Una gran parte degli AGV venduti è applicata in ambienti interni separati dallo spazio pubblico, per lo più ambienti di magazzini di produzione dove sono ammesse solo persone istruite. La dinamica dell'ambiente, la quantità di traffico e l'autonomia degli AGV sono molto diverse.
All'interno del concetto di smart factory e, più recentemente, all'interno del paradigma Industria 4.0/smart factory, gli AGV sono diventati una parte importante della loro flessibilità di routing. Per molti anni, gli AGV non hanno potuto raggiungere la meritata accettazione nella logistica delle fabbriche industriali, che ora sta cambiando radicalmente. Le ragioni per le operazioni efficaci degli AGV sono le acclamate prestazioni e affidabilità degli AGV e la crescente digitalizzazione delle fabbriche anche in ambienti difficili.
Tipi di operazioni effettuate dal robot
Oltre alla loro base mobile, gli AGV possono essere equipaggiati con contenitori per lo stoccaggio delle merci (“tipi di trasportatori”), con dispositivi di trasferimento, come carrelli elevatori (“tipi di forche”), nastri di trasferimento degli articoli, scivoli o bracci per il loro carico e scarico, e manipolatori per la manipolazione del materiale nell'ambiente del robot mobile (“tipi di copiatura mobile”). Altri AGV possono essere utilizzati per il traino di carrelli (“tipo di traino”).
Inizialmente, gli AGV si affidavano a pavimenti preparati, come fili o magneti incorporati, per la guida del movimento. Ancora, un numero significativo di sistemi si basa su misure economiche per preparare l'ambiente appropriato, come i fari magnetici, i nastri sul pavimento, o altri mezzi per facilitare la navigazione. Nel frattempo, gli AGV che navigano liberamente sono applicati nella produzione su larga scala e nella logistica. Per evidenziare questa distinzione: è stato coniato il termine AMR (Autonomous Mobile Robot).
Di solito, la loro navigazione si basa su scanner laser, che forniscono un'accurata mappa bidimensionale dell'ambiente per l'autolocalizzazione e l'evitamento degli ostacoli. Le soluzioni iniziali si basavano su marcatori a riflettore in posizioni fisse per determinare la posizione esatta: ma gli sviluppi più recenti non dipendono più da punti di riferimento fissi e sono anche più robusti per gli ambienti dinamici. LiDAR e altri sensori ottici costituiscono la base di questo salto tecnologico. All'inizio sono state realizzate combinazioni di AGV e bracci robotici per caricare e scaricare automaticamente le macchine utensili.
Questi robot mobili sono applicati in rami tipici della robotica industriale: automobilistico, elettrico/elettronico, metallo, chimico, gomma e plastica, cibo e bevande, ecc. Le industrie automobilistiche, tuttavia, guidano il numero di installazioni in quanto utilizzano sempre più i robot mobili come parte dei loro concetti di produzione snella e agile, che sostituiscono i nastri trasportatori e il tatto e assicurano consegne just-in-time, just-in-sequence (JIT/JIS). Numerose pubblicazioni sottolineano l'immenso potenziale futuro nell'uso dei robot mobili.
I compiti tipici degli AGV oggi sono:
- Assemblaggio: Spostamento dei prodotti attraverso i processi di produzione
- Kitting: Raccolta di parti per l'assemblaggio
- Trasporto: Caricamento di pallet e parti sciolte
- Messa in scena: Consegna dei pallet per i processi di produzione
- Stoccaggio: Spostamento dei prodotti dagli avvolgitori alle banchine o allo stoccaggio
- Prelievo degli ordini: Spostamento dei prodotti ordinati verso le aree di carico dei rimorchi per la distribuzione
- Consegna di parti/Just-In-Time (JIT): Traino di rimorchi di parti e materiali ai punti di consumo
- Trasferimento/Shuttle: Trasferimento di carichi
E un campo abbastanza nuovo e fiorente: Gli AGV sono utilizzati per il trasporto di telai nella produzione automobilistica per consentire una produzione più flessibile e agile come è realizzabile con un nastro trasportatore. Fraunhofer IPA ha sviluppato una tale soluzione insieme a Bär Automation GmbH già nel 2014. Sono seguiti anche ulteriori sviluppi da parte di altre aziende.
Livello di distribuzione
Nonostante l'esistenza di molti fornitori, solo recentemente gli AGV che navigano liberamente (senza fili fissi o altri metodi del pavimento preparato) sono diventati pratica industriale. Inoltre, gli scenari di Industria 4.0 o IoT favoriscono la diffusione della tecnologia AGV nella pratica produttiva. Si prevede che i carrelli elevatori - una risorsa standard nella logistica, saranno sempre più gestiti autonomamente da carrelli elevatori autonomi. Tutti i principali produttori di carrelli elevatori stanno attualmente sperimentando la navigazione autonoma, il riconoscimento ambientale e dei pallet, o hanno già lanciato prodotti divertenti. Kuka offre diverse piattaforme di manipolazione mobile dotate di diversi bracci robotici a seconda del compito da svolgere. Esempi sono l'omniMove e l'unità KMR iiwa, una piattaforma mobile con ruote mecaniche per manovre omnidirezionali. La prima può essere equipaggiata con un braccio KR Quantec per compiti pesanti, mentre la KMR iiwa utilizza un braccio leggero LBR iiwa per lavori di assemblaggio delicati.
