Innovatie en opkomende technologieën

Deze technologieën dragen bij aan het concept van Operator Support (operatorondersteuning).

Terwijl virtual reality of virtuele realiteit (VR) ons in een virtuele 3D-wereld onderdompelt, biedt augmented reality of toegevoegde realiteit (AR) een aanvulling op de fysieke wereld om ons heen.

• AR-toepassingen voor het onderhoud van machines of productielijnen: onderhoudstechnici krijgen informatie aangereikt op een mobiel toestel (tablet of bril) om hen te helpen bij hun taak.
• AR-toepassingen om operatoren te informeren tijdens hun werk: operatoren krijgen m.b.v. een virtuele bril informatie over de onderdelen die ze nodig hebben om een product te assembleren.
• VR-toepassingen voor klantervaring: m.b.v. een virtual reality-bril kunnen klanten zich een idee vormen van hoe het product en de installatie ervan eruit zullen zien.
• VR-toepassingen voor de opleiding van werknemers zonder dat deze ter plaatse moeten gaan i.v.m. veiligheidseisen of risico's: werknemers krijgen opleidingen in een virtuele wereld, m.b.v. een virtual reality-bril, over het product dat ze moeten assembleren of de procedures die ze moeten volgen, in het kader van een veiligheidsopleiding. Zo komen de werknemers niet direct in contact met het echte product of de echte omgeving maar ervaren ze een virtuele of digitale voorstelling van het product of de omgeving.
• VR-toepassingen en digital twins: een digital twin kan worden ingezet in een virtual reality-omgeving en de digitale voorstelling van het product of de productie-installatie kan worden ervaren m.b.v. een VR-bril.

Automatisering van productieprocessen is geen revolutie maar bestaat al sinds de eerste processen het licht zagen. Wel verandert ze voortdurend en worden er nieuwe technologieën bij betrokken. In Industrie 4.0 is digitalisering volledig geïntegreerd in automatisering. Productieprocessen, of het nu in de assemblage-industrie, de voedingsindustrie of de chemische industrie is, worden steeds sterker geautomatiseerd. Mensen worden zo veel mogelijk van deze taken bevrijd en worden daarbij vervangen door machines en installaties. Het doel is niet om werknemers overbodig te maken maar om hen te helpen taken zonder toegevoegde waarde uit te voeren en te focussen op activiteiten die wel toegevoegde waarde bieden of op taken die niet kunnen worden geautomatiseerd. Robots vormen de schakel tussen pure automatisering van productiemachines en de wensen van de operatoren.

Goederenvervoer in de interne logistiek wordt steeds verder gerationaliseerd. In logistieke omgevingen spelen robots dus ook een belangrijke rol (opkomst van AMR's – Autonomous Mobile Robots). Ook nieuwe technologieën zoals drones zullen hier steeds vaker worden ingezet.

Conclusie: automatisering zal zich blijven ontwikkelen en zal ook ingang vinden op domeinen waar we ze niet per se verwachten. Digitalisering zal de efficiëntie en de flexibiliteit vergroten.

Drone-assistenten en -dienstverleners spelen een steeds grotere rol in de maakindustrie. Enerzijds worden drones ingezet in de productie en geïntegreerd in processen. Anderzijds is het net ook de industrie die drones en hun onderdelen fabriceert.

Door de industrie ...

België telt enkele toonaangevende bedrijven die een prominente rol spelen in de productie, de integratie en de ontwikkeling van drones. Steeds meer aanbieders van IT-hardware en -software werken eraan om standaarddrones te verbeteren en de opdrachten die ze kunnen vervullen te verruimen. Ten slotte is er ook nog de kwestie van het droneverkeer, dat steeds drukker wordt en dat dan ook in goede banen moet worden geleid, wat UTM-oplossingen (Unmanned Traffic Management) voor het luchtruim vereist.

