Los vehículos de guiado automático están llevando a las cadenas de montaje a un futuro flexible
Históricamente, la industria del automóvil se ha basado en gran medida en el uso de tecnologías robóticas para operaciones de fabricación como el ensamblado, la soldadura y la estampación - pero en los últimos años se han popularizado en las plantas de fabricación otras aplicaciones de la robótica como los vehículos de guiado automático (AGV).
Los AGV son carros con ruedas del tamaño de una carretilla elevadora con un software que se encarga de moverlos alrededor de las plantas de fabricación e instalaciones de ensamblado - a menudo con la ayuda de bandas magnéticas o láseres. Entonces, ¿para qué tipo de aplicaciones de fabricación de automóviles se pueden usan los AGV? ¿Cuáles son las principales ventajas y desafíos de su uso? ¿Y cuales son las probables innovaciones y tendencias principales en el uso de los AGV en la fabricación automotriz para los próximos años?
Alimentación de líneaLos AGV son sistemas de transporte sin operario que se utilizan habitualmente para mover cargas pesadas y cargas de arrastre con una frecuencia baja-media sobre una distancia corta-media. Tienen formas y funciones muy diversas - algunos fabricantes producen carros de guiado automático (AGC) o vehículos de guiado por visión (VGV) - pero tienden a converger en su capacidad de transportar mercancías de forma autónoma a lo largo de rutas previamente definidas o dinámicas.
Los sistemas AGV se utilizan cada vez más en instalaciones como centros de operaciones de fabricación y de distribución de piezas, donde, entre otras cosas, ayudan a limitar la manipulación de elementos pesados por los operarios y garantizan un entorno más seguro. DHL es un gran usuario de los AGV, y los utiliza en las instalaciones de montaje de vehículos para gestionar mejor las actividades de alimentación de línea que incluyen el transporte Just-In-Time (JIT) de las piezas del inventario de la planta a la línea de montaje.
Fathi Tlatli, gerente internacional de DHL Customer Solutions and Innovation, explica que el propósito principal de los AGV en el entorno de fabricación es centrarse en la reposición JIT de las líneas. Según Tlatli, DHL ha trabajado ya con varios fabricantes de automóviles en la implementación y el desarrollo de soluciones AGV. Además de creer que su uso suele suponer "evidentes mejoras de rendimiento" en todos los ámbitos, afirma que su desempeño es especialmente bueno en ciertas áreas específicas - en particular, aquellas que suponen un movimiento repetitivo de los materiales sobre una distancia o la entrega regular de cargas estables, así como en procesos donde el seguimiento de material es importante y donde la entrega a tiempo es crítica y los retrasos en las entregas están causando ineficiencias.
"DHL también participa actualmente en varios proyectos piloto junto con sus socios comerciales. Estos proyectos piloto están destinados a aprovechar las ventajas de las nuevas tecnologías tales como el micro-procesamiento, los sensores de bajo coste y el análisis de grandes volúmenes de datos con el fin de desarrollar nuevas aplicaciones robóticas", dice Tlatli.
Navegación de rutaLa compañía estadounidense Seegrid es otra empresa que está muy involucrada en el establecimiento y la aplicación de los AGV. Ha desarrollado un vehículo guiado por visión (VGV) - que no requiere de infraestructura como cables, láseres, imanes o bandas - mejorando la seguridad, reduciendo los costes de mano de obra y mejorando la productividad de las instalaciones de fabricación. Los VGV de Seegrid pueden ser "entrenados" y gestionados por personal de la planta con solo caminar o conducir el dispositivo a través de su ruta deseada. Su cámara capta imágenes de la instalación y construye un mapa 3D para la navegación de la ruta. Una vez finalizado el entrenamiento, el VGV está listo para transportar palés, carros, trenes y contenedores durante todo el día.
Según Mitchell Weiss, director de tecnología de Seegrid, varios fabricantes destacados de automóviles utilizan sus VGV: Daimler es un ejemplo de ello, dado que utiliza los VGV de Seegrid para optimizar su proceso 'piezas a la línea', reduciendo el tiempo de espera para las piezas en un 22% y el tiempo de transporte de las piezas a la línea en un 50%.
Aunque evita dar detalles exactos, Weiss también revela que un cliente del sector ubicado en el Reino Unido utiliza una flota de VGV para el transporte de piezas para carrocería desde la prensa de estampado hasta las ubicaciones de almacenamiento situadas a más de 1.000 m de la prensa. En este caso, los VGV entregan los carros-estante a una variedad de ubicaciones de almacenamiento, viajando entre edificios, por puertas, y trabajando junto a operarios de vehículos industriales, antes de volver a la línea de prensado con los estantes vacíos listos para más trabajo.
"El beneficio clave aquí es asegurar el tiempo de actividad de la costosa prensa de estampado asegurando que las estaciones de salida están despejadas continuamente sin interrupciones o problemas por cambios de turno", dice Weiss.
