Lange termijn technologie investeringsroadmap

Transcriptie

1 Lange termijn technologie investeringsroadmap Voor de supply chain van de high tech systems ketens Joost Krebbekx Erik Teunissen Wouter de Wolf Joost Simkens

2 Lange termijn technologie investeringsroadmap Voor de supply chain van de high tech systems ketens Joost Krebbekx Erik Teunissen Wouter de Wolf Joost Simkens Berenschot

3 Inhoud 1. Inleiding Aanleiding Afbakening van dit traject Samenvattende situatieschets Vraagstelling Vier soorten toeleveranciers zullen elk op hun eigen wijze kunnen investeren in langetermijntechnologie Ontwerpende toeleveranciers kunnen investeren in ontwikkelingen op het gebied van systeemtechnologie Machines en apparaten worden steeds vaker modulair opgebouwd waardoor generieke bouwblokken ontstaan Ontwerpende toeleveranciers op een laag stuklijstniveau (product suppliers) Makende toeleveranciers kunnen investeren in ontwikkelingen op het gebied van fabricagetechnologie Langetermijninvesteringen voor toeleveranciers op een laag stuklijstniveau werkend aan de maakkant (processpecialisten) Langetermijninvesteringen voor op een hoog stuklijstniveau werkend aan de maakkant (integratoren) Hoe kunnen de andere actoren in het ecosysteem hierbij helpen? Blue Ocean-kansen voor het ecosysteem Wat is een Blue Ocean-kans? Samen of alleen investeren? Ten slotte 95

4 6 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 7 1. Inleiding 1.1 Aanleiding Het programma Point One richt zich op nieuwe hoogwaardige technologische ontwikkelingen in de hightechsector, waarbij zowel het bedrijfsleven als de onderzoeksinstellingen betrokken worden. De route die het programma Point One voor ogen heeft, wordt ingericht door een aantal langetermijnontwikkelplannen. Bij Point One ligt de focus op de volgende technologiegebieden: Nano-elektronica. Embedded systemen. Mechatronica. Deze technologiegebieden vinden hun toepassingen in eindmarkten zoals: Healthcare en well-being Energy en power ICT Lifestyle & leisure Transport, logistiek en safety De langetermijnvisie op de technologische ontwikkelingen die voor u ligt, is gebaseerd op de vraag vanuit OEM ers (Original Equipment Manufacturers). De invulling van die vraag door toeleveranciers en TU s is ook opgenomen en moet leiden tot een duurzame verankering van kennis en kunde. Dit past binnen het Point One-traject onder strand 4. Doelen van dit langetermijntechnologieontwikkelingstraject zijn: het analyseren van de technologische behoeften bij OEM ers in Nederland het analyseren van de technologische visie op deze gebieden

5 8 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 9 het analyseren van de technologische oplossingsrichtingen, en de aanzet tot mogelijke rolverdelingen in de supply chain interactie tussen betrokken partijen zoals OEM ers, supply chain, onderzoeksinstellingen en visionairs. Opdrachtgever: Point One/ Agentschap NL AFBAKENING 5 business cases Annual roadmap Mechatronica Nano electronics Embedded OEM-ers R&D wat projecten 1.2 Afbakening van dit traject Deze langetermijnvisie is gemaakt voor Point One, maar kent ook twee andere directe gebruikers: Brainport Industries en DSPE. Dit is in onderstaande figuur weergegeven: Point One Brainport Industries SC LVHMHC Precisietechnologie Niet-precisietechnologie Dutch Society for Precision Engineering (DSPE) Er zijn dus drie gebruiker(s)groepen, elk met een eigen aandachtsgebied: 1. De Point One-organisatie zelf, met als grootste belang de technologieontwikkeling van het hart, hetgeen de leden bindt, een nieuwe collectieve impuls te geven. 2. Brainport Industries dat de toeleveranciers in de hightechketen verbindt. Deze roadmap biedt aanknopingspunten voor de strategie van de toeleveranciers. 3. De Nederlandse Vereniging van PrecisieTechnologie, Dutch Society for Precision Engineering (DSPE) geheten. De DSPE is vooral op zoek naar een opvolging van het werk uit het IOP precisietechnologie. Het IOP precisietechnologie is eind 2009 gestopt. Voor meer achtergrond over het ontstaan van deze vierdeling en voorbeelden van dit soort toeleveranciers verwijzen wij u naar hoofdstuk 3 van het verdiepingsrapport. Naast deze primaire keten onderscheiden we tevens de volgende spelers: Kennisinstituten. Universiteiten. Hogescholen. Overheden. Regisseur ecosysteem. LV = van enkelstuks tot een paar honderd per jaar HM = veel aflevervarieteit, logistiek HC = technologisch complex, high tech

