“Automatiseren is meer dan het plaatsen van robots in een proces”

Gaat het over industriële automatisering, dan komt tegenwoordig al gauw robotisering in beeld. De aanschaf en installatie van robots is echter slechts één van de stappen, want automatisering vereist een integrale aanpak. Bij het nieuwe lectoraat Industriële Automatisering & Robotica van hogeschool Windesheim weerspiegelt zich dat in de drie programmalijnen: digitalisering, optimalisering/automatisering en periferie.

Die periferie van industriële automatisering bestrijkt de specifieke toepassingen; denk aan de sensoren, de benodigde tooling, zoals visionsystemen en grippers die bijvoorbeeld met 3D-printen kunnen worden gemaakt, en de bijbehorende software. “Die periferie lijkt van ondergeschikt belang, maar daar ligt vaak wel de grote uitdaging om een bepaalde automatisering tot een succes te maken”, zegt Aart Schoonderbeek, kwartiermaker voor het lectoraat en sinds 1 augustus 2020 associate lector. “De kracht van ons lectoraat ligt in die integrale benadering met drie programmalijnen en in de samenwerking tussen met name de drie disciplines: Werktuigbouwkunde, Elektrotechniek en ICT.” TechForFuture fungeerde als aanjager bij de oprichting van het lectoraat.

Aart Schoonderbeek doorliep de klassieke technische route in zijn opleiding tot werktuigbouwer: MTS, HTS, TU. Al snel besefte hij dat bij het bouwen van machines niet alleen werktuigbouw komt kijken maar ook automatisering. Dus verdiepte hij zich aan de Universiteit Twente (UT) in de werktuigbouwkundige automatisering. Vervolgens promoveerde hij er op het gebied van de toegepaste lasertechnologie, in het bijzonder de materiaalbewerking met behulp van lasers.

Omdat voor zijn specialisme Duitsland het walhalla was (en nog steeds is), vertrok hij naar het Laser Zentrum Hannover. Daar deed hij ruim zes jaar, in samenwerking met Duitse bedrijven, onderzoek naar de inzet van lasers in industriële processen, waarbij hij focuste op de productie van sensoren en elektronica. “In Hannover vond ik het begeleiden van de vele stagiairs en afstudeerders heel leuk. Mijn aanstelling daar was tijdelijk, dus veel collega’s verwachtten dat ik zou gaan solliciteren op de functie van professor aan een Fachhochschule, vergelijkbaar met een lector hier. Ik wilde echter terug en het was dan ook geen verrassing dat ik solliciteerde op een functie in het Nederlandse onderwijs.”

Periferie belangrijk

Dus toen er mede onder impuls van TechForFuture het initiatief kwam voor een lectoraat Industriële Automatisering & Robotica, was Schoonderbeek de aangewezen persoon om dat van de grond te trekken als kwartiermaker. “Alles wat ik aan Windesheim en het fieldlab deed viel op zijn plek voor dit lectoraat. Begin 2019 ben ik het lectoraatsplan gaan schrijven.” Dat heeft zich uitgekristalliseerd in drie programmalijnen, kortweg aan te duiden als digitalisering, optimalisering/automatisering en periferie.

Digitalisering van productieprocessen begint bij het softwarematig met elkaar en met ICT-systemen verbinden van automatiseringscomponenten en -systemen, zoals robots en cobots (collaborative robots die kunnen samenwerken met operators). Die verbinding maakt het mogelijk de processen te besturen – “vanuit het ontwerp kun je meteen een groot deel van de robotprogrammering genereren”. Verder maakt de digitalisering het eenvoudig om processen te monitoren en (big) data te verzamelen. Optimalisering van productieprocessen (de tweede programmalijn) is vervolgens zowel technisch als bedrijfskundig van aard; de data uit de procesmonitoring helpen daarbij en onderzoek moet uitwijzen of de inzet van robots/cobots zinvol is.

