whitepaper smart industry slimme procesinnovatie met ... › business-analytics › axians ›...

WHITEPAPER SMART INDUSTRY

Slimme procesinnovatie met Manufacturing Analytics Smartanalytics.axians.nl

AxiansHogeweg 41 5301 LJ ZaltbommelTel: +31 88 988 90 10 - www.axians.nl

SMARTINDUSTRY

Axians - Tel: +31 88 988 90 10 Axians - Tel: +31 88 988 90 102


Axians - Tel: +31 88 988 90 10 3

SMART INDUSTRY WHITEPAPER

InhoudDe potentie van Smart Industry slim benutten

H1. Inleiding

H2. De stand van zaken in de industrie

H3. Innovatie

H4. Manufacturing Analytics, hefboom voor snelle procesinnovaties

H5. Van A naar B

H6. Afsluiting

4

6

7

9

12

14

ContactMeer weten over de visie van Axians op Smart Industry, neem dan contact op met Axians via +31 88 988 90 10 of ga naar www.smartanalytics.axians.nl



InleidingNa een aantal zware jaren zijn de perspectieven voor de productiesector aanzienlijk positiever. De combinatie van hoogwaardige kennis, kwaliteits- onderwijs en een grote bereidheid om te investeren in innovatie liggen hier aan ten grondslag. En de resultaten mogen er zijn. Nederland staat hoog op de wereldwijde lijst van innovatieve landen en zet concrete stap-pen op weg naar de volgende industriële revolutie: Smart Industry. Op die manier liggen topproducten tegen lagere overhead-kosten in de keten binnen handbereik en zetten productiebedrijven concrete stappen naar mass customization.

De productiesector is een vooruitstrevende en zeer veelzijdige sector. Organisaties zien momenteel uiteenlopende proces- en productinnovaties voorbij komen en proberen die aan hun eigen activiteiten te relateren. De kernvraag is dan: 'Hoe haalbaar zijn deze innovaties binnen mijn organisatie?' Steeds meer bedrijven in de industrie komen tot de conclusie dat het doorvoeren van innovaties relatief snel een positieve business case oplevert. Want de benodigde ICT en data-analyses kunnen steeds goed-koper en effectiever worden ingezet.

In deze whitepaper ligt de focus op procesinnovatie en maken we de vertaalslag naar een aantal nieu-we toepassingen die vallen binnen het domein van Manufacturing Analytics. Het is uitdrukkelijk niet de bedoeling om een blauwdruk te leveren. Het doel is vooral om inzicht te geven in de samenhang tussen de procesinnovaties en hun complexiteit. Dat is de basis om nieuwe kansen te benutten en duidelijk te maken hoe de meeste bedrijven van A naar B kunnen en waarom. Zo bieden we handvatten om productiebedrijven te ondersteunen om de potentie van Manufacturing Analytics te vertalen naar concrete business voordelen.

‘Het doel is vooral om inzicht te geven in industrie trends &

procesinnovaties enerzijds en de ICT

trends op gebied van (big) data integratie

en data analyse (data science) anderzijds.’

Axians - Tel: +31 88 988 90 10 5




1. De stand van zaken in de industrieDe industriesector in Nederland heeft het een aantal decennia lastig ge-had, maar maakt nu een sterke comeback. Momenteel is de industrie zeer innovatief en daarmee een enorme stimulans voor de Nederlandse eco-nomie. Bovendien levert deze ontwikkeling een directe bijdrage aan het oplossen van uiteenlopende maatschappelijke uitdagingen. Deze variëren van anticiperen op de energietransformatie en circulaire economie tot 3D printen en vernieuwende toepassingen van composieten. Onderzoek van Rabobank, ING Bank en VNO-NCW onderstreept dit. Zo is de indus-trie verantwoordelijk voor ruim 60 procent van alle R&D investeringen en wordt 70% van de productiviteitsgroei gedragen door technologische ver-nieuwing in de industrie.

