Meer sturen op basis van data
1. Robotisering & digitalisering
• WAT HOUDT HET IN?
De ontwikkelingen in digitalisering en robotisering hebben grote impact op de procesindustrie en de laboratoria en zorgen voor de nodige veranderingen in werkzaamheden. Het accent van werk komt nog meer te liggen op het lezen van data, het bewaken van processen en het verrichten van de juiste handelingen om automatische processen goed te laten verlopen. Er komt steeds meer data beschikbaar, die via controle panels, dashboards, gevolgd kan worden en op basis waarvan diverse acties ondernomen kunnen worden. Deze acties gaan over vervolghandelingen, bijsturing of noodzakelijk onderhoud.
• PROCESINDUSTRIE
Robotisering
Robotisering is nog niet grootschalig toegepast. Wel is gestart met experimenten op het gebied van exoskelets, Virtual relaity technieken met gekoppelde intelligente handschoen (VR gloves) en lasrobots op plaatsen die voor mensen te gevaarlijk zijn.
Het nut en de noodzaak om zaken te robotiseren is vooral aanwezig bij grootschalige vernieuwingen. De kans is dan ook klein dat in de komende tien jaar een groot aantal arbeidsplaatsen komt te vervallen door de inzet van robots. Voor de energiebranche gelden soortgelijke bevindingen. Capgemini (2019) heeft onderzoek gedaan naar intelligente automatisering bij energie- en nutsbedrijven. Hieruit kwam naar voren dat:
- de sector het volledige potentieel van intelligente automatisering onderschat.
- initiatieven voor opschalen blijven nog steeds hete hangijzers, hoewel er aanzienlijke vorderingen zijn gemaakt met AI-oplossingen.
Volgens dit onderzoek zou bij de energieproductie snel resultaat te realiseren zijn in het verbeteren van het rendement door intelligente automatisering.
Besturing op afstand
In de procesindustrie zie je een ontwikkeling richting meer onbemande installaties waarvan de besturing op afstand kan plaatsvinden via dashboards. Het gaat hier om de invulling van wat ook wel de vierde industriële revolutie heet; het samengaan van digitale, fysieke en biologische processen. Specifieke ingrediënten hiervoor zijn Big Data, Artificial Intelligence, Internet of Things, Virtual en Augmented Reality, waarbij de interactie tussen mens en machine steeds vloeiender kan verlopen.
Automatische monitoring en diagnoses stellen loopt vaker via internet. Zo kan een technisch operator in de procesindustrie bij een complex probleem samenwerken met een specialist bij de machinebouwer. De operator laat de specialist via smartphonebeelden op afstand live meekijken, assisteert bij bedieningshandelingen en voert zo mogelijk het herstel uit. Is het nodig om een monteur te laten invliegen? Dan is zijn werkvoorbereiding al voor 80 procent gedaan (OVP, 2020c).
“Je hebt eigenlijk twee operators; de field operator en de paneloperator. De één is buiten in de plant actief en de ander binnen in de controlekamer. Maar de vraag naar field operators wordt steeds minder als je straks de kleppen en motoren en pompen op afstand kan aflezen”
– Cees Alderliesten, Deltalinqs.
Veel bedrijven in de procesindustrie zijn terughoudend bij het investeren in deze nieuwe technologieën, omdat het veel investeringen vergt en bestaande installaties nog te veel waarde hebben (OVP, 2020c).
“Vanuit RIF (Regionaal Investeringsfonds) projecten zijn er initiatieven voor the plant of the future. Een samenwerking van scholen, bedrijven en studenten. Bedrijven vinden dit interessant maar zien bijvoorbeeld de onbemande installaties ook als iets van de toekomst en moeten door met de oude installaties omdat die nog lang niet afgeschreven zijn”
– Cees Alderliesten, Deltalinqs.
Digital twin
Daarnaast neemt in de procesindustrie het gebruik van digital twins toe. Digital twins zijn digitale ‘dubbelgangers’ van installaties die worden gevoed door oude én realtime data. Bedrijven kunnen met digital twins eenvoudig tests en optimalisaties uitvoeren. Ook maken deze virtuele representaties van fysieke installaties en processen het mogelijk om nauwkeurig te voorspellen waar en wanneer het ergens fout dreigt te gaan. Met hulp van sensortechnologie kunnen installaties en processen gemonitord worden. Bij nieuwe installaties wordt het gebruik van digital twins direct vanaf het ontwerp ingezet. Bij bestaande installaties is de toepassing van digital twins minder succesvol.