De periferie van industriële automatisering tot slot bestrijkt de specifieke toepassingen. Denk aan de benodigde sensoren en de specifieke tooling, zoals visionsystemen voor proces- en kwaliteitsbewaking en grippers die bijvoorbeeld met 3D-printen kunnen worden gemaakt, en de bijbehorende software. “Die periferie lijkt van ondergeschikt belang en in de verhalen over Smart Industry kom je het niet zoveel tegen. Hier ligt voor een bepaalde automatisering echter vaak wel de grote uitdaging om die tot een succes te maken. Componenten kun je meestal nog wel inkopen, de software moet je vaak zelf maken” 

AGV’s en AMR’s

Aan de hand van deze drie lijnen definieerde Schoonderbeek projectvoorstellen. Dat deed hij in samenwerking met bedrijven en collega’s van Windesheim en soms ook andere hogescholen en -collega’s – en met financiering van TechForFuture. Een eerste project betrof het automatiseren van het magazijn bij verspaningsbedrijf Betech in Hoogeveen. “Als een machine bijvoorbeeld over twee uur klaar is met zijn opdracht dan moet er alvast een signaal naar het magazijn gaan zodat het materiaal voor de volgende opdracht kan worden verzameld en per AGV (automatisch geleide voertuig, red.) op tijd wordt aangevoerd. Onze studenten hebben bij Betech die automatisering, vanaf de centrale computer tot de kraan in het magazijn, verzorgd.”

In een ander project worden AMR’s (autonome mobiele robots) ingezet. De toepassing lijkt wel op de klassieke werkplaats. Daar haalt de ambachtsman materiaal zoals plaat of staf uit het magazijn, voert er vervolgens bewerkingen als snijden, boren, frezen en/of lassen op uit en brengt het resultaat weer naar het magazijn. Dat doen nu de AMR’s, die het materiaal ophalen, bij de verschillende bewerkingscellen aanbieden en weer retourneren naar het magazijn. Door hun programmering zijn ze zo flexibel dat ze meerdere taken kunnen verzorgen en bewerkingen door elkaar kunnen laten uitvoeren. Uitdagingen zitten ’m in veiligheid en nauwkeurigheid. De AMR’s bewegen zich namelijk als cobots op de werkvloer tussen de operators door; dat vereist een veilige interactie. De positionering van de AMR’s richting bewerkingscellen is vaak niet nauwkeurig genoeg en dus moet compensatie daarvoor in de handling van de robot zitten. 

Kunststoftechnologie

Met zijn terugkeer naar Windesheim, de instelling waar hij Werktuigbouwkunde studeerde, was voor Schoonderbeek de cirkel rond. Een terugkeer naar zijn promotieonderwerp, lasers, zit er niet echt in. Al heeft hij nu indirect wel volop met lasers te maken. Zo spelen lasers een rol in een project over de toepassing van computer vision, want daarvoor worden vaak laserscanners ingezet. Verder heeft het lectoraat sinds kort de beschikking over een 3D-printer, die het printproces met behulp van lasers uitvoert. “Voor het automatiseren van snelle processen moet je de bewegingen van bijvoorbeeld robotarmen snel kunnen uitvoeren. Daarvoor moeten ze lichtgewicht zijn en wil je bijvoorbeeld grippers in kunststof uitvoeren. Die kun je met 3D-printen maken.”

Een andere link met de kunststoftechnologie, waarvoor Windesheim al meer dan tien jaar een gelijknamig lectoraat heeft, ligt in een project met cobots. “Daar doen vier bedrijven aan mee, die elk één case voor de inzet van cobots hebben aangedragen.” Die bedrijven zijn DTC (Dutch Thermoplastic Components), Moba, Dunlop Protective Footwear en Alligator Plastics. Daarnaast nemen deel het fieldlab en AWL, producent van robotlassystemen voor de automobielindustrie en een drijvende kracht achter het fieldlab. “Heel veel bedrijven, niet alleen in de kunststof, hebben dat soort vragen over cobots, dus gaan we daarvoor een tweede project starten. Maar we willen ook niet te snel groeien, dus we doen het stapje voor stapje.”

Fabriek van de Toekomst

De 3D-printer van het lectoraat Kunststoftechnologie en de apparatuur van het lectoraat Industriële Automatisering & Robotica staan opgesteld in Perron038, de Zwolse innovatiehub voor de maakindustrie. Daar voeren bedrijven R&D-activiteiten uit samen met Windesheim en het Fraunhofer Project Center aan de UT. Thema’s zijn onder meer robotica, vision en sensoriek.

Perron038 bevindt zich direct naast het station in Zwolle en dat is natuurlijk een ideale, goed bereikbare locatie voor studenten. Zij kunnen er onder meer practica rondom Industriële Automatisering & Robotica en de nieuwe minor Fabriek van de Toekomst volgen. Het bijzondere van die minor, vertelt Schoonderbeek, is de breedte en de inrichting. “Ook Bedrijfskunde en andere opleidingen zijn erbij betrokken. In de minor wordt het project bij een bedrijf leidend. Elke student zoekt bij z’n project, op het raakvlak van techniek en bedrijfskunde, de onderwijseenheden die daarop aansluiten.”