KennisinfrastructuurHet traditionele beeld van de industriesector met schoorstenen en blauwe overalls is achterhaald. De transformatie naar Smart Industry is in volle gang. Nederland biedt hiervoor de perfecte voedings-bodem. Het onderwijs is van hoog niveau en samen met de overheid en ondernemingen worden de krachten gebundeld voor een effectieve kennisinfrastructuur. Aangevuld met een open innovatie-cultuur die veel ruimte biedt voor samenwerking en kennisdeling met organisaties en bedrijven in binnen- en buitenland.

Definitie Smart IndustryEr is geen gangbare definitie van Smart Industry. In deze whitepaper gaan we uit van 'slim gebruik van ICT om machines (met elkaar) te verbinden ter ondersteuning van slimme opera-tionele bedrijfsvoering'. se [Huizinga et al, 2015] Smart Industry omvat concepten zoals cyber physical systems (o.a. robots, autonome vervoer-smiddelen, smart grids en medische monitoring), big data (inclusief data science) en cloud computing. Nederland beschikt over een goede ICT-infrastructuur voor het toepassen van Smart Industry-concepten en ondernemingen ontdekken steeds vaker hoe ze deze slim in kunnen zetten voor een innovatieve bedrijfsvoering.

Mass customizationNaast producten procesinnovatie staat Smart Industry ook voor de digitalisering en robotisering van de complete productiecyclus. Het is steeds eenvoudiger om technologie en data slim te combineren. De onderdelen van het maakproces zijn steeds vaker geautomatiseerd en via algoritmes en sensoren verbonden. Het resultaat is betere producten, lagere voorraden, kortere doorlooptijd en lagere prijzen. Op die manier is maatwerk mogelijk voor de prijs van massaproductie (mass customization). Een nood-zakelijke ontwikkeling omdat klanten (consumenten en bedrijven) steeds specifiekere eisen stellen. Het is de uitdaging van de industriesector om dit op een economisch verantwoorde en duurzame manier waar te maken.

‘Het traditionele beeld van de

industriesector met schoorstenen en blauwe overalls

is achterhaald’

Axians - Tel: +31 88 988 90 10 7


2. InnovatieDe Nederlandse industriesector is zeer innovatief. Internationaal is een sterke positie opgebouwd, die tegelijkertijd ook een grote uitdaging met zich meebrengt. Nieuwe technologische ontwikkelingen zorgen voor een enorme dynamiek. Hierbinnen is het essentieel om alert te blijven, te anti-ciperen en te investeren in vernieuwing. Dit kan grofweg op twee manie-ren: met procesinnovatie en productinnovatie.

ProcesinnovatieDe druk om aan hoge eisen van de (eind)klant tegemoet te komen, neemt toe en zorgt dat klantspeci-fieke, hoogwaardige producten tegen dezelfde massaproductie-kostprijs moeten worden geleverd. Dit stelt echter andere eisen aan het productieproces; van automatisering, digitalisering en robotisering tot proactief onderhoud. Complexe onderdelen van het productieproces vereisen specifieke apparatuur en zeer gespecialiseerde kennis en expertise. Een andere voorwaarde is goede afstemming van alle verschillende processtappen van de Topfloor (het kantoor) tot aan de Shopfloor (productievloer). De gemeenschappelijke rode draad door deze innovaties is een vergaande samenwerking en integratie van bedrijfsprocessen met ondersteuning van steeds geavanceerdere toepassingen van ICT infrastructuur, data-integratie en –analyse.

Technologische ontwikkelingen versnellen innovatie in de industriesector. Zo daalt de prijs van dataopslag en rekenkracht razendsnel en neemt de beschikbaarheid van capaciteit explosief toe. Dat is ook nodig om trends zoals cloud computing, Industrial IoT en big data of data sciences effectief te benutten. In de praktijk is de grote vraag hoe productiebedrijven de behoeften van klanten en tech-nologische mogelijkheden slim samenbrengen om betere producten te maken tegen een reële prijs. Tegelijkertijd blijft de noodzaak om te innoveren.

