Slimme productie is duurzame productie

Succes begint met het bepalen van een productiestrategie. Dit proces omvat beoordelingen van de eerste bestelling om inzicht te krijgen in de gevolgen van vroege beslissingen op de productievereisten, waaronder het bepalen van wat u bij leveranciers moet kopen, welke productonderdelen in eigen beheer worden gemaakt, het zorgvuldig selecteren van partners en leveranciers en waar nieuwe producten moeten worden vervaardigd. Elk van deze beslissingen heeft een directe invloed op het succes van een bedrijf — en kiezen voor duurzame opties is vaak de oplossing voor succes op lange termijn.

Aankoopstrategieën kunnen drastisch veranderen wanneer ook rekening wordt gehouden met de gevolgen van energieverbruik, verbruik van hulpbronnen, ecologische voetafdruk en circulariteitspraktijken. In plaats van de goedkoopste componenten aan te schaffen voor de functionele behoeften van een product, moeten fabrikanten de kosten afwegen tegen de bijbehorende ecologische voetafdruk van geselecteerde componenten. Materialen en componenten moeten afkomstig zijn van een leverancier die een duurzame mentaliteit deelt en de strategie voor het verplaatsen van goederen moet in een vroeg stadium worden bepaald. Gelukkig helpen digitalisering en automatisering om de toegenomen complexiteit van dit opnieuw gedefinieerde productiestrategieproces te verminderen.

Door relevante gegevens te verzamelen en te analyseren, kunnen beslissingen met vertrouwen worden genomen. Als er meer productiecapaciteit nodig is voor een nieuw product, kan inzicht in de behoeften en doelstellingen van een faciliteit in de digitale wereld helpen bij het bepalen van nieuwe fabriekslocaties en -indelingen om een evenwicht te vinden tussen de milieueffecten van de bouw, het energieverbruik van productielijnen en de geschatte productiesnelheden. KPI's voor duurzaamheid, zoals energie-efficiëntie, zijn eenvoudiger nu verschillende scenario's kunnen worden geëvalueerd in de Digital Twin.

Met deze technologie kunnen besluitvormers alles simuleren, van verlichting en klimaatbeheersing tot de milieueffecten van hun toeleveringsketen. Als organisaties vanaf het begin met deze informatie zijn uitgerust, kunnen ze betere beslissingen nemen.

De volgende fase voor de integratie van duurzaamheid is het ontwerpen van lijnen, processen en installaties. Door eerst een gedetailleerd model te ontwikkelen voor productie in de digitale wereld, kunnen bedrijven verschillende scenario's simuleren om de prestaties in de hele fabrieksomgeving te optimaliseren.

Bij het ontwerpen in de digitale wereld kunnen bedrijven meer automatisering implementeren en de productie stroomlijnen om efficiëntieverlies te voorkomen. Een stationair draaiende machine heeft bijvoorbeeld een alternatieve prijs omdat die niet draait, maar er zijn operationele kosten verbonden aan de energie die wordt verbruikt, wat op zijn beurt een impact heeft op de ecologische voetafdruk op basis van de bron van die energie, terwijl tegelijkertijd de investeringskosten van fysiek materiaal worden verlaagd.

Een motor langer laten draaien dan nodig is of materiaal verder transporteren dan nodig is, heeft misschien geen grote invloed op het product, maar deze inefficiënties lopen snel op. Duurzame oplossingen voor deze veelvoorkomende problemen zijn ook niet beperkt tot groene omgevingen. Het ontwerpproces is ook van toepassing op brownfield-faciliteiten. Hoewel dit misschien een monumentale onderneming lijkt, wordt dit bereikt door de productielijnen te reorganiseren om meer productiecapaciteit in hetzelfde vloeroppervlak te plaatsen, processen en machines te updaten om gelijke tred te houden met de marktgroei of door hardwaresystemen te updaten om het energieverbruik te verminderen, en door infrastructuur zoals zonnepanelen of batterijopslag te installeren om beter te kunnen profiteren van hernieuwbare energiebronnen.

