SICK en MasterMover – De veilige opstap naar Industrie 4.0

6-okt-2020

Elektrotrekkers voor zeer zware lasten: de bestuurderloze transportsystemen van MasterMover worden ingezet in alle mogelijk productieomgevingen en logistieke activiteiten. Bij de ontwikkeling van een nieuw automatisch geleid voertuig staat het aspect veiligheid daarbij op de voorgrond. Voor een geïntegreerd en normconform veiligheidsconcept koos MasterMover daarom voor het Safe EFI-pro-systeem van SICK. Dit combineert de modulaire veiligheidscontroller Flexi Soft met een EFI-pro-Gateway en veilige sensoren zoals de veiligheidslaserscanner microScan3 EFI-pro.

MasterMover chose the heavier weight market starting at 2 tonnes as the focus for its first AGV development project.
MasterMover chose the heavier weight market starting at 2 tonnes as the focus for its first AGV development project.

In een Engelse mop krijgt een pechvogel die naar de weg vraagt, het volgende antwoord: “Als je hier begint, kom je er zeker niet ". Productieteams die hun workflows volgens Industrie-4.0-standaarden willen automatiseren, staan vaak voor vergelijkbare raadsels. Bij pogingen om conventionele lineaire productieprocessen te veranderen blijken bestaande installaties en gebouwen vaak verbluffend moeilijk te overwinnen obstakels te zijn. Automatisch geleide voertuigen (AGV) en hun toenemende verspreiding geven hoop op de introductie van flexibele materiaalverwerkingsprocessen. Dure handarbeid met weinig toegevoegde waarde kan in veel gevallen vervangen worden zonder excessieve inspanningen of kosten.

“Momenteel heeft iedereen het over bestuurderloze en autonome transportsystemen", zegt Dan Evans, researchmanager bij MasterMover. “Bij vrijwel elk klantcontact wordt ons gevraagd hoe we ons aanbod in dit segment gaan uitbreiden.” Dat is geen toeval: MasterMover kan terugkijken op 20 jaar ervaring in de ontwikkeling en productie van veilige en efficiënte elektrotrekkers. MasterMover-producten worden gebruikt in alle mogelijke fabrieken en logistieke omgevingen en bieden klantgerichte oplossingen als het om de ontwikkeling van bestuurderloze transportsystemen gaat.

 

Introductie in de technologie van automatisch geleide voertuigen met geïntegreerde intelligentie

“Onze ervaring in de ontwikkeling, productie en het onderhoud van duizenden machines die zware lasten verplaatsen en aansturen, is voor ons een vanzelfsprekendheid geworden“, zegt Evans. “We hebben in de afgelopen decennia geleerd om tijdens onze ontwikkelingsprocessen de productieomgevingen en workflows van onze klanten te begrijpen en te interpreteren. Daarom benaderen we dergelijke taken op een heel andere manier dan bijvoorbeeld een team van softwareontwikkelaars die een AGV (Automated Guided Vehicle) vanuit een heel ander perspectief zouden ontwerpen.“ Op basis van ervaringen koos MasterMover bij zijn eerste ontwikkelingsproject voor een bestuurderloos voertuig voor het marktsegment vanaf 2 ton laadvermogen. Op verzoek van klanten werd een automatisch geleid voertuig ontwikkeld dat kan schakelen tussen automatisch en handmatig bedrijf.

“Alle door ons geproduceerde machines zijn ontworpen als handmatig bediende trekkers", aldus Evans. “Dit succesvolle principe wordt aangehouden in ons eerste automatisch geleide voertuig. Je zou bijna van een optionele upgrade voor een standaardmachine kunnen spreken. Als onze klanten bijvoorbeeld de route van het automatisch geleide voertuig tijdelijk willen wijzigen – bijvoorbeeld omdat er een paar dagen verbouwd gaat worden – dan hoeven ze geen servicemonteur van ons te laten komen en ze hoeven ook niet te leren om de automatisch geleide voertuigen zelf te programmeren. Ze kunnen dan heel eenvoudig een medewerker als bestuurder inzetten en de trekker een paar dagen handmatig bedienen. Zodra dat mogelijk is, schakelen zij weer over naar het bestuurderloze modus.”

