Automatisch geleid voertuig
Stel je een magazijn voor zo groot als tien voetbalvelden, waar dag en nacht bestellingen worden ingepakt voor de webwinkel. In plaats van medewerkers die kilometers lopen tussen de schappen, rijden er lage, wagenwiel-achtige robots rond die complete stellingen optillen en naar de inpakstations brengen. Zulke voertuigen heten automatisch geleide voertuigen, vaak afgekort als AGV (Engels: Automated Guided Vehicle). Het zijn onbemande karretjes die zelfstandig goederen vervoeren binnen een fabriek, magazijn of haventerrein, zonder dat er iemand achter het stuur zit.
Een AGV is dus niet hetzelfde als een zelfrijdende personenauto die tussen ander verkeer door rijdt op de openbare weg. Een AGV werkt meestal in een afgebakende, besloten omgeving en volgt een route die van tevoren is vastgelegd of die het voertuig zelf uitstippelt op basis van een digitale kaart. Vergelijk het met het verschil tussen een tram, die aan rails vastzit, en een zelfrijdende auto in de stad: klassieke AGV's lijken op die tram, terwijl de nieuwste generatie steeds meer op een kleine, voorzichtige zelfrijdende auto begint te lijken.
Wat is het precies?
De kern van een AGV is de manier waarop het voertuig weet waar het moet zijn en welke weg het moet volgen. Die geleidingstechniek is in de loop der decennia flink veranderd. De vroegste AGV's volgden letterlijk een draad die in de vloer was ingefreesd; een sensor in het voertuig detecteerde het magnetische veld van die draad en bleef erboven rijden, als een soort onzichtbaar spoor.
Later kwamen er flexibelere varianten: magneetstrips of geverfde lijnen op de vloer, die makkelijker te verleggen zijn dan een ingegraven kabel. Weer een stap verder was lasergeleiding, waarbij het voertuig rondom reflecterende plaatjes aan muren of stellingen laat plaatsen en met een roterende laserscanner voortdurend zijn positie berekent ten opzichte van die vaste punten. Dit wordt ook wel een LGV genoemd, een laser guided vehicle.
De nieuwste generatie voertuigen, vaak AMR genoemd (autonome mobiele robot), heeft geen vaste infrastructuur zoals draden, strips of reflectoren meer nodig. Deze voertuigen gebruiken camera's en lidar-sensoren (een soort laserradar die met lichtpulsen afstanden meet) samen met een techniek die SLAM heet: Simultaneous Localization and Mapping. Daarbij bouwt het voertuig tegelijkertijd een kaart op van de ruimte om zich heen én bepaalt het zijn eigen positie op die kaart, ongeveer zoals een mens die voor het eerst in een gebouw loopt zich oriënteert aan muren, deuren en herkenningspunten. Zo kan een AMR om een onverwacht obstakel heen rijden of een nieuwe, kortere route kiezen, terwijl een klassieke draad- of lasergeleide AGV strikt aan zijn vooraf bepaalde pad gebonden blijft.
Boven op de individuele voertuigen draait meestal een centraal besturingssysteem, een soort verkeersleiding, die routes plant, botsingen voorkomt, voertuigen naar laadpunten voor de accu stuurt en de boel koppelt aan het magazijnbeheersysteem (WMS, warehouse management system) dat bijhoudt welk product waar ligt en welke bestelling met voorrang moet worden ingepakt.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer achter AGV's is het opvangen van personeelstekorten in de logistiek: fysiek zwaar en repetitief transportwerk laten uitvoeren door machines, zodat mensen overblijven voor taken die meer inzicht en handigheid vragen, zoals inpakken, controleren of onderhoud. Daarnaast kunnen AGV's in principe 24 uur per dag doorwerken, wat helpt bij pieken in de vraag, zoals rond Black Friday of de feestdagen, wanneer webwinkels tijdelijk veel meer bestellingen moeten verwerken dan normaal.
Andere beloften zijn lagere operationele kosten op de langere termijn, minder fouten doordat een computer nauwkeuriger telt en positioneert dan een vermoeide medewerker, en een veiligere werkvloer omdat zwaar tillen en lange looproutes wegvallen. Bedrijven hopen ook dat automatisering hen flexibeler maakt: een magazijn met AMR's kan makkelijker herschikt worden dan een magazijn dat is ingericht rond vaste transportbanden.
