot productie en verzending, in realtime, weergegeven op manieren die voor elke gebruiker van belang zijn.

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

De productie is aanzienlijk veranderd sinds het bescheiden begin. Er zijn vier belangrijke technologische ontwikkelingen geweest die aansluiten bij elk van de vier industriële revoluties

De eerste industriële revolutie

Dit is het moment waarop de productie zich richtte op gereedschappen en machines. Populaire technologie van dit tijdperk - die plaatsvond van het einde van de 18e tot het begin van de 19e eeuw - omvatte het weefgetouw, de kaardmachine, de draaiende muilezel en de draaiende jenny. Water werd gebruikt om apparatuur zoals het weefgetouw aan te drijven, en deze trend ging door naar zijn krachtige tegenhanger, stoom. Stoommachines werden in deze tijd populair voor verschillende gebruikssituaties. Dit in tegenstelling tot de handmatige menselijke arbeid en dierlijke arbeid die vóór deze revolutie werd gebruikt.

De Tweede Industriële Revolutie

Van de late jaren 1800 tot de vroege jaren 1900 markeerde de Tweede Industriële Revolutie een periode van snelle technologische vooruitgang die leidde tot verhoogde industrialisatie en standaardisatie vanwege de behoefte aan verwisselbare onderdelen om dergelijke groei te ondersteunen. Dit is het moment waarop de productielijn zoals we die kennen is ontstaan. Populaire technologie en grote vooruitgang waren onder meer elektrische stroom, telefoons, staal en het eerste moderne schip.

De derde industriële revolutie

De Derde Industriële Revolutie wordt ook wel de Digitale Revolutie genoemd dankzij de snelle adoptie van digitale elektronica. Microprocessors, pc's, mobiele telefoons en internet waren allemaal belangrijke technologieën tijdens de derde industriële revolutie die plaatsvond in de tweede helft van de 20e eeuw. Dit markeerde het begin van het informatietijdperk.

De vierde industriële revolutie

Automatisering is de grote onderscheidende factor in de Vierde Industriële Revolutie (Industrie 4.0). Machine-to-machine communicatie en IoT-technologie hebben geleid tot slimme fabrieken, slimme sensoren, voorspellend onderhoud met behulp van machinegegevens en machine learning, en additieve fabricage, allemaal voortgekomen uit de vierde industriële revolutie. Deze periode haalt mensen waar van toepassing uit de lus. Veel experts beschouwen dit als onze huidige plaats in de geschiedenis.

De vijfde industriële revolutie

Sommige experts denken dat we ons nu aan de andere kant van Industrie 4.0 bevinden en in plaats daarvan aan de vooravond van de Vijfde Industriële Revolutie (Industrie 5.0). Hoewel er meningsverschillen blijven, hecht 5IR veel belang aan menselijke intelligentie. Het is tijdens deze industriële revolutie dat mens en machine uiteindelijk moeten samenwerken om vooruitgang te boeken. Een voorbeeld van wat kan worden beschouwd als ontluikende 5IR-technologie zijn de Neuralink- of MachineMetrics-operatordashboards van Elon Musk, die de menselijke context overlappen met machinegegevens voor betere, nauwkeurigere ML-analyse.

Hoe u Industrie 4.0-oplossingen met succes kunt implementeren

Er zijn drie belangrijke manieren om ervoor te zorgen dat de implementatie van Industrie 4.0, en in het bijzonder IoT-integratie op de fabrieksvloer, in uw productieomgeving zonder al te veel problemen verloopt. moeilijkheidsgraad:

