Una gran parte de los AGV vendidos se aplica en entornos interiores separados del espacio público, sobre todo en entornos de almacenes de fabricación en los que sólo se admiten personas instruidas. La dinámica del entorno, la cantidad de tráfico y la autonomía de los AGV difieren enormemente.
Dentro del concepto de fábrica inteligente y, más recientemente, dentro del paradigma de la Industria 4.0/fábrica inteligente, los AGVs se han convertido en una parte importante de su flexibilidad de rutas. Durante muchos años, los AGV no pudieron lograr su merecida aceptación en la logística de las fábricas industriales, algo que está cambiando radicalmente en la actualidad. Las razones para el funcionamiento eficaz de los AGV son el aclamado rendimiento y la fiabilidad de los AGV y la creciente digitalización de las fábricas, incluso en entornos difíciles.
Tipos de operaciones realizadas por el robot
Aparte de su base móvil, los AGV pueden estar equipados con contenedores para almacenar mercancías (“tipos de portadores”), con dispositivos de transferencia, como carretillas elevadoras (“tipos de horquillas”), cintas de transferencia de artículos, correderas o brazos para su carga y descarga, y manipuladores para manipular el material en el entorno del robot móvil (“tipos de copiado móvil”). Otros AGV pueden utilizarse para remolcar carros (“tipo de remolque”).
Al principio, los AGV dependían de suelos preparados, como cables o imanes incrustados, para guiar el movimiento. Aún así, un número importante de sistemas depende de medidas baratas para preparar el entorno adecuado, como balizas magnéticas, cintas en el suelo u otros medios para facilitar la navegación. Mientras tanto, los AGV de navegación libre se aplican en la fabricación y la logística a gran escala. Para destacar esta distinción, se acuñó el término AMR (Autonomous Mobile Robot).
Normalmente, su navegación se basa en escáneres láser, que proporcionan un mapa bidimensional preciso del entorno para la autolocalización y la evitación de obstáculos. Las soluciones iniciales se basaban en marcadores reflectores en lugares fijos para determinar la posición exacta: pero los desarrollos más recientes ya no dependen de puntos de referencia fijos y además son más robustos para entornos dinámicos. El LiDAR y otros sensores ópticos constituyen la base de este salto tecnológico. Al principio, se realizaron combinaciones de AGV y brazos robóticos para cargar y descargar automáticamente las máquinas herramienta.
Estos robots móviles se aplican en las ramas típicas de la automatización robótica industrial: automoción, electricidad/electrónica, metal, química, caucho y plásticos, alimentación y bebidas, etc. Sin embargo, las industrias de la automoción lideran las cifras de instalación, ya que utilizan cada vez más los robots móviles como parte de sus conceptos de fabricación ajustada y ágil, que sustituyen las cintas transportadoras y el tacto y aseguran las entregas justo a tiempo y en secuencia (JIT/JIS). Numerosas publicaciones señalan el inmenso potencial futuro del uso de robots móviles.
Las tareas típicas de los AGV hoy en día son:
- Montaje: Mover los productos a través de los procesos de producción
- Kitting: Recogida de piezas para el montaje
- Transporte: Carga de palets y piezas sueltas
- Puesta en escena: Entrega de palés para procesos de producción
- Almacenamiento: Traslado de productos desde las enfardadoras a los muelles o al almacén
- Preparación de pedidos: Traslado de los productos pedidos a las zonas de carga de los remolques para su distribución
- Entrega de piezas/justo a tiempo (JIT): Remolque de remolques de piezas y materiales a los puntos de consumo
- Transferencia/traslado: Transferencia de cargas
Y es un campo bastante nuevo y próspero: Los AGV se utilizan para el transporte de chasis en la producción de automóviles para permitir una producción más flexible y ágil como la que se puede realizar con una cinta transportadora. Fraunhofer IPA desarrolló una solución de este tipo junto con Bär Automation GmbH ya en 2014. También han seguido otros desarrollos de otras empresas.
Nivel de distribución
A pesar de la existencia de muchos proveedores, solo recientemente los AGV de navegación libre (sin cables fijos u otros métodos del piso preparado) se han convertido en una práctica industrial. Además, los escenarios de la Industria 4.0 o del IoT favorecen la difusión de la tecnología AGV en la práctica de la fabricación. Se espera que las carretillas elevadoras, un recurso estándar en la logística, sean operadas cada vez más por carretillas autónomas. Todos los principales fabricantes de carretillas elevadoras están experimentando actualmente con la navegación autónoma, el reconocimiento del entorno y de los palés, o ya han lanzado productos divertidos. Kuka ofrece bastantes plataformas manipuladoras móviles equipadas con diferentes brazos robóticos en función de la tarea a realizar. Algunos ejemplos son la omniMove y la unidad KMR iiwa, una plataforma móvil con ruedas mecánicas para realizar maniobras omnidireccionales. La primera puede equiparse con un brazo KR Quantec para tareas pesadas, mientras que la KMR iiwa utiliza un brazo ligero LBR iiwa para trabajos de montaje delicados.