De Zwabische machinebouwer Hugo Beck is er bijvoorbeeld in geslaagd de verpakkingsindustrie en hun bedrijf te transformeren met de Digital Twin. Dankzij de technologie van Siemens hebben ingenieurs de Digital Twin gebruikt om een machine te ontwerpen die de verpakking aanpast aan de afmetingen van het product, waardoor de prestaties worden geoptimaliseerd door middel van digitale simulaties. Dankzij hun innovatie en toewijding om oplossingen te vinden die zowel gericht zijn op milieu- als bedrijfsdoelstellingen, heeft Hugo Beck het energieverbruik met 20 procent verlaagd, de inbedrijfstellingstijd met 50 procent, het verpakkingsmateriaal met 30 procent en het verpakkingsvolume met 10 procent verlaagd.
Over het algemeen helpt de Digital Twin bedrijven om hun behoeften eerder te schetsen en veel verschillende mogelijkheden te evalueren om duurzame processen te vinden. Slechte onderhoudsstrategieën kunnen de algemene prestaties van een fabriek met 5 tot 20% verminderen. Met andere woorden, overtollig onderhoud staat gelijk aan extra uitgaven, waardoor de Digital Twin een essentieel onderdeel is voor efficiënte fabrieksactiviteiten.

Bij productieplanning tonen investeringen in digitalisering waarde aan. Het efficiënte gebruik van materialen, mensen en machines maakt bedrijven effectief. Hier beginnen ook uitgebreide simulaties en validatie van vereisten te helpen bij de besluitvorming en de selectie van partners in de toeleveringsketen. Bovendien kunnen organisaties veiligere werkomstandigheden creëren, werknemers beter opleiden en investeren in de opleiding en bijscholing van hun werknemers.

Met inzichten op basis van gegevens kunnen bedrijven duurzame materialen selecteren en het gebruik van grondstoffen optimaliseren om het afvalpercentage tot een minimum te beperken. Ze kunnen ook de impact simuleren van het gebruik van gerecycleerde materialen of bepalen welke leveranciers van apparatuur kunnen zorgen voor meer energie-efficiëntie en repareerbaarheid, naast de doorvoer en kosten. Door de stilstandtijden tot een minimum te beperken, worden de energiebehoeften en de kosten per eenheid van producten verlaagd en wordt tegelijkertijd bijgedragen aan een lagere ecologische voetafdruk.

Als u begrijpt wanneer een machine onderhoud nodig heeft, kunt u het aantal omschakelingen tijdens de productie verminderen. Op dezelfde manier kunnen logistieke routes worden gepland om de transportafstanden en de bijbehorende CO2-uitstoot te minimaliseren en tegelijkertijd flexibiliteit mogelijk te maken met intelligent voorraadbeheer in geval van problemen.

Met productieplanning kunnen bedrijven verbindingspunten bouwen om een circulaire materiaalstroom mogelijk te maken. Door in een vroeg stadium te begrijpen waar onvermijdelijk afval wordt geproduceerd, kunnen plannen worden gemaakt voor hergebruik, recycling of herbestemming van resterende materialen.

De uitvoering van de productie is essentieel voor het bereiken van duurzaamheidsdoelstellingen, maar het volgen en handhaven van duurzame processen kan een grote hindernis zijn. Hoewel het simuleren van de productie tijdens het ontwerp helpt om oplossingen te vinden, vereist de complexiteit van de echte wereld vaak een gesloten verbinding tussen digitale en fysieke systemen.

Gelukkig bieden digitale oplossingen mogelijkheden om de kwaliteit en opbrengsten te verbeteren. Zelfs ervaren fabrikanten hebben te maken met inefficiëntie wanneer ze een nieuwe productie lanceren, wat leidt tot verspilling van materiaal, energie en tijd. De integratie van gegevens uit de echte wereld met een digital twin maakt snellere optimalisatie mogelijk, wat zowel de winstgevendheid als de duurzaamheid ten goede komt.

De energiekosten stijgen in sommige regio's, waardoor efficiëntie belangrijker wordt. Als u de uitvoering ziet als onderdeel van een groter systeem, kunt u kosten- en emissiebesparingen aan het licht brengen. Efficiënte motoren kunnen bijvoorbeeld het energieverbruik met wel 30% verminderen, processen met een hoog energieverbruik kunnen worden afgestemd op de opwekking van zonne-energie, en door de intralogistiek te optimaliseren, kunnen onnodige fabrieksreizen worden beperkt, waardoor zowel de energievraag als de ecologische voetafdruk worden verlaagd.