6 10 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 11 Medisch-diagnostische systemen zullen van de laboratoria naar de bedside verplaatst worden. Doorlooptijden van analyses gaan hierbij van dagen naar minuten. Frank Smeets, business development manager Medische Technologie bij UMC St.Radboud 2. Samenvattende situatieschets Nederland bezit veel competentie op het gebied van machines en apparaten. De afgelopen jaren hebben de Neder- blijft plaatsvinden op het gebied van de drie soorten tech- Naast deze groeirichtingen is het essentieel dat er innovatie landse OEM ers laten zien dat ons land een world-class rol nologieën die de OEM ers en de supply chain momenteel speelt in de wereld van hightech systems. De supply chain toepassen. Dit betreft systeemtechnologie, componenttechnologie en fabricagetechnologie. in Nederland is zeker competent om de huidige OEM ers te bedienen met modules waarmee de zij hun producten samenstellen. Ze kan echter nog groeien in toegevoegde Dit rapport geeft nieuwe inzichten en handvatten om de waarde door meer ownership te nemen in het design en de toeleveranciers in de supply chain meer kansen te bieden; sustaining van deze modules en daarnaast in het leveren om buitenlandse markten te exploiteren; om nieuwe applicatiegebieden te ontwikkelen; en om de fabricagetechno- van specifieke modulekennis die voor meerdere OEM ers kan worden ingezet. De supply chain is echter ook kwetsbaar doordat ze afhankelijk is van een klein aantal Neder- poogt hierbij een geordend totaaloverzicht te geven. logieën naar de volgende generatie te brengen. Dit rapport landse OEM ers, die sterk reageren op de economische situatie. Deze kwetsbaarheid kan worden verminderd door Het is de bedoeling om een lange termijn investeringsroadmap in een internationale context te schetsen. Het gaat dus te groeien. Daar zijn twee richtingen in. Ten eerste kan de supply chain buitenlandse OEM ers als klant aantrekken; niet alleen om nationale ketens, maar om alle kansen op ten tweede kunnen nieuwe OEM ers ontstaan in nieuwe het gebied van apparaten en machines wereldwijd. markten.

7 12 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 13 Leeswijzer: Naast dit rapport waarin met name de boodschap voor de verschillende soorten toeleveranciers wordt afgeleid, bestaat er ook een verdiepingsrapport waarin meer detailinformatie is weergegeven. Ook is er nog een reader beschikbaar met belangrijke onderliggende overzichtsartikelen. Onze suggestie is dat u de boodschap in dit boekje twee keer leest: één keer voor uzelf en de tweede keer door de ogen van uw klant. De kunst van het over de schouder kijken van uw klant naar diens klanten kan u zeker voordelen bieden. Marktontwikkelingen samengevat Het gaat er hierbij om dat we goed begrijpen wat er in de vijf markten gebeurt en dat we de technologische en businessontwikkelingen scherp in het vizier hebben. De vijf markten zijn door Point One aangewezen en betreffen: health, energie, ICT, lifestyle & leisure en transport, logistics & security. Binnen deze markten ligt de focus ligt op de markt van systemen. De totale health-markt is wereldwijd erg groot met een dito groeiverwachting. De markt voor health equipment kent een redelijke marktomvang waarbij het Nederlandse cluster redelijk gepositioneerd is. Health equipment is dus een interessante markt, maar de te verwachten concurrentie zal ook groot zijn. Nederland zou zich kunnen onderscheiden door zich te richten op interessante (nieuwe) nichemarkten gebaseerd op aanwezige sterktes, zoals personal health en medical imaging. De energy-markt is als totale markt ook erg groot. Als gekeken wordt naar equipment zijn met name lighting, solar energie en smart grid interessante markten. De groeiverwachting is groot in deze markt (met name van solar energie- en smart grid-oplossingen). De clusterpositie van Nederland is redelijk, maar op sommige terreinen lopen we achter. Ook dit is een interessante markt, met veel mondiale concurrentie. De ICT-markt (inclusief semicon) is een relatief grote markt. Een belangrijk segment voor Nederland is de ontwikkeling en bouw van equipment voor de semiconductorindustrie. De groeiverwachting voor deze markt is nog goed, waarbij deze markt meer en meer mature aan het worden is. De positie van het Nederlande ecosysteem, in met name de semiconductorapparatuur, is zeer goed te noemen en kent verschillende wereldspelers zoals ASML, FEI, ASMI en Océ. De markt voor lifestyle & leisure (en dan met name de consumentenelektronica) is een relatief grote markt. Deze markt zal blijven groeien door met name de aanwas aan nieuwe producten en toepassingen. De clusterpositie van Nederland ten aanzien van deze markt is echter niet sterk meer. Hierin zijn we meer en meer toeleverancier aan het worden in plaats van OEM er. De markt voor transport, logistics & security is in dit opzicht relatief klein. De totale vervoermiddelenmarkt (met als grootste markt automotive) is natuurlijk erg groot, maar een beperkt deel van de toeleveranciers valt binnen de hightech precisiemarkt, waar deze roadmap met name op gericht is. Deze markt kent een redelijke groei en de positie van het Nederlandse ecosysteem is redelijk. Een van de dwarsdoorsneden op deze markten betreft de markt voor machinebouw. In zijn totaliteit is de markt voor machinebouw goed voor meer dan miljard euro. De totale productiewaarde (omzet uit productie) in Europa is 621 miljard euro, in de VS is deze markt goed voor 235,9 annual sales in dollars. Ook voor Nederland is de machinebouw een van de belangrijkste ecosystemen met een productiewaarde van 22 miljard euro en een uitstekende groei in de afgelopen tien jaar van 60,5%. De markt voor machinebouw is divers, er worden vele soorten machines aan vele verschillende markten toegeleverd. De twee belangrijkste markten binnen de scope van deze opdracht zijn machines voor (algemeen) industrieel gebruik (waaronder ook de food- en chemiemarkt valt) en voor metaalbewerking. Scope: LVHMHC-ketens LVHMHC staat voor Low Volume High Mix en High Complexity. Dit houdt in dat de scope van dit rapport laagserieachtige klanten van de supply chain betreft op het gebied van machinebouw. Vaak wordt die lage seriegrootte van hooguit enkele honderden stuks wel gecombineerd met een

