Het project Digitale Fabriek van de toekomst zit erop! Dit in 2020 gestarte project werd afgelopen maand afgesloten met een event in het Experience Center op de Brainport Industries Campus, waar een aantal mooie projectresultaten werden gepresenteerd. In deze serie artikelen zetten we een aantal cases die in het kader van de Digitale Fabriek van de toekomst werden uitgevoerd in de spotlights. Dit keer lees je meer over het project van KMWE, de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) en Fontys, waarbij op basis van het Multi-Agent Systeem (MAS) van PhD Jeroen Didden een digitale tweeling werd ontwikkeld om de fabrieksplanning te optimaliseren. Bekijk ook de video.
In veel productiesystemen wordt een gecentraliseerde vorm van planning gebruikt: een top-down aanpak, waarbij weinig feedback vanuit lagere niveaus van de organisatie naar het ‘centrum’ plaatsvindt. Jeroen Didden ontwikkelde als PhD aan de TU/e een algoritme om de planning op de fabrieksvloer verder te optimaliseren met een decentrale planning. Hierbij wordt gebruik gemaakt van zogenaamde Virtual Manufacturing Cells (VMC’s). Een VMC is een virtueel Multi-Agent Systeem (MAS), dat een aantal machines en andere productiemiddelen omvat en dat volgens de principes van de Asset Administration Shell (AAS) is gebouwd. VMC’s bundelen zoveel mogelijk gelijkwaardige taken, zodat je de setup-tijd kunt minimaliseren, wat leidt tot kortere doorlooptijden.
De hoogste bieder
Binnen het MAS van Jeroen Didden zijn alle machines op een productievloer met elkaar verbonden en bieden deze tegen elkaar op. Hiervoor is een AI-algoritme ontwikkeld met parameters zoals proces- en omsteltijden. Aan de hand daarvan fungeren de afzonderlijke machines als ‘bieders’ op de uit te voeren taken. Het algoritme besluit welke taken door welke machines in welke volgorde worden uitgevoerd – het algoritme kent een taak toe aan de ‘hoogste bieder’. Het MAS van Jeroen boekt hele goede resultaten. Het model is nog niet geschikt voor directe toepassing in de praktijk. Met het project dat KMWE, TU/e en Fontys samen uitvoerden, komt de toepassing in de praktijk wel een heel stuk dichterbij.
Planning optimaliseren
Paul Driessen, Application Administrator KMWE vertelt: “KMWE is als productiebedrijf actief in de maakindustrie. Op onze locatie in Eindhoven vervaardigen we technisch hoogwaardige componenten en assembleren we modules tot complete systemen. Op de fabrieksvloer komen de vraag van onze klanten en de materialen van onze toeleveranciers samen. Een slimme planning is hier dan ook van groot belang. Om hier een slag in te maken zijn we binnen de Digitale Fabriek van de toekomst een samenwerkingsverband aangegaan met de kennisinstellingen Fontys en TU Eindhoven.”
Digitale tweeling
KMWE was erg geïnteresseerd in de mogelijkheden die het MAS van Jeroen Didden biedt, maar wilde dit niet direct toepassen. Daarom besloot men met behulp van het programma Enterprise Dynamics van softwareleverancier InControl een digitale tweeling voor fabrieksvloerplanning te bouwen: een digitale versie van de fabrieksvloer. Twee studenten van de TU/e en Fontys hebben dit traject opgepakt en begeleid. Fabian Claassen, student aan de TU/e vertaalde het Multi-Agent Systeem (MAS) van Jeroen Didden naar de digital twin, terwijl Pim Veroude, vanuit het Fontys High Tech Embedded Software (HTES) lectoraat van Teade Punter, het maken hiervan begeleidde.
Van simuleren tot perfectioneren
De digitale tweeling, gebaseerd op het algoritme van Jeroen Didden, en gemaakt met representatieve productiedata verstrekt door KMWE, is inmiddels een feit. Dit model toont een weergave van de fabrieksvloer, met de machines die zich hier bevinden, een aantal Auto Guided Vehicles (AGV’s) die er rondrijden en de voorraadruimte waar producten worden gehaald en gebracht. De digitale twin maakt het mogelijk om allerlei scenario’s te testen zonder hiermee de werkelijke productie te beïnvloeden. Zo kun je hiermee bekijken wat er gebeurt wanneer er een machine kapot is, wanneer er een grote order binnenkomt of juist wanneer er verschillende kleine orders binnenkomen. Wat wordt dan je optimale planning? De digitale tweeling is geen exacte kopie van de productievloer bij KMWE, maar wel representatief. Hierdoor biedt het model een goede opstap om de software verder te perfectioneren en om de resultaten op de werkvloer te verbeteren.
Open standaarden
Ook in dit project was weer aandacht voor open standaarden. Een blauwdruk is geformuleerd voor gebruik van open standaarden voor onder andere international dataspaces (IDS) gebruikt voor het veilig transport van data en AAS (Asset Administration Shell) voor het standaardiseren van het dataformat.
Verder aan de slag met de digitale tweeling
De digitale tweeling is inmiddels te zien in het Factory of the Future Experience Center op de Brainport Industries Campus. Hier kun je in de speciaal gebouwde appstore ook andere AI-voorbeelden bekijken, uitleg vinden over de open standaarden en handvatten om hier als bedrijf zelf mee aan de slag te gaan. Ook andere bedrijven kunnen een digitale tweeling namelijk gebruiken om scenario’s te testen en een nieuwe blik op zaken te krijgen. In nieuwe projecten zoals NXTGEN Hightech en AI-Matters wordt verder gebouwd aan het concept. Ondertussen is Jeroen Didden in maart gepromoveerd. Hij is aan de slag gegaan bij VDL, waar hij zijn kennis over fabrieksvloerplanning verder zal gaan inzetten.
Meer weten? Bekijk de video, lees meer over dit project in het whitepaper (vanaf pagina 34) of kom langs in het Experience Center. Of neem contact met ons op. We gaan graag met je in gesprek over de mogelijkheden voor jouw bedrijf.
