Une grande partie des AGV vendus sont utilisés dans des environnements intérieurs séparés de l'espace public, principalement dans des entrepôts de fabrication où seules les personnes instruites sont autorisées. La dynamique de l'environnement, la quantité de trafic et l'autonomie des AGV sont très différentes.
Dans le cadre du concept d'usine intelligente et, plus récemment, dans le cadre du paradigme Industrie 4.0/usine intelligente, les AGV sont devenus un élément important de la flexibilité de leur acheminement. Pendant de nombreuses années, les AGV n'ont pas pu obtenir l'acceptation qu'ils méritaient dans la logistique des usines industrielles, ce qui change radicalement aujourd'hui. Les raisons de l'exploitation efficace des AGV sont les performances et la fiabilité acclamées des AGV et la numérisation accrue des usines, même dans des environnements difficiles.
Types d'opérations effectuées par le robot
En dehors de leur base mobile, les AGV peuvent être équipés de conteneurs pour le stockage de marchandises (“types de supports&rdquo ;), de dispositifs de transfert, tels que des chariots élévateurs (“types de fourches&rdquo ;), de bandes de transfert d'articles, de glissières ou de bras pour leur chargement et leur déchargement, et de manipulateurs pour la manipulation de matériaux dans l'environnement du robot mobile (“types de copies mobiles&rdquo ;). D'autres AGV peuvent être utilisés pour le remorquage de chariots (type de remorquage).
Au départ, les AGV s'appuyaient sur des sols préparés, tels que des fils ou des aimants intégrés, pour le guidage des mouvements. Pourtant, un nombre important de systèmes s'appuient sur des mesures peu coûteuses pour préparer l'environnement approprié, comme des balises magnétiques, des rubans sur le sol ou d'autres moyens pour faciliter la navigation. Parallèlement, les AGV à navigation libre sont utilisés dans la fabrication et la logistique à grande échelle. Pour souligner cette distinction, le terme AMR (Autonomous Mobile Robot) a été inventé.
Habituellement, leur navigation est basée sur des scanners laser, qui fournissent une carte bidimensionnelle précise de l'environnement pour l'auto-localisation et l'évitement des obstacles. Les solutions initiales reposaient sur des marqueurs à réflecteur placés à des endroits fixes pour déterminer la position exacte : mais les développements plus récents ne dépendent plus de points de référence fixes et sont également plus robustes pour les environnements dynamiques. Le LiDAR et d'autres capteurs optiques constituent la base de ce saut technologique. Au début, des combinaisons d'AGV et de bras robotisés ont été réalisées pour charger et décharger automatiquement des machines-outils.
Ces robots mobiles sont appliqués dans les branches typiques de la robotique industrielle : automobile, électricité/électronique, métallurgie, chimie, caoutchouc et plastique, alimentation et boissons, etc. Les industries automobiles sont toutefois en tête des installations car elles utilisent de plus en plus de robots mobiles dans le cadre de leurs concepts de fabrication allégée et agile, qui remplacent les bandes transporteuses et le tact et garantissent des livraisons juste à temps et juste en séquence (JIT/JIS). De nombreuses publications soulignent l'immense potentiel futur de l'utilisation des robots mobiles.
Les tâches typiques des AGV aujourd'hui sont :
- L'assemblage : Déplacement des produits à travers les processus de production
- Kitting : Rassembler les pièces pour l'assemblage
- Transport : Chargement de palettes et de pièces détachées
- Mise en scène : Livraison de palettes pour les processus de production
- Entreposage : Déplacer les produits de l'emballage étirable vers les quais ou le stockage.
- Préparation des commandes : Déplacer les produits commandés vers les zones de chargement des remorques pour la distribution.
- Livraison de pièces/juste-à-temps (JAT) : Remorquage de remorques de pièces et de matériaux vers les points de consommation.
- Transfert/Shuttle : Transfert de charges
C'est un domaine tout à fait nouveau et prospère : Les AGV sont exploités pour le transport de châssis dans la production automobile afin de permettre une production plus flexible et plus agile que ce qui est réalisable avec un tapis roulant. Fraunhofer IPA a développé une telle solution en collaboration avec Bär Automation GmbH dès 2014. D'autres développements d'autres entreprises ont également suivi.
Niveau de distribution
Malgré l'existence de nombreux fournisseurs, ce n'est que récemment que les AGV à navigation libre (sans fils fixes ou autres méthodes du sol préparé) sont devenus une pratique industrielle. En outre, les scénarios Industrie 4.0 ou IoT favorisent la diffusion de la technologie AGV dans les pratiques de fabrication. On s'attend à ce que les chariots élévateurs - une ressource standard dans la logistique, soient de plus en plus exploités de manière autonome par des chariots élévateurs autonomes. Tous les grands fabricants de chariots élévateurs à fourche expérimentent actuellement la navigation autonome, la reconnaissance de l'environnement et des palettes, ou ont déjà lancé des produits amusants. Kuka propose un grand nombre de plates-formes de manipulateurs mobiles équipées de différents bras robotiques en fonction de la tâche à accomplir. Citons par exemple l'omniMove et l'unité KMR iiwa, une plate-forme mobile équipée de roues mécaniques pour des manœuvres omnidirectionnelles. Le premier peut être équipé d'un bras KR Quantec pour les tâches lourdes, tandis que le KMR iiwa utilise un bras léger LBR iiwa pour les travaux d'assemblage délicats.
