OEM's - leveranciers van afzonderlijke machinemodules of complexe machines/systemen - hebben de knowhow om machinegebruikers de belangrijkste functies als het belangrijkste onderscheidende kenmerk op een economisch succesvolle manier aan te bieden, en om deze functies uit te breiden met digitale IIoT-componenten en -diensten.
Digitalisering van productiesystemen: Slim worden en toch buiten schot blijven?
De onderwerpen van digitalisering / IIoT van productiesystemen zijn alomtegenwoordig in de algemene verslaggevingmedia, en komen ook veel voor in de gespecialiseerde media. Er komen steeds meer nieuwe trefwoorden bij. Bedrijven als Amazon en Uber worden vaak als voorbeeld genoemd en laten de hele wereld zien hoe digitaliseringsstrategieën kunnen worden gebruikt om economisch succes te behalen door de consequente digitalisering van online handel en logistiek (Amazon) of door het digitaal bemiddelde gebruik van bestaande middelen (Uber). Daarom vragen OEM's van kapitaalgoederen zich ook af: Kunnen we net zo snel succes boeken met digitalisering, en zo ja, hoe?
Allereerst moet het onderwerp digitalisering / IIoT voor productiesystemen verder worden ingeperkt. We zullen mogelijke digitaliseringsstappen overwegen langs de typische levenscyclus van machines (VDMA) of, nauwkeuriger gezegd, alleen die maatregelen die betrekking hebben op producten, diensten of andere prestaties die aan een eindgebruiker kunnen worden aangeboden. We zullen geen rekening houden met geheel nieuwe technologieën en bedrijfsmodellen die technisch denkbaar zijn, maar momenteel geen wettelijk kader hebben (zoals machine-naar-machine bestellingen en betalingen, bijvoorbeeld). Eén fundamenteel aspect moet vooraf worden vermeld. Sommige experts vragen zich af of digitalisering en IIoT-technologieën in de werktuigbouwkunde en installatietechniek überhaupt het potentieel hebben om fundamentele of zelfs ontwrichtende veranderingen in bestaande bedrijfsmodellen teweeg te brengen. Zoals de auteur, business angel en voormalig CTO van IBM, Dr. Gunter Dueck, in deze context zegt: "Als de zondvloed komt, bouw dan schepen, geen dijken ... Bouwen we schepen om naar het digitale toekomstige continent te varen? Dat zou betekenen dat we op zoek zijn naar digitale innovaties die ons nieuwe tijdperk vormgeven".
"We blijven zeker werktuigbouwkundig ingenieurs"
Een studie "Digitalization in Mechanical Engineering" van de Hans Böckler Foundation uit 2018 vat de zaken wat concreter samen en citeert een expert van een Duits bedrijf: "We blijven zeker werktuigbouwkundigen en worden geen softwarehuis." Maar we hebben software en netwerken nodig om onze machines beter te verkopen en ervoor te zorgen dat ze aantrekkelijk blijven. Op basis van digitalisering willen we klanten helpen om hun problemen beter op te lossen. "Bovenal willen we de digitale mogelijkheden benutten om ervoor te zorgen dat niemand tussen ons en onze klanten komt. Dit is een voorwaartse strategie, gekoppeld aan een afdekkingsstrategie, zodat geen enkele verstoorder - Amazon, Google, Microsoft of soortgelijke spelers - ons uiteindelijk van onze klanten vervreemdt". Uiteindelijk laat concurrentiedruk OEM's van kapitaalgoederen geen andere keuze: ze moeten de opkomende digitalisering het hoofd bieden! Het is dus niet de vraag of, maar hoe. De huidige stand van de digitalisering en de noodzakelijke prioriteiten in de machine- en installatiebouw worden echter door de betrokken partijen heel verschillend beoordeeld. De IMPULS Foundation van de VDMA, bijvoorbeeld, vatte de stand van zaken in het voorwoord van een onderzoek uit 2016 als volgt samen: "Industrie 4.0 is gearriveerd in de Duitse machine- en installatiebouw. Bedrijven nemen een leidende rol op zich, vooral als leveranciers van digitaal genetwerkte technologieën en diensten ... Voor klanten over de hele wereld wordt extra toegevoegde waarde gecreëerd".
Gunther Kegel, voorzitter van de Raad van Bestuur van Pepperl+Fuchs en huidig voorzitter van ZVEI, zei in een interview in juni 2018 het volgende: "Ik denk echter wel dat ... ons tempo om vooruit te komen nogal traag is. De mogelijkheden zijn zo divers dat we heel bewust moeten kiezen voor welke van de vele middelen gebruikt worden, vrijheidsgraden worden toegestaan en er misschien iets nieuws ontstaat. Er moet worden afgewogen wat er geïmplementeerd moet worden en wat nog niet, want het lijkt nog te ver weg." De uitspraken laten zien hoe verschillend de situatie in de machinebouw door de actoren zelf wordt beoordeeld. Eind 2019 deed Commerzbank AG een poging tot een kwantitatieve beoordeling van de digitalisering in de Duitse machinebouwindustrie: "Een beslissende ontwikkeling in de richting van het digitale bedrijf is de integratie van platformoplossingen, zowel op proces- en serviceniveau als op verkoopniveau. Ondertussen geven drie van de vier bedrijven in de sector aan dat dergelijke IIoT-platforms belangrijk voor hen zijn, en bijna 30 procent maakt al gebruik van overeenkomstige oplossingen". Dit betekent dat meer dan de helft van de Duitse machine- en installatiebouwers nog geen actie had ondernomen op het gebied van digitalisering / IIoT. De situatie is vergelijkbaar in andere landen met een vergelijkbare machinebouwindustrie.