Otros desarrollos son la familia MiR de plataformas móviles polivalentes de Mobile Industrial Robots y la Otto de Clearpath Robotics, que son plataformas modulares de libre configuración, preferentemente para la logística general en interiores. Ambos sistemas se basan en gran medida en ROS y son fáciles de configurar e integrar en diferentes entornos.
Las plataformas móviles desarrolladas por Kuka 195, como KMR- KR Quantec y flexFellow, navegan de forma autónoma, actúan en enjambre y ofrecen una flexibilidad total para la fabricación industrial. Esto es especialmente importante para la logística interna. Kuka ofrece una amplia cartera de movilidad, desde soluciones de desplazamiento manual hasta de navegación autónoma. Además, las variantes totalmente autónomas funcionan sin bucles de inducción, marcas en el suelo ni imanes.
Omron ofrece el LD-60/90 y el LD-250 con una carga útil máxima de 90 kg y 250 kg respectivamente. Según el sitio web de la empresa, están diseñadas para aumentar drásticamente la productividad en las operaciones de fabricación y logística. Las nuevas características de las plataformas de Omron son el mapeo automático con el PC de a bordo, la instalación rápida, la fácil interacción en la tableta mediante el uso del software actualizado “Mobile Planner” y las características de seguridad mejoradas.
Bluebotics 196 es otro productor de plataformas móviles que proporciona tanto el hardware como el software necesario para su uso. El software ANT utiliza las estructuras naturales del entorno como referencia para la localización. Por lo tanto, no se requiere ninguna infraestructura como cables inductivos, imanes o reflectores para la triangulación. ANT también puede utilizar deflectores simples: en combinación con estructuras naturales o solos para proporcionar soluciones de navegación.
Consideraciones de coste-beneficio y retos de marketing
El principal beneficio de las soluciones robóticas para la logística de las fábricas es la reducción de la necesidad de trabajadores manuales, la eliminación de errores humanos y la seguridad en el lugar de trabajo. Un esquema detallado sobre; cómo planificar los sistemas AGV para obtener rentabilidad y beneficios está sujeto a varias directrices. Los AGV se basan en datos digitales para la gestión de las tareas y la planificación del entorno, lo que en muchos casos, especialmente en las pequeñas empresas, ha sido complicado de obtener. Aunque los AGV no han alcanzado los niveles y la difusión industrial que se preveía, pueden ofrecer una mayor seguridad y nuevos desarrollos, como los sistemas de descarga automática de camiones.
Muchos proveedores han empezado a abordar el problema de los costes minimizando los costes unitarios de los AGV, ofreciendo opciones de leasing para reducir las inversiones de las empresas en procesos que no añaden valor, como la logística, y reduciendo su dependencia de datos complejos para la gestión de las misiones. La VDI 2510 y la ANSI/ITSDF B56.5-2012 ofrecen un método sistemático y un conjunto de herramientas prácticas para la planificación de sistemas y el análisis de costes para la instalación de vehículos autoguiados..
Se estima que los Estados Unidos de América representan actualmente un tercio del mercado mundial total de AGVs. Sin embargo, se estima que el mercado mundial crecerá muy rápidamente en los próximos años, ya que se cumplirán cada vez más las condiciones previas para la inversión en AGVs, tales como:
- Digitalización de la planta de producción. Los vehículos autoguiados dependen de los datos digitales para sus rutas y misiones. Por lo tanto, los nuevos conceptos de digitalización y conexión en red de los entornos, tal y como se abordan en las recientes iniciativas en esta dirección (Internet de las cosas/de los servicios, Internet industrial, Industria 4.0, etc.) favorecen la aceptación de los vehículos autoguiados en los entornos objetivo. Los AGV pueden considerarse como típicos sistemas ciberfísicos (CPS).
- Aumento del rendimiento y la flexibilidad de la navegación totalmente autónoma sin balizas ni marcadores instalados.
- Aumento de los tiempos de funcionamiento gracias a la reducción de los ciclos de recarga a medida que mejora la tecnología de almacenamiento de energía (baterías, supercondensadores).
- Cambio y configuración rápidos e intuitivos, fácil mantenimiento.
- Aumento de la reputación positiva del uso de los AGV (índices de tiempo medio entre fallos (MTBF) y fiabilidad), facilidad de uso, etc..
Las inversiones en robots de servicio para la logística en los procesos de producción se amortizan rápidamente si se sigue trabajando las 24 horas del día. Por lo tanto, la inversión en robots de servicio para la logística puede asumirse en un plazo de 2 a 3 años, dada una vida útil de 15 años’ los costes de funcionamiento son inferiores al 5% de la inversión anual. La disponibilidad de funcionamiento puede suponerse en un 98,5%.