Ulteriori sviluppi sono la famiglia MiR di piattaforme mobili multiuso di Mobile Industrial Robots e Otto di Clearpath Robotics, che sono piattaforme modulari liberamente configurabili, preferibilmente per la logistica interna generale. Entrambi i sistemi si basano molto su ROS e sono facili da configurare e integrare in diversi ambienti.
Le piattaforme mobili sviluppate da Kuka 195, come KMR- KR Quantec e flexFellow, navigano autonomamente, agiscono in sciami e offrono una flessibilità totale per la produzione industriale. È particolarmente significativo per la logistica interna. Kuka offre un vasto portafoglio di mobilità, dalle soluzioni che si muovono manualmente a quelle che navigano autonomamente. Inoltre, le varianti completamente autonome funzionano senza anelli di induzione, marcature sul pavimento o magneti.
Omron offre l'LD-60/90 e l'LD-250 con un carico utile massimo di 90kg e 250kg rispettivamente. Sul sito web dell'azienda, - sono progettati per aumentare drasticamente la produttività nelle operazioni di produzione e logistica. Le nuove caratteristiche delle piattaforme Omron sono l'auto-mappatura con PC a bordo, l'installazione rapida, la facile interazione su tablet utilizzando il software aggiornato “Mobile Planner” e le caratteristiche di sicurezza migliorate.
Bluebotics 196 è un altro produttore di piattaforme mobili che fornisce sia l'hardware che il software necessario per utilizzarlo. Il software ANT utilizza strutture naturali nell'ambiente come riferimento per la localizzazione. Pertanto, non è necessaria alcuna infrastruttura come fili induttivi, magneti o riflettori per la triangolazione. ANT può anche utilizzare semplici deflettori: in combinazione con strutture naturali o da soli per fornire soluzioni di navigazione.
Considerazioni costi-benefici e sfide di marketing
Il vantaggio principale delle soluzioni robotiche per la logistica di fabbrica è la riduzione della necessità di lavoratori manuali, l'eliminazione dell'errore umano e la sicurezza sul posto di lavoro. Uno schema dettagliato su; come pianificare i sistemi AGV per la redditività e il beneficio è soggetto a diverse linee guida. Gli AGV si basano su dati digitali per la gestione dei compiti e la pianificazione ambientale, che in molti casi, specialmente nelle piccole aziende, è stato complicato da ottenere. Anche se gli AGV non hanno raggiunto i livelli e la diffusione industriale che erano stati previsti in precedenza, possono offrire una maggiore sicurezza e nuovi sviluppi, come i sistemi di scarico automatico dei camion.
Molti fornitori hanno iniziato ad affrontare il problema dei costi minimizzando i costi unitari degli AGV, offrendo opzioni di leasing per ridurre gli investimenti aziendali in processi non a valore aggiunto come la logistica, e riducendo la loro dipendenza da dati complessi per la gestione della missione. Un metodo sistematico e un insieme di strumenti pratici per la pianificazione dei sistemi e l'analisi dei costi per l'installazione di AGV sono disponibili attraverso VDI 2510 e ANSI/ITSDF B56.5-2012.
Si stima che gli Stati Uniti d'America rappresentino attualmente 1/3 del mercato mondiale totale degli AGV. Tuttavia, si suppone che il mercato mondiale cresca molto rapidamente negli anni futuri, in quanto saranno sempre più soddisfatti i presupposti per l'investimento in AGV, come ad esempio:
- Digitalizzare il pavimento della fabbrica. Gli AGV dipendono dai dati digitali per il loro percorso e le loro missioni. Pertanto, i nuovi concetti di digitalizzazione e gli ambienti di rete affrontati dalle recenti iniziative in questa direzione (” Internet of Things/of Services”, Industrial Internet, “Industry 4.0”, ecc.) favoriscono l'accettazione degli AGV in ambienti target. Gli AGV possono essere visti come tipici sistemi cyber-fisici (CPS).
- Aumento delle prestazioni e della flessibilità della navigazione completamente autonoma senza marcatori o fari installati.
- Aumento dei tempi di operatività grazie a cicli di ricarica più piccoli con il miglioramento della tecnologia di immagazzinamento dell'energia (batterie, supercapacitori).
- Cambio e configurazione rapidi e intuitivi, manutenzione facile.
- Aumento della reputazione positiva dell'uso degli AGV (tassi MTBF (Mean Time Between Failure) e affidabilità), facilità d'uso, ecc.
Gli investimenti in robot di servizio per la logistica nei processi di produzione sono ammortizzati rapidamente se il lavoro è continuato 24 ore al giorno. Pertanto, l'investimento in robot di servizio per la logistica può essere assunto entro 2 - 3 anni, data una durata di vita di 15 anni’ i costi operativi sono inferiori al 5% dell'investimento annuale. La disponibilità di funzionamento può essere assunta come 98,5%.