RSS
LinkedIN
Artikel
Invoering van geautomatiseerde productiesystemen: ingrijpende uitdaging voor de bouw
Door: Karl BijsterveldOktober 2005
Rapport SBR schetst gedetailleerde stand van zaken
Invoering van geautomatiseerde productiesystemen: ingrijpende uitdaging voor de bouw
Al sinds de jaren tachtig worden uit de hele wereld oplossingen aangeboden om in het bouwproces handmatige taken te vervangen door geautomatiseerde bouwproductiesystemen. Ze bieden grote voordelen: je kunt produceren zonder dat je last hebt van het weer, je reduceert de faalkosten, en het gaat bovendien sneller dan de traditionele bouwmethode omdat je je op de bouwplaats slechts hoeft te beperken tot montage en afbouw. Maar hoewel er interessante koplopers zijn in Nederland, worden dit soort systemen hier nog niet op grote schaal toegepast. Implementatie is een ingrijpende verandering in de bedrijfsvoering en de financiële risico’s zijn hoog. Dat blijkt uit het door SBR uitgebrachte studierapport Geautomatiseerde productiesystemen in de bouw, kansen voor nieuwe business. Een gesprek hierover met Richard van Rijn, hoofd marketing, communicatie en verkoop bij de Stichting Bouwresearch, en met Paul Trip en Jeroen van der Aa, consultants bij business developmentbureau Willems & van den Wildenberg.
door Karl Bijsterveld
Van Rijn: "Het laatste decennium hebben zich ontwikkelingen voorgedaan die aanleiding waren voor een onderzoek naar de businesskansen van geautomatiseerde bouwproductiesystemen, kortweg GBPS-technologie. Ten eerste nemen fabricage en off-site (fabrieksmatige) productie van bouwdelen en componenten nog steeds toe. Steeds meer bouwgerelateerde productiearbeid verplaatst zich naar de fabriek, het traditionele gebied van industriële robots, en komt hierdoor in potentie in aanmerking voor robotisering en automatisering. Daarmee is productieautomatisering een belangrijk thema voor een steeds groter deel van de toeleverende bouw, en kan worden ingezet voor het creëren van onderscheidend vermogen en competitief voordeel.
Ten tweede zijn de technologieën verder voortgeschreden, en zijn ze toegankelijker geworden voor bedrijven in de bouwwereld. Naast de klassieke industriële robots hebben zich onder ander ook in rap tempo draadloze ICT-technologieën ontwikkeld, die het productieproces zowel buiten als op de bouwplaats vergaand kunnen wijzigen. Daarom nam SBR het initiatief om de belangrijkste beschikbare technologie te inventariseren en te onderzoeken welke technologie al wordt toegepast in de Nederlandse bouw. Bovendien is onderzocht welke technologie potentie heeft om de komende jaren commercieel te rijpen, welke voorwaarden daarvoor gelden en wat de te verwachten voordelen en gevolgen zijn."
Trip: "Willems & van den Wildenberg heeft in dat kader samengewerkt met SBR. In april dit jaar is het studierapport Geautomatiseerde productiesystemen in de bouw, kansen voor nieuwe business uitgekomen."
Van Der Aa: "Het bleek dat over off-site toepassingen van GBPS nauwelijks iets is geschreven in openbare rapporten, vaak ook vanwege de vertrouwelijkheid gezien de concurrentievoordelen. Toch wordt GBPS-technologie juist meestal off-site aangewend en niet of nauwelijks bij de montage en afbouw on-site. Er zijn diverse Nederlandse bouwbedrijven en toeleveranciers die hun productieproces (deels) hebben geautomatiseerd met behulp van industriële robots, CNC-machines of CAD/CAM-systemen. Het was opmerkelijk te constateren dat in de literatuur zoveel aandacht wordt gegeven aan de robots op de bouwplaats, terwijl de toepassing daarvan in Nederland in verhouding niet grootschalig is."
Trip: "Met name in Japan is de afgelopen twee decennia een breed scala aan bouwrobots ontwikkeld die commercieel verkrijgbaar zijn, en geschikt voor vervaardiging van verschillende producten. In de Nederlandse B&U-markt (burgerlijke en utiliteitsmarkt, red.) wordt nauwelijks gebruik gemaakt van deze technologie, omdat er in de huidige manier van produceren onvoldoende herhaling is, en omdat er nog veel menselijke controle nodig is, waardoor robots niet efficiënt kunnen worden ingezet op de bouwplaats."
