naar top
Menu
Logo Print
21/02/2018 - MICHIEL DE MYLLE

MET AUTOMATED GUIDED VEHICLES OP WEG NAAR INDUSTRIE 4.0


AGV's ondersteunen uw operators en verhogen uw capaciteit

Steeds meer bedrijven (ook kmo's) kunnen er niet langer omheen: manueel intern goederentransport tussen productielijnen en opslagplaatsen levert geen 'added value' op. Automated Guided Vehicles (AGV's) nemen het bedrijf (en niet het minst de operators) heel wat lasten uit handen. Ze bestaan in verschillende soorten en maten, en hoewel de nieuwere generatie voertuigen niet eens meer hoeft te wachten wanneer ze een obstakel op hun pad treffen, kunnen bedrijven ook met minder recente modellen al in korte tijd een hele logistieke vooruitgang boeken.


WAAROM KIEZEN VOOR AGV'S?


Capaciteitsverhoging

Capaciteitsverhoging is het voornaamste motief om te investeren in AGV's. In tijden van doorgedreven efficiëntie en productiviteit zoeken bedrijven manieren om bij een gegeven werkaanbod met eenzelfde aantal mensen meer werk te kunnen verzetten. De inschakeling van AGV's biedt dan heel wat bijkomende voordelen. Verschillende personeelsgebonden kosten worden gereduceerd of geëlimineerd: werkuren, opleiding (bv. heftruckbediening), ziekteverzuim door stress ten gevolge van afmattend werk ... AGV's kunnen in principe de klok rond bezig blijven. Er zal aanzienlijk minder productverlies vanwege beschadiging optreden omdat AGV's door hun geprogrammeerde precisie 'binnen de lijntjes' blijven. Hun geprogrammeerde karakter leidt er eveneens toe dat er minder foutieve leveringen plaatsvinden, waardoor ze gelijk ook meer garanties bieden voor een betrouwbare traceerbaarheid van de behandelde goederen.


Ondersteuning van operatoren

Net als cobots faciliteren AGV's het werk van de operator door eentonig en/of zwaar werk uit handen te nemen. Als er iets misloopt in de productielijn, kan de operator de AGV ook als tool inschakelen. Zo kan hij het voertuig via een touchscreen de opdracht geven om zich te herpositioneren wanneer er anders gewacht moet worden op een machine die niet beschikbaar is. Of de operator kan een pallet die in de weg ligt, door de AGV laten verplaatsen. Deze mens-machinesamenwerking helpt de taken op de werkvloer dus flexibeler en efficiënter uit te voeren.


INDELING

AGV's zijn onder meer in te delen volgens goederenbehandeling, navigatie, veiligheidssysteem en energiebeheer. 

Wat de goederenbehandeling betreft, zijn AGV's al naargelang van de uit te voeren taken uitgerust met een of meerdere mechanismen voor heffen, klemmen, trekken ...

Deze AGV volgt een magneetstrip op de vloer en krijgt onderweg opdrachten via de vloermarkeringen naast de tapeDeze hybride 'smalle gang'-AGV heeft een intelligente onboard-CANbuscontroller waarlangs de sturingssoftware commando's geeftOp het vlak van navigatie doen de meeste voertuigen de grote verplaatsingen door middel van laserreflectie. Een ander navigatiesysteem bestaat uit een magnetische geleiding. Dat kan zowel via een magnetische tape op of in de vloer als via een leiding net onder het vloerniveau. Nog andere AGV's volgen een tape op de vloer en combineren vision- en RFID-technologie voor de positiebepaling. De nieuwste generatie van voertuigen wordt technisch gezien niet langer 'geleid' (en krijgt dan ook andere namen zoals 'Autonomous Mobile Robot') maar heeft onboardmicroprocessoren. Ze brengen de werkomgeving in kaart via Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). Wanneer die voertuigen een obstakel op hun pad treffen, hoeven ze niet te wachten, maar rijden ze er spontaan omheen. Bepaalde fabrikanten bieden modellen aan die 'on the fly' kunnen switchen tussen verschillende navigatiemodi (inductief, optisch, laserreflectie …). Er zijn overigens ook hybride AGV's, die in manuele modus te schakelen zijn. 
Wat hun stroomvoorziening betreft, zijn er meerdere opties. Systemen die magnetisch geleid worden via ondergrondse kabels, worden tijdens het rijden inductief opgeladen. Bij andere modellen wordt de batterij manueel of automatisch gewisseld, of laadt de AGV inductief op aan een laadstation, wanneer het batterijniveau onder een ingestelde kritieke drempel daalt of tussendoor, op momenten wanneer de AGV geen opdracht heeft.

