Moonshots

Design the future, doing more and better with less

Het bestuur van Breda Robotics heeft besloten om ‘moonshots’ te formuleren. Het voorstel is om deze ‘moonshots’ te combineren met de UN Sustainable Development Goals. Hiermee stappen we in de belevingswereld van x-y-z-generatie en leggen we meteen de koppeling met de ambities van de regio West-Brabant en Avans Hogeschool. Dit document is een eerste aanzet.

Slim inzetten van technologie en data

Regio West-Brabant streeft naar een toekomstvaste concurrerende economie, als voorwaarde voor welzijn en welvaart van haar inwoners, zonder dat dit negatieve impact heeft op de kwaliteit van de leefomgeving c.q. de aarde. Het realiseren van deze samengestelde ambitie vraagt om het slim inzetten van technologie en data. Niet als doel op zich, maar als middel om het voor onze inwoners beter en duurzamer te maken. Hiermee omarmt 'GreenTech West-Brabant' de UN sustainable development goals.

Breda Robotics laat zich in dit kader primair leiden door doelstelling 12: Sustainable Consumption and Production. Deze doelstelling heeft als adagium doing more and better with less. Dit is ook waar Breda Robotics voor staat. We willen een bijdrage leveren aan de uitdaging om met een krimpende beroepsbevolking ons productie- en onderhoudsproces op peil houden, om werk voor iedereen aangenamer en gezonder te maken en om met de inzet van technologie en data zowel de verdere aantasting van onze leefomgeving te voorkomen alsook de noodzaak om efficiënter met onze grondstoffen om te gaan.

Met dit uitgangspunt willen we graag een aantal ‘moonshots’ ontwikkelen. Een ‘moonshot’ is een ultieme droom, een horizon die we misschien ooit zullen bereiken maar niet per se met het doel om dit daadwerkelijk te bereiken. Een ‘moonshot’ dient ter inspiratie, het geeft denkvrijheid en een ontwikkelrichting waarlangs allerlei initiatieven, projecten en innovaties kunnen programmeren.

Vanuit een economische visie zet West-Brabant in op een aantal speerpunt sectoren. Het voorstel is om voor deze sectoren een ‘moonshot’ te ontwikkelen. We sluiten hiermee andere sectoren zeker niet uit.  De onderstaande ‘moonshots’ zijn het resultaat van een brainstorm sessie en het sparren met diverse personen binnen en buiten Breda Robotics. Deze ‘moonshots’ zijn een eerste stap en bijlange nog niet ‘af’.

  • Agrofood: zelfbewuste akker
  • Maintenance: zelfredzame systemen
  • Logistiek: personalised supply chain

Het voorstel is om per ‘moonshot’ een verhaal te schrijven met aansprekende beelden. Met het idee dat de ‘moonshot’ een menselijk, maatschappelijk of milieuprobleem oplost bij voorkeur gekoppeld aan de SDP 12 (of een andere doelstelling).

Zelf organiserende akker

Agrofood

De zon komt op en de akker merkt dat het vochtgehalte laag is als gevolg van de warme en droge nacht. De weervoorspelling voor die dag is droog en bewolkt. Automatisch slaan de pompen aan en worden de planten beregend. Tegelijkertijd stijgen twee inspectiedrones op om het onkruid in kaart te brengen. De insectensensor registreert een toename in bladluis en bestelt een lading lieveheersbeestjes voor een natuurlijke bestrijding. Een snapshot van de individuele gewassen wordt direct doorgestuurd naar het lab voor phenotyping-onderzoek. Op indicatie van de inspectiedrones baant de schoffelrobot zich een weg door de gewassen naar pixel A15. Er komt een order via de app voor een groentebox: 2 kg aardappelen, 2 preien, 5 uien en een bos peentjes. De oogstrobot krijgt de opdracht om op de betreffende pixels met gemengde gewassen de groente te gaan oogsten. Voordat de groenten worden verpakt worden deze geanalyseerd op ziektekiemen en voedingswaarden. De meststoffen en bewatering voor de betreffende pixels worden automatisch aangepast. De groentebox wordt verscheept naar de koeling. Het zetmeel van de afgekeurde aardappelen wordt bewerkt, waarmee de 3D-printer bioplastic bakjes print als verpakkingsmateriaal voor de groentebox.

