9 februari 2023 geven wij een webinar: hoe werkt het energiemanagementsysteem van Sensorfact?

Meld u gratis aan

Wat is Industrie 4.0 en wat zijn de voordelen?

Na de eerste, tweede en derde industriële revolutie is met de komst van het internet het vierde industriële tijdperk aangebroken. Steeds meer bedrijven maken gebruik van industrie 4.0. Wat betekent deze term, wat zijn de voordelen en hoe kunt u het zelf toepassen binnen uw eigen bedrijf?

Inhoudsopgave:

Industrie 1.0 tot en met Industrie 3.0

Industrie 4.0 is de vierde fase van industriële ontwikkeling. De eerste industriële revolutie begon in de 18e eeuw met de mechanisatie en de uitvinding van de stoommachine. Een weefmachine werkte hierdoor direct acht keer zo snel als een ervaren wever. De arbeidsproductiviteit van mensen ging enorm omhoog.

De tweede industriële revolutie vond plaats aan het begin van de 20e eeuw. Deze revolutie ging hand in hand met de toepassing van elektriciteit en de uitvinding van de lopende band. De lopende band ontstond in de fabriek van Ford. In plaats van dat één iemand een hele auto in elkaar zette, werd dat nu stap voor stap gedaan.

De derde industriële revolutie begon in de jaren ‘70 met het gebruik van computers. Hierdoor werd steeds meer fysieke arbeid door robots gedaan in plaats van door mensen. Computers zijn programmeerbaar en hebben een geheugen. Hierdoor kan een productieproces compleet worden geautomatiseerd.

De vierde industriële revolutie: de transitie van Industrie 3.0 naar 4.0

Na de derde industriële revolutie werd het internet uitgevonden. Met de doorontwikkeling van het internet is de vierde industriële revolutie in opkomst, waarbij de focus ligt op slimme apparaten die met het internet verbonden zijn.

Door Industrie 4.0 worden processen nog verder geautomatiseerd en gedigitaliseerd. Mensen worden vervangen door machines en productiesystemen. Deze werken door online communicatie uitstekend met elkaar samen.

De apparaten en machines die tijdens de derde industriële revolutie werden gebruikt zijn nu nog slimmer, wisselen data uit en suggereren optimalisaties. Dit houdt in dat het gebruik van data en kunstmatige intelligentie het belangrijkste verschil is tussen Industrie 3.0 en 4.0.

Industrie 4.0: de cijfers

Industrie 4.0 heeft een enorme impact op de maakindustrie. Volgens Forbes is het aantal bedrijven dat in vergaande mate gedigitaliseerd is tussen 2016 en 2020 gestegen van 33% naar 72%. Consultancybureau PWC verwachtte in 2020 dat de jaarlijkse omzet van de totale industrie in 2022 met 2.9% zou stijgen en kosten met 3.6% zouden dalen.

In 2030 zou Industrie 4.0 goed kunnen zijn voor een toevoeging van 14 biljoen dollar aan de wereldeconomie. In datzelfde jaar kunnen bedrijven die the Internet of Things (IoT) toepassen volgens de voorspellingen hun productiviteit met 30% zien toenemen. 

De positieve invloed van Industrie 4.0 op industriële productie en energieverbruik

Het eerste zichtbare effect van Industrie 4.0 is dat nieuwe data-inzichten verbeteringen snel op gang brengen en prestaties verhogen.

Het energieverbruik wordt geoptimaliseerd en leidt tot grote kostenbesparingen en bedrijfscontinuïteit. Het op grote schaal meten en delen van data zorgt ook voor een nauwkeurige benchmarking per sector naarmate er meer gegevens beschikbaar komen, waardoor fabrieken worden gestimuleerd om zich constant te verbeteren.

Het gevolg van Industrie 4.0 op de arbeidsmarkt

Door industrie 4.0 en de daarmee gepaarde automatisering komen er veel banen te vervallen. Met name fysieke arbeid wordt steeds minder door mensen gedaan. Toch is het ook zo dat industrie 4.0 heel veel nieuwe banen creëert. Omscholing is daardoor heel belangrijk om de arbeidsmarkt in balans te houden.

Waar de verdere robotisering met Industrie 4.0 eerst als een bedreiging werd gezien, is het nu juist een uitkomst. De arbeidsmarkt in Nederland is krapper dan ooit en robots doen vaak werk dat mensen vies, gevaarlijk of simpelweg niet leuk vinden.