1. Zorg ervoor dat je niet vast komt te zitten met de 20/60/20 regel van verandermanagement. Dit is waar 20% van uw personeelsbestand volledig achter uw plannen staat, 60% gaat ermee akkoord maar is sceptisch en 20% is er niet blij mee. Hoewel 100% acceptatie in een verandermanagementplan in de beste tijden niet waarschijnlijk is, kan die laatste 20%, als het gaat om de integratie van industrieel IoT, moeilijk te negeren zijn. Een manier waarop u de 60% kunt verbeteren, is door degenen die afkerig zijn van verandering te erkennen en te kijken of u kunt uitdiepen waarom, en een discussie aan te gaan over dat grotere geheel. Het opnemen van mensen kan helpen om hen het gevoel te geven dat ze belang hebben bij de veranderingen. Bovendien is investeren in training de beste manier om ongemak op de langere termijn te compenseren. Als mensen het WAAROM en het HOE begrijpen, zullen ze blijer zijn om mee te rijden.
2. Maak de overstap naar proactief onderhoud. Vóór Industrie 4.0 en het ontbreken van machineconnectiviteit, big data en cloudgebaseerde analyses, 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 een storing voordat een probleem werd opgelost. Met solide gegevensanalyse kunnen fabrikanten Industrie 4.0 gebruiken om niet alleen patronen en trends te voorspellen met het oog op het plannen van onderhouds- en productie-efficiënte tijden, maar kunnen ze ook een stadium bereiken van autonome detectie, zelfcorrectie of reparatie door machines.
3. Deel uw gegevens, maar bescherm ze ook. Een van de grote voordelen van Industrie 4.0 is de mogelijkheid om gegevens in realtime te delen, zelfs met externe leveranciers. Als ze kunnen zien hoe uw vraag eruitziet, kunnen ze beter voorspellen om u adequaat te voorzien. Met dat delen komt een noodzaak om ervoor te zorgen dat uw gegevens veilig zijn. Cybersecurity is een kernpijler als het gaat om Industrie 4.0, met cloudgebaseerde gegevensopslag, beheer en draadloze connectiviteit. Als u die vanaf het begin instelt, zorgt u ervoor dat u geen downstream-probleem heeft waarvoor een achteraf aangebrachte oplossing nodig is.

Voordelen van Industrie 4.0

Verbeterde efficiëntie en productiviteit

Wanneer je de mens uit de lus haalt, verwijder je ook menselijke inefficiënties en onnauwkeurigheden. Met een betere toewijzing van middelen op basis van cijfers, zijn er minder middelen nodig om een ​​optimaal productiviteitsniveau te behouden. Downtime wordt minder frequent wanneer data en machine learning samenkomen voor voorspellend en prescriptief onderhoud, machines in topconditie houden zonder magazijnruimte op te offeren voor een overaanbod aan onnodige reserveonderdelen of regelmatig geplande downtime.

Verbeterde wendbaarheid

Wanneer beslissingen zijn gebaseerd op cijfers die ook naar believen kunnen worden gewijzigd om alternatieve scenario's te bekijken, plukken fabrikanten de vruchten van een enorme boost in wendbaarheid. Met cijfers om beslissingen te ondersteunen, is het mogelijk om snel te schakelen als zich kansen voordoen, en zelfs kansen te creëren voor eenmalige productieruns als de voorraden voor de voorspelde vraag al zijn vervuld.

Meer geld

Dit komt door verschillende factoren. Verhoogde efficiëntie en productiviteit betekenen maximale output. Sensorgegevens die worden gebruikt voor voorspellend onderhoud, verlagen zowel de uitvaltijd als de uitval. Een betere resourceplanning betekent minder overhead voor materiaaluitgaven vooraf, magazijnruimte (die ook kan worden geoptimaliseerd met ML) en over het algemeen lagere bedrijfskosten met een groter omzetpotentieel.

Uitdagingen van Industrie 4.0

Verschillende, overweldigende gegevensverzamelingen

Fabrikanten worden vaak overspoeld met meer gegevens dan ze redelijkerwijs kunnen gebruiken. Het nut van deze gegevens wordt uitgeput door een gebrek aan intern talent (of externe service) dat begrijpt hoe de gegevens - de juiste gegevens - moeten worden opgeschoond en georganiseerd om zakelijke vragen te beantwoorden. Veel fabrikanten kwamen in Industrie 4.0 en verwachtten dat data-oplossingen plug-and-play zouden zijn en dat ze allemaal harmonieus zouden samenwerken. Vooral early adopters waren vaak verdrietig toen ze ontdekten dat hun gegevens in een reeks verschillende formaten waren die niet samenwerkten en dat er geen knop met één klik was waarmee alle gegevens konden worden opgehaald om de vraag die ze op dat moment hadden te beantwoorden. Datanormalisatie-engines en low-code ML-omgevingen lossen nu een aantal van deze problemen op, waardoor burgerdatawetenschap een zegen wordt voor bedrijven die het gebruiken en toestaan, maar veel fabrikanten hebben nog steeds datawarehouses vol met informatie die ze niet kunnen gebruiken.