Unión del chasisJervis-Webb, con sede en Michigan, Estados Unidos, (una subsidiaria de Daifuku North America) y que se asoció con Henry Ford en 1919 para algunas de las primeras líneas de montaje de automóviles, fabrica una línea de productos de carros de guiado automático (AGC) para la navegación mediante guiado con banda magnética flexible. David Noble, ingeniero de ventas senior de Jervis-Webb, explica que los tipos de aplicaciones de los sistemas AGV que usan las empresas de automoción son numerosas; desde el transporte de automóviles enteros y de componentes principales como los módulos frontales, paneles de instrumentos y los asientos, a través de la línea de montaje a la unión del chasis con la carrocería del vehículo, hasta la reposición de línea de las piezas y los subconjuntos.
Los sistemas AGV/AGC son empleados por la mayoría de fabricantes, así como muchos proveedores de automoción de nivel uno y dosNoble señala que la empresa ha proporcionado sistemas AGV/AGC a la mayoría de fabricantes automovilísticos - incluyendo a VW, Nissan, Honda, General Motors, Chrysler, Ford, Toyota y Tesla Motors -, así como a muchos proveedores de automoción de nivel uno y dos, tales como Johnson Controls y Magna.
Operativamente hablando, también sostiene que los AGC son el tipo de vehículo automatizado más comúnmente utilizado en aplicaciones de automoción. En su opinión, la razón principal es su facilidad de uso y su funcionalidad en comparación con los "programas de CAD complicados y el uso frecuente de programación de código personalizado utilizado en muchos sistemas AGV".
"Los propietarios de AGC son los verdaderos dueños de su sistema y de su futuro. El cliente ya no depende del proveedor de automatización en lo referente a los cambios. Esto no sólo ahorra a los clientes una cantidad significativa de dinero al poder realizar cambios por su cuenta, sino que también significa que pueden realizar los cambios según su planificación, sin depender de que los proveedores de AGV tengan tiempo disponible", dice. Mientras tanto, Tom Beach, presidente de Handling Specialty - empresa que produce AGC que utilizan tecnología de escaneo para seguir una banda magnética - está de acuerdo en que este tipo de vehículos son ventajosos para los clientes que desean la flexibilidad de poder modificar el funcionamiento de los carros y ser capaz de hacerlo en horas.
Beneficios evidentesGunter Van deun, gerente de desarrollo de negocios internacionales de Egemin Automation, cree que el uso de vehículos AGV introduce una serie de beneficios evidentes. En su opinión, estas ventajas incluyen el aumento de la eficiencia operativa a través de la entrega JIT de piezas a las líneas de producción, así como entregas correctas, su uso 24/7 y la disponibilidad máxima del sistema. También señala varios otros beneficios, como la reducción de los daños al producto, la confirmación continua de la ubicación de cada carga y una mayor seguridad para el operario.
Tim Spang, vicepresidente de operaciones de Seegrid, está de acuerdo en que las ventajas de seguridad proporcionan incentivos tecnológicos, operativos y financieros a los fabricantes de automóviles que utilizan AGV y VGV - sobre todo porque, según OSHA, cada tres días alguien fallece en los Estados Unidos en un accidente con una carretilla elevadora y, al menos en los Estados Unidos, ocurren cada año más de 100.000 accidentes relacionados con las carretillas elevadoras.
"Desde un punto de vista operacional, los fabricantes de automóviles están tan acostumbrados ya al uso de sistemas de fabricación altamente automatizados que puedan tratar las entradas y salidas críticas de sus líneas de montaje, como lo están a las propias líneas - midiendo el rendimiento, la calidad y la disponibilidad de tratamiento de los materiales para impulsar el OEE (eficiencia general de los equipos) a nivel de línea", dice.
"En lo económico, el ahorro de la mano de obra es la ventaja obvia y el factor clave del ROI calculado por la mayoría de los clientes del sector automotriz, pero si el tratamiento de los materiales hacia y desde las líneas es manual, los costos ocultos de la infraalimentación/sobrealimentación de la línea pueden pasar desapercibidos. La eliminación de los costos de oportunidad provocados por el absentismo, la rotación y la curva de aprendizaje asociada al tratamiento manual de los materiales, es otra ventaja financiera que a menudo se suele pasar por alto en las justificaciones de costes habituales para las instalaciones VGV", añade.
Tlatli también destaca el hecho de que la intensidad laboral es uno de los mayores obstáculos actuales para la logística y la industria automotriz. Opina que esto es principalmente cierto en vista de la disminución de la cantidad de fuerza de trabajo disponible, como resultado de la reducción de la población en el mundo occidental.
"De hecho, por primera vez en la historia, las futuras poblaciones serán más reducidas que las generaciones anteriores. Por lo tanto, para la industria del automóvil es de vital importancia encontrar nuevas soluciones para poder realizar tareas intensivas y de bajo valor añadido", dice.
