Productietechnologie en machinelijnen worden steeds complexer, in de hardware en zeker ook de software, mede door de voortschrijdende digitalisering. Voor het beheersen van die complexiteit is standaardisering essentieel. Binnen de SPRONG-groep voor Digital Driven Manufacturing van hogescholen Saxion en Windesheim werken bedrijven als Demcon en Riwo al met standaarden als S88. Daarmee kunnen ze een functioneel model maken van een systeem dat modulair is opgebouwd en vooral de interfacing tussen de verschillende modules digitaal goed regelen. Het helpt hen om met meer snelheid en flexibiliteit en minder kosten en risico’s klantprojecten te ontwikkelen. Nu werken ze in een SPRONG-project samen met Saxion om in onderwijs en onderzoek een verbredings- en verdiepingsslag te maken. “Voor ons is het kennis halen en kennis brengen.”
Digitalisering maakt de industrie meer en meer datagedreven. Overijsselse bedrijven die hierin stappen willen zetten, kunnen nu hulp krijgen van de SPRONG-groep voor Digital Driven Manufacturing. Deze groep bestaat uit twee lectoraten van Saxion, één lectoraat van Windesheim en een zestal bedrijven, en wordt ondersteund door TechForFuture. Eind vorig jaar startte de groep met subsidie vanuit het landelijke programma SPRONG (Stimuleren van PRaktijkgerichte OnderzoeksGroepen), dat tot doel heeft de onderzoekssamenwerking tussen hogescholen te bevorderen en een gezamenlijke krachtige onderzoeksgroep te ontwikkelen op het gebied van Digital Driven Manufacturing.
Demcon en Saxion
Een van de deelnemende bedrijven is Demcon, dat technologie en innovatieve producten ontwikkelt en produceert om bij te dragen aan oplossingen voor maatschappelijke uitdagingen. De groep is de afgelopen jaren gestaag gegroeid en telt inmiddels meer dan 1.000 medewerkers, van wie de helft in Enschede. “Wij vinden het belangrijk om de verbinding te zoeken met kennisinstellingen zoals universiteiten en hogescholen”, verklaart Thijs Rupert, managing director van Demcon Industrial Systems in Enschede. “Voor ons werkt dat twee kanten op, kennis halen en kennis brengen.” Met die insteek is Demcon betrokken bij de SPRONG-groep voor Digital Driven Manufacturing. “Dat onderwerp sluit binnen de Demcon Group het beste aan bij industrial systems. Samen met Demcon Advanced Mechatronics hebben wij ons aan SPRONG gecommitteerd. Het leeuwendeel van de engineering die we doen zit tegenwoordig in het digitale domein en met name de datakant wordt steeds belangrijker. Daarin moeten we onszelf blijven uitdagen en doorontwikkelen en dat willen we onder meer in SPRONG doen, samen met Saxion.” Vanuit het Saxion-lectoraat Smart Mechatronics and RoboTics (SMART) is Dennis Borger een van de betrokken onderzoekers.
Standaardplatform voor hardware en software
Samen hebben ze een eerste concreet project gedefinieerd, voor een mobiele manipulator: 3M4SM, oftewel Modular Mobile Manipulator for Smart Manufacturing. “Die manipulator moet zich als een soort station bewegen tussen verschillende productielocaties om producten te manipuleren die daar worden bewerkt”, aldus Rupert. Niet dat ze een heel nieuwe bewegende robot willen ontwerpen en bouwen, bezweren Rupert en Borger. Het gaat hen om de integratie van zo’n module in een compleet productiesysteem. “Wij zien die manipulator als een modulaire flexibele bouwsteen die kan aansluiten bij ons eigen platform”, zegt Rupert. Hij verwijst daarmee naar het standaardmachineplatform met een flexibele, modulaire architectuur dat Demcon Industrial Systems heeft ontwikkeld. Deze SmartMachineBase bestaat uit een frame waarop basisfunctionaliteit, zoals stroomvoorziening, perslucht en invoer- en doorvoersystemen, kan worden geïntegreerd. Voor elk klantproject wordt dit zo nodig aangevuld met specifieke modules. Daarop aansluitend heeft Demcon Industrial Systems voor de machinebesturing een eigen softwareplatform ontwikkeld, BRIX. Dit werkt met dezelfde architectuur en bevat standaardbouwblokken (‘bricks’) voor de besturing van onder meer bewegingsassen, sensoren en kleppen. Deze standaardisering van hardware en software verkort de doorlooptijd van een project, vergroot de flexibiliteit en vereenvoudigt de risico- en kostenbeheersing. Dit biedt grote voordelen voor zowel de ontwikkelaar als de gebruiker van de technologie, aldus Rupert.
Thijs Rupert (links) en Dennis Borger (rechts): “Voor ons is het kennis halen en kennis brengen”
Systeemdenken met S88
In het SPRONG-project draait het vooral om S88, een standaard voor het beschrijven van (batch-) systemen middels een hiërarchische structuur. S88 omvat de terminologie en de modellen voor het logisch indelen van productieprocessen en het definiëren van machinebesturingen. Rupert: “Wij werken al veel met die standaard en dat geldt ook voor een bedrijf als Riwo in Oldenzaal, dat eveneens in SPRONG zit. S88 gebruiken we als uitgangspunt om een project op te zetten door eerst een soort systeemplaatje te maken, een functionele decompositie van de machine of lijn die we willen bouwen. Dat systeemdenken, met daarin een begrip als modulariteit, is belangrijk voor ons. Het werken volgens S88 heeft een grote impact op de concrete ontwikkeling van een systeem, zowel aan de hardware- als de softwarekant. Daarom vinden wij het belangrijk dat Saxion zich hierin verdiept.” Daar waren ze nog niet bekend met S88, erkent Borger. “Demcon en Riwo hebben bij ons al twee workshops verzorgd en intussen hebben we ook een aantal sessies bij de bedrijven gehad om te kijken hoe zij het hebben opgepakt.” Momenteel is het lectoraat bezig met een S88-training met als doel de kennis en expertise van de onderzoekers verder te verdiepen.