Voorbeelden uit de praktijk
Een van de bekendste vroege toepassingen op grote schaal staat in Nederland: de ECT Delta Terminal in de haven van Rotterdam, geopend in 1993, gold als een van de eerste volledig geautomatiseerde containerterminals ter wereld. Daar rijden AGV's zelfstandig containers tussen de overslagkranen en de opslagvelden, dag en nacht, en het terrein is sindsdien meerdere keren uitgebreid.
In de e-commerce werd het Amerikaanse bedrijf Kiva Systems een voorbeeld voor de hele sector. Kiva, opgericht in 2003, bouwde oranje robots die complete stellingen met producten optillen en naar een medewerker rijden in plaats van andersom, een aanpak die 'goods-to-person' wordt genoemd. Amazon nam Kiva in 2012 over voor ongeveer 775 miljoen dollar en zette het bedrijf later voort als Amazon Robotics; de robots zijn inmiddels in tal van Amazon-distributiecentra wereldwijd te vinden.
Ook Nederland heeft een grote naam in dit veld: Vanderlande, gevestigd in Veghel en sinds 2017 onderdeel van het Japanse concern Toyota Industries. Vanderlande is vooral bekend van bagageafhandelingssystemen op luchthavens, waaronder Schiphol, en levert daarnaast wereldwijd magazijnautomatisering met AGV's en AMR's.
In de auto-industrie worden AGV's al langer gebruikt om onderdelen naar de juiste plek langs de lopende band te brengen, bijvoorbeeld in fabrieken van BMW en Volkswagen, waar veel verschillende varianten van hetzelfde model tegelijk worden gebouwd en onderdelen dus precies op tijd op de juiste plaats moeten aankomen. Buiten de industrie duiken AMR's op in ziekenhuizen, waar voertuigen van de Deense fabrikant MiR (Mobile Industrial Robots, opgericht in 2013) bijvoorbeeld was, medicijnen of maaltijden door de gangen vervoeren. MiR werd in 2018 overgenomen door het Amerikaanse Teradyne, dat ook de fabrikant van robotarmen Universal Robots bezit.
Hoe ver is de techniek?
Klassieke AGV's met vaste geleiding zijn een volwassen, decennia beproefde technologie: dit soort systemen draait al sinds de jaren vijftig en wordt op grote schaal toegepast in havens en fabrieken. De opkomst van AMR's met SLAM-navigatie is veel recenter en groeit sinds ongeveer 2015 tot 2020 in hoog tempo, mede aangejaagd door de groei van online winkelen.
Toch zijn er nog flinke obstakels. De aanschaf en integratie met bestaande systemen, zoals het magazijnbeheersysteem, kosten veel tijd en geld, zeker voor kleinere bedrijven. Voertuigen die tussen mensen door bewegen, moeten aan strenge veiligheidseisen voldoen, en drukke, wisselende omgevingen met veel voetgangers blijven lastiger dan een rustig, afgesloten magazijn. Een ander praktisch probleem is dat voertuigen van verschillende fabrikanten lange tijd niet met elkaar konden communiceren. Om dat op te lossen ontwikkelden de Duitse branche-organisaties VDA (automotive) en VDMA (machinebouw) rond 2019-2020 de open standaard VDA 5050, die het mogelijk maakt dat vlootbeheersystemen van verschillende merken AGV's en AMR's toch met elkaar samenwerken op dezelfde fabrieksvloer.
Ten slotte is het goed te beseffen dat AGV's en AMR's vooral gespecialiseerd zijn in verplaatsen, niet in fijn grijpen of manipuleren van losse voorwerpen; dat laatste is het terrein van aparte robotarmen en grijpers, een tak van de robotica die zich in een ander tempo ontwikkelt.
Wie werken eraan?
Naast de Nederlandse speler Vanderlande zijn belangrijke bedrijven in dit veld onder meer Dematic (onderdeel van de Duits-Amerikaanse KION Group), Swisslog (Zwitserland, onderdeel van de KUKA-groep), Amazon Robotics en Locus Robotics (beide Verenigde Staten), MiR onder moederbedrijf Teradyne (Denemarken/Verenigde Staten), Toyota Industries (Japan) en Seegrid (Verenigde Staten). Op onderzoeksgebied dragen technische universiteiten, waaronder de TU Delft, en toegepast-onderzoeksinstellingen zoals TNO in Nederland bij aan navigatietechnieken en logistieke robotica. Branche-organisaties als VDMA in Duitsland en MHI (Material Handling Industry) in de Verenigde Staten spelen een rol bij het opstellen van standaarden en het bij elkaar brengen van de sector.