Fabrikanten worden tot dienstverleners

In het consortialproject »Smart Factory as a Service« (FABaaS) wordt het volledige end-to-end-proces in een productiebedrijf verder ontwikkeld tot een op gebruik gebaseerd bedrijfsmodel – van bestelling via productie tot levering en betaling. © TRUMPF/Foto: Markus Breig (KIT/CroM)

Het aandrijfsysteem in de productielijn moet in de toekomst niet alleen worden gezien als een functioneel relevant onderdeel, maar ook als een »toestanddetector« om een voortdurend hoog productiviteitsniveau te waarborgen. © WITTENSTEIN SE

De samenwerkingspartners van het consortiumproject »Productivity as a Service« onderzoeken een op gebruik gebaseerd bedrijfsmodel voor verspaningsmachines, waarbij bedrijven uit de metaalbewerkingsindustrie betalen voor een pakket bestaande uit een gereedschapsmachine, verspaningsgereedschappen en IT-diensten. De hoge aanschafkosten voor de gereedschapsmachine komen te vervallen. © MAPAL Dr. Kress KG

De slimme transmissie met »cynapse»-functie van WITTENSTEIN SE beschikt over een geïntegreerd sensormodule met elektronisch typeplaatje en IO-Link-interface. Het kan bijvoorbeeld temperatuur, trillingen, bedrijfstijd en montagemodus vastleggen, opslaan, weergeven en verwerken. © WITTENSTEIN SE

In de toekomst hoeven schrijnwerkerijen en meubelmakers geen freesmachines meer te kopen. In plaats daarvan blijft de machine eigendom van de fabrikant en betalen ze maandelijks voor het gebruik. © Michael Weinig AG

Je hoeft geen machine te kopen om deze te kunnen gebruiken: Digitalisering maakt nieuwe bedrijfsmodellen mogelijk die gebaseerd zijn op geautomatiseerde gegevensuitwisseling. Welke voorwaarden vervuld moeten zijn zodat deze bedrijfsmodellen economisch en technisch haalbaar zijn, bespreken experts uit wetenschap en industrie in het grootschalige onderzoeksproject »X-Forge«.

Digitalisering heeft niet alleen de manier veranderd waarop productiebedrijven hun goederen vervaardigen. Ook de zakelijke relaties die bedrijven onderling aangaan, zijn in de loop van de vierde industriële revolutie veranderd. Uit de starre waardeketen is een flexibel waardeknooppuntnetwerk geworden, dat geen vaste processen meer kent en waarvan de actoren voortdurend wisselen. Dit complexe samenspel doet denken aan een natuurlijk ecosysteem van dieren, planten en micro-organismen, waardoor experts een waardeknooppuntnetwerk ook wel een Digitaal Ecosysteem noemen.

Zo'n digitaal ecosysteem wordt in stand gehouden door de geautomatiseerde uitwisseling van gegevens tussen alle actoren. En deze voortdurende uitwisseling maakt nieuwe, data-gebaseerde bedrijfsmodellen mogelijk, waarin fabrikanten niet alleen dienstverleners worden, maar ook alle processen in een fabriekshal als afzonderlijke services kunnen worden begrepen: Everything as a Service (XaaS). In het grootschalige onderzoeksproject X-Forge onderzoeken experts uit onderzoek en industrie enkele van deze nieuwe bedrijfsmodellen en verduidelijken ze welke gegevens daarvoor verzameld en uitgewisseld moeten worden en hoe deze gegevensoverdracht technisch gerealiseerd kan worden.

X-Forge is onderverdeeld in vier consortiumprojecten. Aan alle projecten is het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie und Automatisierung IPA betrokken:

Wanneer de freesmachine een factuur stuurt

De houtverwerkende industrie in Baden-Württemberg bestaat vooral uit kleine en middelgrote familiebedrijven. De hoge aanschafkosten voor nieuwe hightech-machines kunnen zij vaak slechts met grote moeite dragen. Daarom onderhouden ze liever hun bestaande machinepark, aarzelen ze met investeringen over meerdere jaren en lopen ze het risico achter te blijven bij concurrenten. Een mogelijke oplossing: Pay per Use. De houtbewerkingsmachines blijven eigendom van de fabrikant, terwijl timmerbedrijven en meubelfabrieken maandelijks betalen voor het gebruik.