FARM RETAILER

SALEOFFICE

FINISHED GOODS /END PRODUCTS

INGREDIENTS /RAW MATERIALS

FARMING INVENTORYPRODUCTION

PLANT

Industrie Trends & Procesinnovaties Digitalisering & RobotiseringMassa Maatwerk (serie van 1)Product Veiligheid en TraceerbaarheidIntegratie FabrieksprocessenVoorspellend Onderhoud

ICT Trends Industrial Internet of ThingsCloud/Big DataMachine Learning/Data Science

‘De prijs van dataopslag en

rekenkracht daalt razendsnel’



ProductinnovatieInnovaties rondom producten zijn primair gericht op een steeds kortere productlevenscycli en time-to-market van nieuwe producttoepassingen. Succesvolle innovaties moeten elkaar niet alleen sneller opvolgen, ze moeten ook concrete omzet genereren. In deze situatie is er minder ruimte om een minder succesvolle innovatie op te vangen. Een van de innovaties betreft het koppelen van een product met het internet om bijvoorbeeld beheer op afstand mogelijk te maken. Een andere trend is gericht op het verbeteren van registraties en traceerbaarheid van producten en onderdelen in de keten voor de productveiligheid. Dit is bijvoorbeeld zeer relevant voor voedings- of geneesmiddelen. Tenslotte is de milieu-impact van producten de laatste jaren een onderwerp waar organisaties meer aandacht aan – moeten – besteden. Hierdoor is het zaak om al in een vroeg stadium van de productontwikkeling na te denken over de oorsprong van onderdelen, onderhoudbaarheid en toekomstig hergebruik.

De focus ligt dus niet meer alleen bij het produceren. Succesvolle productontwikkeling vraagt inmiddels veel meer dan de inzet van ingenieurs en designers. Daarbij wordt ook het belang van feedback uit de markt groter. Door koppelingen van producten met het internet (IoT) ontstaat er steeds meer inzicht in het feitelijk gebruik. Deze informatie is zeer waardevol voor het ontwerp van nieuwe modellen en producten. Verder is het mogelijk om producten tijdens hun levensduur te volgen en de input van gebruikers bij het innoveren van producten en diensten mee te nemen.

Axians - Tel: +31 88 988 90 10 9


3. Manufacturing Analytics, hefboom voor snelle procesinnovaties Om processen in de fabriek effectief en beheersbaar te innoveren, zijn zo-wel ICT-infrastructuur als data-integratie en -analyse nodig, kortom Ma-nufacturing Analytics. Dit is een verzamelnaam van een aantal data-ana-lyse toepassingen binnen fabrieken. Afhankelijk van de complexiteit en volwassenheid van de processen in de fabriek, ondersteunt Manufacturing Analytics op verschillende vlakken, waaronder:

1. Plant Performance2. Quality Compliance & Risk Management 3. Topfloor-Shopfloor Integration4. Predictive Maintenance

Plant PerformancePlant performance biedt organisaties meer grip op kosten, bezettingsgraden van productiemiddelen en inzet van de juiste mensen. Deze extra controle geeft het management van een fabriek de kans om de gevolgen van wijzigingen in productievolumes en -planning, in de grootte van de productie-series en bestellingen, en in de capaciteitsplanning van mensen snel door te rekenen. Het doel is de fabrieksprestaties te optimaliseren door een focus op de samenhang van fabricageprocessen en op de afhankelijkheden van kritieke objecten binnen de fabriek. Deze processen beslaan productie, kwaliteit, voorraad en onderhoud. Onder kritieke objecten binnen de fabriek vallen de door mensen uitgevoerde functies, machines, producten en systemen die een specifieke meerwaarde (intellectueel eigendom) aan het product of dienst toevoegen.

Het gewenste inzicht is beschikbaar via een Plant Performance Dashboard, een operationeel manage-mentdashboard met relevante KPI’s. Dit dashboard is te voeden met data uit verschillende systemen (machine data, MES, ERP of HR) die op een logische manier gekoppeld zijn. Verder is het mogelijk de achterliggende informatie (verdiepingsrapportages) te tonen. Als een KPI rood oplicht, kan de gebruiker er op klikken voor meer detailinformatie.

