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AULA 2 VEÍCULOS AUTÔNOMOS (AGV) Prof. Tiago Henrique Lemes Koike 2 TEMA 1 – MÉTODOS DE NAVEGAÇÃO A grande inovação dos AGVs em relação aos equipamentos de transporte de materiais tradicionais está no diferencial de não precisarem de um operador ou piloto humano para guiá-los. Dessa forma, os métodos de navegação são o ponto principal quando falamos desse tipo de sistema. O desenvolvimento dessa tecnologia possibilita que os veículos naveguem com segurança, de forma autônoma e precisa. As tecnologias para direcionamento dos veículos já vêm sendo desenvolvidas há muitos anos e muitas já foram criadas, mas até hoje novos métodos estão em testes para melhorar ainda mais a performance dos AGVs. No decorrer deste tema, vamos falar sobre os principais e mais importantes métodos de navegação utilizados no mercado, divididos em dois grandes grupos, o de trajetória fixa e o de trajetória dinâmica, sempre ressaltando seus diferenciais, sua flexibilidade e adaptação ao ambiente. 1.1 Trajetórias fixas Os métodos de navegação baseados em trajetórias fixas foram as primeiras tecnologias de navegação desenvolvidas, as quais são mais limitadas, em termos de flexibilidade, pois requerem uma preparação física do ambiente para receber esse sistema e tornam as rotas mais travadas. Possuem baixo custo por equipamento e alto custo na infraestrutura. 1.1.1 Sistema filoguiado ou guiamento ativo indutivo Esse foi o primeiro sistema de navegação desenvolvido para os AGVs. O sistema filoguiado consiste na demarcação do percurso do AGV por meio de um fio condutor elétrico embutido no chão. Ao ser energizado, a corrente elétrica sinusoidal que atravessa esse fio cria um campo magnético, que é detectado por um ou mais sensores instalados na parte inferior do AGV. Utilizando essas informações, o algoritmo navega o veículo executando controles para seguir o fio. Esse tipo de tecnologia é apropriado para indústrias que não necessitam de reconfigurar o leiaute com frequência, mas precisem ativar ou desativar rotas em momentos específicos, pois é possível ligar e desligar rotas apenas energizando os fios guias. 3 O guiamento filoguiado possui restrições de flexibilidade, pois não permite que as rotas possam ser alteradas facilmente, além disso, apresenta limitação para uso em pisos metálicos, devido à dificuldade de detecção do campo magnético. Outro ponto crítico nesse sistema é que, em caso de manutenção, é necessário remover e instalar novamente os condutores no chão, o que gera maior custo. Por outro lado, ele se adapta facilmente a ambientes sujos, externos e com muita movimentação, sendo amplamente usado devido à sua simplicidade e robustez. Figura 1 – Campo magnético utilizado no sistema filoguiado Crédito: Eliane Ramos. 1.1.2 Guiamento óptico O sistema de navegação óptico consiste em o veículo percorrer uma rota demarcada no chão por meio de fitas coladas ou pintadas no piso. Sensores ópticos, embarcados na parte inferior do AGV, detectam a fita e o piso, e o algoritmo detecta a borda, executando o controle e guiando o veículo para seguir a linha. Por se tratar apenas de uma fita, é uma solução de simples implementação, sem grande necessidade de infraestrutura. Além disso, por ser uma navegação por detecção de contraste entre a fita e o piso, a faixa deve receber constante manutenção, a fim de garantir sua integridade, assim como estar livre de sujeira. Em locais com alto fluxo de pessoas e veículos, o risco de danificar a demarcação das rotas aumenta. Uma vez que as fitas podem ser retiradas e uma nova rota pode ser demarcada, existe certa flexibilidade quando se deseja fazer alguma alteração nos caminhos definidos, mas essa tecnologia demanda mais trabalho, apesar de não ser difícil sua execução. 4 Figura 2 – Revoluções industriais Crédito: Itsanan/Adobe Stock. 1.1.3 Guiamento por fita magnética O sistema de guiamento por fita magnética é considerado um híbrido entre a tecnologia de navegação óptica e a navegação filoguiada. Da mesma forma que o guiamento óptico, esse modelo também tem suas rotas demarcadas por fitas coladas no piso. Contudo, em vez de utilizar um sensor óptico, a detecção para navegar ocorre por meio de captação do campo magnético, como a navegação filoguiada. Com o uso de fitas para definir seu trajeto, o guiamento por fita magnética elimina a falta de flexibilidade da navegação filoguiada, possibilitando a modificação da rota por meio de retrabalho e reposicionamento das fitas. No entanto, o fato de utilizar fitas torna esse sistema suscetível à degradação e constante manutenção, principalmente em ambientes abrasivos. Seu grande diferencial com relação à navegação óptica é não ser afetado por sujeira, pois o sistema utiliza o campo magnético para se guiar. Com isso, o sistema de guiamento por fita magnética pode ser considerado um meio termo, considerando os aspectos robustez e flexibilidade, entre os métodos de navegação baseados em trajetórias fixas. 