Nieuws
Egemin snijdt papiersjouw-AGV's op maat uit standaard componenten
14 mei 2010
De Vlaamse automatiseerder Egemin Automation bouwde een nieuwe AGV voor Kimberly-Clark op basis van standaard bouwblokken en enkele maatwerkcomponenten. De papierfabrikant automatiseerde zo de volledige logistiek tijdens de productie.
Egemin Automation heeft een automatisch gestuurd voertuig (AGV) ontwikkeld voor papierspecialist Kimberly-Clark. Het bedrijf uit het Belgische Zwijndrecht levert vijf van deze E’GV-voertuigen aan de papierfabriek in het Franse Villey-Saint-Etienne, nabij Nancy. De AGV’s zijn speciaal ontwikkeld voor zware lasten en transporteren grote papierrollen tussen de productiemachine, het magazijn en de conversielijnen die de rollen afwikkelen en snijden.
Gelijk met de robotvoertuigen nam Egemin ook het complete warehouse management system (WMS) over van Kimberly-Clark. ‘De twee systemen werken mooi samen, waardoor de optimalisatie veel beter is’, zegt Filip Dehing, manager van de mechanicaontwerpgroep bij het Vlaamse automatiseringshuis. ‘Dat is het grote voordeel als je alle automatisering onderbrengt bij één partij.’
Egemin heeft alle kennis in huis voor de ontwikkeling van deze autonome voertuigen. Het mechanisch ontwerp, de elektronica en de software komen allemaal uit het Zwijndrechtse kantoor. Behalve het frame- en plaatwerk besteedt Egemin niets uit, hoewel de meeste toegevoegde waarde komt van de software, vindt Dehing. ‘De kern van onze E’GV-oplossing bestaat uit de pakketten E’nsor en E’tricc. E’nsor – Egemin Navigation System on Robot - is de virtuele chauffeur, E’tricc – Egemin Transport Intelligent Control Center - de verkeersregelaar inclusief een flink stuk optimalisatie rond orderverwerking. Ook kunnen we in E’tricc WMS-functionaliteit integreren. Voor Kimberly-Clark hebben we het echter gesplitst. Het verkeersmanagement en WMS zijn twee aparte systemen. Die zitten wel achter dezelfde Windows-interface, zodat de klant er niets van merkt.’
Als het Egemin-systeem een seintje krijgt van de sensor op de productielijn dat er een nieuwe rol ligt te wachten, stuurt hij er een E’GV op af. ‘De rollen liggen op de lopende band aan het eind van de papiermachine’, schetst Dehing de situatie. ‘Via een handshake krijgen we door welke rol het is. Er volgt dan een identificatie met informatie over de papiersoort en het gewicht. We verifiëren wel even of het effectief de beloofde rol is. Eerst checken we waar het gat in de rol zit waar we de priem in kunnen steken. We doen dat met optische sensoren in de kop van de priem. Daarmee gaan we op zoek naar de bovenkant van het gat. Met de diameter van de rol in ons achterhoofd weten we redelijk goed waar we moeten zoeken naar het contrast tussen het witte papier en het zwarte gat. Ook bepalen we met een verticale scan waar de bovenkant van de rol zit.’
In de AGV-elektronicakast voor Kimberly-Clark zit de besturing voor vijf actuatoren; de rijd- en stuurmodules zijn dubbel uitgevoerd om het gewicht van drie ton te kunnen behappen.
Wanneer alles is goedgekeurd, rijdt het voertuig naar voren en steekt hij zijn priem in de rolhouder. Dehing: ‘Met een andere sensor controleren we of de rol even snel naar het voertuig toekomt als dat het voertuig rijdt. Dan weten we dat we de rol niet van de band aan het duwen zijn. Als laatste controle kijken we ook nog naar de druk in de hydraulische cilinders, zodat we het gewicht kunnen bepalen. Als de formaten én het gewicht kloppen, gaat het bijna zeker om de goede rol.’
