Hoe de digitale transitie duurzame ontwikkeling ondersteunt

Abonneer je gratis op Techzine!

Duurzame ontwikkeling is voor ondernemingen geen randverschijnsel dat ver achterblijft bij de economische prestaties. Naast het individuele gedrag van burgers en het overheidsbeleid, speelt het bedrijfsleven een centrale rol in het versnellen van de beweging.

Bedrijven die zich er niet mee bezighouden, zullen binnen afzienbare tijd gedwongen worden om het toch te doen. Als bewijs hiervan beginnen beleggingsfondsen zich af te keren van bedrijven die niet genoeg doen voor het milieu. Aan de andere kant van de keten vragen steeds meer klanten om onmiddellijke veranderingen. Je kunt dit voor zijn als organisatie. Waarom zet je het niet in als een asset? Teams kunnen hierdoor ondersteund en gemobiliseerd worden en dynamischer opereren rond projecten die zowel gericht zijn op economische prestaties en duurzame ontwikkeling. Dit is een grote maatschappelijke uitdaging.

Industrie in de voorhoede

Om dit te bereiken is een paradigmaverschuiving nodig. De winnende strategie is gebaseerd op een holistische, geen gefragmenteerde visie, die milieu- en economische prestatiedoelstellingen met elkaar verzoent.

Partijen in manufacturing zullen op zoek gaan naar economische voordelen gekoppeld aan :

  • de invoering van duurzame producten, die aantrekkelijker zijn voor haar klanten en dus een bron van groei;
  • de operationele prestaties van de productievestigingen, met name door een vermindering van de defecten met betrekking tot kwaliteit en van het energieverbruik;
  • en ten slotte op de indirecte kosten: de vermindering van het aantal verplaatsingen van werknemers, de opheffing van boetes in verband met de uitstoot van broeikasgassen, enz.

De economische winst hangt samen met de milieuwinst waarop de industrie kan inspelen. Deze winst valt uiteen in drie delen: het koolstofvrij maken van de productie, wat inhoudt dat de directe uitstoot van broeikasgassen [BKG] en deeltjes wordt teruggedrongen; een lager energieverbruik en, ten slotte, een vermindering van de BKG’s als gevolg van de verplaatsing van werknemers, goederen, inputs, leveranciers en wederverkopers.

Het duidelijke verband tussen economische en milieuvoordelen maakt deze aanpak aantrekkelijk. Duurzame ontwikkeling vereist daarom dat ingenieurs denken in termen van het gehele “levenscyclusbeheer” van producten en productieapparatuur – van het ontwerp tot de recycling of vernietiging ervan. In elke fase van de levenscyclus van een product – ontwerp, fabricage, promotie en marketing, levensduur, einde van de levensduur of recycling – kan er sprake zijn van economische en milieuvoordelen.

Bedrijven moeten op termijn klimaatneutraal gaan opereren. Om hen hierbij te helpen, kunnen industriële bedrijven een beroep doen op krachtige hulpmiddelen zoals CAD-software, software om digital twins mee te maken of augmented reality (AR) software.

Een paar cijfers illustreren dat bedrijven bezig zijn met de transitie richting de toekomst. In het kader van het plan France Relance 2021 zijn tussen 3 en 12 mei 2021 meer dan 1500 aanvragen ingediend door onder andere industriële SME’s/MKB’s voor investeringssteun om dit te bereiken. Dit vertegenwoordigt meer dan een miljard euro aan investeringen, waarvan 175 miljoen euro aan steun.

Van design naar eco-design

Industriële bedrijven die zich inzetten voor bovenstaande transitie beschikken, zonder het altijd te weten, al over de IT-hulpmiddelen die hen zullen helpen slagen in hun omschakeling op milieugebied.

Het begint allemaal al in de ontwerpfase. Sinds enkele decennia maken ontwerpbureaus gebruik van CAD-software om een product of een fabricageprocedé te ontwerpen. Het gebruik van simulatiesoftware maakt virtuele tests van fysieke en logische kenmerken mogelijk, die de werkelijke omstandigheden zeer dicht benaderen. Hierdoor hoeven er geen tussenliggende prototypes meer gemaakt te worden. Dit betekent besparingen op materialen en energie.

