Artificial intelligence, digitalisering, robotisering en smart industry. Het zijn nieuwe technologieën die de maatschappij en ook de industriële sector veranderen. Er zijn vergezichten van volledig autonoom draaiende fabrieken en installaties die automatisch in een netwerk met andere partijen in de waardeketen opereren. De techniek is er, maar toepassing in de praktijk blijkt weerbarstig te zijn.
Monique Harmsen
De wereld van industriële automatisering (OT) is altijd heel anders geweest van de wereld van kantoorautomatisering (IT), stelt Patrick Kools, director Clean Energy bij Yokogawa. ‘Bij IT gaat het om de beschikbaarheid van informatie en gemak. Bij fabrieksautomatisering staat de continuïteit van het proces voorop en daaromheen veiligheid en betrouwbaarheid van data. Dat leidt tot andere prioriteiten en inrichting van processen.’
Volgens Bert Looman die als solution architect bij Emerson werkt aan projecten in olie, gas, chemie en renewables, loopt de industrie tien jaar achter op de IT. ‘We beginnen net data naar de Cloud te sturen, voor IT is alles al in de Cloud. In de IT wordt de hardware om de drie jaar vervangen, hardware in de industrie moet minimaal vijftien jaar meegaan. Dat betekent ook dat vernieuwing van de systemen langzamer gaat.’
Met de opkomst van Cloud en Edge systemen heeft er de afgelopen jaren wel een omslag plaatsgevonden in architectuur waarbij gebruik wordt gemaakt van sensoren die data naar een cloud sturen. Daaromheen komen allerlei applicaties waarmee zaken als energie, productie en veiligheid kunnen worden geoptimaliseerd. ‘Daar zitten nog wel grenzen aan’, stelt Kools. ‘Data verzamelen om te bepalen wanneer je onderhoud moet plegen gaat allemaal via de Cloud, maar de software om de fabriek te besturen staat nog niet in de Cloud. Daar kiest men voor onsite omdat het zeker moet werken.’[/vc_column_text][vc_empty_space][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=”1/6″][vc_empty_space][/vc_column][vc_column width=”2/3″][vc_single_image image=”182970″ img_size=”large”][vc_column_text]
In 2022 deed Yokogawa een proef met artificial intelligence waarbij een chemiefabriek 35 dagen autonoom draaide.
[/vc_column_text][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_empty_space][vc_column_text]
Acceptatie
Looman merkt ook dat het lang duurt voordat nieuwe technieken acceptatie in de markt krijgen. De afgelopen 25 jaar hield hij zich bezig met procesautomatisering, alhoewel die term volgens hem de lading niet volledig dekt. ‘Het waren vooral proces-controlesystemen en geen automatiseringssystemen. Met process control hebben we de operators, de planteigenaren, een controlesysteem gegeven waarmee ze de fabriek kunnen besturen. Maar automatisering maakt het mogelijk dat processen of fabrieken meer autonoom opereren.’
De terughoudendheid om deze technologie toe te passen heeft volgens beide deskundigen voor een belangrijk deel te maken met veiligheid. ‘In onze industrie ligt de aandacht op veiligheid en control systemen. Er is veel vertrouwen in de operator die actie moet ondernemen als er een alarm afgaat, terwijl een computer heel goed kan analyseren wat er fout gaat en actie kan ondernemen. Die applicaties hebben we nog maar ten dele gerealiseerd’, aldus Looman.[/vc_column_text][vc_empty_space][vc_column_text]Rinda Witteman (Shell):
‘Automatisering is een eindproduct van nadenken over hoe je wilt werken.’
