De grote winst van Industrie 4.0 ligt in het nemen van beslissingen op basis van realtime data. De Nederlandse en Europese maakindustrie is nog niet halverwege deze (r)evolutie. Het merendeel van de bedrijven bevindt zich aan het eind van fase twee van een erkend model met zes ontwikkelingsfasen, constateert ING.

Het streven naar een ‘smart industry’ – ook wel ‘Industry 4.0’ genoemd – is inmiddels breed omarmd door beleidsmakers en brancheverenigingen. Hierbij staat het via digitale weg met elkaar communiceren door bedrijven en bedrijfsonderdelen en -processen centraal. Digitale technologieën, zoals slimme software, robots en sensoring, kunnen het ontwerpen, fabriceren en distribueren van producten efficiënter maken. Bijvoorbeeld via een kortere time-to-market door digitale productiesimulaties in te zetten of via het optimaliseren van productieprocessen door met de toenemende hoeveelheid data de stilstand van machines te verminderen.

In het paper ‘Digitalisering van industriële productieketens’ analyseert ING de kansen en uitdagingen voor de maakindustrie. Hieronder het zes fasen model voor de ontwikkeling richting Industrie 4.0 dat ING hanteert voor de beschrijving van de Nederlandse maakindustrie. De fasen zijn: 1. Digitale ontwikkeling, 2. Connectiviteit, 3. Zichtbaarheid, 4. Transparantie, 5. Voorspellend vermogen en 6. Aanpassingsvermogen.

The way to industry 4.0

De zes fasen richting Industrie 4.0 (tekst gaat verder na de figuur.)

In fase twee van het ontwikkelingsmodel richting Industrie 4.0 worden geïsoleerde IT-systemen met elkaar verbonden en geven zij een weergave van de kernbedrijfsprocessen. Een volledige integratie tussen de IT en OT vindt plaats in fase drie van het model, waarin met behulp van sensoren processen van begin tot eind worden vastgelegd en realtime centraal inzichtelijk gemaakt.

Meerwaarde neemt met elke stap toe

De volgende stappen op weg naar digitale wasdom bieden industriebedrijven meer inzicht en handelingssnelheid. Lagere faalkosten, grotere flexibiliteit, een kortere time-to-market en steeds autonomer werkende bedrijfsprocessen komen dan binnen handbereik.

·         Een beter begrip van onderlinge afhankelijkheden tussen processen brengt het bedrijf in de transparantiefase (vier).

·         Vervolgens maken voorspellende vaardigheden het in fase vijf mogelijk verschillende toekomstscenario's te simuleren om tijdig te anticiperen en de wendbaarheid te vergroten. Predictive maintenance is een voorbeeld van het benutten van inzichten op basis van historische data, bijvoorbeeld over de slijtage van machineonderdelen, waarbij door vroegtijdig (‘voorspellend’) onderhoud onbedoelde stilstand kan worden voorkomen.

·         In fase zes vindt een dergelijke anticipatie geheel automatisch plaats. Dit kan alleen als het bedrijf data zo weet in te zetten dat er met gebruik van kunstmatige intelligentie autonoom optimalisatiebeslissingen worden genomen.

Productiviteitsparadox

De arbeidsproductiviteitsgroei vertraagt wereldwijd al tientallen jaren. Ook in de Nederlandse en Europese industrie is dit zichtbaar. Dit zet de concurrentiepositie onder druk. Productiever werken is de belangrijkste bron van waardecreatie. Van 2017 tot en met 2021 werd de industrie in Europa gemiddeld elk jaar 1,7% productiever. Tussen 2007 en 2011 was dit nog 2,5% en in de periode 1997-2001 zelfs 4%. Een hogere productiviteitsgroei is noodzakelijk om in tijden van vergrijzing en bij een krimpende beroepsbevolking toch te kunnen groeien. Technologische toepassingen zijn altijd een belangrijk vliegwiel voor productiviteitsverhoging geweest. Bovendien zijn deze in de industrie, met haar repeterende, voorspelbare en seriematige productieprocessen, relatief goed toepasbaar.

