"Hoewel smartphones en tablets alomtegenwoordig zijn, veel van de bedrijven die onze dagelijkse consumentenproducten maken, vertrouwen nog steeds op papieren sporen en handmatig bijgewerkte spreadsheets om hun productieprocessen en leveringsschema's bij te houden, " zegt Leyuan Shi, een professor in industriële en systeemtechniek aan de Universiteit van Wisconsin-Madison.

Dat hoopt ze te veranderen met een onderzoeksidee dat ze bijna twee decennia geleden voor het eerst publiceerde.

Gedurende de afgelopen 16 jaar, Shi heeft meer dan 400 productiebedrijven in de Verenigde Staten bezocht, China, Europa, en Japan om hun productieprocessen persoonlijk te observeren. "En dat inzicht heb ik gebruikt om tools te ontwikkelen die deze processen veel vlotter kunnen laten verlopen, " ze zegt.

Deze tools zijn gebaseerd op het idee van een "digitale tweeling, " of een computerweergave van fysieke bedrijfsmiddelen (machines en mensen) en processen die managers helpt de systemen die hen verbinden beter te bedienen.

Nemen, bijvoorbeeld, een autofabrikant met 15 verschillende leveranciers, die elk een specifiek auto-onderdeel leveren. Als deze onderdelen bij het bedrijf aankomen, ze worden samengesteld door mensen die op verschillende afdelingen werken, zoals het snijden van plaatwerk, hittebehandeling, lassen, schilderen enzovoort. Het algemene doel van dit productiesysteem is om een ​​bepaald aantal voertuigverkooporders te vullen.

Dat is een klassiek voorbeeld van een toeleveringsketen:een reeks processen die grondstoffen koppelen aan consumentenproducten.

Het doel van een bedrijf om de productie van de toeleveringsketen efficiënter te maken, kan zijn:het verminderen van de productieonderbreking als gevolg van vertragingen bij de levering van vereiste onderdelen, en beter aanpassen aan onvoorspelbare gebeurtenissen, zoals spoedbestellingen, machinestoringen, of defecte onderdelen.

De technologie die Shi heeft ontwikkeld, helpt managers om deze doelen te bereiken. Met een databasesysteem, gebruikerssoftware en apparatuursensoren, het creëert een digitale tweeling van wat er fysiek gebeurt op de bevoorradingsfaciliteiten en winkelvloeren. Managers kunnen die digitale weergave gebruiken om de wereldwijde productievoortgang in realtime visueel te volgen en de workflows indien nodig aan te passen. De tool biedt continu bijgewerkte starttijden voor elke montagefase en voortdurend verfijnde levertijden voor de klanten die de auto's hebben besteld.

"Dat bedoelen we met slimme productie, "zegt Shi.

De technologie is nuttig voor alle industrieën, maar is vooral belangrijk bij de productie op maat. In tegenstelling tot massaproductiebedrijven, aangepaste fabrikanten ontvangen doorgaans een lager aantal sterk op maat gemaakte (en duurdere) verkooporders en kunnen ook grotere marktschommelingen ervaren. Deze grote variabiliteit in de vraag maakt planning uitdagend, en het vermogen om snel en efficiënt te reageren op individuele bestellingen wordt een cruciaal onderdeel van het bedrijfsmodel.

De kern van Shi's technologie is een wiskundig algoritme dat ze oorspronkelijk in 2000 als onderzoekspaper publiceerde, acht jaar later gevolgd door een boek over het onderwerp. Hoewel de methodiek, bekend als geneste partitionering, is niet nieuw, de uitvoering ervan wordt nu pas haalbaar. Het vertrouwt op ultrasnelle computers en draadloze technologie die machines, apparaten, en mensen naar het internet en naar elkaar:het internet der dingen.

Om haar onderzoek te helpen vertalen naar praktische toepassingen, Shi vormde een spin-off bedrijf, LS Optimaal, in 1995. Aanvankelijk alleen bedoeld voor adviesdoeleinden, het heeft nu verschillende fulltime medewerkers in de Verenigde Staten die industriële klanten helpen bij het ontwikkelen en implementeren van slimme productieprocessen.

"Het heeft lang geduurd, maar we zien eindelijk een echte paradigmaverschuiving in de industrie, " zegt Shi. "Door productiebedrijven de mogelijkheid te bieden om de voortgang van hun verkooporders in realtime te volgen en hun winkelvloeren proactief te beheren, ze kunnen veel sneller dan voorheen hoogwaardige producten aan hun klanten leveren."