[/vc_column_text][vc_empty_space][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]
Autonoom opererende fabrieken
Bij Shell wordt toegewerkt naar het op afstand kunnen besturen van de fabrieken en naar zoveel mogelijk autonoom opereren. ‘Dit zal bijdragen aan een veiliger en meer sustainable business, op weg naar Industry 4.0’, stelt Rinda Witteman. Zij is enterprise architect Assets bij Shell en werkt aan de digitale strategie van het bedrijf. Het doel van Shell is om uiterlijk in 2050 een net-zero emissie business te zijn. Witteman benadrukt het belang van digitalisering om dit doel van de onderneming te bereiken. ‘De uitdaging is om net-zero emissie te bereiken terwijl tegelijkertijd de vraag naar energie wereldwijd stijgt. De digitale transformatie is cruciaal om de benodigde verandering te bewerkstelligen. Data en artificial intelligence kunnen bijdragen om de energiebehoefte en opwekking goed op elkaar te laten afstemmen.’
Shell is niet het enige bedrijf dat streeft naar zoveel mogelijk autonoom opererende fabrieken, maar in de praktijk gaan de ontwikkelingen langzaam en moeten er nog de nodige stappen worden gemaakt. Kools tekent hierbij aan: ‘Er zit een verschil tussen iets wat heel erg geautomatiseerd is, waarbij bijvoorbeeld twee mensen vijftien fabrieken op afstand kunnen besturen, en autonomie met intelligente algoritmes die onderdelen of delen of het gehele proces in een gesloten loop kunnen aansturen.’
In 2022 deed Yokogawa een proef met artificial intelligence waarbij een chemiefabriek 35 dagen autonoom draaide. Kools: ‘Het was een complex proces dat bestond uit meerdere processen met vergelijkbare kookpunten. De resultaten waren grotendeels positief maar er waren wat haken en ogen. De productie liep goed. De producten waren van goede kwaliteit, er werd bespaard op brandstof, arbeid en tijd. Maar bij plotselinge temperatuurveranderingen in de atmosfeer was menselijk ingrijpen nodig.’[/vc_column_text][vc_empty_space][vc_column_text]Patrick Kools (Yokogawa):
‘Automatisering is een eindproduct van nadenken over hoe je wilt werken.’
[/vc_column_text][vc_empty_space][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]
Waardeketen
Kools verwacht dat de ontwikkelingen niet ophouden bij autonome processen. ‘Fabrieken zijn onderdeel van de waardeketen en je wil dat die fabriek niet alleen het proces goed bestuurt, maar ook dat die contact kan leggen met inbound logistiek als de voorraden moeten worden aangevuld. Je wil door de hele keten heen digitaliseren en data op een goede manier beschikbaar maken, zodat de fabriek door de hele supply chain data kan delen om te optimaliseren.’[/vc_column_text][vc_empty_space][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=”1/6″][vc_empty_space][/vc_column][vc_column width=”2/3″][vc_single_image image=”182964″ img_size=”large”][vc_column_text]
Een bedrijf als Avantium bouwt een proeffabriek die dient als blauwdruk voor de uitrol van meerdere soortgelijke fabrieken. Hoe kun je voor deze fabriek zoveel mogelijk partijen naast elkaar zetten om een goede blauwdruk voor vervolg-plants te maken?
[/vc_column_text][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_empty_space height=”16px”][vc_column_text]
Vernieuwing
De energietransitie is een belangrijke aanjager van vernieuwing met de bouw van nieuwe fabrieken. De focus moet hierbij dan wel zijn gericht op het digitale ontwerp waar vervolgens de fysieke fabriek omheen wordt gebouwd. Veel start ups hebben als bedrijfsmodel dat ze een proeffabriek bouwen die dient als blauwdruk voor de uitrol van meerdere soortgelijke fabrieken. Voorbeelden zijn Holland Hydrogen, Avantium en het Franse Lhyfe dat een businessmodel ontwikkelde voor meer dan honderd soortgelijke plants. Kools: ‘Deze fabrieken worden kleiner en meer gedistribueerd, en ze moeten op afstand opereren. Daarbij moet je goed nadenken over het onderhoud en het beheer. Vragen die hierbij opdoemen zijn: laat je zo’n fabriek onbemand opereren of bestuur en onderhoud je deze op afstand? Hoe zit het met cybersecurity en veiligheid? Digitale vraagstukken waar je rekening mee moet houden.’
