AGVs encontram o seu caminho

Veículos teleguiados estão levando as linhas de montagem para um futuro flexível.

Historicamente, a indústria automotiva dependia fortemente do uso de tecnologias de robóticas para operações de fabricação puras tais como montagem, soldagem e estampagem - mas nos últimos anos outras aplicações robóticas, tais como veículos teleguiados (AGVs) tornaram-se mais popular em fábricas.

AGVs são carros com rodas que usam software para ajudar na navegação de seus movimentos em torno de fábricas e instalações de montagem com tamanho de empilhadeira normal -- muitas vezes com a ajuda de tiras magnéticas ou lasers. Então, quais os tipos de aplicações de fabricação de automóveis podem ser utilizadas pela AGV? Quais são as principais vantagens e os desafios de usá-las? E o quais são as principais prováveis inovações e tendências do uso de AGVs para aplicações de fabricação de automóveis ao longo dos próximos anos?

Avanço de linha

AGVs são sistemas de transporte sem operador que são frequentemente utilizados para mover grandes cargas e cargas de fuga com um rendimento baixo e médio sobre distâncias curtas a médias. Eles têm muitas formas e funções diversas - com alguns fabricantes também produzindo carros automatizados guiadas (AGCs-) ou Vision Guided Vehicles (VGVs) - mas eles tendem a convergir na sua capacidade de transporte de mercadorias de forma autônoma ao longo das rotas pré-definidas ou dinâmicas.

Sistemas AGV são cada vez mais utilizados em instalações, tais como operações de fabricação e peças centros de distribuição, onde, entre outras coisas, eles ajudam a limitar mercadorias pesadas de manipulação por parte dos operadores e garantir um ambiente mais seguro. Um usuário pesado de sistemas AGV é DHL, que usa AGVs em instalações de montagem de veículos para melhor gerir as atividades de alimentação de linha, incluindo o transporte a tempo certo (JIT) de peças do inventário da fábrica para a linha de montagem.

Como Fathi Tlatli, gerente internacional da DHL Customer Solutions and Innovation, explica, o propósito principal de AGVs em um ambiente de fabricação é se concentrar em reposição JIT das linhas laterais. De acordo com Tlatli, a DHL já trabalhou com várias montadoras na implementação e desenvolvimento de soluções AGV. Embora ele acredita que seu uso geralmente traga "melhorias claras de desempenho" através da placa, ele afirma que elas são especialmente boas para executar em determinadas áreas específicas - em especial, aquelas que exigem o movimento repetitivo de materiais sobre uma distância ou a entrega regular de cargas estáveis, bem como para processos onde o material de rastreamento é importante e quando a entrega no prazo é crítica e entregas atrasadas estão causando ineficiência.

"A DHL também está envolvida em vários projetos-piloto em conjunto com os seus parceiros de negócios. Estes pilotos são destinadas a explorar as vantagens das novas tecnologias, tais como micro processamento, sensores de baixo custo e análise de dados grandes, a fim de desenvolver novas aplicações de robótica", diz Tlatli.

A navegação de rotaOutra empresa que está fortemente envolvida no fornecimento e aplicação de AGVs é a empresa americana Seegrid, que desenvolveu um veículo guiado livre de infraestrutura (VGV) - que não necessita de infraestrutura, tais como fios, lasers, ímãs, ou fita - para ajudar na melhoria da segurança, reduzindo os custos do trabalho e melhorando rendimento de produtividade em instalações de fabricação. Seegrid VGVs pode ser "treinado" e gerido pelo pessoal no local, simplesmente caminhando ou dirigindo o dispositivo através de sua rota desejada, onde se capta imagens da câmera da instalação e constrói um mapa 3D para a navegação de rota. Quando o treinamento for concluído, a VGV estará pronta para transportar paletes, carros, trens e bolsas o tempo todo.

De acordo com Mitchell Weiss, diretor de tecnologia da Seegrid, o VGVs da empresa são utilizados por uma variedade de fabricantes de automóveis principais. Um exemplo é a Daimler, que usa VGVs da Seegrid para otimizar sua aplicação das peças-para linha, e que reduziu o tempo de espera para as peças em 22% e diminuiu o tempo de transporte para peças-para-linha em 50%.

Embora tímido sobre os detalhes exatos, Weiss também revela que um cliente automotivo localizado no Reino Unido utiliza uma frota de VGVs para transportar os painéis da carroceria da prensa de estampagem para locais de armazenamento localizados ao longo dos 1,000m da imprensa. Aqui, os VGVs entregam prateleiras de transporte a uma variedade de locais de armazenamento, viajam entre edifícios, entradas, e trabalham em conjunto com operadores de caminhões industriais antes de retornar a linha de prensa com prateleiras vazias prontas para mais trabalho.