schaarste aan talent

Hoewel er veel getalenteerde individuen in de wereld zijn, is er nu meer vraag naar specifieke soorten talent dan ooit, en het aanbod lijkt de vraag niet bij te kunnen houden. Interne datawetenschappers zijn de afgelopen tien jaar een luxe geweest, en zelfs de bedrijven die er een hebben ingehuurd, vinden vaak dat ze een knelpunt zijn, omdat ze ernstig overbelast zijn. Datawetenschappers hebben de afgelopen tijd grotendeels een naam-je-prijsoptie gehad vanwege de extreme ongelijkheid in vraag en aanbod. Zowel data-analisten als low-code ML-omgevingen hebben het proces van het implementeren van nieuwe algoritmen veel sneller en eenvoudiger gemaakt, maar er blijft een tekort aan experts op het gebied van datawetenschap.

Bedrijfscultuur Lash Back

Grote digitale transformaties kunnen stressvol zijn voor werknemers. Gebrek aan procedures voor verandermanagement heeft veel bedrijven in chaos gebracht, evenals veel werknemers die bang zijn dat ze hun baan zullen verliezen aan AI of een robot (hoewel dit niet strookt met de vooruitzichten van Industrie 5.0). Het doorbreken van silo's en het eisen van interdepartementale samenwerking kan spanningen veroorzaken waar ooit concurrentie was. De bedrijfscultuur moet evolueren naar een open, innovatieve en collaboratieve plek om de voordelen van Industrie 4.0 volledig te realiseren, en snelle, op gegevens gebaseerde actie in plaats van lang wikken en wegen wint uiteindelijk in de moderne zakelijke omgeving.

Industrie 4.0-technologieën

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

Big data en analyse

Dit is de enorme hoeveelheid gegevens die wordt verzameld met behulp van sensoren, trackingpixels, enquêtes en elke andere gegevensstroom, waar deze gegevens worden opgeslagen en de middelen waarmee ze worden geanalyseerd, zoals het gebruik van edge computing en machine learning.

Autonome robots

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

Simulatie/digitale tweeling

Dit is een digitale versie van een systeem, zoals de productievloer van een fabriek. Door het gebruik van sensoren op productieapparatuur en soortgelijke digitale apparaten, kunnen bedrijven een virtuele "tweeling" van een systeem zien dat ze vervolgens kunnen gebruiken voor analyse, testen, enz.

Horizontale en verticale systemen

Dit verwijst naar de verbondenheid van elk aspect van een systeem, zowel horizontaal als verticaal, zoals afdelingen die samenwerken in verschillende faciliteiten, evenals het delen van machinegegevens en interactie tussen verschillende niveaus van senioriteit.

Industriële IoT (IIoT)

Dit is elk IoT-apparaat dat in een industriële omgeving wordt gebruikt, zoals een slimme HVAC-regeling of een sensor voor een productiemachine. Het MachineMetrics IIoT-platform zet uw werkvloergegevens om van inzichten in acties met krachtige apps die de uitvaltijd van machines verminderen, uw doorvoer verhogen en de winstgevendheid maximaliseren die wordt aangedreven door uw productieapparatuur.

Cyberbeveiligingstechnologie

Cyberbeveiliging is van cruciaal belang in IR4, omdat de toestroom van machines een groter aantal beveiligingsproblemen met zich meebrengt die moeten worden beschermd.

De cloud

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

Additieve productie

Dit is een fabricage die geen dingen wegneemt door middel van snijden, slijpen, enz., maar in plaats daarvan materiaal toevoegt om een ​​object te creëren. 3D-printen is het meest prominente voorbeeld.

Kunstmatige intelligentie

AI verwijst naar machines die in staat zijn om zelf te leren en conclusies te trekken op basis van het vormen van verbindingen met behulp van trainingsgegevens en continue voorspellingsmogelijkheden.

Augmented Reality

AR verwijst naar de overlay van informatie over de fysieke wereld. Bekende voorbeelden zijn Snapchat-filters en Pokémon Go, maar er zijn ook veel gebruiksscenario's in de zakenwereld, vooral als het gaat om training en onderhoud.