“Dronetechnieken en 3D-scanning worden al ingezet bij inspectie en onderhoud. Gespecialiseerde contractors (onderhoudsbedrijven) werken bijvoorbeeld met digital twins ter voorbereiding van onderhoudsactiviteiten. Maar de werking van bestaande installaties digitaal nabootsen, controleren en op basis daarvan onderhoud plegen is bijna onmogelijk en het tot in de kleinste details alles in een digital twin te zetten is nog zeer kostbaar”
– Cees Alderliesten, Deltalinqs.
Meer datagedreven processen
In de procesindustrie zijn systemen vaker gekoppeld aan elkaar. De registratie van gegevens kan steeds goedkoper en eenvoudiger. Dit zorgt ervoor dat er ook meer data beschikbaar zijn en dat deze eenvoudiger (digitaal) te benaderen zijn. De data worden benut om de productiviteit te verbeteren en leveren ook input voor voorspellend onderhoud. Daarnaast veranderen de tools die de medewerkers tot hun beschikking hebben voor de werkzaamheden, zoals tablets voor het uitvoeren van controlerondes of drones en slimme camera’s voor het uitvoeren van inspecties.
”Vorige week hoorde ik een verhaal van iemand van Dow Chemical uit Terneuzen over het gebruik van drones voor tankinspecties in dat bedrijf. Vroeger kropen operators in tanks die visueel inspecteerden en handmatig lijsten invulden. Nu wordt het werk voor een belangrijk deel gedaan door gecertificeerde dronepiloten, met gebruik van camera’s en computers“
– Onno de Vreede, VNCI.
De inzet van drones wordt groter. Zo heeft chemisch bedrijf Dow Chemical uit Terneuzen een dronepiloten team dat wereldwijd inspecties uitvoert in tanks. Voorheen moesten operators zelf de tank in om inspectie uit te voeren. Nu zijn er gecertificeerde drone piloten, die dat werk hebben overgenomen. Zo ontstaat er een nieuwe beroepsgroep.
• LABORATORIA
Robotstraten
Met name in de (grote) klinisch-chemische laboratoria is een hoge mate van automatisering en robotisering te zien. Het uitvoeren van routine-analyses gebeurt veelal via een robotstraat. Een robotstraat werkt met hoge snelheden, geeft automatisch voorrang aan spoedaanvragen en controleert direct in het begin een aantal kwaliteitsaspecten van het te analyseren materiaal. Voor het laboratorium brengt de robotstraat veel efficiëntie met zich mee. Met hulp van geavanceerde software is het mogelijk snellere responstijden en nog nauwkeuriger onderzoeksresultaten te realiseren.
De robotstraten hebben een enorme capaciteit voor het verwerken van monsters en zijn dan eigenlijk ook alleen terug te zien als een dusdanige capaciteit noodzakelijk is. In andere typen laboratoria (zoals laboratoria binnen de industrie, maar ook andere afdelingen in de medische laboratoria zoals pathologie) is de mate van robotisering dan ook minder. Redenen hiervoor zijn onder andere dat het volume van de analyses te beperkt is en de variatie in analyses of monsters te groot. Wel worden ook daar steeds meer stappen in het analyseproces geautomatiseerd en zijn er minder handmatige bewerkingen nodig.
Meer datagedreven processen
Steeds meer systemen zijn aan elkaar gekoppeld. Het effect hiervan is dat de gegevens van diverse metingen direct in het laboratorium informatie management systeem (LIMS) worden opgeslagen. Hierdoor zijn bepaalde menselijke handelingen niet meer nodig en wordt de foutmarge kleiner. De geautomatiseerde systemen bieden ook meer mogelijkheden voor het verzamelen en bewaren van data (OVP 2020-a). Grotere hoeveelheden gegevens, big data, zijn beschikbaar waar steeds meer uit te halen valt. Het kunnen analyseren van de data blijft een belangrijke vaardigheid van de analist/laborant. De grote hoeveelheden data die beschikbaar komen, vereisen voldoende opslagcapaciteit en geavanceerde technieken om de data snel toegankelijk te hebben en voor langere tijd te kunnen bewaren. IT-ondersteuning van het laboratorium is belangrijk en flink toegenomen. Door de snelle veranderingen van IT-systemen blijft de toegankelijkheid van data op langere termijn wel een aandachtspunt.
Order- en uitslagenstromen gaan ook steeds verder qua digitalisering. De stromen zijn, zeker binnen de medische laboratoria, divers en dit betekent dat veel verschillende systemen gekoppeld moeten worden. Data-analyse en verwerking wordt belangrijker. De grotere volumes maken het noodzakelijk om de processen tot in detail te stroomlijnen en te beheersen. Voortgangs- en kwaliteitsinformatie van het proces moet integraal en continu inzichtelijk zijn middels dashboards. Het uitwisselen van gegevens met verschillende (externe) partijen gaat makkelijker.