Generatief ontwerpen stelt de ingenieur in staat algoritmen te gebruiken om ontwerpopties voor te stellen die aan bepaalde eisen voldoen, zoals het verminderen van de uiteindelijke massa van het product. Generatief ontwerpen kan perfect worden gecombineerd met additieve vervaardiging, indien mogelijk. Het is een materiaalbesparend fabricageprocedé in vergelijking met procedés waarbij materiaal wordt weggenomen en veel afval ontstaat.

Product life cycle management (PLM) software draagt ook bij aan deze positieve impact, door zichtbaarheid en traceerbaarheid te bieden van de carbon footprint van het product tijdens zijn hele levensduur. Zo kun je de koolstofscore van producten aggregeren en zo ingenieurs helpen duurzame oplossingen te ontwerpen. PLM-functies kunnen worden gebruikt om de naleving te waarborgen van de Reach-richtlijn inzake het gebruik van chemische stoffen die gevaarlijk kunnen zijn voor de gezondheid en het milieu. De keuze en het gebruik van minder vervuilende onderdelen en materialen is niet alleen een wettelijke verplichting. Het maakt ook de cirkel rond van het ontwerpen en hergebruiken van duurzame producten.

Ontwerpmethoden die gebruikmaken van VR en, in sommige gevallen, AR, worden steeds toegankelijker, zowel financieel als op het vlak van apparatuur. Hierdoor kunnen ontwerpers verbinding maken met een digital twin. Als deze verbinding op afstand wordt gemaakt, betekent dit dat er minder gereis hoeft te worden. Dat spaart weer tijd en energie uit.

Door het in samenspraak met elkaar gebruiken van bovengenoemde IT-hulpmiddelen kan de ontwikkelingstijd van een product worden verkort, waardoor de indirecte carbon footprint wordt verkleind.

In de ontwerpfase kunnen ook productiesystemen worden gesimuleerd (fabricage, opslag en intralogistiek), specifieke factoren die te maken hebben met de processen (energieverbruik, defecten en schroot, enz.) en de rol van de mensen in deze processen. Processimulatie begeleidt de digitale overgang van industriële bedrijven door het ontwerpen van flexibele productielijnen mogelijk te maken, waarmee verschillende reeksen producten kunnen worden vervaardigd of geassembleerd. De overgang van gespecialiseerde locaties naar flexibele fabrieken, en indien mogelijk verplaatsing, is zowel op het gebied van economische als duurzame doelstellingen een belangrijke uitdaging.

Deze ‘eco-ontwerpfase’ – zoals we het kunnen noemen, omdat het milieuaspect overduidelijk aanwezig is – levert op twee vlakken winst op. Het optimaliseert de creatie van een product of een proces en kan een bron zijn van besparingen op materialen, energieverbruik en ruimte die aan de productie wordt besteed. Het moedigt ook aan tot samenwerking op afstand, wat veel reizen en verspilling voorkomt.

Richting een zuinige productie

De operational excellence waar we het hier over hebben, kan niet plaatsvinden zonder machines aan elkaar te verbinden om hun productiviteit te meten en op storingen te anticiperen, om de industriële prestaties van vestigingen te vergelijken en te optimaliseren, en om defecten tot een minimum te beperken.

Het minimaliseren of zelfs elimineren van defecten is dubbel voordelig. Het voorkomt ongeplande downtime voor machines, die bijzonder kostbaar is, en vermindert het verlies van materialen, waarvan sommige zeer duur zijn. Model Based Design, een IT-projectmanagementmethode, maakt het mogelijk deze fasen te verbeteren door iteratie met behulp van tools voor simulatie en productieprocesoptimalisatie. In feite wordt door de verkorting van de bedrijfstijd van een productielijn en de juiste besteding van materialen een toename van het energieverbruik en van de broeikasgasemissies voorkomen.

