EU wil circulariteit in productielijnen

Een circulaire economie voor productiemiddelen om voortijdige sloop van machines en machineonderdelen te minimaliseren. Daarnaar streeft EU-project Alicia. Men ontwikkelt onder meer digitale tools die potentiële marktpartijen met elkaar moeten verbinden.

De meeste machineonderdelen in de productie – bijvoorbeeld robotarmen of transportbanden – bereiken nooit de maximale levensduur, maar worden voortijdig vervangen. Volgens schattingen wordt in de autosector tot 70% van de productiemiddelen voortijdig buiten gebruik genomen, gesloopt of in het beste geval als reserveonderdelen verkocht. Dat is niet-duurzaam en moet dus in het kader van de Europese Green Deals worden aangepakt.

Een circulaire economie voor productiemiddelen – een zogeheten Circular Manufacturing Ecosystem (CME) – kan geld en grondstoffen besparen. Tot nu toe is er echter geen efficiënte koppeling tussen industriële bedrijven, noch tussen deze bedrijven en de markt voor gebruikte machines.

Alicia: een marktplaats

Binnen Alicia (assembly lines in circulation, ofwel montagelijnen in kringloop) ontwikkelen twaalf partners uit de wetenschap en industrie digitale tools voor duurzaam gebruik van productiemiddelen. Het project wordt gecoördineerd door de TU München (DE). Men stelt zich voor dat productiehulpmiddelen – van volledige productielijnen tot afzonderlijke machines en reserveonderdelen – straks net zo lang worden verhandeld en hergebruikt door fabrieken in Europa, dat hun gebruiksduur optimaal benut wordt.

Alicia krijgt een online platform om kopers en aanbieders bij elkaar te brengen. Daarnaast worden dienstverleners geïntegreerd, bijvoorbeeld mkb-bedrijven die reparatiediensten aanbieden of recyclingbedrijven die hun diensten aan fabrikanten kunnen aanbieden. Het platform wordt ondersteund door tools die het identificatie- en selectieproces van geschikte montage-installaties voor nieuwe productielijnen moeten vereenvoudigen en de integratie van deze gebruikte installaties in moderne productiesystemen mogelijk maken.

Vijf digitale tools sluiten de CME-cirkel

In de praktijk gaat dat er als volgt uitzien: iemand heeft een tweedehands productie-installatie nodig. Met behulp van een voor machines leesbare ‘ontologie’ (soort van database) worden zijn eisen digitaal weergegeven. Behalve met productietechnische factoren, wordt ook rekening gehouden met sociale, economische en milieutechnische aspecten, want als de medewerkers niet kunnen werken met de gekochte machine of als de resterende levensduur niet economisch zinvol is, dan is de aankoop van een tweedehands machine weinig zinvol. Door een op de mens gerichte benadering moet het project zelfs de omscholing en opleiding van medewerkers faciliteren. Bovendien moet de machineleesbare ontologie ervoor zorgen dat vrouwen dezelfde kansen krijgen om te participeren.

Marktplaats

De Online Marketplace koppelt de partijen. De Marketplace wordt in het CME zowel gebruikt om een voor de klant passende machine te vinden als om zijn eigen afgeschreven installaties aan andere fabrikanten aan te kunnen bieden. Een al bestaande online marktplaats, de Market 4.0, wordt tijdens het project onder andere uitgebreid met de reële gegevens van Surplex, industrieel veilinghuis voor gebruikte machines. Surplex zal de spilfunctie vervullen en het bemiddelingsproces tussen bestaande en gebruikte fabrieksinstallaties vereenvoudigen. Naast een eigen database voor gebruikte installaties zal Surplex de know-how voor een vergelijkbaar platform voor de verkoop van gebruikte installaties, met inbegrip van de interne gegevensstructuren en processen, ter beschikking stellen.