Quality, Compliance & RiskHet eisenpakket van klanten blijft groeien. De druk om te leveren conform veranderende en toenemende klantspecificaties leidt tot complexere productieprocessen en hogere kosten. Een effectieve aanpak van deze uitdagingen vereist een gedetailleerd inzicht in risico’s en kosten van een kwaliteitsproduct. De vraag is dan wel of er voldoende marge overblijft om de eisen van een klant die steeds meer macht krijgt, goed in te vullen? En als er onverhoopt iets fout gaat, is het essentieel te weten hoe snel een reactie mogelijk is. Bijvoorbeeld als er toch een verkeerde serie producten uitgeleverd is.

Parallel aan deze uitdagingen wordt de weten regelgeving steeds strenger. Dit betreft bijvoorbeeld productveiligheid, gezondheid of doelgerichte track & trace opties bij problemen. Als productie steeds

‘Een effectieve aanpak vereist

een gedetailleerd inzicht in risico’s

en kosten van een kwaliteitsproduct’



specifieker is, willen organisaties exact weten wat de Cost of Non-Quality is en wat de kosten en opbrengsten van hoogwaardiger producten precies zijn. Een ander aandachtspunt is het omgaan met garantie- of schadeclaims. Klanten vinden steeds vaker en sneller de weg naar de rechter, belangen-organisaties of (sociale) media om hun ongenoegen te ventileren. Om in die gevallen hoge kosten en imagoschade zoveel mogelijk te beperken, is het cruciaal dat productiebedrijven snel en goed geïn-formeerd anticiperen. Hierbij is goede traceerbaarheid van producten en borging van productie- en leveringsgegevens onmisbaar.

Samenvattend vraagt effectief Quality, Compliance & Risk Management overzichtelijke management-informatie over de kosten van non-kwaliteit. Aan de andere kant heeft management behoefte aan informatie over de impact van kwaliteitseisen op (fabricage)kosten en een goed beeld van de grenzen (bandbreedtes) en risico’s van productieactiviteiten. Op detailniveau vereist goede kwaliteit- en risico-beheersing inzicht in de kosten van kwaliteitsverliezen per serie of batch, maar ook van afval, buiten klantspecificaties en rework. Naast de inzet van uiteenlopende beschikbare informatie binnen een productieomgeving is ook de data die via machine learning toegankelijk is, zeer waardevol. Bijvoorbeeld bij analyses van risico’s (FMEA), fout-codes, , storingen, meldingen en leveranciers.

Topfloor – Shopfloor IntegrationVeel bedrijven worstelen met een disconnect tussen strategie en uitvoering. Er is sprake van inef-fectieve communicatie tussen de bestuurskamer en de werkvloer. Vraagt men bijvoorbeeld aan de verantwoordelijken voor de uitvoering wat nodig is om te komen tot een goede beslissing, dan komen zij met een totaal ander lijstje aan voorwaarden en stuurparameters. Deze liggen niet per se in lijn met de bedrijfsdoelstellingen of KPI’s zoals gedefinieerd tijdens het lange termijn planningsproces. Met andere woorden, de beslissingen die door het bedrijf worden genomen ‘in het moment’ – wanneer de meeste kritieke beslissingen genomen worden – sturen de organisatie niet in de bedoelde richting. En daar waar dat wel het geval is, is dit zeer waarschijnlijk eerder toeval dan bewust gestuurd.

Met het toenemende tempo voor het doorvoeren van veranderingen vervagen de grenzen tussen stra-tegie en uitvoering. Om dan toch de kwaliteit van de productie te borgen en het bedrijfsresultaat te ver-beteren, is in eerste instantie een gedetailleerd inzicht in de fabricagekosten noodzakelijk, bij voorkeur al voor de productiestart. Dit biedt op voorhand een goed beeld wat de kosten van een specifieke serie op een bepaald moment zullen zijn. Bij het plannen van campagnes is deze informatie zeer waardevol. Maar zeker ook om wijzigingen in het bestel- en koopgedrag van klanten sneller te verwerken. Op die manier kunnen organisaties snel en doelgericht anticiperen op veranderingen in de vraag uit de markt en deze kansen ook concreet omzetten in een beter bedrijfsresultaat.

