Innovatie die steeds sneller gaat

4. Technologische ontwikkelingen

Bij technologische factoren gaat het om de kenmerken en invloed van technologische ontwikkelingen.

DE VIERDE INDUSTRIËLE REVOLUTIE

De wereld om ons heen wordt steeds slimmer door de razendsnelle technologische ontwikkelingen. Dit brengt veranderingen en een hoge mate van onzekerheid met zich mee. De mate van verandering, de schaal waarop alles plaatsvindt en de impact op de maatschappij: de ’vierde industriële revolutie’ (Management Impact, Volberda). Waar het in de derde industriële revolutie ging om de komst van computers en digitalisering, gaat het nu om een combinatie van ontwikkelingen uit verschillende industrieën (Rifkin).

HET INTERNET DER DINGEN BRENGT ALLE ONTWIKKELINGEN SAMEN

De ontwikkeling die hier een belangrijke rol in speelt is ‘Internet of Things’ (IoT). Niet alleen mensen zijn online, ook bijvoorbeeld machines, auto’s, de thermostaat en de koelkast. Ze vormen samen een ‘internet of things’, oftewel het internet der dingen. IoT biedt oneindig veel mogelijkheden. De verwachting is dat IoT in de (nabije) toekomst productieprocessen zal verbeteren en dat het oplossingen kan bieden voor problemen rondom energie en milieu, criminaliteit, gezondheidszorg en onderwijs. Door IoT ontstaan er ‘slimme steden’ waarbij alles in de stad via het internet in verbinding staat met elkaar. In deze ‘slimme steden’ staan natuurlijk ook ‘slimme huizen’. Bewoners kunnen op afstand inloggen op hun beveiligingssysteem, de temperatuur regelen en alvast de wasmachine aanzetten.

TECHNOLOGISCHE ONTWIKKELINGEN TEN DIENSTE VAN DE MENS

Met de ontwikkeling IoT hangen andere ontwikkelingen samen, zoals Kunstmatige intelligentie (AI). De komende jaren verkrijgen veel applicaties een vorm van AI. Dergelijke intelligente software systemen zijn steeds meer terug te zien op de werkplek, bijvoorbeeld in de vorm van een virtual customer assistant. Het is belangrijk om deze innovatie te zien als een manier om de menselijke activiteit te vergroten, niet om deze te vervangen. Bijvoorbeeld apparaten die semiautomatisch of automatisch taken uitvoeren zonder supervisie, zoals in de landbouw, schoonmaak of gezondheidszorg (Gardner).

Veel technologische ontwikkelingen staan in het teken van dienstverlening aan de mens. Ze moeten processen en taken versimpelen, inzichtelijk maken en efficiënt maken. Ontwikkelingen op dit gebied zijn bijvoorbeeld blockchain technologie, robotica, het gebruik van big data, mixed reality en vergaande digitalisering waarbij gegevensverwerking plaatsvindt via de Cloud en Edge .

EFFECT OP ARBEIDSMARKT EN ONDERWIJS

Naast de introductie van nieuwe technologie zoals clouddiensten, big data, 3D-printen en robotica, is ook sprake van het volledig overnemen van productieprocessen door machines en de digitalisering van complete bedrijfsprocessen en dienstverlening (PCW1). Technologie maakt werk makkelijker en sommige functies overbodig. Maar er ontstaan ook nieuwe beroepen. Technologische ontwikkelingen vragen dan ook een andere denkwijze van werkgevers, werknemers en de overheid. De benodigde skills veranderen heel snel en een leven lang ontwikkelen wordt daarom steeds belangrijker.

Onzeker is wat het effect van deze steeds verdergaande technologische ontwikkelingen zal zijn op de arbeidsmarkt. De verwachting is dat vooral in de zorg, de energiesector en de financiële sector veel meer banen verdwijnen dan dat erbij komen, terwijl er in de it-sector juist banen bijkomen (NRC). De inzet van nieuwe technologieën heeft altijd geleid tot een andere vraag richting onderwijsinstellingen (Rathenau Instituut).

Vakmanschap is continu in beweging. Voor de beroepen geldt dat ze dynamisch zijn: ze veranderen snel, verdwijnen of vragen om andere competenties (Stichting Iedere MBO een practoraat). Banen met routinematige taken, waar de nadruk ligt op feitelijke en procedurele kennis, maken plaats voor banen waarin meer eigen initiatief, creativiteit en sociale interactie nodig is en de nadruk sterker ligt op conceptuele kennis (ECBO1). Om nieuwe technologische mogelijkheden te vertalen naar nieuwe machines en producten, is creativiteit hard nodig in combinatie met talent en samenwerking met andere disciplines (Financieel Dagblad).

Techniek en gebouwde omgeving

Een mechanisch operator stuurt tegenwoordig niet één maar drie machines aan; het programmeren van robots en digitale bijsturing op afstand vragen om andere kwaliteiten.

