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 de gehele productie in alle sectoren heeft ook de automatisering in de scheepsbouw ingrijpende veranderingen teweeggebracht. Zo worden schepen tegenwoordig op een andere manier ontworpen, gebouwd en onderhouden. Daarbij nemen digitale systemen, AI en robots steeds meer taken op zich in elke fase van het werk.

Juist in de Duitse scheepsbouw draagt automatisering ertoe bij dat bedrijven hun positie in de internationale concurrentiestrijd versterken. Deze verandering heeft economische en sociale gevolgen en laat nu al belangrijke trends voor de toekomst zien.

De scheepsbouw was en is een ambachtelijke sector. Vroeger waren op de scheepswerven dan ook vooral handmatige productieprocessen gangbaar. De schepen waren allemaal verschillend, de onderdelen enorm groot, en de bouw vond vaak in de open lucht plaats. Daardoor was er in de productie ook niet per se veel ruimte voor de eerste machines om een rol te spelen. Dat betekent dat mensen het snijden van de staalplaten, het lassen van de secties en de volledige binnenafwerking voor hun rekening namen. Machines, als die al werden ingezet, werden handmatig bediend.

Hoe heeft de digitalisering het ontwerpen van schepen veranderd?

Maar toen kwam de digitalisering, die het begin van de automatisering met zich meebracht. Tot dan toe werden de afzonderlijke schepen en constructies uitsluitend op papier getekend. Nu konden de ontwerpers en ingenieurs ze digitaal modelleren. Daardoor konden ze beter op de computer worden getest en gepland, en konden de tekeningen veel nauwkeuriger worden gemaakt.

Welke rol spelen CNC-machines in de moderne scheepsbouw?

Vervolgens kwamen de CNC-machines in gebruik. CNC staat daarbij voor „Computerized Numerical Control“. Deze machines waren in staat om metalen platen nauwkeurig op maat te snijden. Ze konden ook in geautomatiseerde lasinstallaties worden ingezet. Daarmee begon het proces waarbij puur handwerk werd aangevuld met nieuwe werkwijzen en gedeeltelijk werd vervangen.

Op dit moment ondergaat de scheepsbouw in Duitsland nog steeds een razendsnelle verandering. Daarbij is verandering op dit moment de enige constante binnen de bedrijven. Er zijn nieuwe digitale productiesystemen, robots, AI-besturingssystemen en dergelijke, die nu overal hun intrede doen.

Waar worden robots tegenwoordig in de scheepsbouw ingezet?

Een belangrijk toepassingsgebied voor robots zijn de verschillende lasprocessen, brand- en lasersnijden, het aanbrengen van laklagen en het nauwkeurig monteren van onderdelen. Hier bewijzen ze hun waarde, omdat ze mensen deels uit de buurt van deze gevaarlijke werkzaamheden kunnen houden en deze taken vaak veel nauwkeuriger kunnen uitvoeren. Dit laatste geldt niet alleen voor een bepaald moment, maar ook voor werkzaamheden die uren of dagen duren. Waar mensen vermoeid raken en fouten maken, kan een lasrobot zelfs na twaalf uur nog nauwkeurige lasnaden aanbrengen.

Hoe profiteren marineschepen en cruiseschepen van lasrobots?

Vooral op marineschepen en grote cruiseschepen kunnen robots met hun armen goed worden ingezet. Ze brengen de lasnaden nauwkeurig en met een hoge kwaliteit aan. Maar bovenal kunnen ze deze werkzaamheden naar believen herhalen en daarbij hun precisie en kwaliteit behouden.

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

Digitale tweelingen zijn de afbeeldingen of modellen van echte schepen die in de computer bestaan. Deze modellen lijken op het echte schip dat ze weergeven en worden gebruikt voor de planning van de bouw, het onderhoud, upgrades en het gebruik.

Kunstmatige intelligentie kan nu met deze modellen werken. Daartoe simuleert ze bijvoorbeeld het stromingsgedrag om betere romp- en propellervormen te vinden. De AI kan ook het energieverbruik berekenen en de materiaalbelasting bepalen. Hierdoor kunnen de digitale tweelingen nauwkeuriger worden ontworpen. In plaats van bijvoorbeeld kritieke delen te zwak en niet-kritieke delen te sterk te versterken, kunnen de ingenieurs de versterkingen precies daar aanbrengen waar ze tijdens de levensduur van het schip ook daadwerkelijk nodig zijn.