De koppeling van deze oplossingen aan PLM biedt een nauwkeurig herleidbaar inzicht in de machines en productielijnen die in gebruik zijn.

Door de machines met elkaar te verbinden, kunnen ook de werkelijke gegevens over de prestaties van het fabricageproces (energieverbruik, defecten, enz.) teruggekoppeld worden aan de designers. Op basis daarvan kunnen de nodige correcties op het product of het fabricageprocedé aangebracht worden.

Voorspellend onderhoud heeft daarnaast baat bij AI. Dat zorgt ervoor dat alles soepel verloopt door storingen en defecten in materialen of processen op te sporen en te analyseren. Dit verhoogt de operationele efficiëntie aanzienlijk en draagt indirect bij aan een zuinigere productie en industrie. Zuinig zijn met materialen en energie is goed voor de planeet… en net zo goed voor het rendement op de investering.

Milieuvriendelijke producten

Zaken zoals planned obsolescence en wegwerpproducten zijn steeds minder populair tegenwoordig. Fabrikanten kiezen voor de tegenovergestelde benadering, met een eco-verantwoordelijke aanpak.

Dit begint al in de ontwerpfase, met de ontwikkeling van een product dat gedurende zijn hele levenscyclus gemakkelijk te onderhouden is. Dit verlengt de levensduur en voorkomt het buitensporige verbruik van materialen en energie die nodig zijn voor vervanging. Een modulair ontwerp zal het zelfs mogelijk maken verder te gaan en producten schaalbaar te maken.

Het ontwerpen van een product dat kan worden onderhouden via montage/demontage of zelfs reparatie-instructies met behulp van augmented reality (AR) optimaliseert het onderhoud en vereist minder mensen of reparatieapparatuur op de onderhoudslocatie. Het concept kan zelfs nog een stap verder worden gebracht door een beroep te doen op een expert om nieuwelingen op afstand bij te staan, met behulp van AR-visualisatie.

Door het product aan te sluiten op een database met AI zal het mogelijk zijn om met de verzamelde sensorinformatie van het product te anticiperen op het verhelpen van problemen voordat deze tot storingen leiden. Dit zal de levensduur van het product verlengen.

De verbinding van het product met de database van de ontwerper zal nuttige feedback opleveren. De analyse van het gedrag van het product in de praktijk zal het eenvoudiger maken om aanpassingen door te voeren aan toekomstige fabricageseries.

Een belangrijke regel bij ecologisch ontworpen producten is het afstemmen op de juiste behoeften: niet te veel en niet te weinig. Een slecht ontworpen product heeft immers meer kans om stuk te gaan en meer onderhoud te genereren. Aan de andere kant, een product dat qua design (ver) voorbij de vastgestelde behoeften gaat, zal meer materialen en onderdelen hebben verbruikt en meer onderhoudsinspanningen vergen.

Informatietechnologie is een effectieve tool voor het ontwerpen en vervaardigen van schonere producten op basis van schonere productiepraktijken.

“Het is beter om verandering bij de hand te nemen voordat het ons bij de keel grijpt” zei Winston Churchill. Leiders binnen organisaties spelen een doorslaggevende rol bij het succesvol doorvoeren van de strategische verandering binnen de industrie in de richting van een circulair model, zoals de circulaire economie.

De industriële sector is al meer dan een eeuw een motor van technische vooruitgang en economische ontwikkeling, maar ook een belangrijke veroorzaker van verontreiniging. De sector staat nu op een kruispunt en moet nu voorbij deze paradox bewegen. Dit is een toegankelijk en haalbaar doel, waar nu mee begonnen kan worden, zonder de groei en de prestaties op middellange en lange termijn negatief te beïnvloeden.

Dit is een ingezonden bijdrage van Olivier Helterlin, VP Sales – Frankrijk, Benelux en Zwitserland & CEO PTC Frankrijk. Via deze link vind je meer informatie over de mogelijkheden van het bedrijf.