De negen pijlers onder Industrie 4.0

Er zijn in totaal negen technologische ontwikkelingen die de toepassing van industrie 4.0 mogelijk hebben gemaakt. Samen worden deze negen toepassingen ook wel de pijlers onder industrie 4.0 genoemd. Hieronder worden ze één voor één uitgelicht.

  • Internet of Things (IoT) en Industrie 4.0

Het begrip Internet of Things houdt in dat verschillende machines of apparaten met elkaar communiceren via het internet. Ze kunnen autonome beslissingen nemen en data met elkaar nemen. Een voorbeeld hiervan is een Google Home die verbonden wordt met verlichting of een Ring-deurbel. Ook in industriële fabrieken wordt IoT volop toegepast.

  • Augmented reality (AR)

Augmented Reality houdt de mogelijkheid in om met technologie digitale objecten in de fysieke wereld te laten zien. Het beroemdste voorbeeld hiervan is het bekende spelletje Pokémon Go. Op je smartphone worden verschillende soorten Pokémon in de fysieke wereld geplaatst. Fabrieken gebruiken AR om personeel bij te staan bij het oplossen van problemen.

  • Simulatie

Simulatie is een digitale weergave van een fysieke machine. Het is eigenlijk het omgekeerde van Augmented Reality: in plaats van dat er een digitaal object in de fysieke wereld wordt gebracht, wordt er een digitale versie van een fysiek object gemaakt. Door dataverzameling kan er een digitale simulatie van fysieke productieprocessen worden gemaakt. Zo kunnen bijvoorbeeld bottlenecks worden geïdentificeerd.

  • Cybersecurity en Industrie 4.0

Met de enorme toename aan data-uitwisseling speelt ook online veiligheid een steeds grotere rol. Cyberaanvallen, die steeds meer voorkomen, kunnen namelijk de hele bedrijfsvoering platleggen. Dit omdat de productieprocessen steeds meer afhankelijk worden van digitale processen.

  • Big data analytics

Met de toename van meetbare data wordt de verzameling van die data en de analyse ervan steeds belangrijker. Klantgedrag kan steeds beter in kaart worden gebracht, maar ook bijvoorbeeld energiemanagement en het gedrag van studenten in het onderwijs wordt met big data in kaart gebracht.

  • Additieve productie/3D-printen

Steeds vaker maken bedrijven de producten die ze nodig hebben in hun productieproces zelf. Door deze 3D te printen zijn ze niet afhankelijk van externe partijen, maar kunnen ze het perfecte product zelf maken. Ook kunnen er goedkoop prototypes worden gemaakt met 3D-printen.

  • Autonome robots

In tegenstelling tot ‘normale’ robots, die één taak uitstekend kunnen uitvoeren, zijn er steeds meer autonome robots. Deze kunnen zelf beslissingen nemen, maar ook uitstekend leren van mensen. Ze werken daarnaast uitstekend met elkaar samen.

  • Cloud computing en Industrie 4.0

Door het toenemende gebruik van data wordt cloud computing steeds belangrijker. In de cloud wordt data opgeslagen en gedeeld. Dit zorgt voor meer computervermogen en vervangt bijvoorbeeld fysiek opgeslagen gegevens op papier. Op servers kan eindeloos veel data worden opgeslagen.

  • Horizontale en verticale integratie

Systeemintegratie bestaat uit horizontale en verticale integratie. Horizontale integratie is het laten samenwerken van machines die op hetzelfde productieniveau werken, zoals alle apparaten aan de lopende band. Verticale integratie is het laten samenwerken van verschillende productieniveaus en deze met elkaar in verbinding brengen. Industrie 4.0 pijlers

Uitdagingen bij de overgang naar Industrie 4.0

Of u nu al Industrie 4.0 implementeert of de nieuwe ontwikkelingen nog onderzoekt, er kunnen nieuwe uitdagingen ontstaan. Hier zijn zes veelvoorkomende uitdagingen waar fabrieken mee te maken kunnen krijgen:

  • Het verbinden van verschillende apparaten en het verzamelen van data kan een uitdaging zijn, omdat een uniform datamodel (of datawarehouse) nodig is zodat verschillende soorten gegevens kunnen worden opgeslagen en uitgewisseld. 
  • Afhankelijk van de oplossing kan hardware lastig te installeren zijn, of zijn er op voorhand grote investeringen nodig om deze aan te schaffen.
  • Gegevensbeveiliging is van groot belang, zodat de gegevens van uw bedrijf en die van uw medewerkers veilig zijn. Wanneer alle apparaten op één netwerk zijn aangesloten worden privacy en cyberveiligheid belangrijker dan ooit.
  • Het kan moeilijk zijn om de ontvangen data te analyseren, mogelijk heeft u een energieconsultant nodig om de juiste vervolgstappen te nemen.
  • U moet waarschijnlijk op zoek naar technisch personeel, of huidige werknemers bijscholen over nieuwe technologieën.
  • Wellicht moet u met terugwerkende kracht aan de wetgeving voldoen, omdat technologische innovatie vaak voorloopt op beleid en regelgeving.

Hoewel de implementatie van Industrie 4.0 in het begin misschien een uitdaging is, denken we dat de voordelen opwegen tegen de nadelen. We verwachten een toenemend verschil tussen fabrieken die Industrie 4.0 al hebben geïmplementeerd en fabrieken die dit niet hebben gedaan.

Industrie 4.0 en Smart Factory

Als een fabriek volgens Industrie 4.0 is ingericht spreken we van een Smart Factory. Van een Smart Factory is pas sprake als aan de vier kernkenmerken van Industrie 4.0 is voldaan. Deze kernkenmerken onderscheiden Industrie 4.0 van de voorgaande fases van industriële inrichting.

  • Interconnectiviteit

Met industrie 4.0 komen apparaten steeds meer met elkaar in verbinding te staan. Zo kunnen verschillende onderdelen van het productieproces met elkaar communiceren. Dit doen ze via het Internet of Things (IoT).

  • Transparantie van informatie

Het is steeds makkelijker om grote hoeveelheden informatie in te zien. Menselijke operators worden voorzien van steeds meer en uitgebreidere informatie om keuzes op te baseren. Zo kan één operator het hele productieproces overzien met behulp van deze data.

  • Technische hulpverlening

In de samenwerking met mensen zorgen machines die werken volgens Industrie 4.0 voor uitstekende technische hulpverlening. Hierdoor worden mensen geholpen bij het maken van keuzes of het uitvoeren van moeilijke of gevaarlijke taken.

  • Gedecentraliseerde beslissingen

Doordat machines steeds slimmer worden kunnen ze op individueel niveau beslissingen nemen. Andere onderdelen van het productieproces hoeven daarbij niet te worden betrokken of stilgelegd.

Pas als van alle vier van deze kwaliteiten van Industrie 4.0 sprake is, spreekt men van een Smart Factory. Er is dan sprake van een zeer hoge mate van digitalisering, wat het productieproces vergemakkelijkt.

In een Smart Factory wordt ongelooflijk veel data verzameld. Deze data kan dan worden gebruikt om het productieproces telkens te blijven verbeteren. Door de digitale en de fysieke wereld met elkaar te verbinden wordt het hele productieproces inzichtelijk in kaart gebracht.

Smart Factory/Industrie 4.0: een case study bij Siemens in Duitsland

Eén van de pioniers op het gebied van Smart Factory is de fabriek van Siemens in de Duitse plaats Amberg. Siemens maakt daar gebruik van MindSphere. MindSphere is een online cloud voor het Internet of Things, die Siemens zelf heeft ontwikkeld.

Gebruikers van MindSphere kunnen dit platform makkelijk inzien en gebruiken voor hun analyses. Zo kunnen ze de prestaties van machines wereldwijd in de gaten houden. Ook is het mogelijk om een complete digitale simulatie van de fabriek te maken. Zo kunnen processen uitstekend gemonitord worden.

Siemens’ machines kunnen zo binnen één minuten worden hergeprogrammeerd. Dit kostte voor de toepassing van MindSphere soms wel 2 uur tijd. Dankzij MindSphere behaalt Siemens naar eigen zeggen een productiekwaliteit van 99.9% en is de arbeidsproductiviteit vertienvoudigd.

De voordelen van Industrie 4.0/Smart Factory

Zoals gezegd is inmiddels 72% van de bedrijven in hoge mate gedigitaliseerd en dat is niet zonder reden. Het inrichten van een productieproces naar Smart Factory-model brengt tal van voordelen met zich mee. Deze worden kort uitgelicht.