8 14 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 15 grote variëteit aan af te leveren verschillende producten. Veelal kenmerken deze klanten zich door productfamilies van steeds weer afgeleide machines, die bovendien meestal ook nog klantspecifiek gemaakt moeten worden. De keten kenmerkt zich door grote schommelingen in volume (half and double). High complexity houdt technologische complexiteit ofwel hightech in. Dat betekent dat in de scope minder complexe systemen afvallen. Het idee achter deze scope is dat OEM ers op wie deze kenmerken van toepassing zijn, vaak geen behoefte voelen om naar lagelonenlanden te gaan, en veel ontwerpinspanningen moeten verrichten met een supply chain die geografisch in de buurt zit en dezelfde ontwikkeltaal spreekt. Leeswijzer: Indien u direct meer diepgang zoekt in marktontwikkelingen voor eindmarkten en LVHMHCsystemen, verwijzen we u naar hoofdstuk 4 van het verdiepingsrapport. De marktontwikkelingen betreffen ontwikkelingen in de eindmarkten en zijn met name direct relevant voor 1st tier toeleveranciers. 2nd en 3rd tier toeleveranciers kennen afgeleide markten vanaf de 1st tier toeleveranciers. Dit is ook de reden waarom eindmarktontwikkelingen bij de ontwerpende toeleveranciers genoemd worden. Ontwikkelingen in drie soorten technologie Decennialang waren met name de elektronica- en de mechanische wereld de innovatiedrijfveer voor high complexity technologie, met verschillende opeenvolgende doorbraaktechnologieën. Nog steeds is bijvoorbeeld de bekende wet van Moore de drijfveer voor oplossingen zoals Extreme Ultra Violet Lithography (EUVL): de nieuwste doorbraak op het gebied van hoge processingsnelheden gecombineerd met 2D-nanoprecisie. Wellicht is deze ontwikkeling goed genoeg om de komende tien jaar deze wereld naar het atoomniveau te brengen. Er zijn echter steeds meer nieuwe markten met nieuwe producten die nieuwe innovatie-impulsen geven, zoals allerlei nieuwe diagnoseapparatuur binnen Health, opmars van robotische systemen in diverse eindmarkten, nieuwe machines voor nieuwe fabricagetechnologie. Daarbovenop komt nog de samensmelting van de elektronische en mechanische werelden en de nieuwe ontwikkelingen van materialen zoals kunststoffen, keramiek en biomedische materialen. 1. Ontwikkelingen van systeemtechnologie samengevat. Het gevolg is dat systemen steeds sneller, betrouwbaarder, goedkoper en duurzaam moeten worden ontwikkeld. Om de ontwikkeling van deze machines te optimaliseren, streeft men naar standaard bouwblokken ofwel machinemodules. Hierdoor worden machines goedkoper en flexibeler toepasbaar en van een hoger kwaliteitsniveau. Dit kan door in het ecosysteem gezamenlijk bouwblokken (lees veelvoorkomende modules) te ontwikkelen en synergievoordelen te benutten op het gebied van met name motion, vision, handling, dosering, vacuümsystemen maar ook meettechnieken. Hierna staan de belangrijkste ontwikkelingen in de tijd afgebeeld op het gebied van systeemtechnologie, geordend langs de verschillende bouwblokken. De balken die u ziet, geven het bereik aan waarin een doorbraak van een bepaalde technologie waarschijnlijk is. De balk is dus een bereik in de tijd en met doorbraak bedoelen we hier de overgang van de R&D-fase naar de industrialisatiefase waarmee deze technologie rijp is om daadwerkelijk te worden toegepast. In dit overzicht speelt waarschijnlijkheid dus een belangrijke rol. Technologieën die zowel vanuit interviews, sessies als literatuur zijn genoemd, hebben een andere kleur gekregen omdat de waarschijnlijkheid door die meerdere bronnen hoger is. Om deze doorbraken te realiseren, zijn dieperliggende technologie- en materiaal enablers nodig.