Schaalvergroting in laboratoria
Door toenemende schaalvergroting in met name de klinisch-chemische laboratoria krijgen digitalisering en robotisering extra groeikansen en neemt het belang van dashboards toe. De verwachting is dat een paar grote labs gaan domineren. Dat in combinatie met investeringen in robotstraten zorgt voor nog meer kansen in schaalvergroting. Het afgelopen decennium is er sprake geweest van een fusiegolf bij medische laboratoria. Een duidelijke reden voor die fusiegolf is de toegenomen druk op tarieven voor laboratoria vanuit zorgverzekeraars, maar ook van zorginstellingen die laboratoriumwerk aanbesteden of in concurrentie inkopen (OVP 2020-a).
Schaalvergroting maakt een efficiëntere inzet van apparatuur en investeringen in automatisering mogelijk. Centraal staat momenteel het zo goedkoop mogelijk produceren van testen door meer efficiency, automatisering en digitalisering. Fusies en overnames zorgen voor schaalvergroting en leiden tot een lagere kostprijs (OVP Rapportage Laboratoriumtechniek). Binnen de laboratoria in de industrie is schaalvergroting minder van belang, maar efficiency speelt ook daar een belangrijke rol. Alles moet sneller en goedkoper. Met als resultaat dat specifiek laboratoriumwerk vaker uitbesteed wordt aan een extern gespecialiseerd laboratorium. Ook verdwijnen de schotten tussen afdelingen binnen laboratoria. Door onder meer overlap in technieken kunnen de verschillende afdelingen elkaars analyzers gebruiken. Met als doel de efficiency te verhogen.
“Schaalvergroting waarom? Omdat digitalisering het mogelijk maakt maar ook omdat de investeringskosten voor kleine labs te groot zijn”
– Leen van den Oever, NIBI.
Meer labwerk buiten de laboratoria
Een nieuwe ontwikkeling in de laboratoria is lab on a chip (LOC), een apparaat dat verschillende laboratoriumfuncties op een enkele chip integreert. Het formaat van een LOC varieert van enkele millimeters tot een paar vierkante centimeter. Dit lab on a chip zorgt voor snellere verwerking van resultaten, wat vaker buiten de reguliere labs gedaan kan worden, met extreem weinig testmateriaal. Deze technologie zal uiteindelijk ook impact hebben op de mogelijkheid om nanochips in je lichaam te krijgen. Deze nanochips meten dan continu de gezondheidstoestand van een lichaam. Dat betekent op termijn voor laboratoria dat het op afstand aflezen van resultaten en daar acties op kunnen ondernemen belangrijker gaat worden. De laboratoria in de waterbranche werken al langer met detectie op afstand, met hulp van dashboards. Maar controle in het veld blijft belangrijk, ondanks de techniek om op afstand te meten.
De Do It Yourself lab, waarbij de consument of patiënt zelf kan testen, bestaat al langer maar ontwikkelt zich verder. De patiënt test vaker zichzelf en krijgt zelf de testuitslagen te zien. De patiënt is zo zijn eigen analist, heeft toegang tot zijn eigen data via maatwerk dashboards zoals bijvoorbeeld apps. Dat geeft een gevoel van eigenaarschap en verantwoordelijkheid. Bij het diabetes onderzoek wordt al veel met thuislab-analyse gewerkt. De patiënt krijgt ondersteuning met hulp van slimme apps en online contact en hoeft daardoor minder vaak naar het ziekenhuis te gaan.
Zo vindt er een verschuiving plaats van het labwerk van binnen naar buiten het lab. Daaraan verwant zal ook Citizens Science verder groeien. Ook wel burgerwetenschap genoemd. Burgers of niet-professionele wetenschappers voeren het onderzoek zelf uit. Dit gebeurt op allerlei terreinen. Ook in de laboratoria sector zal dit groeien dankzij digitalisering en het goedkoper worden van analysemethoden en maatwerk dashboards. Om de kwaliteit van deze ontwikkeling te blijven borgen zullen deze systemen continu getest moeten worden.
• WAT VERANDERT ER?
