Besparingsmogelijkheden door automatisering in de scheepsbouw

In ons artikel over de invloed van automatisering op de scheepsbouw hebben we de technologische basis al besproken. In dit artikel gaan we dieper op het onderwerp in en laten we concreet zien welke Besparingsmogelijkheden die voor scheepswerven voortvloeien uit materiaal, energie en arbeidsuren – inclusief een rekenvoorbeeld voor drie scheepsprojecten van verschillende omvang.

Hoe zorgt geautomatiseerd snijden voor minder materiaalverspilling?

Geautomatiseerde snij- en productiesystemen kunnen onderdelen nauwkeurig en met een constante kwaliteit bewerken. Met de juiste programmering en instellingen kunnen hierdoor foutieve sneden en materiaalverlies worden beperkt. Bij het snijden van staalplaten dragen nauwkeurige sneden en een efficiënte opstelling van de onderdelen ertoe bij dat het beschikbare materiaal beter wordt benut. Dit kan de materiaalkosten verlagen en hulpbronnen sparen.

Hoe zorgen slimme nestingprogramma's voor een efficiënter gebruik van grondstoffen?

Nestingprogramma’s optimaliseren de indeling van de te snijden onderdelen op een materiaaloppervlak, bijvoorbeeld een staalplaat. Zo kan het beschikbare oppervlak beter worden benut en wordt het afval verminderd. Dit kan de materiaalkosten verlagen en bijdragen aan een meer grondstofbesparende scheepsbouw.

Hoe zorgt automatisering ervoor dat de variabele kosten per onderdeel dalen?

Automatisering kan de variabele kosten per onderdeel verlagen door de arbeidsinspanning, het materiaalverbruik en de nabewerking te verminderen. Vooral bij de serieproductie van gestandaardiseerde componenten en modules kunnen geoptimaliseerde processen herhaaldelijk worden toegepast. Hoe groot de besparingen zijn, hangt onder andere af van de complexiteit van de onderdelen, de bezettingsgraad van de installaties en de mate van automatisering. Scheepswerven zouden daarom het daadwerkelijke verbruik van arbeid en middelen regelmatig moeten registreren en evalueren.

Hoe dragen gegevensverzameling en documentatie bij aan kwaliteitsmanagement?

Geautomatiseerde productiesystemen kunnen productiegegevens registreren en beschikbaar stellen voor analyse. Welke werkstappen, montageprocessen en lasparameters worden gedocumenteerd, hangt af van de gebruikte techniek en de configuratie daarvan. De gegevens helpen de verantwoordelijke vakmensen om processen te doorgronden, mogelijke oorzaken van fouten te onderzoeken en maatregelen af te leiden om de processen te verbeteren.

Digitale documentatie maakt productieprocessen transparanter. Inzichten op basis van eerdere productiegegevens kunnen helpen om foutbronnen te herkennen voordat een nieuwe productieronde wordt gestart. Als er tijdens de productie afwijkingen worden vastgesteld, kunnen vakmensen de oorzaken onderzoeken en de installaties indien nodig bijstellen. Hierdoor kan het risico op terugkerende fouten worden verkleind en de inspanning voor nabewerking worden beperkt.

Een systematische gegevensverzameling en documentatie ondersteunt het kwaliteitsmanagement. Het maakt processen en testresultaten traceerbaar en vormt de basis voor voortdurende verbeteringen. De gedocumenteerde informatie kan bovendien dienen als bewijsmateriaal bij audits en certificeringsprocedures, mits deze voldoet aan de betreffende eisen.

Is automatisering ook geschikt voor de productie van unieke exemplaren, zoals jachten en onderzoeksschepen?

Automatisering biedt vooral voordelen bij gestandaardiseerde en terugkerende productieprocessen. Ze kan echter ook worden ingezet voor bepaalde werkstappen bij de bouw van individuele jachten of onderzoeksvaartuigen. Digitale planning, digitale tweelingen en, indien nodig, AI-ondersteunde methoden kunnen daarbij helpen om processen af te stemmen op verschillende onderdelen en eisen. Ook op maat gebouwde schepen bevatten onderdelen waarvan de productie terugkerende werkstappen omvat. Of de automatisering daarvan economisch rendabel is, hangt onder andere af van de programmeer- en instelkosten en van de bezettingsgraad van de installaties.

Bij de bouw van jachten en onderzoeksvaartuigen kunnen geautomatiseerde processen en ambachtelijk werk met elkaar worden gecombineerd. Daarbij worden geschikte productiestappen geautomatiseerd, terwijl vakmensen zorgen voor individuele aanpassingen en complexe montagewerkzaamheden.

Rekenvoorbeeld: Welke invloed heeft automatisering op de kosten van drie scheepstypen?

Aan de hand van een kleine jacht, een middelgroot fregat en een groot cruiseschip kan ter illustratie worden getoond hoe besparingen door automatisering kunnen worden berekend. De volgende waarden dienen uitsluitend als vereenvoudigde modelveronderstellingen. Ze zijn geen richtwaarden voor de daadwerkelijke kosten van deze scheepstypen.

Voor het model gelden de volgende aannames:

• De hoeveelheid handmatig werk neemt met 30 % af.
• Per werkuur wordt een kostprijs van 35 € gehanteerd.
• Het energieverbruik daalt met 10 %. De veronderstelde energieprijs bedraagt 0,20 € per kWh.
• De hoeveelheid afval daalt ten opzichte van de uitgangswaarde met 15 %.
• Het aandeel van de nabewerking in het totale aantal werkuren daalt van 5 % naar 1 %.