Hoe een dergelijk gebruiksgebaseerd bedrijfsmodel zo moet worden vormgegeven dat het zowel voor fabrikanten als gebruikers aantrekkelijk is, onderzoeken onderzoekers onder leiding van Oliver Schöllhammer, hoofd van de afdeling Bedrijfsstrategie en -ontwikkeling bij het Fraunhofer IPA, momenteel in het consortiumproject »Wood Working as a Service« (WOODaaS). De centrale vraag daarbij is: wat wordt aan het eind van de maand afgerekend en hoe verlopen facturatie en betaling? Om dit te verduidelijken, moeten Schöllhammer en zijn team achterhalen of de gegevens die de sensoren van bestaande frees- en schaafmachines genereren, voldoende zijn voor het nieuwe bedrijfsmodel en welke mogelijk nog extra verzameld moeten worden. Uiteindelijk moeten facturen, betalings- en onderhoudsprocessen automatisch worden geactiveerd.

Naast het Fraunhofer IPA zijn bij het consortiumproject betrokken: de machinebouwer Michael Weinig AG uit Tauberbischofsheim (consortiumleider), het ingenieursbureau Roth GmbH & Co. KG uit Billigheim en Hogra-Holz GmbH uit Limbach in het Neckar-Odenwald-Kreis. Het Ministerie voor Economie, Arbeid en Toerisme Baden-Württemberg subsidieert WOODaaS met bijna 2,3 miljoen euro uit het subsidieprogramma InvestBW.

De zelfconfigurerende bewerkingsmachine

Contractfabrikanten en toeleveranciers met metaalbewerking staan onder grote prijsdruk in de internationale concurrentie. Daarom moeten zij hun bewerkingsmachines zo effectief mogelijk gebruiken, dus zo'n 24 uur per dag, met continue hoge proces- en productiekwaliteit en ook bij kleine series en enkelstuks tegen lage kosten. Dit moet ook hier mogelijk worden gemaakt door een gebruiksgebaseerd bedrijfsmodel: toekomstige contractfabrikanten en toeleveranciers hoeven geen dure machines meer aan te schaffen. In plaats daarvan betalen ze voor een pakket bestaande uit gereedschapsmachines, bewerkingsgereedschap en IT-diensten.

Deze diensten moeten naast automatisch geactiveerde betalings- en onderhoudsprocessen ook bestaan uit slimme algoritmen die zelfstandig ingrijpen in het bewerkingsproces en de procesparameters tijdens de productie verbeteren. Overmatige slijtage en schade aan onderdelen moeten zo worden voorkomen. »CNC-operators hoeven zich dan niet meer bezig te houden met instellingen aan de machine en ook geen externe dienstverleners meer in te schakelen die hun productieprocessen optimaliseren«, zegt wetenschapper Schöllhammer van het Fraunhofer IPA. Hij en zijn team willen dit realiseren door de proces- en productiegegevens, die tot nu toe nog gescheiden zijn, te combineren en toegankelijk te maken voor een zelflerend algoritme.

Naast het consortiumproject »Productivity as a Service« (PRODaaS) zijn betrokken: de Karl Walter Formen- und Kokillenbau GmbH & Co. KG uit Göppingen, de sensorenfabrikant Blum-Novotest GmbH uit Grünkraut in het Kreis Ravensburg, de machinebouwer F. Zimmermann GmbH uit Neuhausen auf den Fildern, de gereedschapsfabrikant MAPAL Dr. Kress KG (consortiumleider) en het platformaanbieder c-Com GmbH (beide uit Aalen). Het Ministerie voor Economie, Arbeid en Toerisme Baden-Württemberg subsidieert PRODaaS met ongeveer drie miljoen euro uit het InvestBW-fonds.