Het ERP-systeem van Kimberly-Clark vertelt E’tricc welke papierrol er van de band komt en wat ermee moet gebeuren. Meestal moet hij naar het magazijn, maar regelmatig ook rechtstreeks naar de verwerkingslijnen. ‘We weten welke rollen op de planning staan, welke rollen er nodig zijn voor de verwerkende lijnen en waar alle rollen in het proces zitten. Met al deze gegevens maken we een volledige transportplanning, inclusief acties die wellicht om voorrang vragen. Zo zorgen we ervoor dat de papieruitlaat niet volloopt en ze bij de verwerking niet hoeven te wachten.’ Alle transporten vallen onder de verantwoordelijkheid van Egemin. De branddeuren zijn bijvoorbeeld verbonden met de E’tricc-server, die zo controle heeft over het open- en dichtgaan.
Muziekje
De transport-AGV’s rijden met wandelsnelheid door de fabriek van Kimberly-Clark. ‘Technisch gezien is het geen probleem om harder te gaan dan de typische 1,4 tot 1,7 m/s, maar het gevoel heerst dat zulke snelle robots gevaarlijk zijn. Ook versnellen en afremmen doen we met slechts 0,5 m/s2. Allemaal omwille van de perceptie’, zegt Dehing, die benadrukt dat de risico’s van Egemins AGV’s zeer beperkt zijn. ‘Alle voertuigen zijn volledig veilig voor de personen die in de fabriek rondlopen. We gebruiken daarvoor proximity laser scanners van Sick op alle hoeken van de machine. Zo’n sensor kijkt in een horizontaal vlak. Via encoders in de drivers weet hij hoe ver hij moet kijken, afhankelijk van hoe hard en in welke richting hij rijdt. Hij houdt dan een veilige afstand. Een persoon in het waarschuwingsveld zorgt ervoor dat de machine automatisch en vloeiend afremt en stopt. Als de persoon te dichtbij komt, maakt hij een noodstop. Dat proberen we natuurlijk zo veel mogelijk te voorkomen.’
Als de AGV te lang moet blijven wachten, bijvoorbeeld omdat er een object op zijn baan blijft stilstaan, geeft hij een signaal naar de centrale. Bijna altijd gaat het echter over kruisend verkeer van andere robots of personen. Om botsingen tussen AGV’s te voorkomen, zorgt het verkeerscontrolesysteem er bovendien voor dat twee wagens elkaar niet op een kruispunt kunnen ontmoeten waardoor ze allebei niet verder zouden kunnen.
Aan de beveiliging zal het niet liggen, stelt Dehing. Behalve met beveiligingssensoren heeft Egemin zijn AGV’s ook uitgerust met flexibele bumpers. Bovendien maken ze een geluidje als ze vertrekken en zetten ze een knipperlicht aan als ze de bocht om willen. ‘Sommige klanten hebben zelfs graag dat de AGV een muziekje speelt, zodat je hem hoort aankomen. Onze AGV’s zijn dan ook prima te gebruiken tussen personenverkeer. In ziekenhuizen rijden we met kleine AGV’s rond op de logistieke vloer, dwars tussen de artsen en zusters door. Wel proberen we ze nog weg te houden van de patiënten.’
Contragewicht
De automatisch gestuurde voertuigen voor Kimberly-Clark navigeren met behulp van lasers, een standaard aanpak voor Egemin. ‘De machine kijkt met zijn lasers naar reflectoren om zich heen om zijn positie te bepalen’, legt Dehing uit. ‘We kunnen in principe toe met één baken omdat we de hoek en de afstand weten. Voor de nauwkeurigheid is het echter beter als de lasers er altijd twee kunnen zien. Als de machine genoeg ijkpunten in het vizier heeft, kan de positienauwkeurigheid oplopen tot 5 millimeter. Het voordeel van deze navigatiemethode is de flexibiliteit: je kunt eenvoudig een pad verleggen en we blijven van de vloer af, want we hoeven geen bakens te boren.’
