Automatisering in de scheepsbouw: invloed en rendabiliteit

Automatisering in de scheepsbouw verandert ingrijpend de manier waarop schepen worden ontworpen, gebouwd en onderhouden – van CNC-machines en lasrobots tot digitale tweelingen en Industrie 4.0. Als u als scheepswerf of toeleverancier wilt weten welke economische gevolgen deze verandering heeft en welk geschoold personeel hiervoor nodig is, biedt dit artikel u een overzicht van zowel de technologie als de economische gevolgen.

Hoe heeft de scheepsbouw zich ontwikkeld van ambacht tot automatisering?

Net als in andere industrietakken heeft de automatisering ook in de scheepsbouw ingrijpende veranderingen teweeggebracht. Digitale systemen, kunstmatige intelligentie en robots veranderen de planning, productie en het onderhoud van schepen en nemen daarbij steeds meer taken over.

In de Duitse scheepsbouw moet automatisering met name het concurrentievermogen van de bedrijven versterken. Deze verandering heeft economische en sociale gevolgen en laat zien welke technologieën en kwalificaties in de toekomst aan belang zullen winnen.

De scheepsbouw wordt tot op de dag van vandaag sterk gekenmerkt door ambachtelijk werk. Vroeger waren handmatige productieprocessen de norm op de scheepswerven. Verschillende scheepsontwerpen, grote onderdelen en werkzaamheden in de open lucht bemoeilijkten de standaardisatie en automatisering van veel processen. Vakmensen namen onder andere het op maat snijden van de staalplaten, het lassen van de secties en de binnenafwerking voor hun rekening. Daarbij werd ook gebruikgemaakt van machines die overwegend handmatig werden bediend.

Hoe heeft de digitalisering het ontwerpen van schepen veranderd?

De digitalisering opende nieuwe mogelijkheden voor het ontwerp en ondersteunde de verdere automatisering in de scheepsbouw. Papieren tekeningen maakten steeds meer plaats voor digitale ontwerpmodellen. Hiermee kunnen ontwerpers en ingenieurs schepen en onderdelen op de computer ontwerpen, de eigenschappen ervan simuleren en wijzigingen efficiënt doorvoeren. De digitale ontwerpgegevens kunnen bovendien worden gebruikt voor de daaropvolgende productiefasen.

Welke rol spelen CNC-machines in de moderne scheepsbouw?

CNC-machines vormen een belangrijk onderdeel van de geautomatiseerde productie. CNC staat voor „Computerized Numerical Control“, oftewel computergestuurde numerieke besturing. Hiermee kunnen bijvoorbeeld metalen platen nauwkeurig volgens digitale specificaties worden gesneden. Computergestuurde installaties nemen bovendien nog andere taken op zich, bijvoorbeeld bij het lassen. Ze vullen handmatige productieprocessen aan en vervangen afzonderlijke werkstappen.

De scheepsbouw in Duitsland blijft zich technologisch ontwikkelen. Digitale productiesystemen, robotica en AI-gestuurde toepassingen bieden nieuwe mogelijkheden om productieprocessen te verbeteren. In hoeverre deze technologieën worden ingezet, verschilt echter per scheepswerf, scheepstype en productiesector.

Waar worden robots tegenwoordig in de scheepsbouw ingezet?

Tot de toepassingsgebieden van robots in de scheepsbouw behoren lassen, brand- en lasersnijden, lakken en de montage van onderdelen. Ze kunnen vakmensen ontlasten bij fysiek zware of gevaarlijke werkzaamheden en terugkerende werkstappen met grote precisie uitvoeren. Onder geschikte bedrijfsomstandigheden blijft deze nauwkeurigheid ook bij langdurig gebruik behouden. Voorwaarden hiervoor zijn een passende programmering, regelmatig onderhoud en toezicht op de proceskwaliteit.

Hoe profiteren marineschepen en cruiseschepen van lasrobots?

Bij de bouw van marineschepen en cruiseschepen bieden lasrobots vooral voordelen bij goed bereikbare, terugkerende laswerkzaamheden. Bij een geschikte voorbereiding van de onderdelen en afgestemde procesparameters zorgen ze voor nauwkeurige lasnaden en een constante kwaliteit. Hun hoge herhalingsnauwkeurigheid draagt bij aan de betrouwbare productie van vergelijkbare onderdelen.

Wat zijn digitale tweelingen en hoe maakt AI er gebruik van?

Digitale tweelingen zijn virtuele afbeeldingen van schepen, onderdelen of technische systemen. Ze koppelen digitale modellen aan relevante ontwerp-, productie- of bedrijfsgegevens. Afhankelijk van de uitvoering ondersteunen ze de ontwikkeling, de planning van de exploitatie, het onderhoud en de modernisering van een schip.

Met simulaties is het bijvoorbeeld mogelijk om het stromingsgedrag van verschillende romp- en propellervormen te onderzoeken en het energieverbruik en de belasting van onderdelen in te schatten. Kunstmatige intelligentie helpt bij het analyseren van gegevens en het identificeren van geschikte ontwerpvarianten. Op basis hiervan kunnen ingenieurs het ontwerp van het daadwerkelijke schip optimaliseren en versterkingen aanbrengen waar dat nodig is.