Van Rijn: "Veel inzet van robots heeft ook met het soort bouw te maken. In Azië en in de VS is veel meer hoogbouw, en wordt er hoger gebouwd dan in ons land. Een gebouw als de Delftse Poort in Rotterdam mag dan met 151 meter voor onze begrippen hoog zijn, maar laat zich moeilijk vergelijken met het 508 meter hoge kantoorgebouw Taipei 1 in Taiwan. Daar kunnen schaalvoordelen worden behaald met robotisering die in Nederland niet mogelijk zijn. Bovendien hebben we hier te maken met kleinere bouwterreinen, dat maakt de logistiek ook complexer en robotisering op de bouwplaats lastiger."
Off-site toepassingen in Nederland
We gaan terug naar de Nederlandse off-site toepassingen van GBPS-technologie.
Trip: "Uit een enquête die we afnamen bij bestaande bouwbedrijven, blijkt dat vooral toeleveranciers uit de houtindustrie, betonindustrie en metaal- en staalbouw gebruik maken van GBPS-technologie. In het rapport staan tien cases van dit soort bouwbedrijven. Bijvoorbeeld Pekso Beton BV uit Oosterhout: een bedrijf, dat beschikt over een van de meest geavanceerde productiefaciliteiten voor bekistingsplaatvoeren. De werkvoorbereiding, engineering en productie zijn volledig geïntegreerd met behulp van moderne software, waardoor de kans op fouten beperkt is. Productie vindt plaats in een carrouselsysteem. Het beton wordt automatisch gestort, en ook het neerleggen en snijden van wapening is volledig automatisch. Als je op de bouwplaats zelf beton moet storten ben je afhankelijk van het weer. Off-site ben je dat niet en daarom gaat de productie sneller."
Van der Aa: "Een bijzondere on-site toepassing is de tegelrobot. Tegelzetten is lichamelijk zwaar, tegelzetters zijn schaars, en bovendien is de concurrentie moordend waardoor het werktempo omhoog wordt gestuwd. Voor het Limburgse Hilhorst Tegelwerken waren dat belangrijke motieven om een innovatie oplossing te zoeken. Die vonden ze in de door Kranendonk uit Tiel gebouwde robot die geheel zelfstandig een vloerveld van tegels kan voorzien. Specifieker betreft het een robotarm op een voertuig, dat met lasertechnieken voortdurend en met hoge precisie de positie in de te betegelen hal bepaalt. Groot voordeel is een stabiele, trillingsarme werkmethode, wat de precisie ten goede komt."
Trip: "Nog een voorbeeld is afkomstig van het Friese bouwbedrijf Burggraaff, dat woningen grotendeels in de fabriek klaarstoomt. Het bedrijf heeft het hele proces in huis: vanaf de offerte, tekening, ontwerp tot en met de productie en afwerking. Toch blijven er wel keuzemogelijkheden in de uitstraling en materialen. De inrichting is flexibel."
Van der Aa: "Ook het metselen van baksteen is in de context van GBPS-technologie een bijzonder interessante case. Metselen is zwaar werk en bovendien kostbaar vanwege een oplopend tekort aan metselaars. Het aantal metselaars dat actief is neemt nog steeds af, terwijl de behoefte niet afneemt. De kosten stijgen zelfs zo hard dat in Engeland een metselaar gemiddeld zelfs meer verdient dan een huisarts. Om deze problemen te bestrijden heeft, wederom, Burggraaff* sinds 2002 een robot in gebruik voor prefab metselwerk. De machine kan maar liefst 1300 bakstenen per uur leggen. Wanneer er in drie ploegen wordt gewerkt, zijn dat theoretisch circa 30.000 bakstenen op een dag! Een metselaar legt rond de 1100 stenen per dag."