De groei in laboratoria en procesindustrie zit onmiskenbaar in meer robotstraten en onbemande installaties. Deze groei gaat gepaard met een toename in het gebruik van dashboards, deels op locatie maar ook vaker op afstand. De digitaal aangestuurde en autonome installaties, zorgen voor een enorme groei aan data die vaker om monitoring vraagt. De nieuwe technologieën zullen uiteindelijk steeds goedkoper en laagdrempeliger beschikbaar zijn. De communicatie tussen apparaten gaat volledig digitaal verlopen, waarbij analisten in hun rol als operator alles in de gaten houden. Naast het continu operationeel houden van activiteiten, komt er meer verantwoordelijkheid om de juistheid van activiteiten te monitoren en te plannen en onderhoudsbehoefte tijdig in kaart te brengen. De groei van robotstraten en onbemande installaties zal ten koste gaan van arbeidsplaatsen voor het huidige type laboranten maar tegelijkertijd zal ook de behoefte groeien aan werknemers die de nieuwe installaties kunnen bedienen in de rol van operators.
“De Derde Maasvlakte ligt op Weena en Hofplein! Met de groei van onbemande installaties kan sturing in de toekomst vaker op afstand plaatvinden. Bijvoorbeeld vanuit het centrum van Rotterdam”
– Cees Alderliesten, Deltalinqs.
In productielaboratoria, bijvoorbeeld geneesmiddelproductie, werkt men met grote productielijnen waar met GMP (Good Manufacturing Practices oftewel strikte voorwaarden) wordt geproduceerd. Het werk daar lijkt in de praktijk al veel op dat van een operator.
“Er komen meer volautomatische processen waarbij een paar grote labs gaan domineren”
– Leen van den Oever, NIBI.
Ook bij laboratoria spelen kosten een rol bij het toepassen van digitalisering en robotisering. Er is voldoende schaalgrootte nodig om dit te kunnen doen. Installaties en productielijnen zijn kostbaar en worden niet van de één op de andere dag vervangen. Vaak gaat de invoering van nieuwe technologie dus geleidelijk, zeker bij bestaande productielocaties. Bij nieuwe productielocaties kan het wel snel gaan. Het zoeken is op dit moment naar de ideale mix tussen mens en machine, waarbij de mens op dit moment vooral nodig blijft voor (OVP, 2020c):
- Maatwerk in bepaalde onderdelen van het productieproces. De behoefte aan menselijk maatwerk wordt wel minder naarmate de nieuwste generatie robots een grotere flexibiliteit kent.
- Bijsturen: waar nodig kunnen corrigeren en problemen op lossen.
- Ontwerpen en instellen: de meer ‘creatieve’ en ‘cognitieve’ taken.
- Taken waarbij de kosten van technologische investeringen (nog) niet opwegen tegen de kosten van arbeid (bijvoorbeeld opruimen of beladen van machines)
De invloed van technologie, die goedkoper en nauwkeuriger wordt, neemt in de toekomst verder toe. Al deze technologische ontwikkelingen zorgen er voor dat de beroepsbeoefenaren meer affiniteit moeten hebben met apparatuur en automatisering. Er zijn ook analisten die zich specialiseren in laboratoriumautomatisering of applicatiebeheer. Verder worden bepaalde activiteiten die nu nog handmatig worden uitgevoerd, vaker geautomatiseerd. Dit verandert de taken van de analist naar meer (proces)operator achtige taken. Het gaat meer om het bewaken van de voortgang van de robotstraat en acteren op signalen die hieruit voortkomen. De analyse van resultaten blijft een belangrijke taak.
• VOORBEELDEN
• Procesindustrie
In de procesindustrie is de ontwikkeling naar onbemande installaties in de Rotterdamse haven al in gang gezet. Alle kadekranen op de ECT Euromax terminal zijn semi-automatisch en Automatisch Gestuurde Voertuigen (AGV’s) verzorgen het transport van de containers tussen kade en stack. Het aantal onbemande (petro)chemische installaties in de Rotterdamse haven valt nog mee. IN navolging van de ontwikkeling naar automatisering heeft de containerterminal ECT haar ict-afdeling in de binnenstad van Rotterdam. Dat is beter bereikbaar met OV en daardoor aantrekkelijker voor nieuw personeel.