Hoe zorgt Industrie 4.0 voor een betere afstemming tussen de productiestappen op de scheepswerf?

Industrie 4.0 staat op de scheepswerf voor de digitale koppeling van machines, systemen en productieprocessen. Dit omvat alles van de planning en materiaalinkoop tot de eindmontage en uitrusting. Door gegevens gezamenlijk te gebruiken, kunnen de afzonderlijke werkstappen beter op elkaar worden afgestemd.

Door de onderlinge koppeling kunnen foutbronnen en knelpunten in een vroeg stadium worden opgespoord. Met de juiste gegevensverzameling kunnen afwijkingen in realtime worden gevolgd en kunnen er tijdig tegenmaatregelen worden genomen. Zo kunnen de betrokken teams hun werkzaamheden beter coördineren en vertragingen beperken.

Zo kunnen vakmensen al tijdens de prefabricage installaties en voorzieningssystemen in de scheepssecties inbouwen, voordat deze bij het samenvoegen van de romp moeilijker toegankelijk worden. Een afgestemde planning bepaalt welke teams wanneer aan de slag gaan en welke materialen ze nodig hebben. Digitale systemen kunnen deze coördinatie ondersteunen.

Welke economische gevolgen heeft automatisering in de scheepsbouw?

Automatisering beïnvloedt de rendabiliteit van Duitse scheepswerven. Het kan de productiviteit verhogen, het materiaalgebruik optimaliseren en de productiekosten verlagen. Dit kan het concurrentievermogen versterken. Tegenover de mogelijke besparingen staan echter kosten voor aanschaf, integratie, onderhoud en opleiding. Of een investering de moeite waard is, hangt onder andere af van de bezettingsgraad en de betreffende productietaken.

Welke voordelen biedt automatisering op het gebied van kostenefficiëntie en productiviteit?

Automatisering verbetert de productiviteit en kostenefficiëntie van een scheepswerf. Robots en CNC-machines nemen daarbij bepaalde werkstappen over, zoals het op maat snijden van staalplaten of het lassen van onderdelen. Digitale besturingssystemen sturen deze processen aan en houden ze in de gaten. Afhankelijk van de toepassing levert dit de volgende voordelen op:

• grotere nauwkeurigheid en een lager foutenpercentage
• kortere doorlooptijden en een efficiëntere productie
• efficiënter materiaalgebruik en minder afval
• een gelijkmatigere kwaliteit en mogelijk lagere kosten per stuk
• betere planbaarheid en ondersteuning van de kwaliteitsborging
• flexibele aanpassing aan verschillende productietaken bij installaties die daarvoor zijn ontworpen

Voor de exploitatie van geautomatiseerde installaties hebben scheepswerven gekwalificeerde vakmensen nodig die de systemen programmeren, bewaken en onderhouden. Hierbij is een combinatie van vakmanschap en kennis van digitale besturingstechniek vereist. Als er binnen het eigen bedrijf een tekort is aan dergelijke vakmensen, kan gespecialiseerd uitzendwerk helpen om de personeelsbehoefte tijdelijk in te vullen.

Waarom draagt herhalingsnauwkeurigheid bij aan een hogere kwaliteit in de productie?

Een belangrijk voordeel van geautomatiseerde processen is hun hoge herhaalbaarheid. Robots herhalen onder geschikte omstandigheden geprogrammeerde bewegingspatronen met minimale afwijkingen. Dit draagt bij aan een constante productiekwaliteit, met name bij terugkerende taken.

Bij het lassen volgen robots vastgelegde bewegingsbanen en procesparameters. Als er fouten worden geconstateerd, moeten de oorzaken worden onderzocht en moeten bijvoorbeeld de programmering, de positionering van de onderdelen of de lasparameters worden aangepast. Ook geautomatiseerde processen vereisen een voortdurende kwaliteitscontrole.

Goed op elkaar afgestemde geautomatiseerde processen verbeteren de productiekwaliteit en verminderen de hoeveelheid nabewerking en het aantal afgekeurde producten. Hoe groot de besparingen zijn, hangt af van het betreffende proces, de kwaliteit van de onderdelen en de huidige productieomstandigheden. Minder defecte onderdelen en minder nabewerking verlagen de productiekosten.

Hoe zorgt automatisering ervoor dat de doorlooptijden bij grote projecten worden verkort?

Digitale netwerken maken het gemakkelijker om werkstappen op elkaar af te stemmen en geschikte activiteiten parallel te plannen. Geautomatiseerde installaties verkorten bovendien de verwerkingstijden van afzonderlijke productiestappen. In hoeverre de totale doorlooptijd hierdoor wordt verkort, hangt onder andere af van de beschikbare capaciteiten, de materiaalvoorziening en de onderlinge afhankelijkheden tussen de werkzaamheden.