“All of our machines are built as pedestrian-operated tugs.,” Evans continues. “Our first AGV is no different – it’s almost like an optional upgrade to a standard machine.
“All of our machines are built as pedestrian-operated tugs.,” Evans continues. “Our first AGV is no different – it’s almost like an optional upgrade to a standard machine.

De volledig ontwikkelde en de nu op de markt beschikbare MasterMover (AGV) 300 Tow kan ladingen tot 3.000 kg vervoeren. Hij is ideaal voor het slepen van bevoorradingswagens op assemblagelijnen. Ook zonder dure vaste installatie kan het transporteren van ladingen daarmee worden geautomatiseerd. Het MasterMover AGV-model biedt klanten een eenvoudige instap in de techniek van automatisch geleide voertuigen met geïntegreerde intelligentie. Bij behoefte is een uitbreiding naar een gecentraliseerdeoplossing voor wagenparkbeheer meerdere automatisch geleide voertuigen mogelijk via centraal WiFi-management. MasterMover heeft er altijd waarde aan gehecht research & development binnen de eigen organisatie te behouden. In die context werkt een toegewijd team op de productielocatie van het bedrijf in Ashbourne, Engeland. Veel oplossingen worden ontworpen en gebouwd volgens specificaties van individuele klanten.

 

Hoogste prioriteit voor veiligheid

Bij de ontwikkeling van een nieuw automatisch geleid voertuig was veiligheid het belangrijkste uitgangspunt van het team, benadrukt Evans. Als basis voor een geïntegreerd en normconform veiligheidsconcept koos MasterMover voor het Safe EFI-pro-systeem van SICK. Het systeem combineert de modulaire veiligheidscontroller Flexi Soft met een EFI-pro-Gateway en veilige sensoren zoals de veiligheidslaserscanner microScan3 EFI-pro (baserend op EtherNet/IP™ CIP Safety™). Flexi Soft is een modulaire veiligheidscontroller die de ontwikkeling van toepassingen met verschillende vereisten en complexiteitsgraden mogelijk maakt. De Flexi Soft EFI-pro-gateway maakt gebruik van een veilig protocol op het standaard Ethernet/IP-bussysteem. Hij is inzetbaar in toepassingen tot PLe (EN ISO 13849) / SIL3 (EN 62061).

 “We come across the SICK name in almost every industry we work,” Evans continues. “So, we knew our customers would recognise industry-leading safety components onboard.
 “We come across the SICK name in almost every industry we work,” Evans continues. “So, we knew our customers would recognise industry-leading safety components onboard.

“De naam SICK komen we tegen in vrijwel alle bedrijfstakken waarin wij actief zijn", zegt Evans. “Daarom wisten we dat onze klanten de ingebouwde veiligheidscomponenten van marktleider SICK zouden herkennen. Een automatisch geleid voertuig moet op de allereerste plaats als veiligheidskritisch product worden gezien. Als de veiligheid niet foutloos wordt geïmplementeerd, kunnen de gewenste functies meestal ook niet worden gerealiseerd.“ Met de veiligheidscontroller Flexi Soft en de configuratiesoftware Safety Designer konden Evans en zijn R&D team hun eigen geïntegreerde veiligheidssysteem samenstellen. Bij alle AGV-standaardmodellen van MasterMover worden twee microScan3-scanners ingezet die via EFI-pro met de Flexi Soft-besturing communiceren. In combinatie met de SICK DFS60 veiligheidsencoders en de Flexi Soft Motion Control-module FX3-MOC1 worden alle genoemde producten in één applicatie geïntegreerd, die voldoet aan PLd (EN ISO 13849) / SIL2 (EN 62061).