AGV ALS INTEGRAAL DEEL VAN DE PRODUCTIE

Terwijl de eerste generatie AGV's enkel interageerde met de goederenpalletten, heeft de nieuwere generatie een raakvlak met de fysieke wereld en met ERP- en MES-systemen. Elke AGV-unit fungeert als een soort proxy met de echte wereld voor het ERP-systeem, waarbij de AGV's alle beslissingen baseren op de bevelen die ze van dat systeem krijgen. De informatiestroom loopt echter in twee richtingen. De AGV's voeren ook informatie terug naar de ERP-software om de prestaties van dat systeem op te drijven. Zo ontstaat een gesloten lus voor een volledig traceerbaar proces, en dat voor elk getransporteerd goed.

AGV's krijgen hun orders niet enkel van de ERP, ze doen ook een beroep op de eigen traffic management software om hun activiteiten op elkaar af te stemmen. De realtimeresponsiviteit die hieruit voortvloeit, voegt waarde toe aan de hogere systemen. Sommige ERP-systemen laten zich niet makkelijk aanpassen. Als de vlootbeheersoftware echter kan bepalen dat een bepaalde AGV zich dichter bij de volgende taak bevindt dan een andere, kan die software en passant de opdracht aan de eerste AGV toekennen en zo de efficiëntie verhogen. Bij het ontvangen van orders van bovenaf kan de AGV die aanvaarden, wijzigen of aanvaarden en er een opvolgingsopdracht aan verbinden. De nieuwste generatie heeft in de meeste gevallen ook een controlesysteem om de inzet van het voertuig te optimaliseren, transportorders en modules voor tracking en tracing te genereren en te verdelen, en zelfs op te treden als verkeersleider op basis van ingestelde prioriteiten.


MODULARITEIT

Toen de eerste generatie AGV's haar intrede deed, werd het proces aangepast aan de AGV, waarbij er soms dure machines aangeschaft moesten worden.

Vandaag geldt het omgekeerde: fabrikanten maken hun AGV's modulair, zodat er met één model meerdere taken uit te voeren zijn. Die modulariteit situeert zich op verschillende vlakken: veiligheid, aandrijving en energietoevoer. Het mag voor zich spreken dat het verplaatsen van lasten van 30 kg en 30 ton heel andere eisen stelt en een verschillende invloed heeft op de werkomgeving. Bij de keuze voor lithium-ionbatterijen, bv., is er een installatie nodig die gekeurd moet worden door de brandweer. Voor loodkristalbatterijen is dat niet nodig, maar dat heeft implicaties voor het gewicht van de AGV. Zes ton verplaatsen over 500 m kan in principe via contactloze energieoverdracht, maar dat heeft een prijs. Modulariteit zorgt ervoor dat bv. 85 tot 95% van een platform hergebruikt kan worden, waarbij er slechts enkele (elektro)mechanische, kinematische en/of softwarematige aanpassingen gedaan moeten worden om de interactie met de omgeving mogelijk te maken. Bij klassiekere AGV-systemen brengt de nodige infrastructurele aanpassing een groter prijskaartje mee.


Mobiele robots

Er zijn toepassingsvoorbeelden waarbij AGV's voorzien worden van manipulatoren (bv. robotica), als alternatief voor vaste robotcellen. Een nadeel daarvan is dat zo'n oplossing in vele gevallen slechts inzetbaar is voor een of een beperkt aantal toepassingen. In de meeste toepassingen (bv. binpicking) kan er op een gegeven tijdstip bovendien maar een van beide actief zijn: de AGV rendeert niet zolang de robot werkt (en omgekeerd). Een oplossing is in dat geval om de robot op een platform te zetten die met een AGV kan worden opgenomen en verplaatst.

Bepaalde fabrikanten bouwen het AGV-systeem volledig in eigen huis op maat en halen enkel de robotarm elders. De systemen draaien op het opensourceplatform ROS (Robot Operating System) voor een grotere flexibiliteit bij ontwerpveranderingen. Wanneer er dan bijvoorbeeld een grotere arm nodig is of de klant een voorkeur heeft voor een andere robotfabrikant, zijn de armen makkelijk inwisselbaar zonder dat er compatibiliteitsproblemen optreden.


WELKE AGV KIEZEN?

Welke de meest aangewezen AGV is voor een gegeven productie, hangt in grote mate samen met de complexiteit van de taken die het systeem moet uitvoeren. Complexere taken vragen een complexer systeem (en de onderhoudskosten zijn recht evenredig met die complexiteit én omgekeerd evenredig met de betrouwbaarheid).

Wanneer goederen bijvoorbeeld opgeslagen moeten worden in rekken in nauwe gangen die ontoegankelijk zijn voor personeel, komen in principe minder kostelijke oplossingen in aanmerking omdat het kostenaspect veiligheid dan beperkt blijft.