Interdisciplinaire samenwerking

Het lectoraat draait nu ruim een jaar en er zijn twaalf docenten en onderzoekers, goed voor ruim vier fte, bij betrokken. Per 1 augustus 2020 is Aart Schoonderbeek aangesteld als associate lector. Hij is trots op de actuele projecten die lopen, waar al veel bedrijven bij zijn betrokken en de nodige apparatuur voor staat opgesteld bij Perron038. “We zijn best breed bezig, maar weten toch voldoende focus te houden langs onze drie programmalijnen.

Belangrijk is de interdisciplinaire samenwerking binnen het lectoraat, tussen Windesheim-collega’s van met name Werktuigbouwkunde, Elektrotechniek en ICT. Het is ook leuk om studenten van die drie opleidingen te zien samenwerken in projecten, zoals bij Betech. Alles loopt door elkaar heen en werkt met elkaar samen. In onderwijsland is dat nog niet vanzelfsprekend – en in het bedrijfsleven ook niet.” Dit is precies de ambitie van Schoonderbeek. “Een aansprekende omgeving creëren waar bedrijven, docent-onderzoekers en studenten samen werken en leren. Waar we innovaties snel kunnen doorzetten naar bedrijven en studenten opleiden naar de actualiteit op het gebied van automatisering. Zo willen we vooroplopen met apparatuur en kennis en als lectoraat een autoriteit in Noord-Nederland worden.”

TechForFuture draagt op verschillende manieren bij aan het verwezenlijken van deze ambitie, zegt Schoonderbeek. “Ze hebben meegedacht bij de oprichting van het lectoraat en speelden een grote rol bij de financiering van met name de eerste projecten. Belangrijk is ook dat directeur Alexander Jansen namen van mogelijke partners kan aandragen en contacten legt in zijn grote netwerk.” TechForFuture is vooral aanjager en facilitator, verklaart Jansen. “Wij proberen op het gebied van High Tech Systems & Materials rond sleuteltechnologiën publiek-private samenwerkingen op te zetten tussen lectoraten en het MKB. Daarbij snijdt het mes aan twee kanten: hogescholen leren van de nieuwste ontwikkelingen bij bedrijven en kunnen daarmee hun onderwijs actualiseren, bedrijven halen de nieuwste kennis én jong talent binnen.”

Geschikte partner

Onderscheidend aan het lectoraat is volgens Schoonderbeek de integrale benadering. De focus ligt niet op het bouwen van specifieke automatiseringscomponenten en -systemen zoals robots of op het inzetten van één bepaalde technologie zoals vision. “Ons gaat het om het samenbouwen van die componenten en technologieën tot een proces dat 24/7 superbetrouwbaar moet kunnen draaien.” Ter illustratie noemt hij de aanvraag voor een nieuw project, waarbij ook de hogescholen HAN en Saxion en het fieldlab zijn betrokken, over integraal robotiseren. “Dat draait voor een derde om techniek en voor twee derde om slim programmeren en parametriseren, mens-robotinteractie en bedrijfskundige aspecten als logistiek en werkplekorganisatie.” 

Automatiseren is meer dan het plaatsen van robots in een proces, benadrukt Schoonderbeek tot slot nog eens. “Er zijn niet direct kant-en-klare oplossingen beschikbaar. Elke keer is de oplossing afhankelijk van het specifieke proces. Er zijn daarom altijd twee partijen nodig: mensen die het proces kennen, vaak bij het bedrijf zelf, en mensen die verstand hebben van automatisering; vaak moet je daar de juiste partner voor zoeken. In een project van Saxion met truckfabrikant Scania waar wij ook aan deelnamen, is onderzoek gedaan naar predictive maintenance aan machines. Daarvoor heb je kennis nodig van ICT, het verzamelen van data en het gebruiken van artificial intelligence om uit die data informatie te halen. Die kennis kan een partner leveren. Maar je moet zelf wel snappen hoe die machines werken, anders is predictive maintenance kansloos.” Voor bedrijven in de regio Zwolle is in ieder geval het lectoraat Industriële Automatisering & Robotica een geschikte partner.

Origineel bericht van TechForFuture