Hij ziet soms dat bij de eerste fabriek wordt ingezet op commercieel zo efficiënt mogelijk zijn, in plaats van zoveel mogelijk leren en de juiste blauwdruk creëren. Dit laatste is in het begin duurder maar dat verdient zich terug bij het opschalen. Ook Looman ziet dat startups vooral gefocust zijn op het realiseren van hun eerste fabriek. ‘Als ik vraag: “Wat is jullie plan voor optimalisatie of het hergebruiken van data als je de tweede fabriek gaat ontwikkelen?”, dan is daar nog geen strategie voor.’[/vc_column_text][vc_empty_space][vc_column_text]Bert Looman (Emerson):
‘Er is veel vertrouwen in de operator die actie moet ondernemen als er een alarm afgaat, terwijl een computer heel goed kan analyseren wat er fout gaat en actie kan ondernemen.’
[/vc_column_text][vc_empty_space][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]
Tijdsdruk
Volgens Kools leidt de tijdsdruk die gelegd wordt op de energietransitie ook tot veilige keuzes. ‘Grote partijen die industriële fabrieken bouwen, praten lang over een investeringsbeslissing. Daarna wordt het project overgedragen aan de capital projects afdeling en engineering voor de bouw. Als de fabriek snel moet worden gebouwd, halen die alle risico’s eruit. Ze vallen terug op de bestaande blauwdruk met de bestaande leveranciers en met de bestaande manier van werken om te zorgen dat die fabriek er gewoon komt.’
Er is een spanningsveld tussen snelheid, de dingen die we willen doen en de mogelijkheden die er zijn, stelt Kools. ‘Veel mogelijkheden zijn al langer bekend, maar nog niet op grote schaal toegepast. Het is lastig om, onder druk van snelheid, een goede blauwdruk te leveren voor een slimme fabriek met technologieën die nog niet allemaal bewezen zijn, maar waar we in de toekomst wat mee kunnen. Automatisering is een eindproduct van nadenken over hoe je wilt werken. Wij hebben als industrie een lange ervaring met raffinaderijen, maar niet met het op afstand opereren met artificial intelligence. Dat betekent dat je terug moet naar de tekentafel, met automatiseerders en operations, om te kijken hoe je de fabriek wilt bedienen en hoe je dat met onderhoud wil doen. Welke tools heb je nodig als je een autonome plant wilt hebben, om die op afstand te kunnen bedienen, en hoe ga je die onderhouden?’[/vc_column_text][vc_empty_space][vc_column_text]
Standaardisering
Witteman stelt vanuit de praktijk dat het op afstand besturen van een fabriek een complex vraagstuk is waarbij alle puzzelstukjes op hun plek moeten vallen. ‘De wereld van operationele technologie moet op een goede wijze worden verbonden met de IT-wereld. Goed betekent hier veilig qua cyber security, geïntegreerd qua data en qua snelheid, en accuraat zodat een juiste weergave wordt gebruikt voor het nemen of voorbereiden van beslissingen. De OT is onderdeel van de installaties en iedere leverancier heeft eigen protocollen, wat het moeilijk maakt systemen van verschillende leveranciers met elkaar te laten communiceren. Voor een kleine installatie is dit misschien niet zo’n probleem, omdat je met maar één leverancier zaken kunt doen. Echter, bij bedrijven met de IT-complexiteit van Shell wordt dit ondoenlijk omdat we met heel veel leveranciers werken.’
