Wat kan industriële IoT betekenen voor de chemische industrie? De ontwikkeling van elektronica met laag energieverbruik en draadloze communicatie kan in potentie tientallen problemen oplossen. Vijf jaar geleden kreeg de groep van Maarten Weyn aan de Universiteit Antwerpen twee vragen van grote chemische bedrijven. BASF keek naar de mogelijkheid om mensen lokaliseren en aansturen bij calamiteiten, Fabricom wilde de locatie en status van manuele kleppen kunnen opvolgen tijdens een onderhoudsproces.

Die twee vragen kon Weyn combineren. In beide gevallen heb je draadloze communicatie in twee richtingen nodig, die weinig onderhoud vereist. Na twee jaar oriënteren kon hij een set problemen in de chemische industrie definiëren die op te lossen waren met elektronica. Het lastigste punt was de stand van manuele kleppen meten. Deze kleppen werden regelmatig uit de leiding gehaald, waarna een subcontractor de kleppen naging en schoonmaakte. Weyn en zijn groep maakten een prototype om zonder externe apparaten te meten hoever een klep openstaat.

‘Bijna iedere grote speler in de petrochemie heeft een project of een test met onze sensor’

Laag energetisch protocol

Er was veel interesse in de uitvinding. Weyn ging op zoek naar het juiste team en benaderde ook de personen uit de industrie die de oorspronkelijke vragen hadden gesteld. Het resulteerde in de spin-off Aloxy. Weyn ging halftijds werken bij de Universiteit Antwerpen om het bedrijf op te starten samen met drie andere actieve oprichters. Ze zijn nu met 18 medewerkers en hebben in vijf jaar tijd €6 miljoen financiering opgehaald.

Het eerste product, Manual Valve Position Indication (MVPI), is inmiddels te vinden in fabrieken in Europa, de VS en Singapore. ‘Bijna iedere grote speler in de petrochemie heeft een project of een test met onze sensor’, aldus Weyn. De MVPI meet, zoals de naam al zegt, de positie van een klep op de klep zelf. Dat is voor een verticale klep betrekkelijk eenvoudig, maar voor een horizontale klep moeilijker. ‘We moesten verschillende sensoren combineren.’

De uiteindelijke oplossing bestaat uit drie componenten. Ten eerste de sensor die de beweging van de klep opmeet en de stand berekent, dan het doorsturen via een zeer laag energetisch protocol en ten slotte de data narekenen op een cloud. ‘Zo kunnen we het bijvoorbeeld detecteren als iemand de sensor van de klep haalt en hem verkeerd terugzet. Daarnaast kunnen we het batterijpercentage voorspellen en bepalen hoe lang hij mee zal gaan. Hoeveel een sensor moet meten en de data doorsturen heeft impact op de energie en hoe langer de batterij meegaat, hoe lager de onderhoudskosten zullen zijn.’

Filteren

Als academicus vindt Weyn dat het product niet alleen mag bestaan om zoveel mogelijk geld te verdienen, het moet ook maximaal toegevoegde waarde bieden voor de sector en maatschappij. Uiteindelijk wil hij de sector helpen verduurzamen, omdat hij verwacht dat we petrochemie nog heel lang nodig zullen hebben. ‘We willen een optimale oplossing bieden op alle vlakken.’

Als voorbeeld noemt Weyn een klant die zijn reiskosten enorm kon beperken. ‘Deze klant in Amerika rijdt elke week 100 000 mijl om de stand van de kleppen te controleren. Als je dat kunt halveren door draadloos te meten, heb je enorme kost gereduceerd, zowel financieel als naar milieu impact.’ Aloxy focuste initieel op de Europese sector, waar mid- en downstream petrochemie zit, maar in Amerika zit ook veel upstream. ‘Dat drong pas het laatste jaar tot me door. De grootsheid van oppervlakte waar productie gedaan wordt is zo immens, dat er meer nood is om al die zaken te verbinden en remote te controleren. Daar is de optimalisatie om verliezen te vermijden nog veel groter.’

De echte uitvinding is de manier waarop Aloxy de sensoren gebruikt om de kleppenstand te meten en die data kan aanleveren en integreren bij de klant. Weyn is het fierste op de engineeringoplossing: ‘Hoe we het algoritme op een energetisch aanvaardbare manier kunnen doen. Veel installaties op de site trillen constant en die ruis moet je eruit filteren. Je kunt de trilling eruit filteren qua meting, maar dat kost veel energie en dan kun je de batterij na een jaar vervangen. Ons algoritme haalt de ruis eruit, verbruikt zo weinig mogelijk energie en we kunnen het continue innoveren, omdat er ook nieuwe kleppen bijkomen.’

‘De chemische sector is heel innovatief rond hun processen, maar zet de laatste jaren pas de eerste stappen qua implementatie van digitalisering.’

Minder grondstoffen

Aloxy heeft veel co-creatie gedaan met de klanten, vertelt Weyn. ‘Dat is belangrijk omdat de applicaties en vooral de cultuur van de bedrijven heel verschillend zijn. Daarnaast is gebruik van industrial IoT nog redelijk nieuw voor ze.’ Sommige klanten zagen het aanvankelijk als extra kosten en hadden twijfels over de cybersecurity. De sector is ingesteld op bedrade sensoren. ‘Daarom werken we in overleg met klanten ook een hybride component. Dan gaat alleen de data over de configuratie en de batterij naar buiten.’

Aloxy wil de partner worden van de chemische industrie qua industrial IoT. Ze willen niet uitsluitend eigen sensoren gebruiken, maar wel de partij zijn die de integratie van de sensoren in een cloudoplossing biedt. Er valt nog veel winst te behalen voor de chemische industrie. Weyn: ‘De sector is heel innovatief rond chemische processen, maar we zien nu pas een serieuze versnelling van innovatie qua digitalisering.’

‘Dit zien we ook binnen het onderzoek van UAntwerpen en imec binnen de onderzoeksgroep IDLab. We konden onlangs met algoritmes aantonen dat ze in een farmaceutisch bedrijf met veel minder grondstoffen dezelfde kwaliteit product konden maken door flow en temperatuur beter af te stellen. Maar om die algoritmes verder overal te kunnen integreren heb je uiteraard genoeg sensordata nodig.‘