9 16 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 17 Systeemtechnologie Dosing Motion Handling Imaging Measuring Powering Contolling Adding Conditioning Covering Contactloos doseren Verificatie per drop Pico/femto liter meten Biocontent Doser mbv elekron/ion/foton Motion in vacuum Self calibration Learning control On the fly Beyond rigid bodycontrol Contactloos motion Maar assig bewegen MIMO Hogere nauwkeurigheid/stabiliteit (absoluut en relatief) >6DOF Adaptive control, disturbance based adaptation Meten conditionerenidentificeren tijdens handling Hybride handling oplossing Kleine reactiekamers Multiplexing 3D-imaging Realtime imaging High freq imaging Embedded imaging In-line meten met selfcontrol Trendline Contactloos meten Scannende tasters Intelligent networks In-line meten met off-line verificatie Prognostics TCoO sustainable Green machine Portable voor medical appl. Wireless energie >10kw Super capacitors Pneumatiek wordt elektronisch Predictieve maintenance Integrated safety Remote controle install based Modulair interface management Self control Duurzame grondstoffen/disposables Nanotechnologie: hulpstoffen sturen Cryogenic Conditionering mbv druk/straling/gas Meten en gradienten corrigeren tbv modelvorming Doorvoer compartimenten Ultraclean 3D-vormen Onderhoud als designparameter 5 jaar 10 jaar 15 jaar Leeswijzer: Wilt u direct inzoomen op de verdieping van systeemtechnologie en de basisgedachten van de bouwblokken, dan verwijzen wij u naar hoofdstuk 8 van het diepterapport. 2. Ontwikkelingen van componenttechnologie samengevat Systemen bestaan uit bouwblokken, bouwblokken bestaan weer uit samengestelde componenten. Een groot deel van deze componenten valt onder de categorie High Complexity. Miniaturisatie van deze componenten speelt hierbij een hoofdrol. Meer functionaliteit per volume, grotere diversiteit aan functionaliteit per component, integratie van functies in kleinere modules en dat alles om betere en handzamere apparatuur te bouwen, en dat dan weer passend bij de toenemende gebruikersbehoeften. Semiconductors zijn hierbij het sprekende voorbeeld. De wet van Moore gaat daarbij voorlopig nog wel door, maar krijgt invloed van het vermengen van aanverwante technologiegebieden. Het mergen, oftewel samensmelten, van technologieën zoals elektronica met bijvoorbeeld mechanica, fluïdica of fotonica biedt extra mogelijkheden aan componentfuncties. 2D gaat hierbij steeds vaker richting 3D-structuren, met gebruikmaking van steeds meer verschillende materialen en is gericht op lager energieverbruik en recyclebaarheid. Ook de soorten componenten nemen in aantal toe, als gevolg van de combinatie van kennisvelden en nieuwe materiaalkennis. Van alle soorten componenten en materialen zijn sensoren en actuatoren te maken, waarbij geminiaturiseerde versies onder de verzamelnaam MEMS en in algemenere zin microsystemen kunnen worden vergaard. Microsystemen nemen een vlucht naar met name biomedische toepassingen. Nanotechnologie zorgt ervoor dat er nieuwe componenten ontstaan met nieuwe functies, bijvoorbeeld nanomotoren, nano-antennes en nanogeheugenbuisjes. Nanotechnologie zal in alle soorten componenten een rol gaan spelen. Een grote doorbraak op industrialisatieschaal ligt niet ver meer weg in de tijd.

10 18 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 19 Componentsoort Componenttechnologie Elektronisch Photonisch PV Optisch Mechanisch Biomedisch Akoestisch Fluidisch Magnetisch EUV Low volume e-beam Gloeilamp LED TSV 3D Integratie Plastic electronics ALD componenten HFO gate oxide Generieke tech via foundries Packaging Integrated nanophotonics Flexibel solar cells High eff/low cost ALD componenten Printing proces Thin solar cells Meten en bewerken in één Contactloos meten Integratie photonisch en elektronisch Composiet Keramiek 3D printing (metalen) Production on a Chip/MRT MRI compatible Frequency filter (SAW) Accurate freqency response Voice coil motoren Kleinere vormfactoren Staal/glas/kunststof Coatings/gelsotemMRT Hot embossing Voice coil Lineair Plenaire motor Nano-imprint Tweeslag lineair Production on a Chip/MRT 5 jaar 10 jaar 15 jaar Componenten vanuit nanotechnologie In dit overzicht speelt waarschijnlijkheid wederom een belangrijke rol. We hebben de technologieën die zowel vanuit interviews, sessies als literatuur zijn genoemd, een andere kleur gegeven omdat de waarschijnlijkheid door die meerdere bronnen hoger is. Leeswijzer: Wilt u direct inzoomen op de verdieping van de verschillende soorten componenttechnologie en achtergrond van nanotechnologie, dan verwijzen wij u naar hoofdstuk 5 van het diepterapport. 3. Ontwikkelingen in fabricagetechnologie samengevat. Componenten moeten gefabriceerd worden. Bovendien moeten ze samengebouwd worden tot een compleet werkend systeem. De hightech systems ketens gebruiken hierbij circa zestig verschillende soorten fabricagetechnologie. Jarenlang is de Taniguchi-curve (een soort wet van Moore) leidraad geweest voor de ontwikkeling van precisietechnologie. Ontwikkelingen op het gebeid van oppervlakteprecisie volgen deze curve aardig. Dit betekent echter ook dat de ontwikkeling van deze precisie in de buurt komt van een fysieke grens: de atoomafstand. Bewerkingsprecisie daarentegen loopt achter op de Taniguchi-curve, en het is maar de vraag of in de verdere ontwikkeling van deze 2D-precisie nog veel energie gestoken wordt. Er zijn andere aspecten, naast verdere 2D-precisieontwikkeling, die hierbij ook een rol gaan spelen: 3D-precisie. Ontwikkelingen op het gebied van 3D-precisie kennen nu een lijn in het Taniguchi-denken. Bewerkingsstrategie. Niet langer is maar één technologie belangrijk voor het maken van een geschikte component, eigenlijk kiest men voor een combinatie van afneem-, opbreng-, reinigings- en inspectietechnologie om aan de eisen te voldoen. Een nieuwe eis daarbij is reinheid. Nieuwe opbrengtechnologieën zijn in opkomst en bieden meer vormvrijheid, kleinere rendabele seriegrootte,