Het aandrijfsysteem dat tips geeft voor betere productkwaliteit

Voor de meeste bedrijven wordt het steeds moeilijker om optimalisatiepotentieel voor hun producten of productieprocessen te herkennen en te implementeren. Maar dankzij digitalisering ontstaan voortdurend nieuwe benaderingen waarmee verdere optimalisaties mogelijk zijn. Zo willen Paul Thieme en zijn collega’s van het Kompetenzzentrum DigITools bij het Fraunhofer IPA in het consortiumproject »Product Life Cycle Enrichment as a Service« (PLCEaaS) alle gegevens verzamelen en toegankelijk maken die tijdens de volledige levenscyclus van een aandrijfsysteem door WITTENSTEIN SE worden gegenereerd.

Deze centrale plek is een zogenaamde beheerlaag, die alle relevante gegevens ordent en bewaart – van de productie van de onderdelen, via de montage en levering van het voltooide aandrijfsysteem, tot de gebruiksfase met alle storingen, stilstanden, schadegevallen, reparatie- en onderhoudsprocessen. Met behulp van een gebruiksvriendelijke analytische toolkit kunnen deze gegevens worden geanalyseerd en geëvalueerd. »Met deze aanpak is veel meer mogelijk dan alleen Predictive Maintenance«, zegt Thieme. »Hij geeft ook aanwijzingen hoe het aandrijfsysteem efficiënter kan worden ingezet en onthult de fabrikant manieren om de productkwaliteit verder te verbeteren.«

Aan het consortiumproject PLCEaaS nemen naast het Fraunhofer IPA en WITTENSTEIN SE uit Igersheim (consortiumleider) ook deel: de ASCon Systems Holding GmbH en TruPhysics GmbH (beide uit Stuttgart). Het Ministerie voor Economie, Arbeid en Toerisme Baden-Württemberg subsidieert PLCEaaS met ongeveer twee miljoen euro uit het InvestBW-fonds.

Een fabriek vol services

De projectpartners in het consortiumproject »Smart Factory as a Service« (FABaaS) gaan nog een stap verder. Hier wordt niet alleen de werking van een enkele machine of de levenscyclus van een bepaald product ontwikkeld tot een gebruiksgebaseerd bedrijfsmodel, maar de volledige end-to-end productieproces in een productiebedrijf – van bestelling via productie tot levering en betaling. »Het uitbesteden van verkoop, logistiek of betalingsverwerking aan externe dienstverleners is al lang gangbare praktijk«, legt Anja Reuter uit het Kompetenzzentrum DigITools bij het Fraunhofer IPA uit. »Maar dat alles wat in een fabriekshal gebeurt, wordt opgedeeld in afzonderlijke boekbare services van externe aanbieders, is een nieuwe aanpak voor productie die door digitalisering überhaupt mogelijk wordt.«

Maar tot welk punt is zo'n productie, gebaseerd op goed gecoördineerde diensten, winstgevend voor alle betrokkenen? Welke gegevens moeten worden verzameld en uitgewisseld? Welke gegevens mogen überhaupt worden uitgewisseld zonder de geldende wetgeving te overtreden? Welke technische voorwaarden moeten de machines daarvoor vervullen en hoe is de IT-architectuur opgebouwd? Al deze vragen worden door Reuter en haar projectpartners in het consortiumproject FABaaS onderzocht en uiteindelijk worden enkele diensten exemplarisch geïmplementeerd.

Betrokken bij FABaaS zijn naast het Fraunhofer IPA ook het Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, de TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG uit Ditzingen (consortiumleider), de softwareleveranciers Heidelberg Mobil International GmbH en XETICS GmbH uit Stuttgart, de sensorenfabrikanten SICK AG uit Waldkirch en Kinemic GmbH uit Karlsruhe, de vacuümtechniekfabrikant J. Schmalz GmbH uit Glatten, de STOPA Anlagenbau GmbH uit Achern, de ACD Elektronik GmbH uit Achstetten in het Kreis Biberach en de internationale bedrijfsadviseur umlaut SE. Het Ministerie voor Economie, Arbeid en Toerisme Baden-Württemberg subsidieert FABaaS met bijna vijf miljoen euro uit het InvestBW-fonds.