Vooral bij terugkerende onderdelen of meerdere schepen uit een serie bieden gestandaardiseerde en geautomatiseerde processen voordelen. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn bij de bouw van vergelijkbare veerboten of marineschepen. De omvang van het project alleen maakt de scheepsbouw echter nog niet tot serieproductie.

Automatisering draagt bovendien bij aan een betere benutting van kapitaalintensieve installaties. Op de juiste wijze ontworpen robotsystemen maken lange bedrijfstijden en een meerploegendienst mogelijk. Hiervoor moeten onderhoud, materiaalvoorziening, procesbewaking en de beschikbaarheid van gekwalificeerd personeel worden gewaarborgd.

Opmerking: Vakmensen voor het programmeren, bewaken en onderhouden van geautomatiseerde productiesystemen kunnen worden ingezet in het kader van de uitzendwerkregeling. Daarbij moeten de wettelijke voorschriften van de Duitse wet op de uitzendwerkregeling (AÜG) worden nageleefd. Meer hierover leest u in ons artikel over de Tijdelijke werkgelegenheidswet (AÜG). Hoe digitalisering en bijscholing met elkaar samenhangen, leest u in ons artikel over Digitalisering en bijscholing in de scheepsbouw.

Conclusie

Automatisering verandert de Duitse scheepsbouw en vult de ambachtelijke sterke punten ervan aan met digitale en geautomatiseerde processen. CNC-machines, lasrobots, digitale tweelingen en gekoppelde productiesystemen kunnen de precisie, kwaliteit en productiviteit verbeteren en de doorlooptijden verkorten. Of het gebruik ervan economisch rendabel is, hangt af van de specifieke productieomstandigheden en de investerings- en exploitatiekosten. Gekwalificeerd personeel dat ambachtelijke kennis combineert met digitale besturingsvaardigheden blijft van cruciaal belang.

FAQ

Hoe heeft de scheepsbouw zich ontwikkeld van ambacht tot automatisering?

De scheepsbouw, die van oudsher door ambachtelijk vakmanschap werd gekenmerkt, is geleidelijk aangevuld met gemechaniseerde, computergestuurde en digitaal gekoppelde processen. Tegenwoordig ondersteunen digitale constructiemodellen de planning, terwijl CNC-machines en robots de betreffende productiestappen voor hun rekening nemen. Ambachtelijke vakkennis blijft echter noodzakelijk.

Wat is de rol van CNC-machines in de scheepsbouw?

CNC staat voor „Computerized Numerical Control“, oftewel computergestuurde numerieke besturing. CNC-machines voeren bewerkingsstappen uit volgens geprogrammeerde specificaties en worden in de scheepsbouw bijvoorbeeld gebruikt voor het nauwkeurig op maat snijden van metalen platen.

Waar worden robots tegenwoordig het meest ingezet in de scheepsbouw?

Tot de toepassingsgebieden behoren lassen, brand- en lasersnijden, lakken en de montage van onderdelen. Welke taken robots op zich nemen, hangt af van de uitrusting van de scheepswerf en de eisen van het betreffende productieproces.

Wat is een digitale tweeling in de scheepsbouw?

Een digitale tweeling is een virtuele weergave van een schip of een van zijn systemen, die is gekoppeld aan relevante ontwerp-, productie- of bedrijfsgegevens. Deze kan ondersteuning bieden bij de ontwikkeling, simulatie, het onderhoud en de modernisering. Kunstmatige intelligentie kan worden ingezet als aanvulling op de gegevensanalyse.

Wat betekent Industrie 4.0 voor scheepswerven?

Industrie 4.0 verwijst naar de digitale koppeling van machines, systemen en productieprocessen. Op scheepswerven kan dit de afstemming vanaf de planning tot en met de eindmontage verbeteren en ertoe bijdragen dat foutbronnen en knelpunten in een vroeg stadium worden opgespoord.

In hoeverre zorgt automatisering voor een daling van het foutenpercentage in de scheepsbouw?

Geautomatiseerde processen kunnen fouten, uitval en nabewerking verminderen. In hoeverre het foutenpercentage daalt, hangt af van het productieproces en de betreffende uitgangsvoorwaarden. Zonder betrouwbare gegevens is het niet mogelijk om een algemeen geldend percentage te noemen.

Welke invloed heeft automatisering op de doorlooptijden bij grootschalige projecten?

Automatisering kan afzonderlijke productiestappen versnellen. Digitale netwerken vergemakkelijken bovendien de afstemming en parallelle planning van geschikte werkzaamheden. In hoeverre de doorlooptijd van een groot project wordt verkort, hangt af van de organisatie, de beschikbare capaciteiten en de materiaalvoorziening.

Welke vakmensen zijn er nodig voor geautomatiseerde scheepswerven?

Er is vraag naar vakmensen die ambachtelijke kennis combineren met kennis van digitale besturingstechniek. Tot hun taken behoren bijvoorbeeld het programmeren, controleren en onderhouden van CNC-machines en robotsystemen.