"Por primera vez en la historia, las futuras poblaciones serán más reducidas que las generaciones anteriores. La industria tiene que encontrar soluciones para para poder realizar tareas intensivas y de bajo valor añadido". - Fathi Tlathi, DHL
En vista de estos hechos, Tlatli cree que la disminución de la necesidad de mano de obra y la reducción de los riesgos de incidentes, así como la capacidad de manejar componentes pesados y las menores tasas de error asociadas los AGV son atributos especialmente beneficiosos para las configuraciones de planta y de fabricación.
A pesar de estas ventajas evidentes, Tlatli advierte que el uso de AGV no es siempre un camino de rosas - y no está exento de algunos retos y limitaciones. Una de esas limitaciones es la reducida flexibilidad de los AGV en caso de eventos inesperados. Por otra parte, requieren a veces de una inversión inicial sustancial y una adaptación del entorno de la planta, y pueden ser incapaces de identificar ideas de mejora o errores puntuales del modo en que podrían hacerlo las personas.
Además, las situaciones en las que se emplean múltiples AGV en una sola planta de fabricación posibilitan una serie de nuevos retos, que a menudo requieren de las capacidades de coordinación adicionales que ofrece un sistema de gestión de vehículos (VMS). De hecho, según Martin Erni, director de desarrollo de negocios en Fori Automation - que recientemente ha instalado múltiples AGV remolcadores 'Dock and Lock' en Ford Livonia, Ford Sterling Heights, Ford Cleveland, y pronto en Ford México y Ford UK - las capacidades de coordinación de los VMS son "el corazón y el alma" de un sistema basado en múltiples AGV.
"Esto se debe a que son capaces de gestionar cada AGV y prevenir atascos - y al mismo tiempo recibir órdenes de trabajo del organizador de planta o sistema MES, enviando tareas u órdenes a cada AGV, basándose en la disponibilidad y proximidad del AGV respecto a una celda o zona de trabajo en particular", dice.
Los AGV son ideales para un entorno de fabricación de automóviles muy acostumbrado ya a sistemas altamente automatizadosInnovaciones futurasDe cara al futuro, Tlatli revela que DHL está "explorando activamente" nuevas aplicaciones potenciales para la robótica y los AGV en el sector de la automoción - y predice que nos estamos dirigiendo sin duda hacia un aumento en el uso de AGV en el futuro. Sin embargo, aún no está seguro de que algún día vayamos a ver un entorno de fabricación completamente libre de operarios en el sector de la automoción y admite que los AGV deben evolucionar todavía para poder hacer frente a la diversidad de piezas de la automoción.
"La simplificación de los sistemas e interfaces de TI relacionados será clave también para el establecimiento de estos vehículos en instalaciones más pequeñas", añade.
Noble dice que los AGC continuarán siendo utilizados en líneas de montaje flexibles en un futuro próximo. Si el sistema AGV o AGC permite el "operario a bordo", sugiere que los gerentes de línea podrían ser potencialmente más flexibles con sus necesidades de personal, dependiendo de los requisitos de rendimiento diarios de una planta.
"Esto proporciona oportunidades de reducción significativa de los costes laborales anuales en comparación con las inflexibles líneas de ensamblaje tradicionales de cinta transportadora fija de 'una persona por puesto' ", dice.
"Creemos que la entrega de mercancías a la línea de montaje será un proceso clave para los AGC. Creemos que los clientes están dispuestos a eliminar las carretillas elevadoras, ya que son costosas, requieren mucho mantenimiento y son un riesgo para la seguridad", añade Beach.
Weiss también contempla una eventual reducción de los tipos de vehículos que se utilizan para las tareas de manipulación de materiales, ya que cree que los VGV "absorberán la mayor parte del transporte horizontal de mercancías, permitiendo una variedad más simple de vehículos utilizados para las tareas de elevación y transferencia".
"Esperamos ver 'carros' con piezas estandarizadas que son transportados a la línea con un kit completo de piezas de una a dos horas de producción para cada estación en la línea de montaje. Esto eliminará las operaciones de carga y descarga que tienen lugar en los pasillos. Los carros se configurarán en los almacenes centrales o áreas de supermercado de la fábrica y se entregarán directamente al punto de uso en la línea. Los pasillos estarán menos congestionados, se reducirán los tiempos de transporte, y la mano de obra y los equipos se utilizan en su totalidad", añade.
Erni piensa que en un futuro más lejano será probable presenciar una mayor innovación en las tecnologías de guiado de los AGV y de sus fuentes de energía, así como en los VMSs - de modo que el conjunto de un sistema de ejecución de manufactura (MES) o de gestión de la planta podría operar de forma sincronizada con los AGV: "Las aplicaciones de fabricación de automóviles que mejor se adaptan al progreso de la tecnología AGV son las entregas de material a la línea y cualquier tipo de sistema mecánico de montaje, así como cualquier sistema futuro de unión del chasis", concluye.