NIEUWE TECHNOLOGIEËN ZORGEN VOOR HOGERE ARBEIDSPRODUCTIVITEIT

Industrie 4.0, met IoT, Virtual reality en Artificial intelligence komen op in de techniek. In de bouw en techniek geldt hetzelfde, ontwikkelingen als robotisering, automatisering en digitalisering moeten de arbeidsproductiviteit en werkefficiëntie verhogen.

Technologische ontwikkeling binnen techniek en bouw gaan steeds sneller, alhoewel niet alle industriële processen meteen ‘smart’ zijn en over tien jaar waarschijnlijk nog veel huishoudens en kantoren de gasketel als primaire warmtevoorziening hebben. Tegelijkertijd moet er wel gewerkt worden met de nieuwste warmtepompen, zonnecollectoren en sensoren. De werknemers van de toekomst moeten niet alleen data expert zijn maar moeten ook kunnen werken met steeds meer digitale tools. Een voorbeeld in de techniek is het werken met een ‘digital twin’ en in de bouw is een voorbeeld werken met ‘building Information Modelling (BIM)’.

Ook Augmented Reality (AR) zet door en is binnen enkele jaren niet alleen beschikbaar voor bedrijven, maar ook voor consumenten. Het wordt dus mogelijk om de consument zelf bepaalde reparaties of onderhoud te laten verrichten, virtueel bijgestaan door een installateur. Hulp op afstand, waar AR voor gebruikt wordt, kan de inzetbaarheid van werknemers verbreden, aangezien ze op elk moment bijgestaan kunnen worden. Specialisten zullen mogelijk minder tijd ‘op de vloer’ en meer tijd achter de computer door brengen, om anderen op afstand te adviseren en ondersteunen. Dit vraagt naast specialistische kennis ook om specifieke kennis en vaardigheden in het aansturen van collega’s.

In de procesindustrie bied robotisering veel kansen op het gebied van onderhoud. De procesindustrie besteedt een groot deel van het productiebudget aan onderhoud. Om het optreden van storingen zoveel mogelijk te vermijden, wordt er onderhoud gepleegd, waarbij de gekozen onderhoud strategie veelal afhangt van de risico’s die een ongeplande stilstand met zich meebrengt. De afweging die gemaakt moet worden is de balans tussen preventief onderhoud en correctief onderhoud. Preventief onderhoud is altijd gepland en moet storingen voorkomen. Met predictive maintainence voer je preventief onderhoud uit op het moment dat het écht nodig is. Op basis van data die geleverd wordt door sensoren gekoppeld aan de machines.

“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 en Katapult.

In de maakindustrie wordt er momenteel geëxperimenteerd met nieuwe materialen. Bijvoorbeeld ‘grafeen’ dat flexibel en soepel is, honderden keren sterker dan staal én slechts één atoom dik is. Grafeen heeft de potentie om de wereld te veranderen zoals ooit ook ijzer en plastic dat deden. De sterk dalende productiekosten zullen er volgens het World Economic Forum toe leiden dat grafeen (dat tot nu toe vooral binnen de laboratoriummuren indruk maakte) vanaf dit jaar steeds vaker ook in de praktijk gebruikt gaan worden voor tal van toepassingen. Ook voor toepassing in de (maak)industrie is grafeen steeds beter geschikt. Zo kan het materiaal (dat een miljoen keer dunner is dan een mensenhaar en sterker is dan diamant) worden gebruikt als composiet, of als aanvulling op staal of andere legeringen bij de productie van onder meer vliegtuigen, auto’s en offshore-installaties. Ook kan grafeen worden toegepast in transistoren en sensoren. Naast grafeen zijn er meer veelbelovende materialen van slecht 1 atoom dik (de zogenoemde 2D-materialen), zoals borofeen, germaneen en siliceen. Dé uitdaging op dit moment: 2D-materialen verder geschikt en aantrekkelijk maken voor industriële productie.

3D PRINTEN EN ROBOTISERING

3D-printen en robotisering beïnvloeden in meer of mindere mate deze sector. De eerste 3D- geprinte woningen van beton staan straks in Eindhoven (Project Milestone, BouwKennis). In 2019 verrijst de eerste woonwijk in Bosrijk, Meerhoven. Vier andere 3D geprinte woonwijken volgen. Ervaringen van de bewoners worden steeds in de volgende bouwfase meegenomen. Alhoewel 3D in opkomst is, wordt het in de bouw vooralsnog alleen op kleine schaal gebruikt. In de maakindustrie wordt het al wel op grotere schaal toegepast en ontstaan nieuwe businessmodellen door 3D-printen. 3D-printen biedt kansen zoals op een vernieuwde manier ontwerpen en terugkeer van werk/ productie uit lage lonen landen. Na vele jaren van steeds verdergaande centralisering van de productie, maakt 3D-printen lokale productie weer mogelijk.

Verder is er, naast het 3D printen, ook sprake van robotisering. Lastige routinematige handelingen worden met grote precisie uitgevoerd en een geheel virtuele robot in de vorm van een digitaal algoritme maakt zelfstandige keuzes.