Succespatronen voor digitalisering
Als OEM voor productiesystemen is het belangrijk om de belangrijkste spelers op het gebied van digitalisering / IIoT in de industrie te identificeren - en na te denken over hun rol, mogelijkheden en belangen (zie ook VDI/VDE Statusrapport [9]):
Bovendien kan digitalisering op het gebied van kapitaalgoederen niet worden gezien als een geïsoleerde trend, maar moet deze worden ingebed in belangrijke huidige trends. De belangrijkste zijn:
Industrie 4.0 / industriële productie van individuele producten - Eindgebruikers verwachten een steeds grotere variabiliteit van productiesystemen: het moet mogelijk zijn om met hetzelfde systeem een zo breed mogelijk scala aan producten in kleine tot middelgrote hoeveelheden te maken.
Productie-installaties moeten schaalbaar zijn en opties bieden voor kosteneffectieve latere uitbreiding van bestaande systemen in termen van capaciteit en output.
Dalende OEM-marges op nieuwe installaties in combinatie met hoge verwachtingen van eindgebruikers voor onderhoud en service maken de uitbreiding van LCC-gebaseerde bedrijfsmodellen (LCC = Life Cycle Costs met nieuwe bedrijfsconcepten (inclusief onderhoud, service, retrofit-diensten, bijv. "Predictive Maintenance") ook voor OEM's steeds voordeliger en dus zinvoller.
De verwachtingen van gebruikers met betrekking tot de interoperabiliteit van machinemodules en subsystemen worden steeds hoger; machines en machinemodules van verschillende leveranciers moeten zo gemakkelijk mogelijk te combineren zijn in één productielijn. Dit resulteert in een grotere vergelijkbaarheid en hardere concurrentie voor OEM's. Al deze vereisten kunnen in de machine- en installatiebouw alleen zeer efficiënt met elkaar in overeenstemming worden gebracht, zowel in technisch als in economisch opzicht, als de productiesystemen consequent gemodulariseerd, schaalbaar in verschillende uitbreidingsfasen en, in laatste instantie, ook netwerkbaar zijn. Alleen met modulaire netwerkmachines zal men op lange termijn economisch succesvol zijn - meer details vindt u in het HARTING artikel over modularisering: "Hoe granulair kan productietechnologie zijn?"
Aangezien het economische succes van digitalisering in de machinebouwindustrie sterk kan verschillen van segment tot segment, en onder andere afhangt van de focus en bedrijfsmodellen van bedrijven, zullen we hier geen aanbevelingen doen.
Om deze vragen te beantwoorden, moeten actuele studies worden geraadpleegd: bijvoorbeeld "Industry 4.0 Barometer / Summary 2019" van MHP [9] of de "Market Study Industrial Communication / Industry 4.0" van VDMA / M. Rothhöft [10].
Op basis van de ervaringen van HARTING klanten in verschillende subsegmenten van de machinebouw en in verschillende landen, zijn er drie aspecten die als eerste moeten worden aangepakt:
De functies en bestaande software-elementen van het initiële systeem moeten prioriteit krijgen:
Sleutelfuncties die de kerncompetentie van de OEM weerspiegelen;
Basisfuncties die in het hele systeem van toepassing zijn, maar geen verband houden met kernexpertise;
Toevoegings- of hulpfuncties die van secundair belang zijn voor de OEM en de eindgebruiker en die gewoonlijk als subsystemen worden aangeschaft;
2. Verzamel vervolgens de kennis van eindgebruikers (klanten) en uw eigen experts over mogelijke digitaliseringsprojecten en geef de voorkeur aan functies en software-elementen met een hoge prioriteit. Vergelijk dit, indien mogelijk, met de expertise van concurrenten en gebruik dit om een lijst met vereisten te ontwikkelen . Deze moet modulair opgebouwd zijn en zo specifiek mogelijk, waarbij de nadruk moet liggen op geprioriteerde functies met de bijbehorende software.
3. De volgende stap is het beoordelen van de haalbaarheid van digitalisering voor afzonderlijke functiemodules. Bij deze stap is het raadzaam om al uw eigen OEM-experts langs de hele serviceketen te betrekken - ontwikkeling & ontwerp, projectplanning & verkoop, productie & assemblage, documentatie, service & dienst na verkoop. Daarnaast kunnen evaluaties worden verkregen van externe specialisten en kunnen eventueel reeds ontwikkelde specificaties of normen als sjabloon dienen (bijv. van umati). Onthoud de zin: "Wij blijven absoluut machinebouwers en worden geen softwarebedrijf."