Dr. Martin Kidman, Productmanager Machineveiligheid bij SICK UK, legt uit: “Het volledig bestuurderloze transportsysteem van MasterMover voldoet met de veiligheidslaserscannertechniek aan PLd/SIL2. De microScan3-scanners bieden een uitzonderlijk grote scanhoek van 275° en een veilig veldbereik tot negen meter. De veldsets kunnen worden geconfigureerd voor wisselende voertuigpaden waarop het AGV bochten en richtingsveranderingen baseert."

EFI-pro is het veiligheidsnetwerk van SICK voor de industriële automatisering op basis van het CIP-Safety™ veiligheidsprotocol. De Flexi Soft Motion Control-module FX3-MOC en de EFI-pro-gateway brengen de noodzakelijke verbindingen tot stand om veiligheidsapparaten van SICK in een systeemoplossing te integreren. “De betrouwbare monitoring van de beide aandrijvingen van het bestuurderloze transportsysteem vindt plaats met behulp van de veiligheidsencoders van SICK die aangesloten zijn op de Flexi Soft Motion Control-module. De geregistreerde informatie wordt gebruikt om de veldafmetingen van de veiligheidslaserscanner via EFI-pro-communicatie dynamisch aan snelheid en richting aan te passen.”

“De veiligheidscontroller Flexi Soft maakt het mogelijk complexe algoritmen en logica te gebruiken voor de configuratie van de volledig autonome werking van het bestuurderloze transportsysteem. Als de veiligheidslaserscanner een obstakel binnen het waarschuwingsveld detecteert, ontvangt de voertuigbesturing een instructie van de veiligheidscontroller om de snelheid te verlagen. Wanneer het veld vrij komt, wordt een snelheidsverhoging ingeleid via hetzelfde pad. Op die manier wordt een efficiënte en productieve werking veiliggesteld.“

“Zodra een inbreuk op het binnenste veiligheidsveld plaatsvindt, zorgt de Flexi Soft voor een onmiddellijke stop van alle aandrijvingen. Pas nadat een veilige situatie tot stand is gekomen, wordt een vrijgave voor de start afgegeven. De Motion Control-module FX3-MOC kan bovendien een veilige stop herkennen en bewaken en daardoor een complete noodstop vermijden. Als de risicobeoordeling het toelaat, kan een automatische herstart worden geactiveerd. Op die manier kan worden voorkomen dat automatisch geleide voertuigen eventueel meerdere uren moeten wachten om handmatig opnieuw opgestart te worden.”

One standard Ethernet cable is needed per scanner for the EFI Pro Interface and, by creating safe communication between encoders, controller and scanners, one holistic design was possible.
One standard Ethernet cable is needed per scanner for the EFI Pro Interface and, by creating safe communication between encoders, controller and scanners, one holistic design was possible.

Geïntegreerd design

Door gebruik te maken van de veiligheidscontroller Flexi Soft met de EFI-pro-gateway als basis voor een veilige communicatie van het voertuig heeft MasterMover de moeite voor meerdere afzonderlijke verbindingen tussen de componenten weten te besparen. Voor de EFI-pro-interface is slechts één standaard ethernetkabel per scanner nodig. Op basis van de veilige communicatie tussen de encoders, veiligheidscontrollers en scanners was een geïntegreerd ontwerp mogelijk. Het alternatief zou een groot aantal aparte verbindingen, veldschakelsignalen en veiligheidsrelais zijn geweest, die tientallen kabels en veel ruimte hadden vereist.

