19
oktober
2015
|
02:00
Europe/Amsterdam

Industrie 4.0 bij Mercedes-Benz – de volgende stap in de industriële revolutie

De autobranche wordt geconfronteerd met fundamentele veranderingen. Naast de elektrificatie van de aandrijflijn en autonoom rijden is het vooral de digitalisering die dit veranderingsproces voortstuwt. Deze combinatie van fysiek en digitaal staat ook wel bekend als ‘Industrie 4.0’. Het realtime combineren van alle waarde-elementen in één netwerk is voor Mercedes-Benz nu al meer dan slechts een visie. Daarbij ligt de nadruk altijd op mensen – klanten en medewerkers.

“Alle belangrijke trends in de auto-industrie worden al gedreven door digitalisering, of stuwen zichzelf voort. Ons doel is om ook op het gebied van digitale technologieën ’s werelds meest toonaangevende en innovatieve autofabrikant te zijn”, verklaart Dr. Dieter Zetsche, Voorzitter van de Raad van Bestuur van Daimler AG en Hoofd van Mercedes-Benz Personenwagens.

“Bij Mercedes-Benz gebruiken we de term ‘Industrie 4.0’ om de digitalisering van de complete keten aan waarde-elementen te beschrijven, van design en ontwikkeling via productie – waar de term zijn oorsprong heeft – tot verkoop en service”, aldus Markus Schäfer, Lid van de Divisieraad van Mercedes-Benz Cars, Productie & Supply Chain Management bij Daimler AG. “Bij Daimler twijfelen wij er niet aan dat de digitale revolutie onze industrie fundamenteel zal veranderen. Dat geldt voor de methoden op basis waarvan we onze auto’s ontwikkelen, plannen en produceren. Maar het geldt ook voor de manier waarop we contact leggen met onze klanten. En bovendien kan het worden ervaren via onze producten zelf.”

Het potentieel van de digitale revolutie is gigantisch: als mens, machine en industriële processen op intelligente wijze aan elkaar worden gekoppeld, kunnen individuele kwaliteitsproducten sneller worden ontwikkeld en kunnen de productie en productiekosten competitiever worden gemaakt. Flexibiliteit is nog een reden waarom Mercedes-Benz actief bijdraagt aan het vormgeven van de digitale revolutie. De wereldwijde vraag naar personenwagens, bedrijfswagens en mobiliteitsconcepten neemt toe. Tegelijkertijd worden de behoeften van klanten wereldwijd steeds diverser. Hoewel Mercedes-Benz er in de jaren zeventig in slaagde de meeste klantbehoeften te vervullen met slechts drie personenwagenbasismodellen, zijn dat er nu ongeveer tien keer zoveel. In de fabriek in Sindelfingen bijvoorbeeld rollen zelden twee identieke exemplaren van de S-Klasse van de productieband. Tevens is er een alsmaar breder aanbod aan aandrijflijnen – naast benzine- en dieselmotoren worden hybride en volledig elektrische aandrijfsystemen steeds populairder.

En de innovatiecycli worden steeds korter. Dit alles resulteert in de visie van Mercedes-Benz dat autoproductie op grote schaal verandert in ‘one-off’ productie, waarbij iedere auto op basis van individuele klantvoorkeuren wordt gebouwd.

De arbeidswereld van de toekomst – de mens in het middelpunt

Als gevolg van de digitale transformatie van de complete waardeketen, veranderen de arbeidswereld en de productieprocessen in een rap tempo. Vandaag de dag wordt een assemblagehandeling in de regel uitgevoerd door ofwel medewerkers ofwel robots. De robots zijn vanuit veiligheidsoogpunt achter beschermhekken geplaatst en kunnen enkel met heel veel inspanningen in andere productiegebieden worden ingezet. Bij Mercedes-Benz gaat het om de echte samenwerking tussen robots en mensen (MRC) onder de regie van mensen. De directe samenwerking tussen mensen en robots betekent dat de cognitieve superioriteit van mensen idealiter wordt gecombineerd met de kracht, duurzaamheid en betrouwbaarheid van robots. Die samenwerking voorziet in verschillende doelstellingen: een hogere kwaliteit, een verhoogde productie, nieuwe mogelijkheden op ergonomisch gebied en leeftijdsafhankelijk werk. MRC is niet geënt op maximale mechanisatie of volledige automatisering van activiteiten.

Markus Schäfer: “Bij alle veranderingen blijft de focus altijd op mensen – klanten en medewerkers. De ervaringen, creativiteit en flexibiliteit van mensen blijft op vele gebieden van de autoproductie onmisbaar. De fabriek van de toekomst zal in geen geval zonder mensen werken.”