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

Ook het principe van Industrie 4.0 doet zijn intrede in de scheepswerven. Hierbij worden de afzonderlijke productiestappen en taken volledig met elkaar verbonden. Dit strekt zich uit van de planning en de inkoop van materialen tot de eindmontage en uitrusting. Dankzij deze koppeling worden deze vele afzonderlijke stappen één enkel, continu proces.

Door alle stappen met elkaar te verbinden, kunnen foutbronnen worden opgespoord en kunnen vooral knelpunten van meet af aan worden voorkomen of zodanig worden ingepland dat ze geen negatieve gevolgen hebben voor het totale proces. Fouten die zich vervolgens daadwerkelijk voordoen, kunnen direct in realtime worden opgespoord en onmiddellijk worden gecorrigeerd. Daarbij verlopen de afzonderlijke werkzaamheden in de betreffende fasen hand in hand, zodat ze elkaar ondersteunen en niet hinderen.

Wanneer de segmenten bijvoorbeeld uit de prefabricage komen, installeren de vakmensen de installaties en toevoersystemen direct gezamenlijk, voordat de toegangen door het in elkaar zetten van de romp worden afgesloten of moeilijker toegankelijk worden. Door het gehele proces als één geheel te plannen, kunnen verschillende teams voor verschillende werkzaamheden direct worden samengebracht, waarna ze ter plaatse met elkaar samenwerken.

Welke economische gevolgen heeft automatisering in de scheepsbouw?

De automatisering in de Duitse scheepsbouw is een technologische factor die ook aanzienlijke economische gevolgen met zich meebrengt. Deze variëren van een betere kostenefficiëntie en een hogere productiviteit tot concurrentievoordelen, de toeleveringsketen en diverse stimuleringsprogramma’s.

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

Automatisering is een van de belangrijkste factoren voor het verhogen van de productiviteit en daarmee ook van de kostenefficiëntie. Vroeger voerden de medewerkers op de scheepswerven veel werkstappen handmatig uit. Dat varieerde van het plasmasnijden van de afzonderlijke staalplaten tot het lassen van de verschillende secties. Tegenwoordig worden deze taken overgenomen door robots, digitale besturingssystemen en CNC-gestuurde machines. De voordelen die hieruit voortvloeien, leiden vervolgens tot kostenbesparingen en een hogere productiviteit. Deze voordelen zijn:

• Een hogere nauwkeurigheid en een lager foutenpercentage
• Kortere doorlooptijden en een efficiëntere productie
• Verbeterd materiaalgebruik
• Constante kwaliteit tegen lagere kosten per stuk
• Betere planbaarheid en kwaliteitsborging
• Flexibiliteit, ook bij complexe processen

Scheepswerven die deze geautomatiseerde installaties exploiteren, hebben daarvoor gekwalificeerd personeel nodig dat de systemen programmeert, bewaakt en onderhoudt. Juist deze combinatie van traditioneel vakmanschap en digitale besturingskennis is vaak schaars op de arbeidsmarkt en kan doelgericht worden aangevuld met gespecialiseerd uitzendpersoneel.

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

Geautomatiseerde processen bieden tal van voordelen, maar een van de belangrijkste wordt vaak over het hoofd gezien. Dankzij de automatisering en de nauwkeurige besturing kunnen ze zo vaak als gewenst worden herhaald. Waar een mens bij elke herhaling voortdurend nieuwe, kleine afwijkingen maakt, herhaalt een robot het proces keer op keer tot op de millimeter nauwkeurig.

De robots, bijvoorbeeld bij het lassen, volgen een vooraf vastgesteld plan. Als er fouten optreden, kan het plan worden aangepast. Dit gebeurt totdat het plan geperfectioneerd is, waarna de robots de instructies bij elke doorloop herhalen. Dit verloopt zonder vermoeidheid en onafhankelijk van de omgevingsomstandigheden.