De enige manier om OT en IT op een krachtige manier te verbinden en de creatie van een zoveel mogelijk autonome fabriek te verwezenlijken, is volgens Witteman standaardisering. ‘De industrie heeft open standaarden afgesproken – OPAS en OPC-CUA. Voor nieuwe apparatuur eisen we dat deze waar mogelijk aan deze standaarden voldoet. We zijn ervan overtuigd dat we als industrie onze krachten moeten bundelen en met elkaar de standaarden moeten omarmen. De open standaarden zullen het makkelijker maken om de opties van de nieuwe technologie te integreren. Product gebaseerd werken brengt niet alleen Shell en de leveranciers samen, maar ook de verschillende disciplines binnen Shell. Een iteratieve manier van werken maakt het mogelijk innovatie sneller te omarmen. Daarnaast is kennisuitwisseling cruciaal.’
Nieuwe technologie zoals artificial intelligence en data platformen vormen volgens Witteman de basis voor de digital twin om operationele adviezen en beslissingen te genereren. ‘De hoeveelheid data vanuit OT is immens en het bouwen van een accurate digital twin is complex. Een grote beperking hierbij is de afwezigheid van voldoende experts in dit werkveld en met name op het gebied van de open standaarden.’[/vc_column_text][vc_empty_space][vc_column_text]
Tijd winnen
De vraag dringt zich op hoe je tijd kunt winnen door bij het ontwerp van een nieuwe fabriek flexibiliteit in te bouwen om op een later tijdstip de automatiseringsslag te maken. Kools: ‘Ik denk dat wij als industrie een korte periode hebben waarin we heel snel heel veel moeten leren en daarna moeten we weer efficiënt worden in het uitrollen. Zorg dat in de eerste projecten die je doet je niet direct gaat voor process efficiency en de laagste prijs, maar dat je kijkt naar hoe je voor die nieuwe fabriek zoveel mogelijk partijen naast elkaar kunt zetten om alles uit te dokteren, om zo een goede blauwdruk voor je vervolg-plants te maken. Bij de bouw van fabriek nummer 2 of 3 ga je dan verbeteringen aanbrengen om op te schalen en commerciëler te worden.’
Voor de vele waterstofprojecten die hij doet, ziet Looman als deel van de oplossing meer standaardisatie. ‘Op die manier is er minder project specifieke engineering nodig, wat helpt met de realisatie van het project. Een voorbeeld zijn de leveranciers van industriële gassen als stikstof – Air Liquide, Air Products, Linde – die standaard air separation units installeren bij de afnemers en deze op afstand aansturen.’[/vc_column_text][vc_empty_space][/vc_column][/vc_row][vc_row full_width=”stretch_row” parallax=”content-moving” css=”.vc_custom_1649703092283{padding-top: 20px !important;padding-right: 20px !important;padding-bottom: 20px !important;padding-left: 20px !important;background-color: #f4e5c3 !important;background-position: center !important;background-repeat: no-repeat !important;background-size: contain !important;border-radius: 2px !important;}”][vc_column][vc_column_text]
Ontsluiten van data en specialismen
[/vc_column_text][vc_column_text]Veel gegevens over productie, maintenance en equipment zijn opgesloten in specifieke applicaties. Volgens Looman moeten die gegevens worden ontsloten en naar een Cloud omgeving worden gebracht. ‘Zo creëer je een data lake waarmee we analyses kunnen doen via machine learning of via een ervaren operator die de data analyseert. Het kan ook een dynamisch model zijn dat je vertelt dat equipment niet goed werkt en dat er dus onderhoud moet gebeuren. We zien dat systemen steeds meer data krijgen. We maken ze slimmer, er komt steeds meer data, maar alles bij elkaar brengen is nog een hele puzzel.’
Bijkomende, complicerende factor is dat er met veel verschillende specialismen wordt gewerkt, zoals safety, quality, maintenance, reliability, specialisten voor elektrische swich gears enzovoorts. Die moeten bij elkaar worden gebracht in het IT-domein om de correlatie tussen data van verschillende systemen te zien.[/vc_column_text][vc_empty_space][vc_column_text]Dit artikel is gepubliceerd in Industrielinqs 2023-04 (30/8/2023)[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]