11 20 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 21 grote en juist kleinere werkstukafmetingen in een steeds groter wordende variatie van toe te passen materialen. Fabricagetechnologie Clean room High volume productie van MEMS Kleiner wordende afmetingen van het werkstuk zelf zorgen voor nieuwe fabricagetechnologie. Assemblage Verbinding TSV elektrisch Receptenboek: Photonic devices e-beam verbinden LV precisie verbinden en samenstellen Kunststof en keramiek verbind/samenstellen LV precisie verbinden en samenstellen Kunststof en keramiek verbind/samenstellen Nieuwe materialen dringen steeds meer door, bijvoorbeeld keramiek, engineering plastics, composieten en biomaterialen. Dit vergt het aanpassen van bestaande processen of het ontwikkelen van nieuwe fabricageprocessen. Voor alle soorten fabricagetechnologie staat hierna de kalender van mogelijke doorbraken weergegeven. Technologieveld Meet Reiniging Transformatie Omvorm 3D stack snelle waferfab Diffusie verbinden ipv smelt Freeform Biomedisch multispectraal imaging 3D meten + sturen met optische componenten Analyse van stempels Inline meten MEMS-technologie in tasters Integrated nano photonic sensors H-assited plasma Megasonisch/ionenstaal reinigen Nano reiniging biomedisch EUV Maskerloze methodieken voor lithografie MRI: glasbewerken Repliceren van kunststoffen voor thermo-akoestische componenten Integratie photonic/electronic componenten Next gen. EUV Rapid solidifying procestechonlogie Technische keramieken spuitgaten Incremental metal forming Microinjectiemolding In dit overzicht speelt waarschijnlijkheid dus wederom een belangrijke rol. Technologieën die zowel vanuit interviews, sessies als literatuur zijn genoemd, hebben een andere kleur gekregen omdat de waarschijnlijkheid door die meerdere bronnen hoger is. Opbreng Weghaal Receptenboek: Photonic Devices Multi fluid heads 3-5 pluggen: TSV Nanoimprint e-beam lithography Jetten van gangbare metalen ALD: PV Jetten elektrische vloeistoffen Pico/femto seconde lasers Etch: photonic spiegels (IN) Trillingsonderdrukking frezen Chemical-mechanical plantirization ECMFrezen Bewerken gehard materiaal met hoge snelheden Mag. field assisted polishing Repliceren van kunststof voor MEMS Seriebewerken op één machine Frezen kleine producten bij hoge toerentallen Solid state photonic packaging Voice-coil 5 jaar 10 jaar 15 jaar Tijd tot doorbraak

12 22 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 23 Leeswijzer: Wilt u direct inzoomen op de verdieping van de verschillende soorten fabricagetechnologie en achtergrond van nanotechnologie, dan verwijzen wij u naar hoofdstuk 5 van het diepterapport. 4. Ontwikkelingen in organisatie van de ketens samengevat. Naast de ontwikkelingen vanuit de markt en op technologisch gebied is het belangrijk om ontwikkelingen op het gebied van organisatie van de keten te benoemen. Immers, toeleveranciers zullen in de mix van al deze trends hun weg dienen te vinden. Relatie OEM er en toeleveranciers Binnen deze relatie zijn eigenlijk twee organisatorische trends te noemen. De eerste is dat de OEM ers graag op een hoger stuklijstniveau hun opdrachten uitbesteden. Dit zorgt ervoor dat vanuit het perspectief van de uitbestedende partij een effectievere ketensturing met minder direct leverende toeleveranciers mogelijk is. De tweede trend die speelt, is het betrekken van toeleveranciers in de ontwerpprocessen en wel in een dusdanig vroeg stadium dat de creativiteit en de capaciteit van de toeleveranciers maximaal uitgenut kunnen worden. De combinatie van deze twee trends wordt ook wel functioneel uitbesteden genoemd. Op een hoog stuklijstniveau uitbesteden betekent dat toeleveranciers die gewend zijn om op een hoger stuklijstniveau te werken, de primaire partij worden en dat andere toeleveranciers door hen aangestuurd dienen te worden. Specialisaties van toeleveranciers Een andere organisatorische trend is dat toeleveranciers zich steeds meer specialiseren. Er zijn steeds duidelijker vier rolpatronen te onderscheiden. Enerzijds zijn er toeleveranciers die gericht zijn op ontwerpen, anderzijds op het maken, ook tussenvormen komen daarbij voor. Wat er gemaakt moet worden, is weer te onderscheiden in niveaus van een onderdeel tot en met een complete machine. Deze twee parameters: 1) ontwerpen versus maken en 2) onderdeel versus complete machine, leveren dus vier soorten toeleveranciers op in de keten. Mate van betrokkenheid in stuklijst Conceptueel ontwerpen OEM System innovator Technologie en applicatiekennis Productspecialist Product- en applicatiekennis Complete stuklijst OEM OEM System integrator Losse onderdelen Organisatiecapaciteit en projectmanagement Processpecialist Gespecialiseerde fabricagetechnologie OEM Alleen uitvoeren Mate van betrokkenheid in het creatieproces