  • Verhoogde productiviteit

Het toepassen van Industrie 4.0 in een fabriek brengt een hogere productiviteit met zich mee. Processen kunnen worden geoptimaliseerd, waardoor er meer werk kan worden geleverd. Uit de case study bij Siemens bleek dat de productiviteit vertienvoudigd werd na toepassing van het Smart Factory-model.

  • Verhoogde efficiëntie

Niet alleen wordt er meer werk geleverd, dit wordt ook nog eens met dezelfde middelen gedaan. Dit leidt er automatisch toe dat de efficiëntie van de productielijn hoger wordt. Ook op het gebied van energie-efficiëntie biedt Smart Factory kansen (zie onderaan).

De verhoogde efficiëntie komt mede door kortere omsteltijden, minder downtime van machines en het verhelpen van bottlenecks.

  • Verbeterde kennisdeling en samenwerking

In ouderwetse fabrieken is er als het ware sprake van ‘verzuiling’. Verschillende onderdelen van het productieproces werken slecht samen met elkaar. In een Smart Factory staan alle onderdelen van de productielijn in verbinding met elkaar. Ook kunnen verschillende fabrieken wereldwijd met elkaar communiceren.

Hierdoor worden verbeteringen die op één afdeling of in één fabriek worden gedaan ook elders opgemerkt. De implementatie kan dan ook eenvoudig in andere fabrieken, zonder dat daar menselijke handelingen aan te pas komen.

  • Flexibeler produceren

In een Smart Factory is het veel makkelijker om het productietempo op te voeren of juist af te schalen. Hierdoor kunnen veranderingen in de vraag naar een product veel makkelijker worden opgevangen. Door de kortere omsteltijden is het daarnaast veel makkelijker om een nieuw product te produceren.

  • Compliance wordt makkelijker

Bedrijven moeten voldoen aan ontzettend veel regelgeving, zoals bijvoorbeeld het activiteitenbesluit milieubeheer. Ook moeten bedrijven de energiestromen inzichtelijk maken voor een EED audit, of om op de CO2 prestatieladder terecht te komen. Dit kan in een Smart Factory automatisch gebeuren.

  • Lagere kosten en hogere winst

Het overstappen naar Industrie 4.0 kost veel geld, maar de productiekosten worden daarna veel lager. Dit komt bijvoorbeeld door beter energiemanagement en automatisering. Ook wordt er efficiënter omgegaan met materiaal en is er zoals gezegd minder downtime. Door de lagere kosten wordt de winst hoger.

  • Betere klantervaring

Door Industrie 4.0 wordt het makkelijker om klanten innovatieve producten aan te bieden. Ook is het makkelijker om ze op afstand te helpen. Daarnaast worden wachttijden voor klanten korter door de hogere efficiëntie en flexibiliteit. Door deze factoren gaat de klanttevredenheid omhoog.

  • Meer innovatiemogelijkheden

Door het inzichtelijk maken van het productieproces wordt het makkelijker om dit te innoveren en continu te verbeteren. Het verbeteren kan gaan om het productieproces, maar ook om het eindproduct.

Hoe Industrie 4.0 u kan helpen met energie-efficiëntie

Energie-efficiëntie is een belangrijk onderwerp binnen Industrie 4.0. Fabrieken zullen overschakelen naar ‘systeemdenken’ in plaats van zich te concentreren op afzonderlijke afdelingen die voorheen individueel functioneerden. De verschillende systemen worden nu met elkaar verbonden en de processen tussen afdelingen op elkaar afgestemd.

Met behulp van sensoren en de juiste software kan het energieverbruik worden gemeten en verbeterd. Slimme systemen tonen realtime data en kunnen verbeteringen voorstellen, zoals het verlagen of voorkomen van het stroomverbruik in stand-by. Een slim algoritme zorgt voor continuïteit door waarschuwingen te geven in geval van vermoedelijke lekkage of verstopping, en kan suggesties geven voor procesoptimalisatie. Over het algemeen zal Industrie 4.0 procesoptimalisatie en prestatieverbeteringen voor fabrieken versnellen.

Begin vandaag nog met besparen

Of u nu energie wilt besparen of onderhoud wilt voorkomen, wij kunnen u laten zien welke voordelen onze slimme oplossing heeft voor uw fabriek. Begin direct met het besparen van tijd en kosten.

Vraag een gratis demo aan