... en voor de industrie

Ondernemingen zetten al drones in voor toezicht en in de eerste fasen van het voorraadbeheer. Dankzij geschikte sensoren kunnen drones bijv. ook de luchtkwaliteit en andere indicatoren meten. In de toekomst zullen de functies van drones en robots meer en meer worden gecombineerd in "dronebots", die ook zullen gebruikmaken van artificiële intelligentie (AI). Die vliegende robots zullen worden geïntegreerd in productieomgevingen, met nieuwe toepassingen zoals het verplaatsen van voorwerpen met behulp van robotarmen. Voor sommigen lijkt het misschien nog veraf, maar toch zien we al enkele concrete proefprojecten opduiken.

Drones spelen ook een rol in Smart Automated Transport en Smart People Transport. Voordelen van het gebruik van drones: Respect voor de omgeving - Toegankelijkheid - Kwantiteit en kwaliteit van data – Juistheid van productdata

Cyber-fysieke systemen (CPS) zijn objecten met geïntegreerde software en rekenkracht, zoals het navigatiesysteem in uw auto of de smartwatch om uw pols, die niet alleen de tijd aangeeft maar ook uw activiteiten analyseert.

Industrie 4.0 wordt ook het Industrial Internet of Things (Industrial IoT of IIoT) genoemd. In productiesystemen zijn "objecten" echter complexer en heten ze cyber-fysieke productiesystemen (CPPS). CPPS'en zijn intelligente machines met niet alleen rekenkracht, maar ook met geïntegreerde sensoren en software waarmee ze zelf diagnoses kunnen stellen en beslissingen kunnen nemen op basis van hun metingen. Het zijn m.a.w. slimme entiteiten die hun eigen toestand, geschiedenis, onderhoudsplan, capaciteit en het effect van eventuele aanpassingen en afstellingen kennen.

Het doel van industriële communicatie is om alle delen van een onderneming samen te brengen in een enkel netwerksysteem dat de hele waardeketen omvat, van directie tot productie. Het gebruik van performante end-to-enddatanetwerken verhoogt de beschikbaarheid, de flexibiliteit en de efficiëntie van machines en ondernemingen. Dankzij sterk doorgedreven industriële communicatie kunnen sensoren en apparaten in het veld flexibel worden geïntegreerd in bestaande systemen. Tegelijk levert dit ook transparante communicatie en hogere productiviteit op. Dit wordt ook wel het Industrial IoT (Internet of Things) genoemd.

AI is de generieke term geworden voor toepassingen die complexe taken uitvoeren waarvoor vroeger menselijke tussenkomst noodzakelijk was. Die term, en verwante onderliggende termen zoals machineleren (machine learning) en diepleren (deep learning), worden vaak door elkaar gebruikt. Toch zijn er verschillen. Machineleren bijv. focust op het bouwen van systemen die kunnen leren of hun prestaties kunnen verbeteren op basis van de data die ze ontvangen.

Diepleren situeert zich dan weer een niveau onder machineleren. Het is gericht op leren zonder expliciete programmering, waarbij complexere modellen worden gecreëerd die nabootsen hoe mensen nieuwe informatie opnemen.

De manieren waarop AI de processen, producten en diensten van ondernemingen kan helpen verbeteren, zijn bijzonder verreikend.

Een digital twin is een digitale replica van producten, processen of systemen. De digitale weergave reproduceert de elementen en de dynamiek waarmee machines, IoT-devices ... werken en evolueren gedurende hun hele levenscyclus. Digital twins koppelen AI, machineleren en softwareanalyse aan data om levende digitale simulatiemodellen te creëren die zich aanpassen en zich bijwerken wanneer hun fysieke tegenhangers veranderen. Digital twins leren en werken zichzelf voortdurend bij op basis van verschillende bronnen om hun toestand, operationele omstandigheden of posities bijna ogenblikkelijk weer te geven. Digital twins leren:

• op zichzelf door data te gebruiken van sensoren die hen informeren over diverse aspecten van hun operationele omstandigheden;
• van menselijke experts, zoals ingenieurs, met relevante en grondige kennis van het industrieel domein;
• van andere vergelijkbare machines;
• van andere parken van vergelijkbare machines;
• van de eventuele grotere systemen en ruimere omgevingen waarvan ze deel uitmaken.