Deze 'AMR' is vrijwel direct inzetbaar (zonder infrastructurele aanpassingen)en is via een tablet overal te bedienen, waarbij die op basis van SLAM-technologie zijn opdrachten uitvoertOp plaatsen waar er wel veel passage is van personeel, bv. in de productiehal, zijn bijvoorbeeld AGV's met laser-reflectorsysteem of SLAM een mogelijke oplossing.

Het laserreflectiesysteem is minder aangewezen in omgevingen waar vele nutsvoorzieningen van bovenaf komen (perslucht, hydraulische leidingen, water ...). In dat geval is de overhead immers een stuk groter vanwege de vele reflectoren die geplaatst moeten worden. Een optisch systeem (tape op vloer) kan in zo'n situatie een oplossing bieden.

AGV's die via SLAM navigeren, sturen een continue stroom van informatie vanop de werkvloer. Dat lijkt een groot voordeel, maar het heeft ook een keerzijde. Ten eerste vraagt zo'n systeem heel wat bandbreedte (kostelijk!).

Iedere AGV die rondrijdt, maakt continu een update van de bestaande map en stuurt daarmee gigabytes door het netwerk. Ook al heeft een bedrijf bijvoorbeeld maar twee AGV's rondrijden, die wisselen onderling continu informatie uit over objecten op het traject ... Heeft een bedrijf er dan zes rondrijden, dan loopt die bandbreedte snel op, wat het productieproces kan vertragen. En wat als de communicatie plots wegvalt? Vele bedrijven willen een zo laag mogelijke overhead op het bestaande netwerk.

Afgezien van de buitensporige bandbreedte moet ook heel wat van de doorgestuurde informatie eruit gefilterd worden. Onder meer de interactie met de meest onvoorspelbare obstakels: mensen. Het personeel op de werkvloer went snel aan de aanwezigheid van de AGV. Wanneer zij bijvoorbeeld een babbeltje slaan op het traject van een AGV, communiceert deze 'obstakel' aan de andere AGV's, waardoor zij een andere route moeten berekenen. Als die hindernis maar kortstondig bestond, was die herberekening misschien niet nodig. Hetzelfde geldt voor de nieuwere generatie van AGV's die kunnen afwijken van hun pad. In onvoorziene situaties (niet in het veiligheidsplan opgenomen) bedraagt de maximaal toegelaten snelheid van de AGV 0,1 m/s. Als die dan een omleiding van 3 m moet doen, verliest hij 30 s.

In de aangehaalde situatie zou een efficiëntere oplossing erin bestaan dat de AGV's de personen geleidelijk tot heel dichtbij naderen om daarmee aan te geven dat ze in de weg staan, eventueel in combinatie met een geluidssignaal.


Schaalbaarheid

Een alternatief voor bedrijven die minder bandbreedte willen toewijzen aan het AGV-systeem, is het visionsysteem. Bij dit systeem wordt informatie voor de positiebepaling niet gedurende het hele parcours verstuurd, maar enkel op belangrijke punten, wat bandbreedte helpt te besparen.

Concreet volgt de AGV via een camerasysteem de contouren van een tape op de vloer. Op belangrijke punten op de route zitten er RFID-responders in de vloer. Wanneer de AGV (zelf uitgerust met een onboard-RFID-tag) op zo'n punt komt, krijgt hij van het hoger liggende IMS (integrated manufacturing system) een signaal om te stoppen of zich naar een specifiek punt te begeven.

Met deze technologie is de AGV tot op een centimeter nauwkeurig te positioneren. Een hogere nauwkeurigheid (0,2 mm) is haalbaar door naast de kleefband een positiebarcode aan te brengen.


ROI

De nieuwste generatie biedt een snelle return on investment (ROI), in bepaalde gevallen zijn ze zelfs in een paar maanden tijd terugverdiend. Bij een investering in een AGV voor een taak met een welbepaald start- en eindpunt hangt de ROI af van voldoende werk tussen die twee punten door het jaar heen. Daar waar een AGV een conventionele heftruck vervangt, is de ROI in vele gevallen duidelijker omdat die gebaseerd is op voorspelbare kosten.



INTERESSANT VOOR KMO'S: LEASING VAN AGV'S

Hoewel de leasing in België vandaag voornamelijk de markt van de manueel bediende toestellen beslaat, kan het aandeel van AGV's daarin groeien wanneer de grotere spelers die leasen, zich meer toeleggen op AGV's. Zodra het zover is, vormen zij een interessante oplossing voor kmo's. Vele kmo's hebben immers slechts een drie- à viertal AGV's nodig. Interessant om te weten is overigens dat een AGV-'vloot' tegenwoordig al voordelig is vanaf één stuk. Ook de groeiende tweedehandsmarkt en de mogelijkheid om demonstraties bij te wonen, werken drempelverlagend.