• LABORATORIA
Het bloedonderzoek bij het Elisabeth-Tweesteden Ziekenhuis is volledig gerobotiseerd. Via een ingenieus systeem rijden 250 kleine ‘autootjes’ continu heen en weer. Ze halen buisjes bloed en andere menselijke vloeistoffen op en brengen die naar de juiste analyse-automaten. Op ieder buisje zit een barcode. Die vermeldt waarop het bloed onderzocht moet worden: cholesterol, lever- of nierfunctie bijvoorbeeld. Zo kunnen dagelijks ruim 4.000 buisjes bloed en andere menselijke vloeistoffen door het laboratorium van het Elisabeth-TweeSteden Ziekenhuis. De robotstraat zorgt voor een enorme tijdwinst. In het lab werken vijf klinisch chemici en 180 medewerkers zeven dagen in de week, 24/7. Zij werken met grote hoeveelheden data die via dashboards gemonitord en gestuurd worden. De robotstraat is geen eindpunt. Volgend Bert Westerhuis, klinisch-chemicus van Elisabeth Tweesteden Ziekenhuis, is de volgende stap dat mensen thuis een apparaatje hebben waarmee ze hun bloed zelf kunnen diagnosticeren op wel twintig waardes. Bert Westerhuis, klinisch chemicus van het Elisabeth-TweeSteden Ziekenhuis vertelt “Het apparaatje kan gekoppeld worden aan een smartphone zodat de uitslag met het ziekenhuis gedeeld kan worden” (Eikenaar, 2019).
• Adviezen voor het beroepsonderwijs
Het werk van de laborant/analist en de procesmedewerker gaat steeds meer lijken op de taken van een operator. Dat vraagt om flexibiliteit in de opleidingen, vanwege de omschakeling naar ander soort werk. Een leven lang dezelfde baan behoort tot het verleden.
“De analist wordt meer een procesmedewerker. Hij moet zeker bij de grotere labs vaker apparaten kunnen besturen”
– Leen van den Oever, NIBI.
De laboratoria en de procesindustrie zijn niet de enige twee branches waar een massale omschakeling naar operator/procesmedewerker functies verwacht wordt. Het speelt ook in andere branches zoals in de voedingsindustrie. Er ontstaat zo een brede behoefte aan een allround operator/procesmedewerker. Op termijn kan dit leiden tot een generieke opleiding voor allround operator, met modules/keuzedelen voor omschakeling tussen verschillende industrieën.
Meer flexibel opleiden, dus geen verschillende opleidingen voor verschillende branches aanbieden! Het beroep operator mag meer generiek worden, allround, met modules voor specialisatie”
– Cees Alderliesten, Deltalinqs.
Bij de mbo-analist moet de basiskennis van chemie, biologie en biochemie op orde zijn, wat gebeurt er en wat is het dat ik doe in een lab. Daarnaast is actuele kennis van de praktijk gewenst om zo al in een vroeg stadium in aanraking met de nieuwste ontwikkelingen en technieken te komen. Bijvoorbeeld kennis nemen van robotstraten, hoe ze werken, welke ICT-technieken zitten erin en wat dat voor de eigen werkzaamheden betekent. Verder is een integrale digitale vorming belangrijk. Geen apart onderdeel in de studie maar zo veel mogelijk verweven in het lesmateriaal, omdat digitalisering overal speelt. Het analytisch vermogen van de student wordt nog belangrijker om robotstraten en autonome installaties goed te kunnen bedienen. Bij het observeren van automatische processen gaat het niet alleen om het kunnen zien wat er gebeurt maar ook om het door hebben wat er gebeurt. Is de werknemer in staat om te analyseren wat er gaande is en daarop effectief te handelen.
Meer multidisciplinaire scholing. Leren omgaan met slimme systemen en de koppeling tussen systemen, meer snappen wat je doet in plaats van hoe je het doet. Meer kunnen systeemdenken, specialisatie alleen is niet meer genoeg, ook meer digitale kennis opdoen, ben je digibeet dan kun je niet meer mee”
– Arnold Stokking, Brightside.
| Dossiers | Benodigde vaardigheden en kennis als gevolg van de ontwikkeling ‘Robotisering & digitalisering’: |
|---|---|
| Operationele Techniek & Procestechniek | • Het kunnen uitlezen van dashboards en vertaalslag kunnen maken naar de praktijk/het veld. • Kennis van automatisering en digitale vaardigheden verder vergroten. Dit vraagt van de operator meer kennis van de systemen, hoe deze werken en hoe deze zijn opgebouwd. • Verder moeten zij om kunnen gaan met de data die de verschillende systemen opleveren (binnen hun eigen werkterrein). |
| Laboratorium Techniek | • Kennis hebben met apparatuur en automatisering. Faciliteer specialisatie in laboratoriumautomatisering of applicatiebeheer. • Het kunnen uitvoeren van analyse op apparaten en het kunnen interpreteren van meetresultaten blijft een belangrijke taak van de analist en de laborant. Dit betekent dat achtergrond kennis essentieel blijft. |
INHOUDSOPGAVE MACROTRENDS PROCESINDUSTRIE EN LABORATORIA
