Uma grande proporção dos AGVs vendidos é aplicada em ambientes internos separados do espaço público, a maioria dos quais fabrica ambientes de depósitos onde somente pessoas instruídas são permitidas. A dinâmica do ambiente, a quantidade de tráfego e a autonomia dos AGVs são muito diferentes.
Dentro do conceito de fábrica inteligente e, mais recentemente, dentro do paradigma da indústria 4.0/smart factory, os AGVs se tornaram uma parte importante de sua flexibilidade de roteamento. Por muitos anos, a AGV não conseguiu alcançar sua merecida aceitação na logística de fábricas industriais, que está mudando radicalmente agora. As razões para operações eficazes dos AGVs são o aclamado desempenho e confiabilidade dos AGVs e o aumento da digitalização das fábricas, mesmo em ambientes desafiadores.
Tipos de operações realizadas pelo robô
Além de sua base móvel, os AGVs podem ser equipados com contêineres para armazenagem de mercadorias (“tipos de transportadores”), com dispositivos de transferência, tais como empilhadeiras (“tipos de garfos”), correias de transferência de artigos, corrediças ou braços para sua carga e descarga, e manipuladores para manipulação de material no ambiente do robô móvel’s (“tipos de copiadoras móveis”). Outros AGVs podem ser usados para reboque de carrinhos (“tipos de reboque”).
Inicialmente, os AGVs dependiam de pisos preparados, tais como fios ou ímãs embutidos, para orientação de movimento. Ainda assim, um número significativo de sistemas depende de medidas baratas para preparar o ambiente adequado, tais como faróis magnéticos, fitas no piso, ou outros meios para facilitar a navegação. Enquanto isso, os AGVs de livre navegação são aplicados na fabricação e logística em larga escala. Para destacar esta distinção: o termo AMR (Autonomous Mobile Robot) foi cunhado.
Normalmente, sua navegação é baseada em scanners a laser, que fornecem um mapa bidimensional preciso do ambiente para a auto-localização e para evitar obstáculos. As soluções iniciais se basearam em marcadores refletores em locais fixos para determinar a posição exata: mas os desenvolvimentos mais recentes não dependem mais de pontos de referência fixos e também são mais robustos para ambientes dinâmicos. LiDAR e outros sensores ópticos formam a base deste salto tecnológico. Desde cedo, foram realizadas combinações de AGVs e braços de robôs para carregar e descarregar automaticamente as máquinas-ferramentas.
Estes robôs móveis são aplicados em ramos típicos da automação de robôs industriais: automotivo, elétrico/eletrônico, metal, químico, borracha e plástico, alimentos e bebidas, etc. As indústrias automotivas, no entanto, lideram os números de instalação, pois utilizam cada vez mais robôs móveis como parte de seus conceitos de fabricação enxuta e ágil, que substituem as correias transportadoras e tato e garantem entregas just-in-time, just-in-sequence (JIT/JIS). Numerosas publicações apontam o imenso potencial futuro no uso de robôs móveis.
As tarefas típicas para os AGVs hoje em dia são:
- Montagem: Movimentação de produtos através de processos de produção
- Kitting: Coleta de peças para montagem
- Transporte: Carregamento de paletes e peças soltas
- Encenação: Entrega de paletes para processos de produção
- Armazenagem: Movimentação de produtos de envoltórios elásticos para docas ou armazenagem
- Coleta de pedidos: Movimentação de produtos encomendados para áreas de carregamento de reboques para distribuição
- Entrega de peças/Just-In-Time (JIT): Reboques de peças e materiais para pontos de consumo
- Transferência/Shuttle: Transferência de cargas
E um campo bastante novo e próspero: Os AGVs são operados para o transporte de chassis na produção automotiva para permitir uma produção mais flexível e ágil à medida que é realizada com uma esteira transportadora. A Fraunhofer IPA desenvolveu tal solução juntamente com a Bär Automation GmbH já em 2014. Outros desenvolvimentos de outras empresas também foram seguidos.
Nível de distribuição
Apesar da existência de muitos fornecedores, só recentemente os AGVs de livre navegação (sem fios fixos ou outros métodos do piso preparado) se tornaram prática industrial. Além disso, os cenários do Industry 4.0 ou IoT favorecem a difusão da tecnologia AGV na prática de fabricação. Espera-se que empilhadeiras - um recurso padrão em logística, seja cada vez mais operado de forma autônoma por empilhadeiras autônomas. Todos os principais fabricantes de empilhadeiras estão atualmente experimentando com navegação autônoma, reconhecimento ambiental e de paletes, ou já lançaram produtos divertidos. A Kuka oferece várias plataformas manipuladoras móveis equipadas com diferentes braços robóticos, dependendo da tarefa em mãos. Exemplos são a unidade omniMove e a KMR iiwa, uma plataforma móvel com rodas mecânicas para manobras omnidirecionais. A primeira pode ser equipada com um braço KR Quantec para tarefas pesadas, enquanto a KMR iiwa usa um braço LBR iiwa leve para trabalhos delicados de montagem.
