1. Resumé
Den digitale revolution vil i de næste år for alvor gøre sit indtog inden for fremstillingsindustrien. Tilgængeligheden af store mængder data og øget computerkraft sammenholdt med kunstig intelligens, automatisering, robotteknologier, additive fremstillingsteknologier og menneske-maskine interaktion medfører innovation, der vil forandre fremstillingsindustrien, som vi kender den i dag.
2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder
Der er bred enighed om at digitalisering fremadrettet vil have stor indflydelse på alle led i værdikæden og vil ændre fremtidens fremstillingsindustri.
Datalagring er billig og fleksibel, og avancerede analyser og kunstig intelligens giver os nye muligheder for at trække viden ud af store mængder data. Fremskridt inden for digitale modeller og værktøjer vil have stor betydning for træning og instruktion og vil løfte bruger interfaces til avanceret udstyr og robotter til det næste niveau.
I det næste årti vil det ligeledes være forventeligt at virksomhederne får mulighed for digitalt at forbinde fysiske aktiver, således at der vil være en løbende datastrøm på tværs af værdikæden og dermed ”end-to-end” synlighed og transparens.
Selvom fremstillingsvirksomhederne allerede nu genererer rigtig mange data, er der endnu få virksomheder, der udnytter dette fuldt ud, selvom disse data både giver stor indsigt samt har stor betydning for lønsomheden og driften i al almindelighed.
Erkendelsen om digitaliseringens muligheder og trusler er kendt over hele verden og der er igangsat en række initiativer på området, herunder Tysklands ”Industri 4.0” indsats samt Kinas ”Made in China 2025”. I USA er seks store forskningsinstitutioner gået sammen om at danne National Network for Manufacturing Innovation. Formålet er at fremskynde udviklingen og anvendelsen af nye digitale produktionsteknologier.
Selvom der er stor inspiration at hente fra de internationale initiativer er det ligeledes vigtigt at fremtidens digitale fremstillingsindustri bliver tilpasset danske forhold. Den danske fremstillingsindustri er kendetegnet ved en høj andel af små og mellemstore virksomheder, en produktion, der er præget af low vokumen/high mix med en stor grad af kundetilpasning. Dette fordrer en høj fleksibilitet og agilitet fra virksomhedernes side samt evnen til at udnytte medarbejdernes kompetencer og engagement, herunder nye variationer inden for menneske-maskine interaktion.
Der ligger en høj værdi i integrationen af nye avancerede digitale produktionsteknologier med de menneskelige kompetencer og det skaber grundlag for udvikling af denne nye integrerede viden.
Ledelse af den digitale transformation vil være et strategisk indsatsområde, som de fleste virksomheder er nødt til at forholde sig til, men det vil ligeledes skabe mulighed for at forbinde kunder og arbejdsstyrke i et helt anderledes netværk end hidtil set.
3. Forskningsbehov
McKinsey Digital har i deres rapport ”Industry 4.0 How to navigate digitization of the manufacturing sector” opstillet 3 modeller for fremtidens produktion;
- Smart og fuldautomatiseret masseproduktion, hvor produktionen er digitaliseret og automatiseret for derigennem at opnå en kosteffektiv produktion.
- Kundeorienteret produktion, hvor styrken ligger i fuld kundetilpasning, et-styks produktion og en meget høj responsevne.
- Produktion i en kasse, sådan at forstå, at produktionsapparatet er mobilt, små skala produktion med lave anlægsinvesteringer.
For alle 3 scenarier gælder at digitalisering, agilitet og nye avancerede produktionsteknologier er essentielle. Der er derfor behov for forskning i en lang række områder for at få udnyttet potentialet i fremtidens produktion. Disse omfatter:
- Integreret tilgang til kvalitet, sikkerhed, vedligeholdelse, gennem-løbstid og produktivitet. Takket være real-time datastrømme og intelligente styringer, vil man i fremtiden kunne forudsige og planlægge vedligehold i produktionen. Gennem udvikling af produktions-systemer baseret på kunstig intelligens vil det være muligt at fejl-korrigere og reducere nedetid for produktionsapparatet.
- Menneske maskine/robot samarbejde. Dette vil medføre en gen-tænkning af arbejdsstyrkens rolle i produktionen, og dermed nye uddannelses- og træningsbehov.
- Samarbejdsfordeling mellem mennesker og robotter – full-autonomy vs. shared-autonomy på robotsiden.
- Nye kunstige intelligens teknologier, så som Deep Learning, der vil kunne løfte de nuværende produktionssystemer til et helt nyt niveau af intelligent autonomi
- Rekonfigurerbare celler, selv-regulerende celler via smarte sensorer/devices, herunder udvikling af modulære celler for hurtig opstart af ny produktion samt interoperationalitet og intelligente produktionssystemer med menneskelignende evner til at tage beslutninger.
- Servicerobotter. Udvikling af beslutningsevne og Situation Awareness, der er nødvendigt for at kunne håndtere usikkerheder i omgivelser og objekter samt håndtere uforudsete hændelser.
- On-site produktionsteknologier. Udvikling af fleksible, modulære og mobile produktionsanlæg, der er baseret på avancerede fremstillingsprocesser til lokal produktion af fx (nano)materialer, komponenter og produkter.
- Digital modellering og simulering af produktionen for derigennem at udvikle beslutningsstøtte gennem samspil mellem virtuel og fysisk
produktion. Udvikle en holistisk virtuel produktionstilgang, der kan understøtte hele livscyklussen for produktionssystemet gennem et digitalt spejl af produktionen.
4. Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen
Fremstillingsindustrien står over for en digital transformation, der nødvendiggør samarbejder med mange forskellige aktører i det samlede produktionsøkosystem.
Det vil være formålstjenligt, hvis der er muligheder for at sammensætte forsknings- og udviklingskonsortier på tværs af brancher for derigennem at accelerere omstillingen i fremstillingsvirksomhederne. Eksempelvis vil samarbejder med data analytics virksomheder og nye digitale platforme kunne skabe grobund for nye digitale servicekoncepter, der er understøttet af produkter i stedet for traditionelle produkter, hvor der efterfølgende udvikles servicekoncepter til.
Det er forventeligt, at det vil kræve en betydelig indsats at skabe rum for produktionsmedarbejderne til at udnytte de nye muligheder og barrierer, der vil opstå gennem den digitale transformation, herunder læring af nye arbejdsgange og tilegnelse af nye teknologiske platforme. Her tænkes særligt på, hvordan fremtidens autonome systemer, kunstig intelligens, Virtuel Reality, Augmented Reality og kollaborative robotter kan supplere og fremskynde den menneskelige læringsproces på alle niveauer. Kort sagt, hvordan medarbejdere og teknologier indgår i en fælles lærende symbiose.
Der er ligeledes behov for samspil mellem forskningen og den teknologiske rådgivning, som kan understøtte den potentielle værditilvækst, de danske virksomheder kan opnå gennem en strategisk udnyttelse af IoT og under-liggende datastrømme.
Et af de centrale virkemidler er at fokusere på at skabe stærke innovative og kompetente økosystemer omkring virksomhederne. Manufacturing Academy of Denmark, MADE er et eksempel på sådan et økosystem, hvor ny viden udvikles og sættes i spil gennem innovationsprojekter med studerende, forskere, GTS-institutter og virksomheder.
Der bør være et særligt fokus på understøttelse af små og mellemstore virksomheders digitale transformation, da disse kan have vanskeligt ved at tiltrække den nødvendige kompetence til virksomheden. Samtidig bør der også være et særskilt fokus på at omsætte mulighederne inden for den digitale transformation til nye forretningsprocesser og løsninger
Det vil ligeledes være væsentligt med et styrket internationalt samarbejde, således at de danske kompetencer kommer i spil i forhold til de internationale værdikæder.
5. Danske forudsætninger
Danmark har styrkepositioner på både forsknings- og teknologiniveau, der kan videreudvikle de internationale tendenser inden for produktion til danske forhold.
Vores agile, fleksible og modulære tilgang vil være en klar styrkeposition i forhold fremtidens produktion.
Der er stærke produktionsforskningsmiljøer på DTU, AAU, SDU, AU og CBS, der støtter op om denne styrkeposition. Dertil kommer stærke produktionsmiljøer hos videninstitutioner som fx Teknologisk Institut, hvor specielt robot- og automationsmiljøet samt nanoproduktionsfaciliteterne er af høj international klasse med stærke internationale samarbejdsrelationer.
Manufacturing Academy of Denmark, MADE samler ligeledes en stor del af produktionsmiljøet. I MADE arbejder store og små virksomheder samt GTS-Institutter og universiteter sammen i klynger om at skabe og dele ny viden inden for områder som anvendelse af 3D print og nye produktionsprocesser, fleksibel automatisering, livslang produkttilpasning, og sensorer og kvalitetskontrol.
Danmark har en række veletablerede, store virksomheder, som allerede står stærkt internationalt. Men de fleste danske virksomheder er mindre eller små virksomheder, hvoraf mange er leverandører til de store virksomheder. Der er flere analyser som peger på et stort uudnyttet potentiale i at løfte disse virksomheder og skabe et nyt vækstlag i dansk industri.
Sideløbende hermed ser vi en national udfordring, i og med at der ikke er skabt en eneste virksomhed med mere end 1.000 ansatte de seneste 20 år. Dette er specielt bekymrende i forhold til produktionsindustrien, da denne traditionelt genererer en betydelig afledt vækst i andre virksomheder.
6. Mål, effekt og perspektiver
Fremtidens digitale produktion vil betyde en øget fleksibilitet og agilitet samtidig med at produktiviteten forøges. Ligeledes vil det forebyggende vedligehold betyde en væsentlig reduktion af fejl og nedetid i produktionen.
Det forventes ligeledes at omstillingstiden til nye produktionslinjer vil blive væsentlig reduceret gennem virtuel idriftsættelse og selvlærende systemer.
Forskningsindsatsen kan give et væsentligt bidrag til at de danske produktionsvirksomheder kan forøge deres produktivitet og dermed deres konkurrenceevne.
Det er ligeledes forventningen, at der som følge af de nye måder at tænke produktion på, vil kunne opstå nye virksomheder, der vil kunne udvikle teknologier og services til det internationale marked.
Forskningsindsatsen kan bidrage vækst i eksporten, og det skaber vækst i Danmark. Samtidig er eksport med til at opbygge og udvikle kompetencer, der bidrager positivt til konkurrenceevnen både for den enkelte virksomhed og branchen.
7. Kontaktperson
Anne-Lise Høg Lejre, Direktør for divisionen Produktion, Teknologisk Institut, 72203116, alh@teknologisk.dk.
8. Forslagets prioritering
Forslaget har høj prioritet.