‘Shopfloor-Topfloor integratie’ is de verzamelnaam voor een aantal technologieën die ingezet kunnen worden om scenario’s snel door te rekenen en KPI-gedreven sturing voor de gehele werkvloer mogelijk te maken. Dit kan bijvoorbeeld door eerst data uit kantoorsystemen – zoals ERP en CRM – op te slaan in een datawarehouse. Samen met data uit fabriekssystemen – zoals MES en LIMS – kunnen vervolgens real-time plannings- en analysetechnieken op deze data worden losgelaten. Deze ondersteunen de beslissers tijdens de uitvoering.

Predictive MaintenanceDe industriesector is zeer kapitaalintensief. De beschikbare capaciteit moet zo efficiënt mogelijk worden ingezet. Ongeplande downtime van machines kan in korte tijd veel onverwachte kosten ver-oorzaken. Daarom is een optimale planning van het onderhoud een belangrijke kostenbesparende factor. Predictive Maintenance integreert gegevens van machines, onderhoudsplanning en productie-

‘Met het toenemende tempo voor het doorvoeren

van veranderingen vervagen de grenzen

tussen strategie en uitvoering’

Axians - Tel: +31 88 988 90 10 11


vooruitzichten, en creëert een geautomatiseerd systeem voor het monitoren en alarmeren van asset/machine sensordata. Aan de hand van voorspelmodellen is de waarschijnlijkheid van asset/machine falen te berekenen. Operators ontvangen automatisch een signaal bij een verhoogd risico op uitval.

De inzet van Predictive Maintenance in de praktijk vereist pro-activiteit. Het integreren, analyseren en monitoren van sensordata van machines of assets zorgt dat falen en uitval voorspelbaar zijn. Dit overstijgt het machineniveau, bijvoorbeeld met de geautomatiseerde parameter-uitwisseling tussen componenten en machines binnen de gehele keten. Verder is het mogelijk om met process mining knelpunten en stilstand op machineniveau te traceren. Deze informatie vergroot het inzicht in de be-nodigde responsetijd in het geval van calamiteiten. Predictive Maintenance is vooral effectief als een organisatie kiest voor een holistische aanpak, waarbij de relevante afdelingen, zoals Logistiek, Sales & Services, Inkoop van machines en componenten intensief samenwerken en data uitwisselen.



4. Manufacturing Analytics: van A naar B

Veel bedrijven zetten in hun ontwikkeling en bij het toepassen van manufacturing analytics deze stappen. Tegelijkertijd zien we dat veel bedrijven het succesvol toepassen van predictive maintenance met al zijn uitdagingen onderzoeken of hiermee al gestart zijn. Binnen dit ont-wikkelpad is het heel goed mogelijk om stappen over te slaan of versneld door te voeren. Deze stappen kunnen echter wel helpen bij het maken van bewuste keuzes en het voeren van de juiste discussies bij de inzet van manufacturing analytics.

De industriesector is zeer veelzijdig en dat geldt zeker ook voor de variatie aan organisaties die hierin actief zijn. Zij hebben elk hun eigen activiteiten, specialismen en kenmerken. Innovatie is een gemene deler, maar daarbinnen heeft iedere organisatie wel een eigen groeipad. Tegelijkertijd zijn er overeen-komsten in de ontwikkelstappen die daar aan kunnen bijdragen. Deze stappen hebben steeds als doel Manufacturing Analytics effectief in te zetten voor een succesvolle en duurzame bedrijfsvoering. Het belang van procesinnovatie staat voor veel productiebedrijven buiten kijf. De complexiteit en volwas-senheid van een fabriek bepaalt de mate van ontwikkeling en innovatiekansen. Juist omdat organisaties zich in verschillende ontwikkelstadia bevinden, focust deze whitepaper zich op een aantal groeistappen die een fabriek in haar ontwikkeling nog kan maken.