Digital twins bevatten ook historische gegevens over het gebruik van de machine in het verleden met als doel om deze te factoriseren in hun digitaal model. In verschillende industriële sectoren worden twins gebruikt om de werking en het onderhoud van materiële assets, systemen en fabricageprocessen te optimaliseren. Het gaat om een vormende technologie voor het Industrial Internet of Things, waarbij fysieke voorwerpen virtueel kunnen bestaan en interageren met andere machines en mensen.

Simulatie is de nabootsing van de werking van een proces of systeem in de echte wereld. Simulatie vereist eerst de ontwikkeling van een model dat de essentiële kenmerken, functies en gedragingen van het geselecteerde fysieke of abstracte systeem of proces weergeeft. Het model stelt het systeem zelf voor, terwijl de simulatie de werking van het systeem in de tijd reproduceert. Simulatie wordt in vele contexten gebruikt, zoals simulatie van technologie om prestaties te optimaliseren, veiligheidsengineering, testing, opleiding, onderwijs en videogames. Vaak wordt gebruikgemaakt van informatica-experimenten om simulatiemodellen te bestuderen. Simulatie kan worden ingezet om de werkelijke effecten van alternatieve benaderingen en omstandigheden te laten zien. Het is ook een nuttig instrument wanneer het eigenlijke systeem niet kan worden gebruikt omdat het niet toegankelijk is, of omdat het gevaarlijk of onaanvaardbaar zou zijn om het te gebruiken, of omdat het zich in de ontwerpfase bevindt maar nog niet is gebouwd, of omdat het eenvoudigweg niet bestaat. Belangrijke elementen in het kader van simulaties zijn onder meer de verwerving van informatie uit geldige bronnen, de relevante selectie van essentiële kenmerken en gedragingen, het inzetten van benaderingen en vereenvoudigende veronderstellingen in de simulatie, en de betrouwbaarheid en geldigheid van de simulatieresultaten.

Het gaat om alle maatregelen die worden genomen om informatie-assets/informatie die deze assets bevatten m.b.t. mensen, processen en technologieën te beschermen tegen digitale criminaliteit. Een asset is alles wat waardevol is voor een bedrijf, zoals het netwerk, de infrastructuur (servers/werkstations/laptops), applicaties en data. Een beleid inzake classificatie (vertrouwelijkheid, integriteit, beschikbaarheid) en categorisering van de assets is van essentieel belang om passende veiligheidsmaatregelen te kunnen nemen. Onder cyberveiligheid wordt ook de beschermingsgraad verstaan m.b.t. de toegang, de integriteit en de beschikbaarheid van data (CIA).

Er zijn verschillende maatregelen uitgewerkt om cyberdreigingen te beperken:

• Hard- en softwaremaatregelen
• Fysieke maatregelen: in de industrie bijv. moet de fysieke en logische toegang tot de productielijn goed worden beveiligd, bijvoorbeeld door de toegang tot USB-poorten uit te schakelen aangezien deze een kwetsbare ingang vormen.
• Gebruikersmaatregelen: aangezien de mens de zwakke schakel in cyberveiligheid is, moet een sensibiliseringsprogramma worden uitgevoerd. Voor iedere werknemer en leverancier is een rol weggelegd.
• Procesmaatregelen

Het is ook belangrijk dat consumenten en organisaties weten hoe kwetsbaar ze zijn en wat ze daaraan kunnen doen. Een veiligheidsaudit helpt om het niveau van maturiteit en veerkracht te bepalen. Ook moeten kritische processen in kaart worden gebracht en moet een business-impactanalyse (BIA) worden uitgevoerd. Dit zijn slechts enkele van de honderden controles die nodig zijn voor een degelijke cyberveiligheid.

Met de ontwikkeling van technologieën zoals het Internet of Things of artificiële intelligentie is de hoeveelheid data waarover ondernemingen beschikken de laatste jaren gewoonweg geëxplodeerd en ook de rekenkracht die nodig is om die data te verwerken is toegenomen.