Michael Brecht, Voorzitter van de General Works Council, voegt toe: “Er komen technische veranderingen aan. Om deze op passende wijze te vormen hebben we een nieuw humaniseringsbeleid nodig. De beslissende factor is hoe de relatie te ontwerpen tussen autonomie en controle in de interactie tussen mens en machine. Ofwel dragen mensen de machines op wat ze moeten doen. Ofwel worden mensen door de machines opgedragen wat ze moeten doen. Belangrijk is dat we mensen zeer goed kunnen voorbereiden door middel van kwalificering.”

De smart factory – de waardeketen als compleet netwerk

De ‘smart factory’ vormt de kern van de digitalisering van de gehele onderneming. In de smart factory worden de producten, machines en de complete omgeving aan elkaar gekoppeld en verbonden met het internet. Integratie van de echte wereld in een functionele, digitale wereld creëert een zogenoemde ‘digitale tweeling’ die een realtime representatie van processen, systemen en complete productiestadia mogelijk maakt.

“Digitalisering biedt ons de mogelijkheid om onze producten individueler te maken en de productie efficiënter en flexibeler. De uitdaging is om voor de lange termijn te plannen en tegelijkertijd in staat te blijven snel op wensen van klanten en fluctuaties in de markt te reageren”, licht Markus Schäfer toe.

Mercedes-Benz hanteert vijf belangrijke doelstellingen voor de smart factory:

  • Grotere flexibiliteit: de smart factory voorziet erin dat de productie nog sneller kan reageren op wereldwijde fluctuaties in de markt en veranderende, nog individuelere klantbehoeften. Digitale productie maakt het tevens eenvoudiger om alsmaar complexere producten te produceren.

  • Verhoogde efficiëntie: efficiënt gebruik van middelen als energie, gebouwen of materiaalvoorraden is een beslissende, concurrerende factor. Een compleet digitale procesketen betekent tevens een constant voorraadbeheer: onderdelen kunnen altijd en overal worden geïdentificeerd. Productiefaciliteiten kunnen vanaf iedere willekeurige locatie worden aangestuurd.

  • Hogere snelheid: flexibele productieprocessen, eenvoudige aanpassing van bestaande productiefaciliteiten en de installatie van nieuwe fabrieken zorgen voor eenvoudige, efficiëntere productieprocessen. Daardoor worden kortere innovatiecycli mogelijk en kunnen productinnovaties worden doorgezet naar meer modelseries in een kortere tijd (time-to-market).

  • Aantrekkelijke werkomgeving: actieve interactie tussen mens en machine, en tevens het gebruik van nieuwe bedieningsinterfaces, veranderen de werkomgeving op tal van gebieden, bijvoorbeeld training en ergonomie. Met inachtneming van demografische veranderingen biedt dat nieuwe perspectieven voor het creëren van toekomstige werk- en lifestylemodellen.

  • Slimme logistiek: van de voertuigconfiguratie en bestelprocedure door de klant via het definiëren van de benodigde onderdelen en het inkoopproces tot de productie en levering. Ter verduidelijking: “Eenmaal besteld zoekt de auto zelf naar zijn productielocatie en machine.”

Mercedes-Benz is nu al in staat om digitaal het productieproces van de perserij tot de uiteindelijke assemblage te simuleren, en daarmee de complexiteit van moderne auto’s en hun productieproces in kaart te brengen. Voor de assemblage alleen al zijn zo’n 4.000 individuele processen onderzocht op de technische haalbaarheid ervan, lang voordat de serieproductie van start gaat.

Stap voor stap wordt het concept van de smart factory gerealiseerd in het wereldwijde productienetwerk van Mercedes-Benz. De eerste twee stadia zijn al duidelijk gedefinieerd en vergaand gerealiseerd:

  • Mercedes-Benz heeft nu wereldwijde onderdelenstandaarden, een gestandaardiseerde systeemarchitectuur en een gestandaardiseerde automatisering, regulering en bedieningstechnologie.

  • Waar investeringen worden gedaan, worden wereldwijd gestandaardiseerde technologiemodules gebruikt in robots in productieprocessen.

De volgende stappen op weg naar de productie van de toekomst zijn op productmodules afgestemde, wereldwijd inzetbare montagemodules en gestandaardiseerde werkstrategieën. Vóór het einde van het decennium wordt deze specifieke visie op de smart factory werkelijkheid in de vorm van een referentiefabriek die volledig is ontworpen voor de bovengenoemde methoden en processen.

Vele processen die kortgeleden nog sciencefiction leken, zijn nu al of worden binnenkort in de productie gebruikt:

  • 3D printen/Additive Manufacturing: gebruik bij het snel produceren van prototypen (bijv. zandgietvormen voor motoren), beschermende covers (bijv. in situaties waarin mens en robot samenwerken), gereedschappen (bijv. gripelementen)

  • Human Augmentation/mobiele apparaten in de productie: nieuwe manieren om head-up displays te kalibreren (vanaf medio 2016), het gebruik van tablets voor het aansturen van robots in auto’s (‘InCarRob’) via Wi-Fi (medewerker instrueert robots bij het aanbrengen van de interieurhemel).