13 24 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 25 Hierdoor ontstaan de volgende vier rollen: Toeleverancier op een hoog stuklijstniveau werkend aan de ontwerpkant (innovator). Toeleverancier op een hoog stuklijstniveau werkend aan de maakkant (integrator). Toeleverancier op een laag stuklijstniveau werkend aan de maakkant (processpecialist). Leeswijzer: Indien u meer achtergrond wilt over de vier soorten toeleveranciers, kunt u nu hoofdstuk 4 lezen van dit rapport of hoofdstuk 3 van het verdiepingsrapport. Hier staan ook voorbeeldbedrijven genoemd verdeeld over de vier soorten rollen. De huidige ontwikkelingen in de markt, technologie en organisatie zijn vertaald naar de ontwikkelingen per soort leverancier. Hierna is in één oogopslag de essentie weergegeven: Innovator Integrator Kennis detailed engineering bouwblok Ontwikkelen roadmap Keuze bouwblok Internationale marktontwikkeling Kunde bouwblok Cleanroom LV microverbinden en assemblage Functietesten Verbinden materialen Moduleverantwoordelijkheid OEM er nieuwe systemen ODM er Technologisch Organisatorisch Toeleverancier op een laag stuklijstniveau werkend aan de ontwerpkant (productspecialist). Parts 3D, zuiniger, kleiner en goedkoper Keuze soort componenten Opbrengtechnologie Uitbreiden portfolio middels roadmap Internationale marktontwikkeling Nano parts Let op: in één organisatie kunnen soms twee of zelfs drie rollen voorkomen. In vroegere tijden was het zelfs heel gewoon om binnen één onderneming alle rollen te hebben. Proces Doorgroei rol innovator Ontwikkeling combinatieprocessen Ontwikkeling reinigingsprocessen Ontwikkeling contactloze/droge processen Ontwikkeling opbrengprocessen Ontwikkeling voorkeur klanten Ontwikkeling new business opbrengprocessen

14 26 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 27 Ecosysteem Naast de de supply ketens spelen ook nog andere partijen een belangrijke rol in een ecosysteem. Te denken valt aan universiteiten, kennisinstellingen, opleidingsinstellingen enzovoorts. Samen met hen kan bijvoorbeeld gewerkt worden aan ontwikkelingen op het gebied van R&D fabricagetechnologie. Afhankelijk van de bestaande expertise en de nieuwe vraag uit de markt ontstaat telkens weer een nieuwe mogelijkheid om te excelleren. Dit bepaalt ook de dynamiek in het ecosysteem en leidt weer tot nieuwe rolpatronen. Leeswijzer: Voor ontwerpende toeleveranciers op een hoog stuklijstniveau (innovatoren) staat de hoofdboodschap in hoofdstuk 5.1 van dit rapport. Voor makende toeleveranciers op een laag stuklijst niveau (processpecialist) staat de hoofdboodschap in hoofdstuk 6.1 van dit rapport. Voor makende toeleveranciers op een hoog stuklijstniveau (integratoren) staat de hoofdboodschap in hoofdstuk 6.2 van dit rapport. De rest van het Nederlandse ecosysteem kan hierbij ook een bijdrage leveren, dit is in hoofdstuk 7 van dit rapport samengevat. Hoe de toeleveranciers gebruik kunnen maken van collectiviteit op het gebied van R&D voor fabricagetechnologie is in hoofdstuk 8 van dit rapport samengevat. Voor ontwerpende toeleveranciers op een laag stuklijstniveau (partsspecialist) staat de hoofdboodschap in hoofdstuk 5.2 van dit rapport.