5 Figura 3 – Guiamento por fita magnética Crédito: Itsanan/Adobe Stock. 1.2 Trajetórias dinâmicas Os métodos de navegação baseados em trajetórias dinâmicas são a evolução das tecnologias de trajetórias fixas. Possuem alta flexibilidade, pois requerem pouca ou nenhuma preparação física do ambiente para receber esse sistema, e tornam as rotas totalmente livres. Apresentam alto custo por equipamento e baixo custo na infraestrutura. 1.2.1 Sistema de trilateração e triangulação laser Esse sistema de navegação é muito flexível quando comparado com as tecnologias de trajetórias fixas. Uma das principais características das tecnologias de trajetórias dinâmicas é não possuir um percurso ou uma rota demarcada. O sistema de triangulação laser consiste na colocação de refletores em colunas, postes e paredes em locais altos de fácil acesso para que o laser rotativo (com visão 360°, instalado no AGV) execute uma varredura à procura desses pontos, que, como são conhecidos, servem de referência para a localização do veículo. 6 É necessário visualizar pelo menos três desses refletores para ser capaz de triangular sua posição, assim, o veículo pode realizar qualquer rota estipulada dentro da área com os refletores. Para garantir boa cobertura, é necessário que haja um bom planejamento da disposição dos refletores, sem bloqueio do campo de visão por pessoas ou equipamentos. Uma vez que a área é mapeada, ela é guardada na memória do AGV e ele nunca se perde. Esse tipo de sistema possui limitação de uso em ambientes saturados, mas é a forma de navegação mais flexível, segura e com maior precisão na posição do veículo. Em casos de expansão de rotas ou mudanças significativas, é necessário adicionar mais refletores. Como desvantagem, é um sistema muito caro. Figura 4 – Sistema de triangulação laser Crédito: Eliane Ramos. 1.2.2 Guiamento natural O sistema de navegação natural é uma tecnologia classificada como navegação livre. Esse método utiliza duas ou mais fontes de informações, leitura do ambiente e inercial, para garantir o posicionamento do veículo sem necessitar de objetos auxiliares para localizá-lo. A leitura do ambiente pode ser feita por vários tipos de sensores, lasers, câmeras 3D e sensores ultrassônicos. 7 Os dados inerciais são coletados por acelerômetro, giroscópios e encoders nas rodas, e servem de complemento ao sistema de leitura do ambiente. Com essa combinação, é possível obter uma localização estimada e calculada. Dessa forma, o AGV se guia utilizando o próprio ambiente como referência, contornos e pontos identificados pelos sensores, comparando-os aos pontos salvos em sua memória. Por esse motivo, necessita de maior capacidade de processamento de dados que as outras tecnologias descritas anteriormente. Esse sistema de navegação naturalé a tecnologia mais avançada e mais flexível no mercado, eliminando a necessidade de instalações, pois a configuração de uma nova rota ou a mudança de leiaute pode ser configurada apenas alterando a programação dos veículos. Por isso, é altamente recomendado para empresas que fazem constantes alterações de rotas. Esse tipo de tecnologia não é afetado por sujeira ou ambientes abrasivos, porém não pode operar em ambientes muito abertos, pois precisa de paredes e estruturas físicas como referência. Essa é a tecnologia embarcada nos AMRs, os quais serão estudados no decorrer das aulas. Figura 5 – Sistema de navegação natural Crédito: Itsanan/Adobe Stock. 8 1.2.3 Sistema de marcadores O sistema de marcadores consiste na criação de uma malha de marcadores no chão da fábrica. Normalmente, são compostos por pequenos discos magnéticos espaçados entre si, com posições conhecidas. Alguns marcadores mais modernos possuem um RFID que pode informar a trajetória seguinte de forma a direcioná-lo para o próximo marcador. Esse sistema de marcadores magnéticos não permite aferir a posição absoluta do AGV, mas, utilizando uma base de dados com as coordenadas dos marcadores, ele encontra sua localização quando passa por um marcador. Além do banco de dados, o uso de um giroscópio possibilita a detecção das variações de direção, evitando que o AGV fique perdido por desvio de trajetória e acúmulo de erros. Figura 6 – Sistema de marcadores Crédito: Max 3d Design/Shutterstock. Esse é um sistema bastante flexível para alterações de rotas de forma rápida, e consiste