VMT
VMT
Toekomstbestendig ontwerpen – pak het geïntegreerd en modulair aan

Toekomstbestendig ontwerpen – pak het geïntegreerd en modulair aan

Er worden in de voedingsindustrie steeds hogere eisen gesteld aan het eindproduct. Ook de randvoorwaarden zoals energieprijzen en milieu-eisen worden steeds bepalender. Er komt nogal wat op je af als je een nieuw voedingsmiddel wilt gaan produceren in een fabriek. Je moet het vaak doen met aannames bij het ontwerpen van een nieuwe productielijn. De oplossing voor toekomstbestendig ontwerpen is integraal en modulair denken. Expert Wouter van Gerwen van Bilfinger Tebodin legt uit hoe je dat aanpakt.

Toekomstbestendig ontwerpen – pak het geïntegreerd en modulair aan
Modulaire bioreactor

De centrale productieapparatuur in een fabriek vormt doorgaans zo’n 40 procent van het geheel. Het gaat steeds meer om het totaalpakket, dus fabriek en de apparatuur. Waar het vroeger vooral ging om de voedselveiligheidseisen die aan de apparatuur zelf werden gesteld, wordt nu het gebouw rondom de procesinstallaties steeds belangrijker. Er wordt nagedacht over het hele proces. Van binnenkomende grondstoffen, bijvoorbeeld aardappelen, tot de opslag van (diepgevroren) eindproducten zoals diepvriesfrieten. Met alle duurzaamheids- en milieu-impacteisen die daarbij horen. Ook leveranciers passen zich aan en leveren steeds meer totaaloplossingen, zegt Wouter van Gerwen, value engineer en innovation manager bij Bilfinger Tebodin.

Denk modulair. In de hele fabriek is het vaak maar een klein hoekje wat het innovatieve verschil maakt.

Liever vandaag, dan morgen. Snelheid lijkt het sleutelwoord bij het maken van nieuwe fabrieksontwerpen. “Als je snel iets wilt bouwen, is het handig als je het ook weer snel kunt wijzigen. En ondertussen moet het bestaande productieproces ook blijven doorlopen. Je moet eigenlijk al gaan denken in modules voordat je begint”, aldus Van Gerwen. “Hiermee trek je het als het ware uit elkaar. Denk modulair. In de hele fabriek is het vaak maar een klein hoekje wat het innovatieve verschil maakt.”

Flexibele productielijnen

De trend is dat er steeds minder groot wordt geproduceerd, in kleinere chargesen met minder voorraad. Denk aan specialistische producten in verband met allergieën. Dat vergt productielijnen die juist allemaal hetzelfde kunnen of makkelijk kunnen worden aangepast. Projecten wordt vaak ingehaald door wijzigingen in de marktvraag en de randvoorwaarden. Het voordeel van modulair bouwen is dat je nog kunt wijzigen gedurende het bouwproces. Van Gerwen: “We zijn zo vastgeroest in het denken in schaalgrootte, we zouden veel meer toe moeten naar de economie van de waardeketen.”

Van Gerwen: “We zijn zo vastgeroest in het denken in schaalgrootte, we zouden veel meer toe moeten naar de economie van de waardeketen.”

Risico samen nemen

De voedingsindustrie is nog erg traditioneel georganiseerd. Als er iets nieuws nodig is in een fabriek wordt doorgaans de leverancier gebeld. Vaak wordt de fout gemaakt om het niet geïntegreerd aan te pakken. En er wordt niet modulair gedacht. Als je werkt aan innovaties kan het volgens Van Gerwen eigenlijk niet anders dan dat je geïntegreerd werkt. Een traditioneel contract sluiten past daar niet altijd bij. Je moet elkaar toezeggingen durven doen en eigenlijk al in de conceptuele fase met elkaar om tafel. Van Gerwen: “Als ik jou help om een product te ontwikkelen, moeten we de boeken openleggen en het samen bespreken. Je moet open begroten en samen de risico’s beheersen. Dat is een geïntegreerde aanpak. Het betekent ook dat je alle specialisten in een team integreert. Je neemt voortdurend gemeenschappelijke beslissingen. Voorheen lag er één plan dat je niet meer wijzigde, maar die tijd is geweest. Nu gaat het om onzekerheden managen en dat doe je door gemeenschappelijk beslissingen te nemen en daarbij moet je accepteren dat je niet alles weet. Je doet aannames die je moet toetsen. Het risico ligt niet bij één partij, je zit samen in hetzelfde schuitje. Op dit moment zie je dat hierdoor de Scrum-technieken uit de automatisering hun opgang vinden in de procesindustrie om de voortgang te versnellen en onzekerheden te managen.”

Als je modulair denkt blijken de risico’s in specifieke modules te zitten terwijl alles daaromheen traditioneel kan. Dat maakt de overgang naar dit nieuwe denken overzichtelijker.

Gevoeligheidsanalyse

En dan hebben we het nog niet eens over het aanpassingsvermogen van je fabriek. Ben je weerbaar genoeg voor problemen van buitenaf? Bijvoorbeeld als je de productie op aardgas moet afschakelen, of zuiniger moet omspringen met water, of een bepaalde grondstof vanwege schaarste moet vervangen. En kun je je fabriek ook nog laten draaien als je geen personeel meer kunt krijgen?

Van Gerwen: “Bij het ontwerp kun je een gevoeligheidsanalyse doen voor de meest cruciale parameters waarop je beslissing is gebaseerd. Je zet daarbij alternatieven en scenario’s op een rij. Denk aan energieprijzen, alternatieve grondstoffen en de capaciteit van transport en personeel. Hiermee kun je op de juiste plaatsen investeren in aanpassingsvermogen of overcapaciteit.”

Virtual twin

Om zicht te krijgen op de mogelijkheden kan eerst een fabriek digitaal worden ontworpen. Startups vinden niet eenvoudig investeerders die een opschaling naar productieniveau willen financieren als er nog geen concrete vraag van de klant is. Ook hier kan digitalisatie helpen. Het is goed mogelijk om de betreffende installatie op de millimeter nauwkeurig digitaal te bouwen (virtual twin) met alle koopcomponenten erin. Ook is het mogelijk om al te onderhandelen over de prijs van het fysiek realiseren van de installatie. De kosten van dit deel van de ontwikkeling zitten in de orde van grootte van 10 tot 15 procent van de totale realisatiekosten.

‘Modulair bouwen betekent minder constructie-uren op locatie en minder bedreiging voor de bestaande productie’

Van Gerwen: “In een 3D-model met componentlijsten kun je een virtual twin maken. Deze digitale kopie kost maar een fractie van de daadwerkelijk bouw. Modulair bouwen betekent minder constructie-uren op locatie en minder bedreiging voor de bestaande productie. Bovendien kun je de installatie zo ontwerpen dat je hem op een efficiënte manier kunt onderhouden.”

Onderhoud

Daarnaast is er nog de zogenoemde voortschrijdende automatisering. Die bestaat uit data verzamelen met sensoren via internetconnecties (internet of things) en de daaruit voortvloeiende productie-optimalisatie. In combinatie met modulaire concepten kan onderhoudssupervisie of storingsafhandeling door specialisten gedaan worden op afstand terwijl het lokale personeel de handelingen verricht. Met het geïntegreerd meenemen van logistieke leveringsplanningen en het assetmanagement van de installatie helpt de digitalisatie ook bij het preventief optimaliseren van de productieprestaties.

Dit artikel is tot stand gekomen in samenwerking met Bilfinger Tebodin, kennispartner van VMT.