Verdieping: hoe bouw je een schaalbare, geautomatiseerde fabriek?

Het artikel hierboven verscheen in het Financieel Dagblad en geeft een beknopt beeld van de manier waarop Doeko de afgelopen jaren heeft geïnvesteerd in geïntegreerde en schaalbare productie. Tijdens het interview kwamen nog veel meer onderwerpen aan bod. Van de keuzes die in 2018 aan de basis stonden van onze huidige fabriek tot Design for Manufacturing, eigen automatiseringsontwikkeling en de veranderende rol van technische vakmensen.

De basis werd al in 2018 gelegd

De automatisering die vandaag in onze fabriek staat, is niet ontstaan vanuit één afzonderlijk project. In 2018 zijn we begonnen met nadenken over de toekomstige inrichting van onze fabriek en de positie die we als Nederlands maakbedrijf wilden innemen.

De afzonderlijke productietechnieken beheersten we al: onder andere 5-assig frezen, draadvonken, 3D-meten en reinigen. Maar alleen beschikken over goede machines vonden we geen onderscheidende strategie voor de lange termijn. De kans zagen we juist in het verbinden van die technologieën.

Daarom maakten we een plan voor een productieomgeving waarin machines, kwaliteitscontrole, software en interne logistiek onderdeel werden van één geïntegreerde productiestroom.

Precies in die periode konden we ons inschrijven voor een subsidieregeling van de provincie Gelderland voor slimme en schone fabrieken van de toekomst. Voor onze plannen ontvingen we €200.000 subsidie. Dat gaf extra ruimte om investeringen te doen waarvan de strategische waarde groot was, terwijl de financiële opbrengst op dat moment nog moeilijk exact te voorspellen was.

Schaalbaarheid betekent niet alleen grotere aantallen

Doeko is van oorsprong een high-mix, low-volume productiebedrijf. Schaalbaarheid betekent voor ons daarom niet simpelweg steeds grotere series van hetzelfde product maken. Het betekent vooral dat we zowel nieuwe producten als extra productiecapaciteit kunnen toevoegen zonder iedere keer een nieuwe fabriek rondom die order te hoeven bouwen.

Daarvoor standaardiseren we onze automatisering zoveel mogelijk. Producten worden opgespannen in gestandaardiseerde klemsystemen, robots handelen die systemen en robotcellen worden volgens vergelijkbare concepten opgebouwd. Vanuit het centrale magazijn worden productdragers via onze interne logistiek naar de benodigde machines gebracht.

Een nieuw product kan daardoor zijn eigen routing hebben en toch dezelfde infrastructuur gebruiken. Heeft een product bijvoorbeeld 5-assig frezen, draadvonken, reinigen en 3D-meten nodig, dan kunnen die stappen onderdeel worden van één geautomatiseerde productiestroom.Hetzelfde principe geldt voor capaciteit. Als extra productiecapaciteit nodig is, kunnen we een nieuwe machine met een gestandaardiseerde robotcel toevoegen en deze integreren in dezelfde software- en logistieke infrastructuur.

Schaalbare productie begint al op de tekentafel

Een schaalbare fabriek alleen is niet voldoende. Ook het product zelf moet geschikt zijn om efficiënt en geautomatiseerd geproduceerd te worden.

Daarom willen we het liefst al vroeg in het ontwikkelproces samenwerken met onze klanten. Een productontwerper kijkt in eerste instantie naar de functionaliteit van een component. Vanuit productie kunnen wij tegelijkertijd beoordelen hoe ontwerpkeuzes de maakbaarheid, automatisering en uiteindelijke schaalbaarheid beïnvloeden.

Dat is voor ons de essentie van Design for Manufacturing.

Wanneer pas over productie wordt nagedacht nadat een ontwerp volledig is vastgelegd, kunnen bepaalde keuzes automatisering onnodig ingewikkeld of kostbaar maken. Door engineering en productie eerder bij elkaar te brengen, kunnen producten vanaf het begin worden ontworpen met zowel functionaliteit als maakbaarheid en schaalbaarheid in gedachten.

Van inkooporder tot productiestroom

De digitalisering begint daarbij niet pas aan de machine. In 2018 brachten we al schematisch in kaart welke softwaresystemen in onze fabriek aanwezig waren en welke data tussen die systemen moest worden uitgewisseld. Het uitgangspunt: iedere stap die voorspelbaar en digitaal uitgevoerd kan worden, willen we zo min mogelijk afhankelijk maken van handmatige overdracht.