Achtergrond  – zelf organiserende akker
Een akker met diverse sensoren die allerlei facetten van gezonde grond continu monitoren, zoals droogte, vochtgehalte, zuurtegraad, bemesting, soort (rotatie)gewas dat groeit op basis van wortelstelsel etc. Op basis van die informatie worden drones aangestuurd om de akker ‘van boven af’ en ‘tussen de gewassen’ te inspecteren. Die combinatie van data gaat leiden tot het aansturen van robots die ter plekke kunnen voorbewerken, bemesten, water kunnen geven, planten kunnen zaaien, oogsten, onkruid weghalen etc. En dit met de grootst mogelijke precisie (pixel-niveau). Ook insecten en plantziektes worden herkend en op de juiste manier afgehandeld op basis van AI. Robots zorgen ook voor vervoer van de akker naar de decentrale opslag op het boerenerf. Met de grootst mogelijke zorgvuldigheid, zodat gewassen niet beschadigd raken. De robots zorgen er ook voor dat zoveel mogelijk grond op de akkers blijft in plaats van aan de gewassen blijft hangen. Gewassen die niet geschikt zijn voor de markt worden (bijvoorbeeld via optical recognition) aan de bron gescheiden van goed materiaal. Niet geschikt materiaal wordt door de robot gescheiden naar verwaardingsoptie (composteren, vezels etc). Daarbij zorgt AI voor de keuzes (bijvoorbeeld wanneer er urgent bemesting nodig is,wordt eerst de composthoop bijgewerkt). Akkers/boerenbedrijven staan met elkaar in verbinding zodat, daar waar mogelijk korte ketens gemaakt kunnen worden en geoptimaliseerd kan worden in de uitwisseling van verbruiksmaterialen. Ook staat de AI in verbinding met verwerkers van biomateriaal naar food/biobased etc. Daar worden materialen ‘just in time’ (in plaats van in bulk) aangeleverd voor directe verwerking. Verwerkers weten op basis van de informatie van de akker wanneer welk gewas in welke hoeveelheid gaat komen.

Self sustainable system

Maintenance

Er wordt in de digital twin van een groot complex petrochemische site een situatie waargenomen die buiten de normale parameters ligt. De sensoren op het terrein en de inspectierobot hebben hun data via internet of Things doorgestuurd naar de digital twin. Deze is inmiddels goed getraind en geeft een realistische afspiegeling van wat er zich in de fabriek afspeelt en houdt alle processen nauwlettend in de gaten. Wat is er aan de hand? Op basis van de beschikbare data lijkt er een lekkage in een van de flenzen in pipeline 8109 van de pyrolyse-installatie. De stof uit deze thermische kraker is in deze fase van het recycling proces nog schadelijk voor mens en milieu, de digital twin besluit dat een inspectie door een menselijke operator niet wenselijk is. Het AI-algoritme besluit om een drone op grote hoogte te sturen en geeft de speciale IECEx/ATEX inspectierobot de  opdracht om een visuele inspectie en gasdetectie uit te voeren. Het is nog vroeg en de drone ziet geen menselijke activiteiten rondom de pipeline 8109. De inspectierobot ter plekke detecteert een minimale lekkage en draait de bouten van lekkende flens ter plekke aan. De pyrolyse-installatie hervat het recycling-proces binnen de normale parameters. Mooi op tijd, de ploeg maintenancedrones voor de dagelijkse inspectie en onderhoud komen net aangevlogen.  

Achtergrond – self sustainable systems
Maintenance gaat over activiteiten waardoor systemen, installaties en netwerken beschikbaar en functioneel blijven. Activiteiten zoals inspectie, reparatie, onderhoud, revisie en upgrades. Maintenance gaat over duurzaam instandhouden en is een belangrijke schakel in de groene circulaire economie. Maintenance richt zich op systemen en materialen die zelf aangeven wanneer ze onderhoud nodig hebben (voorspellend), systemen en materialen die zichzelf repareren (self healing), systemen en materialen die herbruikbaar en afbreekbaar zijn (circulair). Een cyber physical systeem die door een combinatie van software en hardware na detectie van fouten, falen, problemen of inefficiëntie zichzelf diagnosticeert, inspecteert en herstelt. Een cyber physical systeem dat zichzelf herstelt na detectie van fouten, falen, problemen en inefficiënt gedrag.

Logistiek

Industry 4.0 belooft een wereld waar on-demand persoonlijk, oftewel customized, geproduceerd kan worden en goederen lokaal ‘as a service’ worden geproduceerd en aan de deur worden geleverd. Dit gaat van een unieke geurparfum die voor jou wordt ontwikkeld tot voedselproductie en levering naar jouw wensen. Denk bijvoorbeeld aan je persoonlijke box gericht op de wens van jou en het seizoen, tot consumentengoederen die aan de deur worden geleverd.

Met smart industry bewegen we dan ook van wereldwijde massaproductie gericht op efficiëntie van productie tot lokale persoonlijke gerichte productie. Dit heeft een enorme impact op de logistieke ketens, de supply chain, zoals die in het begin van de eerste industriële revolutie zijn opgezet veranderen volledig. Door slim, lokaal en specifiek voor de lokale markt te produceren verlagen we korte supply chain keten, en brengen we overbodige logistieke bewegingen terug. Verpakkingen die objecten groot maken worden niet of pas zo laat mogelijk toegevoegd aan de lokale keten. We verlagen verspilling door alleen te produceren wanneer dit nodig is en zorgen dat wat geproduceerd is beter past bij de wens van de gebruiker. De moonshot is dan ook om tot aan de deur zo efficiënt mogelijk goederen te verplaatsen door middel van een volledig geoptimaliseerde en gerobotiseerde supply chain.