Trip: "De metselindustrie zoekt met name oplossingen in prefab metselwerk. Dat hoeft niet per definitie geautomatiseerd te zijn, het kan ook handmatig in de fabriek. Qua arbeidsomstandigheden is dat al beter omdat je binnen zit. Daarnaast wordt in deze tak gekeken naar de automatische mogelijkheden, al zal van volledige vervanging van de metselaar de komende jaren zeker geen sprake zijn. Er bestaan nog altijd vooroordelen over de kwaliteit van prefab metselwerk. Een metselaar kan gemakkelijker controle uitvoeren en eventueel oplossingen zoeken voor specifieke situaties. Het automatiseren van metselwerk is met name een gevolg van het tekort aan metselaars en/of specifieke situaties, waaronder herhaling en massaproductie. Er zullen altijd bedrijven blijven bestaan die op ‘traditionele’ wijze metselwerk vervaardigen.
We zijn ook niet op zoek gegaan naar oplossingen om alle productieprocessen volledig te automatiseren. We hebben onderzocht hoe automatisering ondersteunend kan zijn in bouwprocessen."
Van Rijn: "We hebben uiteindelijk tien potentiële businesskansen van GBPS-technologie in de komende jaren in kaart gebracht. Dat zijn zowel on-site toepassingen als modulair geïntegreerde bouwsystemen en productiestraten, en off-site toepassingen als bouwrobots, digitale maatbeheersing en positionering, en mobiele uitvoeringsaansturing (zie voor de tien beschrijvingen het aparte kader, red.)
Reacties
Nadat het rapport uitkwam was de belangstelling vanuit de praktijk minder groot dan Van Rijn had verwacht. "Zo organiseerden we naar aanleiding van het onderzoek een congres, maar de opkomst was niet zo hoog. We kijken daarom nu voornamelijk naar de mogelijkheden voor internettoepassingen in de bouw. Hoe kun je het uitvoerend personeel in de bouw beter ondersteunen met internet? Dat is de volgende stap."
Van der Aa: "De bouw is erg bezig met de dagelijkse gang van zaken, het hoofd boven water te houden. Je moet je ook bedenken dat overgaan op een geautomatiseerd productiesysteem een forse stap kan zijn, een bedrijfsstrategische wijziging. Het levert ander personeel op, je moet de bedrijfsprocessen volledig anders inrichten. Dat vergt lef en ondernemersschap."
Trip: "Je kunt ook in kleine stappen toewerken naar GBPS-technologie. ICT-toepassingen als invoering een integraal computersysteem bijvoorbeeld. Als zoiets werkt, worden daaropvolgende stappen sneller geaccepteerd. Maar voor een kleiner bedrijf is het vaak lastiger dan voor een grote onderneming, omdat de investeringen veelal hoog zijn. Sommige bedrijven kiezen er bewust voor om bepaalde onderdelen, zoals de afwerking, nog traditioneel handmatig doen. Het zoeken naar het optimum in de afweging van kosten en baten is maatwerk."
De veronderstelling dat automatisering ten koste gaat van banen, blijkt niet altijd te kloppen. Trip: "Een voorbeeld dat het tegendeel bewijst, is Voortman Staalbouw uit Rijssen, van oorsprong een machinebouwer. Het bedrijf heeft eind 2003 een volledig nieuwe productiefabriek geopend, waar cascostaalskeletten worden vervaardigd met behulp van state-of-the-art productiestraten. Er wordt gewerkt met de nieuwste technieken en met machines van zusterbedrijf Voortman Automatisering BV. Het aantal werknemers bij Voortman blijft niettemin gehandhaafd. Door optimalisatie van de logistieke stromen in de fabriek en de aanschaf van nieuwe geautomatiseerde productiemachines, is bij het gelijk gebleven aantal werknemers de productiecapaciteit aanzienlijk toegenomen."
Van der Aa: "De investeringen in de geautomatiseerde systemen moeten natuurlijk wel worden terugverdiend. Dat kan onder andere doordat automatisering bijvoorbeeld minder materiaalverlies oplevert en de productie veelal efficiënter verloopt."
Aanbevelingen
De heren doen, op basis van het onderzoek, meerdere aanbevelingen van uiteenlopende aard.