15 28 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 29 Als het gaat om functioneel uitbesteden horen uitbesteders en toeleveranciers elkaar wel, maar hebben ze moeite om elkaar te verstaan. Alef Schippers, Innovation Sourcing Officer Philips Healthcare 3. Vraagstelling De vraagstelling voor de ontwikkeling van een visie is: waar moet de supply chain van de LVHMHC-ketens op lange termijn in investeren als het gaat om technologie? Bij het beantwoorden van deze vraag zijn de volgende onderliggende vragen van belang: Hoe zien de OEM-klanten hun technologische toekomst en wat betekent dat voor de toeleveranciers? Zitten onze nationale en internationale klanten in toekomstig succesvolle markten? Wat betekent dit voor de toeleveranciers? Wat willen onze OEM-klanten zelf doen en wat wil men aan de toeleveranciers vragen? Welke kennis en kunde hoort bij die nieuwe vraag? Wat voor soort fabricagetechnologieontwikkelingen zijn aan de maakkant te verwachten? Moeten wij hierdoor ons machinepark anders inrichten op termijn? Welke kennis en kunde hoort bij die vraag? Welke nationale of internationale klanten zijn wellicht (nog meer) interessant in de toekomst? Hoe kan de rest van het ecosysteem de toeleveranciers helpen bij het investeren in kennis en kunde? Wat voor soort systeemtechnologie en componenttechnologie zijn aan de ontwikkelkant te verwachten?

16 30 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 31 De grote doorbraak in ons ecosysteem komt pas echt op gang als de grotere mkb ers zich wat ondernemender zouden opstellen en bereid zijn risico te dragen. Hierdoor ontstaat meer balans in de keten 4. Vier soorten toeleveranciers zullen elk op hun eigen wijze kunnen investeren in langetermijntechnologie Dennis Schipper, CEO Demcon Bij de verdere beschrijving van mogelijke investeringen in technologie onderscheiden we vier verschillende soorten toeleveranciers.

17 32 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 33 Focus: Toepassingen van technologieën. Proces is afgeleide Ontwerpende toeleveranciers OEM System innovator 2. Technologie en applicatiekennis 1. Productspecialist Product- en applicatiekennis Complete stuklijst OEM System integrator 4. Organisatiecapaciteit en projectmanagement 3. Processpecialist Gespecialiseerde fabricagetechnologie OEM Focus: organisatieproces waarbij opdrachten worden gezocht Makende toeleveranciers Links in dit model de (mee)ontwerpende toeleveranciers die op een bepaald moment, op een vastgesteld stuklijstniveau (module, sub-assy, los onderdeel) ingeschakeld worden: de systeminnovator en productsupplier. Deze toeleveranciers kunnen voornamelijk investeren in kennis en kunde samenhangend met systeemtechnologie. Rechts in dit model de (mee)makende toeleveranciers die op een bepaald moment, op een vastgesteld stuklijstniveau (module, sub-assy, los onderdeel) ingeschakeld worden bij het fabriceren: de systemintegrator en processupplier. Deze toeleveranciers kunnen voornamelijk investeren in kennis en kunde samenhangend met fabricagetechnologie. 1. Voor ontwerpende toeleveranciers op een laag stuklijstniveau (productspecialist) staat de hoofdboodschap in paragraaf Voor makende toeleveranciers op een laag stuklijstniveau (processpecialist) staat de hoofdboodschap in paragraaf Voor makende toeleveranciers op een hoog stuklijstniveau (integrator) staat de hoofdboodschap in paragraaf 6.2. De rest van het Nederlandse ecosysteem kan hierbij ook een bijdrage leveren, hetgeen in hoofdstuk 7 samengevat is. Ontwerpende toeleveranciers kunnen investeren in ontwikkelingen op het gebied van systeemtechnologie. Focus: product Proces is afgeleide MARKT Losse onderdelen Focus: productieproces waarbij opdrachten worden gezocht 2. Voor ontwerpende toeleveranciers op een hoog stuklijst niveau (partsspecialist) staat de hoofdboodschap in paragraaf 5.2.

18 34 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP Ontwerpende toeleveranciers kunnen investeren in ontwikkelingen op het gebied van systeemtechnologie Motion applicaties moeten niet alleen sneller en preciezer worden, maar ook snel goedkoper. Jan van Eijk, professor Advanced Mechatronics TU Delft Ontwerpende toeleveranciers worden in het ontwikkelproces, soms ook het Product Creatie Proces of Product Generatie Proces genoemd, betrokken door de OEM er. Dit kan zijn omdat een bepaalde module het beste ontworpen kan worden door de onderneming die deze ook gaat maken (ownership), of omdat het specialisme van een toeleverancier veel groter is dan bij de OEM er in huis. Ontwerpende toeleveranciers worden vooral gevraagd om mee te denken over de manier waarop het systeem het beste kan functioneren in de gebruiksfase (die varieert bij verschillende sytemen van enkele jaren tot meer dan twintig jaar). In dit hoofdstuk worden de belangrijkste ontwikkelingen voor deze groep toeleveranciers weergegeven. 5.1 Machines en apparaten worden steeds vaker modulair opgebouwd waardoor generieke bouwblokken ontstaan Een belangrijke trend die zal doorzetten, is dat machines en apparaten (in de scope van LVHMHC) steeds bouwblokachtiger worden opgezet rondom de hoofdfunctie: de processing zelf, de kern van de werkelijke applicatie. Dit is vaak ook strategische OEM-kennis die in de core/non-core discussie zonder meer bij de OEM er in huis gehouden wordt. De variëteit aan verschillende processing bouwblokken is net zo groot als het aantal klanten. Om een indruk te krijgen, volstaat een blik op de classificatie van de verschillende maaktechnologieën (hoofdstuk 6 diepterapport), waar zo n zestig maaktechnologieën op een rijtje staan.