High-Performance Computing (HPC) maakt het mogelijk om grote hoeveelheden data te verwerken en te analyseren en complexe berekeningen tegen hoge snelheid uit te voeren door de kracht van duizenden processoren te bundelen. Op die manier kunnen uiterst complexe en veeleisende problemen worden opgelost en kunnen digitale simulaties worden uitgevoerd.

HPC wordt ingezet voor simulatie en modellering op een groot aantal domeinen, zoals de automobiel- en de lucht- en ruimtevaartsector, bijv. voor het ontwerp en de fabricage van producten, de ontwikkeling van modellen voor autonoom rijden, op meteorologisch domein maar ook voor de analyse van seismische golven en de effecten daarvan op structuren, op het domein van precisiegeneeskunde, de game- en filmindustrie, de banksector en de beoordeling van financiële risico's, opsporing van fraude enz.

Blockchain is een gedistribueerd, transparant en beveiligd systeem om informatie op te slaan en te versturen. Het is een transmissietechnologie die zonder centraal controleorgaan werkt en een vertrouwensdimensie verleent aan interacties tussen individuen. Deze technologie kan een aanzienlijke impact hebben op bestaande bedrijfsmodellen (tussenpersonen worden uitgeschakeld, het frauderisico weggenomen) en heeft het potentieel om tal van economische en sociale sectoren te transformeren.

Naarmate fabrieken over de hele wereld steeds sterker geconnecteerd worden, wordt steeds vaker gekeken naar blockchain-technologie. De fabriek van de toekomst omvat machines, onderdelen, producten en actoren van de waardeketen, met inbegrip van machineleveranciers en logistieke bedrijven, die onderling met elkaar zijn verbonden. Meer dan ooit staan fabrikanten voor de uitdaging om data binnen het bedrijf en daarbuiten veilig te delen.

Blockchain-technologie kan worden gekoppeld aan andere technologieën (AI, IoT, 5G ...) om de transparantie en het vertrouwen in alle stadia van de industriële waardeketen te vergroten, van grondstoffenbevoorrading tot voorraadbeheer en de levering van de afgewerkte producten.

De technologie zou kunnen helpen om de volgende gevoelige punten aan te pakken

• follow-up van de toeleveringsketen voor meer transparantie
• de herkomst van materialen en het opsporen van namaak
• technisch ontwerp van complexe producten met een lange levensduur
• identiteitsbeheer
• follow-up van assets
• kwaliteitsborging
• overeenstemming met de regelgeving.

Blockchain kan helpen om de activiteiten te rationaliseren, inzicht te krijgen in de bevoorrading en om assets te monitoren met een ongekende nauwkeurigheid. Blockchain heeft het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop fabrikanten hun producten ontwerpen, ontwikkelen, fabriceren en opschalen.

Additive Manufacturing-technologieën (AM) zijn technologieën waarmee fysieke objecten kunnen worden gecreëerd op basis van CAD-data (computer-aided design – computerondersteund ontwerp). Onderdelen worden laag per laag opgebouwd tot een 3D-object. De waaier aan materialen vergroot zowat dagelijks, waarbij polymeren en metalen het grootste aanbod hebben. Het basismateriaal wordt ofwel in poeder, ofwel vloeibare, ofwel in vaste vorm aangeleverd in de AM-machine om uiteindelijk een object in vaste vorm te produceren (of 3D printen). Additive manufacturing is een van de pijlers van Industrie 4.0 omdat het een grotere procesautomatisering (minder menselijke tussenkomst), een flexibeler productie en een kleinere milieu-impact mogelijk maakt bij de productie van onderdelen.

Enkele belangrijke factoren om deze technologieën te gebruiken:

• Tijds- en kostenbesparingen in de ontwerpfase
• Lager grondstoffenverbruik
• Gewichtsvermindering
• Grotere functionaliteit
• Complexe onderdelen zonder hogere kosten
• Personalisatie
• Kortere tijd om op de markt te brengen
• Geen investeringen in productietools
• Optimalisatie van de toeleveringsketen (on demand-productie)