De toonaangevende fabrikant van slaapproducten, Pikolin, heeft zijn duurzaamheidsstrategie serieus genomen door Simatic Scada en Energy Management-tools in hun nieuwe faciliteit te integreren. De nieuwe fabriek van Pikolin integreert de productie van grondstoffen tot eindproducten, waardoor een hoge kwaliteit wordt gegarandeerd en tegelijkertijd de efficiëntie wordt gemaximaliseerd. Het is ontworpen voor duurzaamheid en winstgevendheid en voldoet aan de energienormen ISO 14001 en 50001, waardoor de kosten worden verlaagd en de productiviteit wordt verhoogd. Als gevolg van hun duurzame inspanningen verbruikt de fabriek van Pikolin 40% minder aardgas en heeft ze toch 30% meer productiecapaciteit, wat de positieve resultaten van de optimalisatie van de installatie illustreert.

Nu de productie in volle gang is, is de volgende fase van het traject monitoring. Door installaties en productie voortdurend te controleren, kunnen fabrikanten de productie proactief verbeteren. Het voorspellend onderhoud van machines om ze zo efficiënt mogelijk te laten werken of om problemen op te sporen voordat ze zich voordoen, maakt deel uit van deze anticiperende strategie. Hoe deze monitoring de productie het beste verbetert, hangt af van de KPI's van het bedrijf, maar enkele veelvoorkomende zijn het energieverbruik voor analyse op machine-, lijn- en fabrieksniveau, materiaalstroom en gebruik van hulpbronnen, en de veiligheid van werknemers,

Automatisering kan niet-ergonomische bewegingen voor werknemers beperken, zodat ze zich niet meer hoeven te bemoeien met gevaarlijke processen. Maar tegelijkertijd moet robotica in de fabriek veilig zijn voor de werknemers op de vloer. Niet alle geautomatiseerde taken kunnen volledig van elkaar worden gescheiden en het controleren op onveilige werkomstandigheden zal van onschatbare waarde zijn naarmate fabrieken efficiënter en duurzamer worden.

De laatste verandering op weg naar duurzame productie is optimalisatie. Dit is waar bedrijven de grootste winst kunnen behalen met investeringen. Door de continue optimalisatie van de productie kunnen fabrikanten hun concurrenten een stap voor blijven.

Door IT- en OT-gegevens te integreren, kunnen fabrieksmanagers trends identificeren en voorspellen, zodat ze proactief hun activiteiten en materiaalinkoop kunnen aanpassen om zich aan te passen aan ongeplande verstoringen. Dit stelt hen in staat om het energieverbruik, het waterverbruik en de gegevens van leveranciers bij te houden, om de ecologische voetafdruk van productieprocessen in de hele waardeketen te bepalen.

Als een machine of onderdeel van het productieproces faalt, moet dat bovendien met het oog op reparatie en renovatie worden bekeken. Een digital twin van productie in een gesloten circuit met de productie helpt bij het nemen van beslissingen, zoals waar apparatuur moet worden aangepast om storingen te voorkomen, welke onderdelen moeten worden vervangen en hoe de reparatieprocedures het best kunnen worden gevolgd.

De textieltechnologie van Spinnova heeft bijvoorbeeld hun glasvezelproductie versneld door automatisering en digital twin-technologie te integreren, de activiteiten te optimaliseren en de time-to-market te verkorten. Virtuele inbedrijfstelling stroomlijnde de fabrieksinstellingen, terwijl realtime gegevensanalyse de efficiëntie verbeterde, knelpunten identificeerde en een consistente kwaliteit garandeerde, van grondstoffen tot afgewerkte vezels. Energieoptimalisatie heeft de activiteiten verder versterkt, waardoor de productie van het bedrijf veerkrachtiger en kosteneffectiever is geworden. Door gebruik te maken van Siemens Xcelerator-technologieën heeft Spinnova niet alleen sneller geschaald, maar ook een nieuwe maatstaf gezet voor duurzame productie, wat bewijst dat efficiëntie en milieuverantwoordelijkheid hand in hand kunnen gaan in de textielindustrie.