19 36 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 37 Systeemtechnologie HC systems Adding Processing Dosing Motion (controlling) Powering Handling object Voor een exacte beschrijving van de bouwblokken en hun technische betekenis, en een overzicht van de bouwblok opbouw van 28 machines en apparaten verwijzen wij u naar hoofdstuk 7 van het diepterapport. Imaging System controlling Covering Conditioning Measuring Hoofdfunctie Subfuncties Daarentegen is er steeds meer behoefte om niet-kernfuncties (lees subfuncties en dus bouwblokken) aan de keten over te laten. Doordat steeds meer OEM ers dit doen, liggen er kansen voor toeleveranciers. Dit vergt wel strategische investeringen. Hierboven staat een ordening van veelvoorkomende bouwblokken. Niet alle systemen hoeven dus te bestaan uit dezelfde bouwblokken! Het ontwerpproces van een LVHMHC-systeem komt dus steeds meer buiten de organisatiegrenzen van de OEM er te liggen. OEM ers moeten ten opzichte van vroeger hun technologische creativiteit aan anderen overdragen en overlaten. OEM ers kunnen meer focusseren op het formuleren en bewaken van de systeemarchitectuur en interfaces tussen de bouwblokken. Dit vraagt een belangrijke vernieuwing in de werkwijze van alle betrokken partijen Innovatiedrivers in de bouwblokken vragen toenemende technische creativiteit Hierna zijn per bouwblok de belangrijke trends op het gebied van eisen en oplossingen weergegeven. Voordat we ingaan op de verschillende trends per bouwblok eerst nog een aantal algemeen trends op het niveau van het totale systeem: Ontwerpen van het totale systeem vraagt om een steeds betere functionele opdeling. Dit heeft tot gevolg dat het ontwerpproces nu echt multidisciplinair wordt. Statisch, mechanisch, mechatronisch, meet- en regeltechniek, software, etc. lopen parallel. Elkaar verstaan is het voorportaal van elkaar begrijpen. Het spreken van dezelfde taal is dus essentieel. Generalisten die tegelijkertijd enige diepgang en respect weten te bereiken, zijn de golden boys. Goed functioneel opdelen is een vak. Interfacemanagement is daar een onderdeel van. In een vroegtijdig stadium zullen de interfaces gedefinieerd worden en zal hier een wijzigingsprocedure voor gehanteerd worden. Dit is niet altijd prettig, maar wel noodzakelijk om werkpakketten, op bouwblokniveau, parallel uit te zetten. Dat is vaak nodig om de gewenste time-to-market te halen. Goed opdelen van werkpakketten zorgt voor een doorlooptijdreductie van minimaal 20% (ervaringsgetal). HC-systemen worden steeds complexer, steeds meer sensornetwerken met regelloops erachter. Het nadeel van veel sensoriek is dat er goed naar de onnodige foutmeldingen gekeken moet worden om de machines op een hoge up-time te houden (zie ASML-machines die

20 38 LANGE TERMIJN TECHNOLOGIE INVESTERINGSROADMAP 39 Het Nederlandse hightech cluster moet de stap gaan maken van nu 2D, soms 2½D naar 3D precisie. Er komt meer dan een dimensie bij. Gustaaf Savenije CEO Anteryon nu 45 (!) verschillende graden van vrijheid hebben die tegelijkertijd beheerst moeten worden). Hoewel schaarste van materialen en energie op dit moment nog niet echt doordruppelt in de gedachte van de high tech systems wereld, heeft deze trend een behoorlijke impact op de toekomstige spelregels van het ontwerpen. Het ontwerpen voor een lager energieverbruik van het systeem is het eerste aspect. Het ontwerpen op next-life of hergebruik van modulen of onderdelen is het tweede aspect. Ontwerpen louter op basis van herbruikbare materialen in plaats van virgin materialen lijkt het verste weg en is aspect drie. Océ en Panalytical hergebruiken complete modules (respectievelijk papierdoorvoer en röntgenbuis) na het eerste leven nog minstens één leven. ASML heeft zelfs een second-life programma voor gebruikte systemen. Voor meer detailinformatie over de impact van duurzaamheid verwijzen wij u naar het diepterapport (bijlage Sluiten van de high tech systems ketens ). Belangrijke trends in de verschillende bouwblokken zijn: Design-bouwblok Richting van picoliters en femtoliters en het meten en corrigeren daarvan (procescontrol vloeistoffen) Ook biocontent en reagenten Verificatie per druppel Contactloos doseren van vloeistoffen (schieten in plaats van neerleggen) en on the fly Doseren van elektronen, ionen, fotonen als hulpproces steeds belangrijker Motion controlling-bouwblok Snellere processing versus echt stilstaan Stepping (ptp), scanning (path control) Hogere nauwkeurigheid, stabiliteit (absoluut en relatief) On-the-fly monitoren en regelen Meerassige bewegingen (6 DOF) Lichter construeren om minder massa te bewegen Stijvere materialen voor minder vervorming Motion in vacuüm Configureerbaarheid