Outros desenvolvimentos são a família MiR de plataformas móveis multiuso por Robôs Industriais Móveis e a Otto by Clearpath Robotics que são plataformas modulares livremente configuráveis, de preferência para logística geral em ambientes internos. Ambos os sistemas dependem muito do ROS e são fáceis de configurar e integrar em diferentes ambientes.
As plataformas móveis desenvolvidas pela Kuka 195, tais como KMR- KR Quantec e flexFellow, navegam autonomamente, atuam em enxames e oferecem total flexibilidade para a fabricação industrial. É especialmente significativa para a logística interna. A Kuka oferece um vasto portfólio de mobilidade, desde soluções móveis manuais até soluções de navegação autônoma. Além disso, as variantes totalmente autônomas funcionam sem quaisquer laços de indução, marcações de piso ou ímãs.
A Omron oferece o LD-60/90 e o LD-250 com uma carga útil máxima de 90kg e 250kg respectivamente. Sobre o website da empresa’s, - eles são projetados para aumentar drasticamente a produtividade nas operações de fabricação e logística. As novas características das plataformas Omron são auto mapeamento com PC de bordo, instalação rápida, fácil interação no tablet usando o “Mobile Planner” software, e características de segurança melhoradas..
Bluebotics 196 é outro produtor de plataformas móveis que fornece tanto o hardware como o software necessário para utilizá-lo. O software ANT usa estruturas naturais no ambiente como referência para a localização. Portanto, nenhuma infra-estrutura como fios indutivos, ímãs ou refletores para triangulação é necessária. A ANT também pode usar defletores simples: em combinação com estruturas naturais ou sozinha para fornecer soluções de navegação.
Considerações de custo-benefício e desafios de marketing
O principal benefício das soluções robóticas para logística de fábrica é a redução da necessidade de trabalhadores manuais, a eliminação de erros humanos e a segurança no local de trabalho. Um esquema detalhado sobre; como planejar sistemas AGV para rentabilidade e benefício está sujeito a várias diretrizes. A AGV depende de dados digitais para o gerenciamento de tarefas e planejamento ambiental, o que em muitos casos, especialmente em pequenas empresas, tem sido complicado de obter. Embora os AGVs não tenham atingido os níveis e a distribuição industrial previstos anteriormente, eles podem oferecer maior segurança e novos desenvolvimentos, tais como sistemas de descarga automática de caminhões.
Muitos fornecedores começaram a resolver o problema de custos minimizando os custos unitários dos AGVs, oferecendo opções de leasing para reduzir os investimentos da empresa em processos que não agregam valor, como logística, e reduzindo sua dependência de dados complexos para o gerenciamento de missões. Um método sistemático e um conjunto de ferramentas práticas para o planejamento de sistemas e análise de custos para instalação da AGV estão disponíveis através da VDI 2510 e ANSI/ITSDF B56.5-2012.
Estima-se que os Estados Unidos da América representam atualmente 1/3 do total do mercado mundial de AGVs. Entretanto, supõe-se que o mercado mundial crescerá muito rapidamente nos próximos anos, uma vez que as condições prévias significativas para o investimento em AGVs serão cada vez mais cumpridas, tais como:
- Digitalização do chão de fábrica. Os AGVs dependem de dados digitais para seu roteamento e missões. Portanto, os novos conceitos de digitalização e ambientes de rede como abordados pelas recentes iniciativas nesta direção (” Internet das Coisas/de Serviços”, Internet Industrial, “ Indústria 4.0” etc.) favorecem a aceitação dos AGVs em ambientes alvo. Os AGVs podem ser vistos como sistemas ciberfísicos típicos (CPSs).
- Aumento de desempenho e flexibilidade da navegação totalmente autônoma sem marcadores ou faróis instalados.
- Aumento dos tempos de funcionamento através de ciclos de recarga menores à medida que a tecnologia de armazenamento de energia melhora (baterias, supercapacitores).
- Mudança e configuração rápida e intuitiva, fácil manutenção.
- Aumento da reputação positiva do uso de AGVs (tempo médio entre taxas de falha (MTBF) e confiabilidade), facilidade de uso, etc..
Os investimentos em robôs de serviço para logística nos processos de produção são amortizados rapidamente se o trabalho for continuado 24 horas por dia. Portanto, o investimento em robôs de serviço para logística pode ser assumido dentro de 2 - 3 anos, dada uma vida útil de 15 anos’ os custos operacionais estão abaixo de 5% do investimento anual. A disponibilidade de operação pode ser assumida como 98,5%.