 

Navigatie van bestuurderloze transportsystemen

Evans licht toe: “Wij bieden een compleet scala aan navigatiemogelijkheden voor automatisch geleide voertuigen aan en proberen onze klanten te overtuigen om gebruik te maken van zogenaamde 'natuurlijke navigatie met laserscanners'. Dit biedt meer flexibiliteit omdat er geen behoefte is aan vaste installaties zoals RFID-transponders, spoorgeleiding door middel van plakband of barcodes, wat de betrouwbaarheid negatief kan beïnvloeden.“

„De door ons toegepaste bestuurderloze voertuignavigatie kan een zeer grote variabiliteit in de omgeving aan. Het is bijvoorbeeld geen probleem als er rondom het automatisch geleide voertuig mensen lopen en vorkheftrucks rondrijden. In distributiecentra, waar veel pallets worden verplaatst en steeds weer op nieuwe posities staan en waar verschillende soorten andere onvoorspelbare objecten in de weg kunnen staan, kan onze technologie alle obstakels van deze aard omzeilen.“ MasterMover biedt voor alle klantomgevingen de uitvoering van complete risicobeoordelingen aan.

“Het gebruik van een automatisch geleid voertuig voor de bevoorrading van productielijnen is ook in combinatie met MasterMover PS AGV mogelijk. Met een laadvermogen tot 30.000 kg kan de PS AGV worden gebruikt als alternatief voor een transportband in een cyclisch werkende productielijn. Het gecombineerde gebruik van beide bestuurderloze transportsystemen vormt een compleet alternatief voor conventionele, vast geïnstalleerde lineaire productielijnen“, zegt Evans en verduidelijkt: “In vergelijking met een vast transportsysteem worden de kosten aanzienlijk verlaagd en wordt de flexibiliteit van de productie aanzienlijk verhoogd. Omdat personeel kan worden teruggetrokken uit activiteiten zonder toegevoegde waarde en door de individuele automatisch geleide voertuigen hoge lasten kunnen worden verplaatst, kan een kortere terugverdientijd worden verwacht. “Daarom gaat het de meeste afnemers vooral om de vraag hoe ze aan de slag kunnen met de nieuwe technologie. Samen met ons kunnen onze klanten in eerste instantie slechts één cruciaal proces overzetten. Omdat voor dit systeem slechts minimale installatie-aanpassingen nodig zijn, is het zeer schaalbaar.“

 

Vooruitzicht: veiligheid ook in de buitenlucht

Het vooruitzicht op gecertificeerde veiligheid voor automatisch geleide voertuigen in de buitenlucht is eveneens het onderwerp van belangrijke ontwikkelingen bij MasterMover en SICK. De daarvoor noodzakelijke upgrades van het in principe geschikte automatisch geleide voertuig omvatten de installatie van de nieuwe outdoorScan3 veiligheidslaserscanners van SICK. De outdoorScan3 is een apparaat van de klasse D volgens IEC TS 62998, de nieuwe technische specificatie voor technische toepassingen in de buitenlucht.

“Voor machinebouwers en integrators zoals MasterMover is Flexi Soft een uiterst nuttig ecosysteem”, vat Evans samen. “Het modulaire ontwerp en de eenvoudige installatie en instelling van de microScan3 hebben bijgedragen aan het verkorten van ons ontwikkelingsproces. Aangezien de scanners, de besturing en de software van SICK afkomstig zijn, hoefden we geen veiligheidssysteem samen te stellen uit componenten van verschillende fabrikanten. We hebben ons eerste AGV-ontwerp geperfectioneerd en een duidelijke roadmap samengesteld voor de juiste bestanddelen van ons complete assortiment.“

 

Verdere bijdragen:

Intelligent vooruitgedacht

De wereld in - SICK presenteert met de outdoorScan3 een wereldprimeur

AGV's van CEIT gebruiken Visionary-T van SICK ter bescherming tegen botsingen

Zes frequente fouten bij de configuratie en instelling van veiligheidslaserscanners

 

 

SICK Solutions World Image
SICK Solutions World Image

Conferentie. Beurs. Hackathon.

SICK Solution World: oplossingen voor digitale transformatie met toonaangevende partners wereldwijd - ter plaatse in Freiburg en wereldwijd online

Meld u nu aan