  • Machine learning/machines helpen hun gebruikers: het traject dat lichtgewicht robots dienen te volgen kan worden gegenereerd door ‘demonstratie’, wat wil zeggen dat de medewerker de robot leidt en de machine zo het traject leert.

  • Production Data Cloud/wereldwijde beschikbaarheid van productiegegevens: Rastatt bijvoorbeeld is de hoofdfabriek voor compacte modellen en is in staat productiegegevens van alle andere fabrieken in het wereldwijde productienetwerk te raadplegen, waaronder bijv. Kecskemét, en zou zelfs in staat zijn om de robots daar te herprogrammeren.

Wetenschappelijke ondersteuning op weg naar de digitale fabriek wordt geboden door het ARENA 2036-project (Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles): dit is een research-campus waar Daimler onderzoek verricht naar de toekomst van productie en lichtgewicht design met partners uit de wetenschap en industrie. Het project loopt tot 2036, het jaar waarin de automobiel zijn 150ste verjaardag viert.

De TecFactory – van idee tot test tot serieproductie

Daimler is leider in innovatieve productietechnologieën. Zo was het concern  bijvoorbeeld de eerste in de auto-industrie die het potentieel van de gevoelige, lichtgewicht robot inzag en hem op succesvolle wijze testte voor serieproductie. Mercedes-Benz test dergelijke nieuwe productieconcepten en -ideeën in de TecFactory in Sindelfingen. Tal van toepassingen hebben hun weg al gevonden van idee via testfase naar serieproductie. Een voorbeeld zijn innovatieve logistieke oplossingen die gebruikmaken van bestuurderloze transportsystemen (DTS).

Een speciaal onderdeel van de TecFactory is de testfabriek. “Daar proberen we onze productieprocessen van de toekomst uit”, vertelt Andreas Friedrich, Hoofd van de Technology Factory van Mercedes-Benz Cars bij Daimler AG. “In de ideale situatie worden de toepassingen direct vanuit hier doorgevoerd in de serieproductie. Hier hebben we de ruimte om nieuwe ideeën uit te proberen.” De grote hal doet denken aan een congres van uitvinders: engineers en technici zijn druk doende aan diverse montagestations met het bedienen van kleine en middelgrote robots die onderdelen pakken en verplaatsen, of bepaalde onderdelen installeren.

Wat in de testfabriek direct in het oog springt, is de afwezigheid van beschermhekken en het feit dat alle werkplekken vrij toegankelijk zijn. “Hekloze productie en de samenwerking tussen mens en robot (MRC) zijn de specialistische termen die hier worden gebruikt”, aldus Friedrich. “Deze nieuwe samenwerkingsvorm zonder beschermhekken is mogelijk omdat de nieuwste generatie robots kan voelen.” Deze intelligente robots gebruiken hun sensoren om hun directe omgeving te registreren en bespeuren weerstand. Ze kunnen bijvoorbeeld hun bewegingsprocedure stoppen wanneer zich een persoon binnen hun bereik bevindt. Of ze herkennen botsingen tussen onderdelen en kunnen hun beweging naar aanleiding daarvan onderbreken.

Soms is een direct contact tussen mens en machine zelfs specifiek gewenst. Sommige lichtgewicht robots gaan pas na een lichte ‘push’ aan het werk. Of ze worden letterlijk aan de hand genomen: de medewerker beweegt hun arm naar het startpunt van de betreffende taak en vervolgens gaan ze samen aan de slag. Bij het zogenoemde ‘Robot Farming’ houdt één medewerker vaak verschillende robots in de gaten.

Van pure autofabrikant tot netwerkprovider van mobiliteitsservices

De digitale revolutie gaat veel verder dan productie alleen. Mercedes-Benz verandert in een netwerkprovider van mobiliteitsservices en opent daarmee nieuwe markten. Nu al is de car2go mobiliteitsservice ’s werelds grootste carsharing-tak met meer dan een miljoen gebruikers. De moovel-app toont gebruikers hoe een variatie aan mobiliteitsmogelijkheden kan worden gecombineerd om op efficiënte wijze van A naar B te komen, of dat nu geschiedt via car2go, carpoolen, taxi of openbaar vervoer.

Mercedes-Benz heeft al deze services samengevoegd onder één submerk – Mercedes me, waarmee Mercedes-Benz op elk moment bereikbaar is. Het portfolio loopt uiteen van het maken van een afspraak voor een onderhoudsbeurt tot het individueel koppelen van de klant aan diens auto en persoonlijk afgestemde financiële diensten. Klanten krijgen bovendien pakketten aangeboden die veel verder gaan dan enkel hun auto, bijvoorbeeld in de vorm van lifestyleactiviteiten en entertainment.