De zogenoemde vierde industriële revolutie gaat met een ‘productiviteitsparadox’ gepaard. De sterk toegenomen bedrijfsuitgaven aan ICT en digitale diensten hebben nog niet tot een snellere productiviteitsgroei geleid. Hoewel digitale technologieën zich snel in de economie hebben verspreid, verloopt een succesvolle toepassing namelijk vrij traag en ongelijkmatig. Toch is er toenemend bewijs dat digitalisering de productiviteit op de lange termijn verbetert.

Productiviteit blijkt positief samen te hangen met de adoptie van digitale technologie op sector- en bedrijfsniveau. In de VS leveren sectoren die digitale producten en diensten voortbrengen de grootste bijdrage aan de productiviteitsgroei. In de eurozone en het VK leveren de meest gedigitaliseerde sectoren de grootste productiviteitsbijdrage. Volgens ander onderzoek houdt de digitale acceptatie in een branche verband met de productiviteitswinst op bedrijfsniveau. Deze effecten zijn relatief sterker bij seriematige productieprocessen en bij de meest productieve bedrijven en zwakker wanneer digitale vaardigheden onvoldoende ontwikkeld zijn. De maakindustrie heeft daarom een goede uitgangspositie om via verdere digitalisering de productiviteitsgroei te versnellen.

Digitaliseringsslag tijdens pandemie

Het proces van digitale transformatie vraagt meer dan alleen investeren in nieuwe technologie. Bedrijven moeten veel processen en werkwijzen op de digitale vernieuwing aanpassen om deze volledig te benutten. Daarvoor zijn wendbaarheid en een sterke innovatiecultuur nodig. Pas wanneer innovaties van koplopers breder worden toegepast, zullen brede productiviteitseffecten optreden. Het onderzoek van Bart van Ark e.a. suggereert dat de digitaliseringsslag tijdens de pandemie over het algemeen de productiviteitsgroei langdurig kan verhogen.

Digitalisering productieketen in opkomst

Het merendeel van de producenten doet inmiddels aan digitale productieplanning en roostering, maar slechts een minderheid van de bedrijven heeft zijn processen verregaand gedigitaliseerd. Denk daarbij aan het digitaal uitwisselen van werktekeningen en instructies met de werkvloer, het gebruik van systemen voor realtime productiebeheersing, voor het managen van interne logistiek of voor machine-to-machine-communicatie.

Net als interne digitalisering levert geautomatiseerde digitale gegevensuitwisseling met verschillende partners buiten het bedrijf efficiëntievoordelen op. Het geautomatiseerd uitwisselen van informatie rond ordering, facturering en productieplanning met toeleveranciers en klanten is in opkomst, maar heeft net als interne digitalisering nog een lange weg naar volwassenheid af te leggen.

Soepele informatie-uitwisseling essentieel

De vele industriële ketenschakels maken continue afstemming met toeleveranciers en afnemers noodzakelijk, omdat oponthoud of een koerswijziging bij één bedrijf verderop in de keten grote gevolgen kan hebben. De pandemie heeft duidelijk gemaakt dat dit tot langdurige verstoringen kan leiden. Voorraadposities zijn in lange ketens bovendien verdeeld over vele bedrijven, wat voor een sterk ‘zweepslageffect’ zorgt. De omvang van voorraadaanpassingen wordt namelijk sterker naarmate meer schakels op elkaars orderwijzigingen moeten anticiperen. Veel hangt daarbij af van soepele informatie-uitwisseling door de keten heen.