"A principal vantagem aqui é garantir o tempo de operação da prensa de estampar cara por ter certeza que as estações de saída são limpas continuamente, sem qualquer quebra ou deslocamento das questões da mudança", diz Weiss.

Casando o chassisTambém na empresa sediada em Michigan EUA, Jervis-Webb (uma subsidiária da Daifuku América do Norte) - que se associou a Henry Ford em 1919 para algumas das primeiras linhas de montagem sempre automotiva - a fabrica de um carro guiado automatizado para linha de produtos (AGC) com fita flexível magnética de orientação de navegação.

AGV/AGC systems are employed by most OEMs as well as many tier one and two automotive suppliers

Como David Noble, engenheiro de vendas sênior da Jervis-Webb, explica, os tipos de aplicações do sistema AGV que empresas automotivas usam são inúmeros, que vão desde o transporte de carros inteiros e grandes componentes, como módulos frontais transporte finais, fáscias, painéis de instrumentos e assentos, através da linha de montagem para o chassis - onde o chassis está sincronizado com a carroceria do carro - e na linha de reposição de peças e subconjuntos.

Noble aponta que a empresa forneceu sistemas AGV/AGC para a maioria dos OEMs fabricantes de automóveis - incluindo VW, Nissan, Honda, General Motors, Chrysler, Ford, Toyota e Tesla Motors - assim como muitos fornecedores automotivos tier1 e 2, tais como Johnson Controls e Magna.

Operacionalmente falando, ele também argumenta que AGCs são o tipo de veículo automatizado mais comumente usado em aplicações automotivas. Em sua opinião, a principal razão para isso é a sua facilidade de uso e funcionalidade quando comparado aos "programas de CAD complicados e o uso frequente de codificação do programa personalizado usado em muitos sistemas AGV.

"Os proprietários de AGCs são os verdadeiros proprietários de seu sistema e futuro. O cliente já não é mais refém do fornecedor de automação para as mudanças. Isso não apenas economiza clientes uma quantidade significativa de dinheiro através da realização de mudanças por conta própria, mas também significa que eles podem fazer as mudanças de acordo com a sua programação e não a fornecedores AGV de tempo disponível ", diz ele. Enquanto isso, Tom Beach, presidente de Especialidade de Processamento - outra empresa que produz AGCs que usam a tecnologia de scanner para acompanhar a fita magnética - concorda que os veículos como estes são vantajosos para os clientes que desejam a flexibilidade para alterar a área de carrinhos e para ser capaz de fazê-lo dentro de horas.

Benefícios clarosEm termos mais gerais, Gunter Van Deun, gerente de desenvolvimento de negócios internacionais na EGEMIN Automation, acredita que há uma série de benefícios claros para o uso de AGVs. Na sua opinião, estas vantagens incluem o aumento da eficiência operacional através do fornecimento JIT de peças para linhas de produção, bem como entregas corretas, 24/7 e uso e "disponibilidade máxima do sistema." Ele também aponta para vários benefícios adicionais, incluindo danos reduzidos do produto, a confirmação contínua sobre o paradeiro de cada carga e maior segurança do operador.

Tim Spang, vice-presidente das operações da Seegrid, concorda que as vantagens de segurança proporcionam incentivos tecnológicos, operacionais e financeiros para os fabricantes de automóveis que usam AGVs e VGVs - tanto mais que, de acordo com a OSHA, alguém é morto em um acidente de empilhadeira a cada três dias no EUA e, pelo menos nos EUA, mais de 100.000 acidentes de empilhadeira - ocorrem todos os anos.

"Operacionalmente, os fabricantes de automóveis já estão acostumados e astutos na utilização de sistemas de produção altamente automatizados que podem tratar os insumos críticos e saídas de suas linhas de montagem bem como as próprias linhas - que medem o desempenho, qualidade e disponibilidade de movimentação de materiais na condução da linha de nível OEE", diz ele.

"Financeiramente, a economia de trabalho são a vantagem óbvia e o motorista primário do ROI calculado pela maioria dos clientes da indústria automotiva, mas enquanto o processamento de materiais e linhas - são conduzidas manualmente, os custos ocultos de linha podem passar despercebidos. Removendo os custos de oportunidade causadas por absenteísmo, rotatividade, e a curva de aprendizagem associada para o processamento de materiais é outra vantagem financeira que é frequentemente esquecida nas justificativas de custos típicas para instalações VGV", acrescenta.

Tlatli também destaca o fato de que a intensidade de trabalho é uma das maiores desvantagens atuais para tanto a indústria logística como automotivas.Para ele, isto é particularmente verdadeiro em vista da diminuição do tamanho da força de trabalho disponível, como resultado da diminuição de níveis de população no mundo ocidental.

"Na verdade, pela primeira vez na história, as populações futuras serão menores do que as gerações passadas em mercados maduros. Portanto, é vital para a indústria automotiva encontrar novas soluções para executar as tarefas de trabalho intensivo e valor baixo agregado", diz ele.