Montagelijn

Een AI Matchmaking Engine vergelijkt op de Marketplace het aanbod van beschikbare fabrieksinterne productiemachines, andere second-hand installaties en machines en mogelijk passende nieuwe machines (om eventuele leemten in het ontwerp van de montagelijn te vullen daar waar geen tweedehands machines kunnen worden ingezet) met de eisen van de klant in de machineleesbare ontologie. Deze kiest de beste combinatie van middelen voor de gewenste montagelijn.

Digitale schaduw

Om de fabrikant te overtuigen, wordt een Digital Shadow (DS) van de voor hem gematchte productie-installatie gemaakt. De DS is een model van een toekomstige Second-Hand serie. Alicia zal de grenzen van de huidige techniek oprekken door het ontwikkelen van een ‘halfautomatische DS’ die gegevens over beschikbare productiemiddelen, die automatisch vanuit Marketplace worden ingevoerd, combineert met handmatig ingevoerde CAD-modelgegevens. Deze digitale blauwdruk van een mogelijke gebruikte montagelijn simuleert de productieprestaties door de gegevens van de afzonderlijke machines met elkaar te combineren. Zodra de echte tweedehands montagelijn opgebouwd is, wordt de Digital Shadow doorontwikkeld tot Digital Twin (DT). De DT wordt in realtime gevoed met de productiegegevens van de machinesensoren en andere bronnen.

Ingebruikname

Voor een soepele opbouw en ingebruikname van de gebruikte productielijn zonder vertragingen wordt een Plug & Produce Middleware ingezet. Plug-and-Produce concepten werken vanuit het idee, dat elk apparaat van een administratieve mantel (administration shell) is voorzien. Deze bevat alle machinegegevens, waaronder de eigenschappen, parameters en interfaces. In de Industry 4.0 moeten alle productiecomponenten storingsvrij onderling kunnen communiceren. Daarvoor vormt de geautomatiseerd leesbare documentatie in de administratieve mantel de basis. Omdat de productie nu bestaat uit een mix van nieuwe en gebruikte machines van verschillende fabrikanten, zorgt de Plug & Produce Middleware voor maximale interoperabiliteit.

Ter bescherming van gebruikersgegevens zal Alicia zowel oplossing in de cloud als op locatie aanbieden, waardoor gebruikers de volledige controle over het gebruik van hun gegevens kunnen krijgen. De oplossingen kunnen desgewenst lokaal worden geïnstalleerd en uitgevoerd.

Wat betekent Alicia voor de Europese industrie?

De partners stellen zich voor dat productieverantwoordelijken een gebruikte productielijn tot 40% sneller kunnen aanschaffen dan een nieuwe, en voor minder dan de helft van de prijs. Het materiaal- en energieverbruik zou tot 80% worden verminderd in vergelijking met een nieuwe machine. Met een gesloten kringloop kunnen activa tot 100% worden hergebruikt. Alicia maakt de EU tevens minder gevoelig voor storingen in wereldwijde leveringsketens.

Over het project

Alicia wordt door de Europese Unie met bijna 5,86 miljoen euro gesubsidieerd, onder het projectnummer 101091577 in het kader van het programma Horizon. Het project begon officieel in januari 2023 en heeft een looptijd van drie jaar. De twaalf projectpartners zijn:
• Instituut voor werktuigmachines en bedrijfskunde (iwb) aan de Technische Universiteit München (Duitsland) (projectcoördinator)

• Comau S.p.A., Grugliasco (Italië)

• Conti Temic microelectronic GmbH, Ingolstadt (Duitsland)

• DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlijn (Duitsland)

• ECI-Mechatronics GmbH, Schwaz (Oostenrijk)

• INTRASOFT International S.A. (Luxemburg)

• Institut Mines-Télécom (IMT), Palaiseau (Frankrijk)

• Laboratory for Manufacturing Systems & Automation (LMS) aan de Patras University (Griekenland)

• mts Consulting & Engineering GmbH, Fürstenbeck (Duitsland)

• Surplex Iberica SLU, Barcelona (Spanje)
• Instituut voor machinebouw en bedrijfsinformatie (mbi) aan de Technische Universitei Graz (Oostenrijk)

• YAGHMA B.V., Delft (Nederland)