In andere gevallen kiest Egemin soms voor magneetbakens of -strips. Ook een draad in de grond behoort tot de mogelijkheden. Zo’n draad zendt dan een vaste frequentie uit en twee antennes onder aan de AGV bepalen welke er het verst vanaf zit. Dat is de oudste en nog altijd de meest nauwkeurige methode. Het Zwijndrechtse bedrijf bepaalt samen met de klant per situatie wat de meest ideale oplossing is. Het wil daarom al vroeg bij de ontwikkeling betrokken zijn.
Egemins AGV’s transporteren grote papierrollen tussen de productielijn, het magazijn en de verwerkende machines.
Bij AGV-projecten is de opleversnelheid vaak een cruciale factor in het verkoopproces. Kimberly-Clark legde de nadruk echter op de kwaliteit van de installatie. ‘We hoefden niet de snelste te zijn; het resultaat moest juist zijn’, verwoordt Dehing het. ‘Voordat we met de ontwikkeling begonnen, hebben we tien sessies gehad met de mensen van Kimberly-Clark om alle eisen aan de AGV’s en het WMS nauwkeurig op papier te krijgen. Daarna is het engineering binnen een duidelijk kader en dat kan zeer snel. Zowel aan de softwarekant als aan de hardwarekant wisten we exact wat we moesten bouwen.’
In het geval van Kimberly-Clark deed Egemin de oplevering van het systeem in zeven maanden. ‘We hebben het hele magazijn in één nacht overgenomen’, zegt Dehing trots. ‘Kimberly-Clark heeft het hele logistieke proces overgeven aan ons. Dat is best een grote stap, hoewel we alles uitvoerig hadden gesimuleerd en geëmuleerd. Op onze testlocatie hadden alle AGV’s al menig rondje gereden voordat we ze naar de klant brengen.’
Een ander voorbeeld van het Zwijndrechtse maatwerk is de uiteindelijke constructie van de AGV. Oorspronkelijk had Kimberly-Clark gevraagd om een counter balance-machine. Dat bleek in de praktijk niet ideaal. Dergelijke voertuigen hebben namelijk een grotere draaicirkel en in de fabriek was er simpelweg niet voldoende ruimte om te manoeuvreren met de rollen van drie ton. Dehing: ‘We hebben nu gekozen voor een oplossing waarbij we het gewicht voor een deel opvangen met een contragewicht. De rest steunt op twee benen langs de lading. Doordat we zo veel nadruk hadden gelegd op de conceptfase, konden we voldoen aan nagenoeg alle oorspronkelijke requirements. Het enige dat de klant moest aanpassen, waren de afschermgrillen onder hun lopende banden zodat de AGV zijn benen eronder kon steken.’
Maatwerk of niet, Egemin baseert zijn AGV’s grotendeels op eigen standaard bouwblokken. ‘De aandrijfeenheden komen uit ons normale assortiment’, vertelt Dehing. ‘De elektronicakast ziet er altijd hetzelfde uit. Het verschil zit ’m in het aantal motoraansturingen en de lengte van de I/O-trein. De borden voor de aansturing zijn modulair. Een klassiek voertuig heeft drie stuureenheden: rijden, sturen en liften. Bij Kimberly-Clark hebben we vijf actuatoren gebruikt. Omwille van het gewicht zijn de drive en steer dubbel uitgevoerd.’ Een standaard Egemin-bord bevat verder altijd een een centrale IPC, een WLan-communicatiemodule en een veiligheids-PLC.
‘In dit geval is gekozen voor een hydraulische lift in een single stage-mast. Die bouwen we samen met Bosch Rexroth België. Dat bedrijf levert de cilinder en de hydraulische groep die speciaal is ontwikkeld voor gerobotiseerde toepassingen. Wij positioneren graag op de millimeter. Standaard hydraulica voor drie ton is niet zo nauwkeurig. We hebben de pompmotor volledig onder controle gebracht met een servosysteem.’ Door zulke relatief kleine aanpassingen krijgen Egemins opdrachtgevers een unieke oplossing, maar vrijwel altijd gebaseerd op dezelfde componenten en analoge architectuur.