"Pela primeira vez na história, as populações futuras serão menores do que as gerações passadas em mercados maduros. Portanto, é vital para a indústria automotiva encontrar novas soluções para executar as tarefas de trabalho intensivo de valor baixo agregado" - Fathi Tlathi, DHL 

AGVs are ideal for an automotive manufacturing environment already well accustomed to highly automated systems

Em vista destes fatos, Tlatli acredita que as necessidades de mão de obra diminuiram os riscos de incidentes, bem como capacidades de componentes pesados ​​manipulação de capacidades e taxas de erro inferiores associadas com AGVs são atributos especialmente benéficos em ambientes de fabricação.

Apesar destas vantagens óbvias, Tlatli adverte que o uso de AGVs nem sempre é um mar de rosas - e não ocorre sem alguns desafios e limitações. Uma tal limitação é a flexibilidade reduzida de AGV no caso de evento inesperado. Além disso, eles exigem investimentos e ambiente prévio da fábrica, adaptação às vezes substancial e são incapazes de levantar ideias de melhoria ou erros pontuais na forma como as pessoas podem trabalhar.

Além disso, é possível uma série de desafios novos em situações nas quais vários AGVs são empregados em uma única unidade de produção - muitas vezes apelando para as capacidades de coordenação adicionais oferecidas por um sistema de gestão de veículos (VMS). Na verdade, de acordo com Martin Erni, diretor de desenvolvimento de negócios da Fori Automation - que instalou recentemente múltipla Dock & Lock Tug AGVs na Ford Livonia, Ford Sterling Heights, Ford Cleveland, e logo na Ford México e Reino Unido - as capacidades de coordenação de VMSS estão "no coração e alma" de um sistema baseado AGV múltiplo

"Isso é porque eles são capazes de gerir cada AGV e prevenir gridlocks - ao mesmo tempo, recebendo ordens de serviço a partir da fábrica hospedeira ou sistema MES e enviar tarefas ou encomendas para cada AGV, com base na disponibilidade e proximidade da AGV a essa célula de trabalho ou área particular", diz ele.

Inovações futuras

Olhando para o futuro, Tlatli revela que a DHL está "explorando ativamente" novas aplicações potenciais para robótica e AGVs dentro do setor automotivo - e prevê 'certamente' a direção de um aumento no uso de AGVs no futuro. No entanto, ele ainda não tem certeza de que nunca vai ver um ambiente de fabricação completamente livre de operador no setor automotivo e admite que AGV 'ainda precisa evoluir para ser capaz de lidar com a diversidade de peças automotivas.

"A simplificação dos sistemas de TI relacionados e interfaces também será fundamental para o estabelecimento desses veículos em instalações menores", acrescenta.

Num futuro próximo, Noble diz que AGCs continuarão a ser utilizados para linhas de montagem flexíveis. Se o AGV ou AGC for para "operador no equipamento", ele também sugere que os gerentes de linha poderiam ser mais flexíveis com as suas necessidades de pessoal, em função dos requisitos de rendimento diários de uma fábrica.

"Isso oferece oportunidades para a redução anual significativa dos custos do trabalho em comparação ao tradicional 'uma pessoa por estação em cadeias inflexíveis fixas de montagem'", diz ele.

"Nós achamos que a entrega de bens para a linha de montagem será um processo chave para AGCs. Nós sentimos que os clientes estão satisfeitos para eliminar empilhadeiras, uma vez que elas são caras e de alta manutenção e um risco à segurança ", acrescenta Beach.

Weiss também prevê uma eventual redução dos tipos de veículos que são utilizados para tarefas de processamento de materiais, como ele acredita que VGVs vai "absorver a maior parte do transporte horizontal de mercadorias, permitindo uma mistura simples de veículos utilizados para o levantamento e transferência de tarefas".

"Nós esperamos ver peças padronizadas", carrinhos "que são transportados para a linha com um kit completo de peças para uma a duas horas de produção para cada estação na linha de montagem. Isto eliminará as operações de carga e descarga ocorrendo em corredores. Carrinhos serão configurados nas oficinas centrais ou áreas de supermercados da fábrica e entregue diretamente no ponto de uso na linha. Os corredores se tornarão menos congestionados, o tempo de transporte será reduzido, e do trabalho e equipamentos serão totalmente utilizados", acrescenta.

Mais para o futuro, Erni pensa que também são suscetíveis de testemunhar mais inovação na orientação AGV e tecnologia de fonte de energia, bem como dentro do VMSs - na medida em que todo um sistema de execução de manufatura (MES) ou sistema de gerenciamento da fábrica poderiam um dia operar em sincronia com AGVs: "As aplicações de fabricação de automóveis que melhor se adaptem à tecnologia AGV são as entregas de material lateral e qualquer tipo de sistemas de montagem mecânica, bem como quaisquer sistemas de chassis futuro", diz ele.