Digitaal geautomatiseerde gegevensverwerking in de keten maakt het mogelijk dat informatiestromen – over  nieuwe orders, levertijden, facturen, voorraadposities of productkwaliteit – zonder extra handelingen door het bedrijfssysteem van de ontvanger worden verwerkt. Nu worden binnenkomende orders bijvoorbeeld nog vaak handmatig in de juiste programma’s verwerkt, wat meer tijd kost en voor meer fouten zorgt dan geautomatiseerd laten inlezen. In een sector waar ‘high-mix, low-volume, high-complexity’ steeds vaker de norm is, dreigen kosten dan uit de hand lopen. Het risico van meer fouten en faalkosten neemt bij handmatig werk toe, doordat de variëteit in producten toeneemt, productieseries kleiner worden en de complexiteit van producten en processen groter wordt.

Minder handwerk staat centraal

Producenten kunnen meerdere redenen hebben om werk te maken van een digitaal geautomatiseerde productieketen. Centraal staat dat minder menselijke handelingen nodig zijn en meer en sneller informatie gegenereerd wordt, bijvoorbeeld voor goedkeuring van een order of factuur. Dit verlaagt de kosten en verkort doorlooptijden. Onder vooraf vastgelegde voorwaarden kan het opdrachtgevende bedrijf dan zonder verdere prijsonderhandeling of accordering een order ‘inschieten’, zolang deze aan de afgesproken in- en verkoopvoorwaarden voldoet, waarna de factuur automatisch verwerkt wordt. Dit verhoogt de efficiëntie doordat de interne digitalisering met die van externe partners wordt verknoopt. Zo kan een volautomatische of ‘autonome’ flow van op elkaar aansluitende productieprocessen door de keten heen ontstaan.

Potentiële voordelen

1. Lagere faalkosten door nauwkeuriger afhandeling. Doordat ketenpartners bij geautomatiseerde afhandeling van tevoren afspraken maken is het risico van uitval klein. Om zonder overleg vooraf nieuwe orders te kunnen inschieten en afhandelen vormt een afsprakenset over wat zij van elkaar kunnen verwachten de basis. Wat is bij digitale afhandeling van de orderstroom bijvoorbeeld de maximale levertermijn, orderomvang of fouttolerantie qua kwaliteit?

2. Lagere transactiekosten door minder handmatige handelingen. Wanneer order- of factuurregels automatisch door het interne systeem van de ontvanger kunnen worden verwerkt is het handmatig inkloppen van informatie uit emails of pdf’s niet langer nodig. Dat scheelt bij een Nederlandse producent die wij spraken per orderregel, inclusief pakbon en factuur grofweg drie minuten aan handelingen. Bij de 8.000 orderregels die zij per jaar nu geautomatiseerd uitstuurt loopt dat bij loonkosten van 30 euro per uur op tot een besparing van ongeveer 12.000 euro uit, terwijl de extra kosten zo’n 2.400 euro zijn. Dergelijke besparingen kunnen sterk toenemen wanneer meerdere gegevensstromen geautomatiseerd worden uitgewisseld, zoals naast orders ook facturen, ontwerp-, kwaliteits- en herkomstgegevens.

3. Grotere wendbaarheid door beter zicht op vraagverandering en ketenverstoringen. Digitale verbindingen met de rest van de productieketen kunnen veranderingen elders in de keten, bijvoorbeeld in vraag of levertijden, direct zichtbaar maken. Dit maakt het voor de ontvanger mogelijk sneller te anticiperen op wijzigende omstandigheden.

4. Duurzamere producten: data maken circulariteit en ketenverantwoordelijkheid mogelijk. Automatisch meegeleverde data-certificaten kunnen een betere herleidbaarheid van producten mogelijk maken. Deze kunnen ook inzicht bieden in de samenstelling en recyclebaarheid van producten en onderdelen. Het door de keten afgelegde pad wordt zo beter traceerbaar, wat een meer grip op verduurzaming mogelijk maakt. De EU wil in 2025 een productpaspoort introduceren waarin bijvoorbeeld herkomst, recyclebaarheid en uiteindelijk CO2-uitstoot per product in worden vastgelegd. Zonder digitale gegevensstromen wordt het lastig om scope 3-klimaateffecten die elders in de keten plaatsvinden in beeld te krijgen. Digitalisering wordt dan ook steeds vaker als voorwaarde voor circulariteit en ketenverantwoordelijkheid gezien.