Trip: "Het zou goed zijn om bijvoorbeeld bedrijfsexcursies en een klankbordgroep op te richten, zodat bedrijven van elkaar kunnen leren wat de voor en nadelen van GBPS-technologie zijn." Van der Aa wijst op het onderwijs. "De bouw-gerelateerde opleidingen gaan nu nog sterk uit van traditioneel bouwen. Maar de kennis die nodig is bij automatisering vergt aanpassing in het opleidingsprogramma. Je moet de bouw overtuigen van wat automatisering mogelijk maakt, en wat het concreet voor een bedrijf betekent in termen van voordelen, kosten en problemen. Met pilots kun je dat goed doen.
Er zijn inmiddels al aardig wat positieve voorbeelden van het GPBS-technologie in de bouw. Gezien de daadwerkelijk aangetoonde voordelen verwachten we dat toepassingen zullen toenemen."
Van Rijn: "Maar toch pakt de bouwsector het nog niet helemaal op. Ik denk dat het onwetendheid is. De bouw werkt immers al jaren traditioneel, en wil eerst aangetoond zien dat het ook succesvol is. Een gezonde instelling overigens."
Van Rijn concludeert ten slotte: "GBPS-technologie is economisch interessant bij voldoende volume en herhaling, of als er sprake is van vervanging van ingewikkelde of lastige werkzaamheden. Daarvoor moet eerst nog de stap gezet worden naar industrieel bouwen. Pas als de diensten en producten vooraf duidelijk gekozen zijn en herhaling gecreëerd wordt, kan er een zinvolle investering worden gedaan in GBPS-technologie. Het is te verwachten dat industrieel bouwen terrein wint, gezien de oplossing die het biedt voor een groot aantal uitdagingen in de bouw zoals faalkostenreductie, kwaliteitsborging, arbeidsomstandigheden en het bieden van een uitdagend werkklimaat en -milieu. Dat schept dus ook kansen voor GBPS-technologie."
*Wie meer wil lezen over de activiteiten van Burggraaff raadplege het augustusnummer van Building Business, waarin redacteur Kees de Graaf uitgebreid verslag doet van dit bedrijf.
Tien potentiële businesskansen van GBPS-technologie
1. Productiestraten. Door toename van off-site produceren kennen de reeds geautomatiseerde segmenten een groei- en vervangingsmarkt.
2. Customized mass-production. Met nauwkeurigere, snellere, goedkopere en meer flexibele machines kun je individuele en unieke producten produceren, waarmee is in te spelen op de toename van consumentgericht bouwen.
3. Nieuwe productietechnologie en materialen. Door geautomatiseerde verwerking behouden leveranciers van traditionele materialen met een sterk imago marktaandeel. Verwerkings- en productieprocessen van nieuwe materialen, zoals vezelversterkte kunststoffen, lenen zich goed voor prefabricage.
4. Modulaire geïntegreerde bouwsystemen. Door zo veel mogelijk functies al off-site te integreren, beperk je on-site-werkzaamheden.
5. Digitale maatbeheersing en positionering. Door gecombineerde toepassing van beschikbare technieken als laser, GPS en 3D CAD en standaardisatie van bouwknopen, kun je on-site nauwkeuriger en efficiënter assembleren (met kranen).
6. Bouwrobots. Door ontwikkeling van sensortechnologie nemen bouwrobots on-site steeds zelfstandiger specifieke taken met herhaling over, bijvoorbeeld voor afbouwen en inspectie.
7. Logistieke planningcentra & transportconcepten. Door toename van prefab en grotere en zwaardere bouwdelen, zijn oplossingen voor een betere fysieke handling en logistieke optimalisatie gewenst, bijvoorbeeld met intermodale concepten.
8. Integrale software (design for assembly). Door met integrale software ontwerp, productie en assemblage nauwer te koppelen kun je optimaal profiteren van het industrieel bouwen-concept.
9. Mobiele uitvoeringsaansturing. Door 4D CAD-modellen (extra dimensie bouwvolgorde) via mobiel internet beschikbaar te maken op de bouwplaats, beschikt het personeel real-time over de dan benodigde informatie en instructies.
10. RFID-tags en -systemen maken het mogelijk bouwmaterieel en documenten automatisch te identificeren, te lokaliseren en te volgen door de keten. Aan producten kun je specifieke informatie koppelen.
Bron: Studierapport SBR: Geautomatiseerde productiesystemen in de bouw, kansen voor nieuwe business, 2005
Meer lezen? Neem een abonnement!