Een inkooporder van een klant kan daardoor digitaal in ons ERP terechtkomen. Vanuit ERP wordt de productieorder doorgezet naar het MES, dat de vertaalslag naar de productie maakt. In de fabriek wordt het product vervolgens op een gestandaardiseerde productdrager geplaatst. Vanaf daar krijgt het, afhankelijk van de benodigde bewerkingen, zijn eigen routing door de fabriek.

Het uiteindelijke doel is één keten: van klantorder tot gecontroleerd eindproduct, met zo min mogelijk onnodige overdrachtsmomenten.

Zelf automatiseren om sneller te kunnen ontwikkelen

Een belangrijk onderdeel van die strategie is dat we onze automatiseringsoplossingen tegenwoordig zelf ontwikkelen. Dat betekent niet dat we alle technologie zelf bouwen. We maken gebruik van bestaande en bewezen componenten, machines en robots. We kiezen bijvoorbeeld bewust voor standaardisatie rondom FANUC-robots en programmeren automatiseringssoftware in LASAL van SIGMATEK.

De manier waarop we die componenten combineren, aansturen en integreren in onze productieomgeving ontwikkelen we echter zelf. Dat geeft ons slagvaardigheid. Wanneer collega’s een handmatige stap in een proces zien waarvan we denken dat die geautomatiseerd kan worden, hoeven we niet eerst een compleet extern automatiseringstraject op te starten. Onze eigen engineers kunnen een oplossing ontwikkelen, testen en koppelen aan de infrastructuur die al aanwezig is.

Daarbij geldt één principe nadrukkelijk: standaardisatie, standaardisatie, standaardisatie.

Hardware, softwaremodules en eerder ontwikkelde oplossingen worden zoveel mogelijk hergebruikt. Daardoor verschuift nieuwe automatisering steeds verder van volledig ontwikkelen naar configureren.

Automatiseren betekent ook onverwachte problemen oplossen

Integrale automatisering levert soms ook problemen op die je van tevoren nauwelijks kunt bedenken. Een mooi voorbeeld ontstond toen we onze fabriek voor het eerst ’s nachts volledig automatisch wilden laten produceren. De systemen waren gekoppeld, de AGV stond klaar en alles leek technisch te functioneren.

Niet lang nadat iedereen naar huis was, kwam echter een melding binnen: het inbraakalarm was afgegaan. De oorzaak? Zodra de AGV ’s nachts door de fabriek begon te rijden, detecteerde het beveiligingssysteem beweging. De productieautomatisering werkte dus precies zoals bedoeld. Alleen het gebouw was nog niet voorbereid op een fabriek waarin voertuigen zelfstandig doorwerken terwijl niemand aanwezig is.

Het is een klein voorbeeld, maar wel kenmerkend voor integrale automatisering. Zodra systemen steeds verder met elkaar verbonden worden, kom je ook afhankelijkheden tegen die je vooraf niet altijd kunt voorzien.

De technische medewerker van de toekomst

Uiteindelijk blijft personeel voor de Nederlandse maakindustrie waarschijnlijk één van de belangrijkste beperkingen voor verdere groei. Niet alleen het aantal beschikbare technische mensen is een uitdaging, ook de benodigde kennis verandert.

Repeterende en voorspelbare handelingen worden steeds vaker door automatisering overgenomen. Daardoor verschuift het werk van mensen meer richting programmeren, procesoptimalisatie, kwaliteit en het oplossen van complexe technische vraagstukken. Softwarekennis wordt daarbij steeds belangrijker. Hetzelfde geldt voor AI.

Onze verwachting is dat toekomstige engineers niet alleen hun technische vakgebied goed moeten beheersen, maar ook moeten weten hoe zij AI kunnen inzetten bij bijvoorbeeld softwareontwikkeling, procesanalyse, troubleshooting en het ontwikkelen van nieuwe automatiseringsconcepten.

Technische vakkennis wordt daarmee niet minder belangrijk. Juist de combinatie van techniek, software, data en AI gaat bepalen hoeveel een engineer in de fabriek van de toekomst kan bereiken.