5. Kortere levertijden, lagere voorraden, hogere kwaliteit en betere benutting menselijk kapitaal. Er zijn andere voordelen die in verregaand gedigitaliseerde productieketens optreden. Zo worden levertijden korter wanneer er minder oponthoud is tijdens in- en verkooptrajecten. Betere informatievoorziening over de situatie in de productieketen kan de behoefte aan buffervoorraden verminderen. Wanneer de leveringen stokken kan namelijk sneller op alternatieve leveranciers worden overgeschakeld. Verder maakt het uitwisselen van steeds complexere informatie vroegtijdige kwaliteitscontrole en digitale co-creatie mogelijk. Bijvoorbeeld via zogenoemde digital twins. Dat zijn virtuele simulaties van producten, machines en installaties, waarmee de werking van een ontwerp kan worden getest zonder dat fysieke tekeningen of prototypes nodig zijn. Tot slot is het in tijden van grote personeelsschaarste van belang met zo min mogelijk mankracht toe te kunnen en personeel zo productief mogelijk in te zetten.

Potentiële spelbrekers

Behalve voordelen zijn er ook potentiële nadelen te noemen. Een digitale productieketen vergt IT-investeringen zonder dat er vooraf zekerheid is dat deze wordt terugverdiend. Dat hangt van de individuele businesscase af. In geval van een beperkte orderstroom bestaande uit complexere producten zijn de opbrengsten lager vanwege de beperkte aantallen en de vele handmatige mutaties die dan nodig zijn. Bij grote seriematige orders van basisproducten zonder veel mutaties kun je de orderstromen autonomer laten verlopen.

Ook is er een aantal basisvoorwaarden. Zo moet de datahuishouding op orde zijn en moet een bedrijf beschikken over goed beveiligde IT-systemen en een goed werkend ERP-programma (Enterprise Resource Planning) waarmee de verschillende bedrijfsprocessen met elkaar verbonden zijn. ERP-leveranciers moeten koppelingen met eventueel bestaande datanetwerken bovendien wel ondersteunen. Dit is niet altijd het geval, terwijl het zelf (laten) maken van koppelingen kostbaar is. Tot slot moet er vertrouwen zijn in de ketenpartners om transparant te werk te kunnen gaan. Bij nieuwe leveranciers of in geval van concurrentiegevoelige informatie kan terughoudendheid op zijn plaats zijn. Grote eindproducenten hebben er over het algemeen ook veel moeite mee om de eigen omgeving open te stellen voor kleinere toeleveranciers.

Versnelling digitale ketensamenwerking

Voor industriebedrijven lijkt de tijd rijp voor verdere digitale ketensamenwerking. Door de pandemie en de oorlog in Oekraïne is de ontwikkeling in een stroomversnelling geraakt. In een uitvraag door het Amerikaanse Materials Handling Institute geeft een grote meerderheid (78%) van de in toeleveringsketens actieve bedrijven aan dat de voortdurende mondiale verstoringen het tempo van digitale transformatie in de toeleveringsketen versneld hebben. Bijna twee derde (64%) geeft daarnaast aan dat de eigen organisatie meer gaat investeren in keteninnovatie.

Ook zijn steeds meer Duitse autobouwers en een toenemend aantal Nederlandse en Belgische maakbedrijven bij een centraal datanetwerk aangesloten. Zo maken driehonderd bedrijven uit de Benelux inmiddels deel uit van het Smart Connected Supplier Network (SCSN). Voor alle voordelen van de digitale keten geldt dat zij toenemen wanneer meer partijen aanhaken. De wendbaarheid wordt dan groter door snellere en betere informatiestromen en de schaarse productiecapaciteit wordt beter benut door minder uitval.

Het ING-paper is beschikbaar in pdf-formaat.

Altijd op de hoogte blijven?