Het resultaat is een aanzienlijk hogere kwaliteit. Zo hoeven lasnaden nauwelijks meer te worden nabewerkt en is het aantal afkeuringen bij de productie van onderdelen aanzienlijk kleiner. In de praktijk kunnen de fouten met wel 70 % worden teruggedrongen, wat uiteraard ook tot uiting komt in de productiekosten.

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

Zodra de productiesystemen digitaal met elkaar zijn verbonden, kunnen ze verschillende werkstappen tegelijkertijd uitvoeren. Daardoor voltooien ze hetzelfde werk in veel minder tijd. Waar het vroeger weken duurde om scheepssecties af te werken, kan dit nu tot dagen worden teruggebracht.

Vooral voor grote scheepswerven is dat de moeite waard. Hier vindt een productie plaats die, vanwege de omvang van de projecten en het aantal orders, lijkt op serieproductie. Dat is bijvoorbeeld vooral het geval bij veerboten en marineschepen. De gelijktijdige uitvoering van de werkzaamheden levert daarbij tijdwinst op die snel oploopt.

Bovendien zorgt automatisering ervoor dat installaties, die op zich al duur waren, veel beter kunnen worden benut. Robots kunnen zonder problemen 24 uur per dag werken, zonder dat dit ten koste gaat van de kwaliteit.

Opmerking: Vakmensen die geautomatiseerde productiesystemen programmeren, bewaken en onderhouden, kunnen op een juridisch verantwoorde manier worden ingezet via uitzendwerk volgens de Duitse wet op de uitzendarbeid (AÜG). 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

Door automatisering is de Duitse scheepsbouw uitgegroeid van een puur ambachtelijke sector tot een sterk genetwerkte, digitaal aangestuurde industrie. CNC-machines, lasrobots, digitale tweelingen en Industrie 4.0-netwerken zorgen voor een meetbare toename van precisie, kwaliteit en productiviteit – en dat bij kortere doorlooptijden en een betere kostenefficiëntie. Voor scheepswerven betekent dit tegelijkertijd een groeiende behoefte aan vakmensen die klassiek vakmanschap combineren met digitale besturingscompetenties.

FAQ

Hoe heeft de scheepsbouw zich ontwikkeld van ambacht tot automatisering?

Vroeger waren handmatige productieprocessen de norm, totdat digitale ontwerpmodellen en later CNC-machines het puur handwerk aanvulden en gedeeltelijk vervingen.

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

CNC staat voor „Computerized Numerical Control“ en maakt het mogelijk om metalen platen nauwkeurig op maat te snijden en geautomatiseerde lasinstallaties te bedienen.

Waar worden robots tegenwoordig het meest ingezet in de scheepsbouw?

Vooral bij het lassen, brand- en lasersnijden, lakken en het nauwkeurig monteren van onderdelen, met name bij marineschepen en grote cruiseschepen.

Wat is een digitale tweeling in de scheepsbouw?

Een digitale tweeling is een computergebaseerde weergave van een echt schip, die wordt gebruikt voor planning, onderhoud, upgrades en simulaties met kunstmatige intelligentie.

Wat betekent Industrie 4.0 voor scheepswerven?

Industrie 4.0 verbindt alle productiestappen, van de planning tot de eindmontage, tot één doorlopend proces, waardoor foutbronnen en knelpunten in een vroeg stadium worden opgespoord.

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

In de praktijk kunnen fouten dankzij geautomatiseerde, herhaalbare processen met wel 70 % worden verminderd, wat ook de productiekosten aanzienlijk verlaagt.

Welke invloed heeft automatisering op de doorlooptijden bij grootschalige projecten?

Digitaal gekoppelde productiesystemen kunnen werkstappen parallel uitvoeren, waardoor de doorlooptijd voor het vervaardigen van scheepssecties van weken tot dagen kan worden verkort.

Welke vakmensen zijn er nodig voor geautomatiseerde scheepswerven?

Er is vraag naar vakmensen die klassiek vakmanschap combineren met digitale besturingsvaardigheden, bijvoorbeeld voor het programmeren, bewaken en onderhouden van CNC-machines en robotica.