Interfacing vergemakkelijken
Bij Saxion werken ze vooral met open-source software zoals ROS (Robot Operating System, red.), vertelt Borger. “In het project willen we nu onderzoeken hoe we dat kunnen combineren met industriestandaarden zoals S88. We gaan kijken hoe we die mobiele manipulator kunnen opnemen in een functioneel model dat volgens S88 is opgezet. Als je zo’n robot standaard inkoopt, gaat het vooral om de interfacing met het productiesysteem. Bij complexe systemen is het heel belangrijk dat je de interfacing tussen de verschillende onderdelen goed in de software kunt faciliteren. Daar is S88 handig voor. Dat gaan we in dit project verkennen. We zijn al aan het sparren met systems engineers van Demcon en Riwo.” Rupert: “Hoe past die manipulator digitaal in de hele productiecontext, daar gaat het ons om. S88 vergemakkelijkt voor ons de interfacing, waardoor we projecten sneller kunnen uitwerken en makkelijker de knip kunnen leggen tussen de verschillende modules. Je maakt daar goede afspraken over, waardoor je die modules vervolgens weer naadloos kunt samenvoegen. Dat is goede systems engineering zoals wij die in de praktijk willen brengen.”
“De praktische toepassingen van grippers en robotica waar ze bij Perron038 onderzoek naar doen, daar kunnen Demcon en Saxion van leren. Dat is precies waar SPRONG voor is bedoeld.”
Complexe demonstrator
Het eerste deelproject loopt tot de herfstvakantie 2023, meldt Borger. “Eerst gaan we samen met Demcon een functioneel model maken waar die manipulator in past. We betrekken daar nog geen studenten bij, maar dat doen we wel voor vervolgprojecten waarin we verschillende functies gaan uitwerken en technisch realiseren. Daarvoor kunnen we beter afgekaderde projecten definiëren die geschikt zijn voor studenten. Uiteindelijk moet het resulteren in een complexe demonstrator met behoorlijk wat functionaliteiten.” Het achterliggende doel is high-mix, low-volume productie, verklaart Borger. “Met inzet van onder meer zo’n mobiele manipulator kunnen we productielijnen veel flexibeler maken en daarbij speelt data-uitwisseling een grote rol.” Naast Riwo en Demcon wil hij er andere SPRONG-bedrijven bij betrekken; in totaal zijn het er zes, met ook AWL, Malvern Panalytical, Thales en Tembo. Ook heeft hij al contact met het Windesheim-lectoraat Digital Business & Society, dat Industriële Automatisering & Robotica als een van de programmalijnen heeft. “Daar doen ze bijvoorbeeld onderzoek naar grippers die op een manipulator kunnen worden gemonteerd.” Dit onderzoek vindt plaats binnen Perron038, het open innovatiecentrum voor de maakindustrie in de regio Zwolle. Rupert vindt dat interessant. “Wij willen snel verbreden, onder meer naar Perron038. De praktische toepassingen van grippers en robotica waar ze bij Perron038 onderzoek naar doen, daar kunnen wij en Saxion van leren. Dat is precies waar SPRONG voor is bedoeld.”
Verbreding en verdieping
Het is slechts een van de mogelijke spin-offs van SPRONG, vervolgt Borger. “Als het project een succes wordt, kunnen wij het terugvertalen naar het onderwijs bij Saxion. Het werken met een standaard als S88 en het modulair opzetten van besturingssoftware past goed binnen het curriculum van de opleiding Mechatronica.” Daar profiteert Demcon dan weer van als ‘afnemer’ van Saxion, aldus Rupert. “Wij hebben hier altijd al veel stagiairs en afstudeerders.” Maar in het kader van “kennis halen en kennis brengen” verwacht Demcon, dat zijn kennis van S88 inbrengt, nog meer van Saxion. “Wij zitten dicht op de markt en de eindgebruiker en zijn praktisch met implementatie bezig. Saxion kan juist zorgen voor verbreding met onderzoek naar bepaalde functionaliteiten die we willen gebruiken en daar een technische verdiepingsslag in maken. Zij zitten met hun lectoraten vooral aan de digitale kant en dat past goed bij ons, want ik verwacht dat data in onze projecten dominant wordt.”
Het SPRONG-programma voor Digital Driven Manufacturing is er mede dankzij de inzet van TechForFuture gekomen. Thijs Rupert zag dat in de beginfase directeur Alexander Jansen een belangrijke rol speelde. “Hij bracht de partijen bijeen en organiseerde de formele kick-off. Nu heeft hij vooral een monitorende rol en is het aan ons om het project tot een succes te maken.” Zo is ook hier TechForFuture de interface tussen hogeschool en industrie.
(Foto’s: Arjan Reef)