De grootste uitdagingen voor OEM's
De tegenstrijdigheid tussen de uiteenlopende individuele vereisten van klanten voor machines en de economische noodzaak om het aantal modules/processen dat hiervoor nodig is (vooral voor sleutelfuncties) klein te houden . OEM's lossen dit probleem nu al op door hun systemen consequent "op te splitsen" in logische eenheden en modularisering. Om economisch te handelen op dit gebied van digitalisering, moet u rekening houden met het volgende.
Zoveel mogelijk bestaande technologische en machinegerelateerde gegevens moeten worden gebruikt en samengevoegd op het "laagste" modulaire niveau in de context van toekomstige digitaliseringsprojecten, d.w.z. er moet gebruik worden gemaakt van bestaande bronnen, gegevens en machine- en procesmodellen die al beschikbaar zijn. Er moet bijzondere aandacht worden besteed aan de voorheen ongebruikte of onderbenutte "intelligentie" van automatiseringscomponenten zoals aandrijvingen, sensoren voor machine- of processtatussen, enz.
Op alle hogere niveaus (edge en hoger) moet de focus liggen op fysieke interfaces met standaarden die zo open en toekomstgericht mogelijk zijn, en op de nieuwste software en communicatieprotocollen.
Te ambitieuze en vaag gedefinieerde doelen, gekoppeld aan buitensporige verwachtingen over de economische effecten van digitalisering, leiden tot frustratie. Aan de ene kant worden relevante projecten vaak overladen met verwachtingen van het OEM-management, maar aan de andere kant worden ze niet voorzien van voldoende middelen. Voor de ontwikkeling, implementatie en voortdurende ondersteuning van digitaliseringsprojecten is het daarom raadzaam om niet te proberen alles in één keer te bereiken.
In plaats daarvan geldt het volgende:
Deelprojecten moeten per module worden gedefinieerd en zich richten op belangrijke functies met een hoge prioriteit.
Het ontwerp van interfaces op fysiek niveau en op gegevensniveau moet zo state-of-the-art mogelijk zijn en open staan voor latere software-updates en -verbeteringen (vooral voor eindgebruikers).
De deelnemers moeten worden onderverdeeld in interdisciplinaire projectgroepen , zodat enerzijds een constante dynamische uitwisseling van informatie kan plaatsvinden en anderzijds op elk moment en op korte termijn toegang tot het managementniveau van de OEM mogelijk is met het oog op doelcorrectie.
De belangrijkste regel is daarom:
Als de modulariteit van de digitaliseringsprojecten (de "software") de modulariteit van de machines en systemen (de "hardware") volgt en uitgerust is met de nieuwste fysieke en data-interfaces, dan hebt u als OEM een systeem dat economisch en technisch optimaal ontworpen is voor de huidige eisen van de klant.
Dit systeem is dan ook optimaal uitgerust om aan de voortdurend groeiende en in sommige gevallen nog onbekende toekomstige vereisten te voldoen.
Interfaces spelen een belangrijke rol in modulaire genetwerkte productiesystemen: zij zijn de "levensaders, zenuwbanen en synapsen" en creëren de noodzakelijke infrastructuur voor module- en machineovergangen, het randgebied, de fabriek en andere hogere niveaus. De HARTING Technology Group biedt oplossingen voor alle interfaces die vereist zijn in moderne en toekomstige besturings-, aandrijvings-, HMI- en communicatietechnologie voor productiesystemen om de digitalisering op dit gebied zonder functionele beperkingen te implementeren en voort te zetten.
Referenties
M. Bode, F. Bünting, K. Geißdörfer, "Rechenbuch der Lebenszykluskosten" (Levenscycluskostenberekeningsboek), VDMA Verlag, ISBN 978-3-8163-0617-7
G. Dueck, "Heute schon einen Prozess optimiert?" (Hebt u vandaag een proces geoptimaliseerd?), 2020, Campus Verlag, ISBN 978-3-593-51084-2
Jürgen Dispan, Martin Schwarz-Kocher, "Digitalisierung im Maschinenbau" (Digitalisering in de machinebouw), 2018, Hans Böckler Stichting, Düsseldorf
Stichting IMPULS, VDMA; Studie "Digital-Vernetztes Denken in der Produktion" (Digitaal netwerkdenken in de productie), november 2016, Karlsruhe
Commerzbank AG, Industry Report "Maschinenbau in Deutschland" (Machinebouw in Duitsland), 2019, Frankfurt am Main,
Brancherapport Commerzbank AG VDI/VDE statusrapport "Digitale Chancen und Bedrohungen - Geschäftsmodelle für Industrie 4.0" (Digitale kansen en bedreigingen - bedrijfsmodellen voor Industrie 4.0), mei 2016
T. Huber, A. Henkel, MHP Management and IT Consulting Ltd. "Industrie 4.0 Barometer, Zusammenfassung 2019" (Industrie 4.0 Barometer, samenvatting 2019)
Industrie 4.0 Barometer, samenvatting 2019 M. Rothhöft, VDMA "Marktstudie Industrielle Kommunikation / Industrie 4.0", VDMA Electrical Automation Association