D'autres développements sont la famille MiR de plateformes mobiles polyvalentes de Mobile Industrial Robots et l'Otto de Clearpath Robotics, qui sont des plateformes modulaires librement configurables, de préférence pour la logistique générale en intérieur. Les deux systèmes reposent en grande partie sur ROS et sont faciles à configurer et à intégrer dans différents environnements..
Les plateformes mobiles développées par Kuka 195, telles que KMR- KR Quantec et flexFellow, naviguent de manière autonome, agissent en essaim et offrent une flexibilité totale pour la fabrication industrielle. Elle est particulièrement importante pour la logistique interne. Kuka propose un vaste portefeuille de mobilité, allant des solutions à déplacement manuel aux solutions à navigation autonome. En outre, les variantes entièrement autonomes fonctionnent sans boucles d'induction, sans marquage au sol ni aimants.
Omron propose le LD-60/90 et le LD-250 avec une charge utile maximale de 90 kg et 250 kg respectivement. Sur le site web de l'entreprise, - elles sont conçues pour augmenter considérablement la productivité des opérations de fabrication et de logistique. Les nouvelles caractéristiques des plates-formes Omron sont l'auto-cartographie avec le PC embarqué, l'installation rapide, l'interaction facile sur la tablette en utilisant le logiciel mis à jour “Mobile Planner”et des caractéristiques de sécurité améliorées.
Bluebotics 196 est un autre producteur de plateformes mobiles qui fournit à la fois le matériel et les logiciels nécessaires à son utilisation. Le logiciel ANT utilise les structures naturelles de l'environnement comme référence pour la localisation. Par conséquent, aucune infrastructure comme des fils inductifs, des aimants ou des réflecteurs pour la triangulation n'est nécessaire. ANT peut également utiliser des déflecteurs simples : en combinaison avec des structures naturelles ou seuls pour fournir des solutions de navigation.
Considérations sur les coûts et avantages et défis marketing
Le principal avantage des solutions robotiques pour la logistique industrielle est la réduction du besoin de travailleurs manuels, l'élimination des erreurs humaines et la sécurité sur le lieu de travail. Un schéma détaillé sur la façon de planifier les systèmes AGV pour la rentabilité et les avantages est soumis à plusieurs directives. Les AGV s'appuient sur des données numériques pour la gestion des tâches et la planification de l'environnement, ce qui, dans de nombreux cas, notamment dans les petites entreprises, a été compliqué à obtenir. Bien que les AGV n'aient pas atteint les niveaux et la diffusion industrielle prévus, ils peuvent offrir une sécurité accrue et de nouveaux développements, tels que les systèmes de déchargement automatique des camions.
De nombreux fournisseurs ont commencé à s'attaquer au problème des coûts en minimisant les coûts unitaires des AGV, en proposant des options de location afin de réduire les investissements des entreprises dans des processus sans valeur ajoutée tels que la logistique, et en réduisant leur dépendance vis-à-vis de données complexes pour la gestion des missions. Une méthode systématique et un ensemble d'outils pratiques pour la planification des systèmes et l'analyse des coûts pour l'installation d'AGV sont disponibles à travers VDI 2510 et ANSI/ITSDF B56.5-2012.
On estime que les Etats-Unis d'Amérique représentent actuellement 1/3 du marché mondial total des AGV. Cependant, on estime que le marché mondial va croître très rapidement dans les années à venir, car les conditions préalables à l'investissement dans les AGV seront de plus en plus remplies, notamment :
- Numériser l'atelier de fabrication. Les AGV dépendent de données numériques pour leur acheminement et leurs missions. Par conséquent, les nouveaux concepts de numérisation et de mise en réseau des environnements, tels qu'ils sont abordés par les récentes initiatives dans ce domaine (Internet des objets et des services, Internet industriel, Industrie 4.0, etc. Les AGV peuvent être considérés comme des systèmes cyber-physiques (CPS) typiques.
- Augmentation des performances et de la flexibilité de la navigation entièrement autonome sans marqueurs ou balises installés.
- Augmentation des durées de fonctionnement grâce à des cycles de recharge plus courts, à mesure que la technologie de stockage de l'énergie s'améliore (batteries, supercondensateurs).
- Changement et configuration rapides et intuitifs, entretien facile.
- Augmentation de la réputation positive de l'utilisation des AGV (taux de temps moyen entre défaillances (MTBF) et fiabilité), facilité d'utilisation, etc.
Les investissements dans les robots de service pour la logistique dans les processus de production sont amortis rapidement si le travail se poursuit 24 heures sur 24. Par conséquent, l'investissement dans les robots de service pour la logistique peut être amorti en 2 à 3 ans, pour une durée de vie de 15 ans&rsquo ; les coûts d'exploitation sont inférieurs à 5% de l'investissement annuel. La disponibilité opérationnelle peut être estimée à 98,5 %.