“Er wordt steeds meer onderzoek gedaan naar hoe robotisering oplossing kan zijn van een aantal gevaarlijke handmatige werkzaamheden. Wanneer dat standaard gaat worden? Geen idee, maar je ziet wel dat dat steeds van grotere invloed gaat worden, en zeker wat te maken heeft met netbeveiliging”- Alex Verdel, Stedin.

DIGITALISERING

IoT, BIM, Big data, chips, sensoren of RFID’s, 3D, het gebruik van drones en prefabriceren vallen allen onder de noemer digitalisering. Langzamerhand komt ook het personeel op de werkvloer in aanraking met digitalisering. De tablet op de bouwplaats bijvoorbeeld is tegenwoordig geen ongebruikelijk verschijnsel en de operator bestuurd fabrieken aan met een klik op de muis of ook via de tablet. Het gebruik van big data is ook een voorbeeld van digitalisering. Zo zijn in de Amsterdam Arena sensoren geplaatst die (op tijd) de staat van het onderhoud aangeven. Zo wordt ‘predictive maintenance’ mogelijk, waar we verder in dit rapport op terug komen. Een ander voorbeeld van data gedreven innovatie is het beïnvloeden van de energieprestaties van een gebouw d.m.v. sensoren.

KETENINTEGRATIE

Processen worden minder ad hoc op de bouwplaats geregeld. De ontwerp- en voorbereidingsfase wordt steeds belangrijker. Denk bijvoorbeeld aan ‘LEAN’ bouwen, de coördinatie van het bouwproces met behulp van Building Information Modelling (BIM) en virtual/augmented reality-toepassingen. Met ketenintegratie kunnen bedrijven ervoor kiezen om een bredere rol te pakken, zodat ze ook in de ontwerp- en beheerfase betrokken zijn bij een bouwproject. Deze zaken vragen om een goede (digitale) communicatie met partners en stakeholders (UWV5).

Het digitale bouwproces biedt de mogelijkheid om werkzaamheden productiever te maken en in te spelen op de groei in de markt. Het delen van informatie in de vorm van digitale gegevens tussen alle partijen in alle stadia van het bouwproces, van concept tot voltooiing, helpt de bouw naar een hoger niveau in de toekomst. Vertragingen en budgetoverschrijdingen worden verminderd door de BIM-principes toe te passen. BIM maakt het mogelijk informatie te delen in de vorm van digitale gegevens tussen alle partijen in alle stadia van het bouwproces, van concept tot voltooiing en daarna ook voor beheer en onderhoud. De voordelen van digitale constructie zijn aanzienlijk, niet alleen voor de klant maar voor iedereen in de supply-chain. Voor aannemers betekent het gebruik van een digitale workflow dat iedereen die bij een bouwproject betrokken is, in dezelfde richting werkt en problemen vroegtijdig worden opgespoord en opgelost.

“Er is enorme inzet op efficiënter werken. De versimpeling tussen de ketens gaat veel betekenen voor het werk op het uitvoerend vlak. Er wordt gekeken naar een stukje job carving en nieuwe differentiatie van functies op verschillende niveaus”
Agnes Flinkenflögel, Enexis Groep.

Machine-to-machine intelligentie tussen apparaten maakt het mogelijk om 3D-ontwerpgegevens rechtstreeks door te sturen naar grondverzetmachines die uitgerust zijn met machine besturing. Machinisten kunnen zo exact volgens het ontwerp het terrein vormgeven. Hetzelfde digitale proces kan worden toegepast bij het bouwen van de verbindende infrastructuur, zoals wegen, bruggen, spoorwegen en tunnels. Door middel van mobile-mapping wordt de omgeving razendsnel vastgesteld en kan er een terugkoppeling plaats vinden met BIM (TU-Delft).

DIGITAL TWINS

Een Digital Twin is in de basis een digitale vorm van een fysiek object of systeem. Het idee is verder gegroeid en omvat nu ook grotere simulaties zoals gebouwen, fabrieken en zelfs steden. Een Digital Twin komt neer op een virtuele versie van een product. Het is handig om een digitaal equivalent van een apparaat te hebben, vooral met de complexiteit van IoT-apparaten waar designers, IT’ers en datawetenschappers allemaal werken aan de optimalisatie van het product en kijken naar hoge efficiëntie en de ‘what if-scenario’s’.

De toepassingen hiervan zijn in allerlei sectoren terug te vinden, waaronder energie, transport, bouw en productie. Grote complexe objecten zoals vliegtuigmotoren, treinen, boorplatforms en turbines kunnen digitaal ontworpen en getest worden voordat ze daadwerkelijk fysiek worden geproduceerd. Deze digitale tweelingbroertjes kunnen ook een nuttige rol spelen bij onderhoud van apparatuur of machines, bijvoorbeeld doordat technici een voorgestelde oplossing kunnen proberen op de virtuele versie voor het wordt uitgerold op de fysieke tweelingbroer.