Voor de daaropvolgende berekening zijn nog twee aannames nodig:

• De oorspronkelijke hoeveelheid afval of de materiaalwaarde daarvan moet worden vermeld. 15 % minder afval betekent niet 15 % minder totale materiaalkosten.
• Er moet duidelijk zijn of de bespaarde nabewerking al is meegerekend in de 30 % minder werkuren. Anders bestaat het risico op dubbele verrekening. Bovendien moet het aandeel van 1 % een duidelijk referentiepunt hebben.

Voor de drie modelprojecten worden de volgende uitgangswaarden aangenomen:

Scheepstype	Werkuren	Materiaalkosten	Energieverbruik
Klein jacht	20.000 uur	300.000 €	50.000 kWh
Middelgroot fregat	150.000 uur	2,5 miljoen euro	500.000 kWh
Groot cruiseschip	1,2 miljoen uur	25 miljoen euro	5 miljoen kWh

Voor toepassing op een concreet scheepsbouwproject moeten de aannames in het model worden vervangen door projectspecifieke gegevens.

In het volgende artikel berekenen we op basis hiervan de voorbeeldbesparingen voor alle drie de scheepstypen.

Opmerking: Ook bij het gebruik van geautomatiseerde productiesystemen blijven gekwalificeerde vakmensen voor programmering, toezicht en bijstelling onmisbaar. Deze 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). De technologische basisprincipes van automatisering in de scheepsbouw kunt u nalezen in ons vorige artikel over de Automatisering in de scheepsbouw.

Conclusie

Automatisering kan in de scheepsbouw de arbeidslast verminderen, het materiaalgebruik optimaliseren en het kwaliteitsbeheer ondersteunen. Of ook het energieverbruik daalt, hangt af van de gebruikte installaties en processen. Naast de serieproductie komen geselecteerde toepassingen ook in aanmerking bij de bouw van individuele jachten en onderzoeksschepen. Bepalend zijn geschikte processen, gekwalificeerd personeel en een economisch verantwoorde integratie. De gepresenteerde modelaannames vormen de basis voor de voorbeeldberekening in het volgende artikel. Hoe hoog de besparingen daadwerkelijk uitvallen, moet voor elk project aan de hand van concrete gegevens worden vastgesteld.

FAQ

Hoeveel materiaalkosten kunnen worden bespaard door geautomatiseerd snijden?

Een nauwkeurige snede en een geoptimaliseerde plaatsing van de onderdelen op de staalplaten kunnen materiaalverlies en daarmee de materiaalkosten verminderen. Hoe groot de besparingen zijn, hangt onder andere af van de geometrie van de onderdelen en het huidige materiaalgebruik. Hiervoor kan geen algemeen percentage worden opgegeven.

Hoe groot kunnen de besparingen door automatisering bij serieproductie zijn?

Bij gestandaardiseerde componenten en modules kan automatisering de variabele kosten per onderdeel verlagen. De hoogte van de besparingen hangt onder andere af van de mate van automatisering, de bezettingsgraad van de installaties en de huidige productieprocessen. De in het rekenvoorbeeld aangenomen 30 % hebben betrekking op minder handmatige werkuren, niet op de totale variabele kosten.

Waarvoor dient de gegevensverzameling bij geautomatiseerde productieprocessen?

Door gegevens te registreren worden gedocumenteerde productieprocessen traceerbaar en wordt het onderzoek naar de oorzaken van fouten en de voortdurende verbetering van de processen ondersteund. De geregistreerde gegevens kunnen bovendien dienen als bewijsstukken voor certificeringsprocedures, mits ze aan de betreffende eisen voldoen. De omvang van de documentatie hangt af van het gebruikte systeem.

Is automatisering ook rendabel bij maatwerk, zoals jachten?

Automatisering kan ook bij maatwerk de moeite waard zijn, met name bij terugkerende werkstappen of vergelijkbare onderdelen. Of de inzet ervan rendabel is, hangt onder andere af van de programmeer- en insteltijd en van de bezettingsgraad van de installaties. Geautomatiseerde processen en handmatig werk kunnen elkaar daarbij aanvullen.

Op welke aannames is het rekenvoorbeeld gebaseerd?

Het vereenvoudigde model gaat uit van 30 % minder handmatige werkuren, een kostprijs van 35 € per werkuur en 10 % minder energieverbruik bij een energieprijs van 0,20 €/kWh. Daarnaast wordt uitgegaan van 15 % minder materiaalverspilling en een daling van het aandeel nabewerking van 5 % naar 1 %. Deze waarden dienen ter illustratie en zijn geen algemene richtwaarden voor de sector.

Hoeveel werkuren zijn er nodig voor de bouw van de voorbeeldschepen?

Als uitgangswaarden vóór de veronderstelde automatisering worden in het model 20.000 werkuren voor het kleine jacht, 150.000 voor het middelgrote fregat en 1,2 miljoen voor het grote cruiseschip gehanteerd. Het gaat hier om illustratieve modelwaarden, niet om algemene richtwaarden voor deze scheepstypen.

Zijn er ondanks automatisering nog steeds geschoolde arbeidskrachten nodig?

Geautomatiseerde installaties moeten worden geprogrammeerd, gecontroleerd en indien nodig bijgesteld, waardoor gekwalificeerd personeel onmisbaar blijft.