De eerste stap betreft in veel gevallen de automatisering van het productieproces zelf. De aanleiding voor deze stap is vaak een toename van de vraag naar producten. Wanneer deze automatisering suc-cesvol verloopt en productievolumes het break-even point overstijgen, is verdere optimalisatie mogelijk door fabricageprocessen en gegevens te integreren. Het betreft hier onder andere gegevens van pro-ductie, voorraad, kwaliteit, onderhoud, teamaansturing en kostenbeheersing.

ManufacturingAutomation

ManufacturingIntegration

BusinessIntegration

SmartManufacturing

AdvancedManufacturing

Predictive Maintenance

Manufacturing Analytics

Topfloor - Shopfloor Integration

Quality Compliance & Risk

Plant Performance

Axians - Tel: +31 88 988 90 10 13


Breedte versus diepteAIs deze basis op orde is, kom het volgende keuzemoment: gaat een organisatie verder de diepte in om nog meer inzicht in de prestaties en risico’s van de fabriek te krijgen? Of ligt de nadruk bij de breedte om de afstemming met leveranciers en klanten te verbeteren. De eerste keuze betekent een risicoana-lyse van kritieke processen en objecten of een oorzaak-gevolg analyse om de oorzaak van bepaalde storingen te ontdekken. De tweede keuze draait om verregaande integratie met business systemen, zoals ERP en CRM. Daarna volgt de integratie en afstemming van processen binnen de keten, inclusief de koppeling met informatiesystemen van klanten en leveranciers. Het doel van deze stappen is snelle en efficiënte verwerking van de gebeurtenissen in de keten die de vraag naar producten beïnvloeden. Hoe eerder duidelijk is wat er verderop in de keten gebeurt, hoe beter een organisatie kan anticiperen. Als dit ingericht is, ligt er een goede basis voor verdere digitalisering en robotisering binnen de keten.

Samengevat groeit de ontwikkeling van een fabriek wat betreft complexiteit van binnen naar buiten. Om van pure productie-aansturing tot het ontwikkelen en beheren van intellectueel eigendom te komen, zijn nog heel wat stappen nodig. Dit vereist de transformatie van een reactieve of correctieve modus naar een meer pro-actieve aanpak inclusief vraagvoorspelling en Predictive Maintenance. Daarbij wordt het zwaartepunt ook verlegd van het produceren en aanbieden van een item naar een combinatie van product én dienst als onderdeel van een ecosysteem. Dit betreft dan ook blends met producten en diensten van andere aanbieders. Als fabrieken in staat zijn om een stand-alone productiesysteem met real time monitoring uit te breiden tot een platform waar (product)data de smeerolie is van nieuwe ontwikkelingen, feedback en behoeften, ligt succesvolle innovatie binnen handbereik.

‘De ontwikkeling van een fabriek groeit

wat betreft complexiteit van binnen naar buiten’



5. AfsluitingManufacturing Analytics is een verzamelnaam voor methodes en technieken op basis van data-analyse die toegepast worden in en rondom het fabrieksdomein. Bedrijven vinden steeds vaker de balans tussen klantvraag en productaanbod, strategie en uitvoering, risico en rendement, productie en onderhoud, en reactief en proactief gedrag. Dit is mogelijk omdat ze procesdomeinkennis en data-analysekennis slim combineren. Data wordt hierbij benaderd als de grondstof. Proceservaring en vakmanschap zijn dan de katalysatoren die zorgen voor de juiste toepassing. Op deze manier is het mogelijk om pro-cesinnovaties en ICT-trends op de juiste manier door te voeren. Zo krijgt Smart Industry steeds vaker concreet handen en voeten.

Axians volgt de nieuwste ontwikkelingen binnen de industriesector en op het gebied van ICT-infrastruc-tuur, data-integratie en –analyse en heeft in de loop der jaren best practices ontwikkeld om te komen tot een goede en haalbare toepassing hiervan bij haar klanten.

‘Data wordt benaderd als de grondstof’

Axians - Tel: +31 88 988 90 10 15


Hogeweg 41 5301 LJ ZaltbommelTel: +31 88 988 90 10 - www.axians.nl

SMARTINDUSTRY

smartanalytics.axians.nl

whitepaper smart industry slimme procesinnovatie met ... › business-analytics › axians ›...

Documents