na solução mais barata de trajetórias dinâmicas, se comparada com as demais. O sistema de marcadores pode ser considerado uma evolução do sistema por fita magnética. TEMA 2 – TRAJETOS Já entendemos a importância do sistema de navegação nos AGVs e passamos por todos os métodos de navegação. Agora, vamos falar das diferentes configurações de trajetos para o uso dos AGVs. Essas configurações 9 são escolhidas e usadas com base nas condições das instalações, na localização e no tipo das operações que serão realizadas pelos AGVs. Uma vez escolhida uma configuração de trajeto, será necessário escolher o tipo do AGV, já que existem trajetórias mais adequadas a um determinado tipo de AGV. Em muitos casos, os AGVs são customizados para se adaptarem melhor ao trajeto delineado. 2.1 Tipos de trajetos No decorrer deste tema, falaremos sobre a configuração das trajetórias mais comuns. Serão apresentadas as configurações básicas de cada trajetória, as quais serão adaptadas para criar uma infinidade de novas configurações que poderão se adequar às demandas de cada aplicação. 2.1.1 Single line/back and forth Do inglês, “linha única” ou “vai e vem”, este é o método mais simples dentre as configurações de trajetória. Nessa configuração, o movimento é feito apenas em linha reta e o AGV tem a necessidade de andar para a frente e para trás na mesma linha, o que só permite haver um único AGV em cada linha. Em contrapartida, é uma configuração compacta, com estações localizadas de forma sequenciada ao longo da reta e em suas extremidades. Figura 7 – Single line/back and forth 2.1.2 Single loop O significado de single loop, em português, é “volta única”. Essa configuração de trajetória tem um formato de círculo ou circuito fechado, como uma pista de atletismo, podendo ter mais de um formato. O grande diferencial, se comparado ao single line, é a possibilidade de utilização de vários AGVs simultaneamente. Nessa configuração, todos os AGVs andam apenas para a frente dentro do circuito, percorrendo o perímetro em volta das estações. Sua principal característica é a elevada densidade no volume de entrega. 10 Figura 8 – Single loop 2.1.3 Double loop Semelhante à configuração anterior, é composto por dois loops unidos por um tronco ou caminho comum. Essa solução permite que trechos com grandes distâncias sejam comumente utilizadas para ir e vir, economizando custos de infraestrutura, por exemplo, fita magnética. No entanto, em função de só permitir um AGV por vez no tronco comum, possibilita um menor número de AGVs de forma simultânea. Figura 9 – Double loop 2.1.4 Multiple loops Essa configuração é composta por vários circuitos unidos entre si. Normalmente, divide o perímetro externo e mantém os circuitos menores internamente. Permite criar redes mais complexas e grandes, com inúmeras bifurcações, podendo atender a muitas estações simultaneamente. Em função da complexidade, requer controle de tráfego e memorização das estações, além de um sistema de chamada ou envio automático, que gerencia o AGV durante sua passagem pelas inúmeras bifurcações. É a configuração com maior flexibilidade e capacidade de atendimento simultâneo a várias estações. 11 Figura 10 – Multiple loops 2.2 Sistema de direção Como o intuito desse curso é trazer o contexto prático ao conhecimento, vamos detalhar como o sistema de direção está interligado ao tipo de configuração de trajetória para o sistema de navegação mais utilizado por AGVs no mercado, a navegação por fita magnética. A fita magnética sempre se encontra no meio de ambas as rodas do AGV, para que não seja danificada com a fricção das próprias rodas. Trabalhando em conjunto com os sensores magnéticos, o sistema de tração controla os movimentos do AGV, que, em linha reta, mantém os motores sincronizados e quando precisar executar uma curva o motor interior desacelera. Os AGVs também possuem capacidade de mover-se em marcha a ré. Existem AGVS com duas unidades de tração, que, além de dobrarem a capacidade de carga, permitem ao AGV realizar curvas mais suaves e uma viagem mais estável. Figura 11 – Composição da fita magnética O sistema de navegação por fita magnética não é composto apenas por uma fita no chão. Para que o sistema funcione, mais componentes são necessários para auxiliar o AGV a encontrar os pontos de parada, fazer entrega 12 de material, parar, realizar curvas ou mudanças de rotas nas bifurcações, e até aumentar a velocidade. A seguir, temos uma breve descrição dos principais componentes desse sistema: • Fita de orientação – é a fita magnética em si, feita de forma contínua, apenas com polo norte, serve de orientação para a trajetória a ser seguida; • Trigger marker – traduzido do inglês, significa “marcador de disparo”. Esse componente indica ao AGV que um marcador de fita magnética irá aparecer. É composto por um pedaço de fita magnética com polo sul; • Markers – traduzido do inglês, significa “marcadores”, que são os sinais de comando em si. Os markers são pedaços de fita magnética, que podem ser polo norte e/ou polo sul, e são colocados na rota do AGV para lhe passar comandos. Esses marcadores são combinados de várias formas e sequências para sinalizar ao AGV mudança de velocidade, virar, parar, entre outros comandos. Menos comum, mas aplicado a percursos mais complicados, e com necessidade de memorizar estações, é possível instalar caixas de comando para configurar tarefa a executar em alguns pontos da rota, dando maior flexibilidade ao sistema. Voltando ao sistema na sua forma mais simples, as diferentes combinações dos marcadores vão definir as diferentes tarefas a serem executadas. A seguir, é possível ver como as combinações dos marcadores possibilitam realizar essas tarefas de mudanças de velocidade, manobras simples e paradas. 13 Figura 12 – Exemplo de instruções Figura 13 – Exemplo de rotas simples Os AGVs possuem um software embarcado que utiliza essas informações para configurar as definições de rotas, estações e parâmetros do próprio AGV. Para as rotas complexas, é necessária a instalação de caixas de comando, que possibilitam controle mais avançado para definir em quais estaçõesos AGVs devem parar e quais manobras de direção ou decisão nas bifurcações eles devem fazer para chegar até a estação desejada. 14 Figura 14 – Exemplo de rotas complexas TEMA 3 – DIFERENÇAS: AGV VERSUS AMR Durante muitas décadas, a utilização de AGV, ou veículos autoguiados, era a única opção para o transporte automatizado nos negócios. Trata-se de veículos que se movimentam ao longo de percursos predefinidos e fixos, conduzidos por cabos ou fitas no chão, sem a possibilidade de contornar obstáculos, resultando em baixa flexibilidade, em caso de necessidade de alteração de leiaute; alto custo envolvido nessas modificações; além de constantes paradas de produção devido à manutenção de cabos e fitas danificados. 3.1 O que são AMRs? Os AMRs são a última evolução dos AGVs. Os Autonomous Mobile Robot (AMRs), que em português significa robôs móveis autônomos, são o futuro para o setor de logística. A grande evolução nos AMRs é a sua capacidade de mover-se livremente em ambientes muito dinâmicos, usando como referência apenas os mapas registrados em sua memória e seus sensores laser que mapeiam o ambiente em tempo real, possibilitando a detecção de obstáculos, pessoas e outros veículos em movimentos no ambiente. Essa análise em tempo real dá ao AMR a capacidade de tomada de decisão a cada interação com o ambiente, fazendo com que ele se desvie do obstáculo ou escolha outra rota, caso a atual esteja obstruída. Os AMRs são o estado da arte em tecnologia para movimentação de materiais, considerados robôs móveis colaborativos, pois percebem o ambiente e se desviam ou param para evitar colisão. Possuem softwares muito mais 15 avançados que os tradicionais AGVs, pois precisam fazer todos os cálculos e o controle de trajetórias durante suas movimentações. Mesmo com tanta tecnologia, seu custo de introdução e start-up é muito menor se comparado aos AGVs, uma vez que não necessitam de uma preparação de infraestrutura ou guias físicas na área de trabalho do robô. Figura 15 – AMR da Omron Crédito: Alexander Oganezov/Shutterstock. Assim como os robôs colaborativos fixos, seu software possui uma interface muito simples e amigável, desenvolvida para ser operada por quem não possui experiência em programação. Esse software é responsável por otimizar trajetos, obstáculos, imprevistos em seu percurso e calcular rotas alternativas em caso de obstáculos ou bloqueios. 3.2 Sistema de navegação inteligente Quando falamos do sistema de navegação de um AGV, nos deparamos um com software integrado quase sem inteligência, feito para receber e processar instruções de programação simples. Como vimos, sua navegação é guiada por fios ou fitas, com auxílio de marcadores, que possibilitam a tomada de decisão, fixados ao piso ou nas bancadas em que o AGV atende, fato este que torna essas atualizações grandiosas, demoradas e caras, interrompendo a produção durante os períodos de adequação. Esse sistema restringe a flexibilidade do AGV apenas a rotas fixas. Além disso, seu sistema de detecção de obstáculos é limitado, restrito apenas à frente do veículo, parando em frete ao obstáculo até que este seja removido, pois não tem capacidade de contorná-lo. 16 Já os AMRs possuem sistema de navegação dotado de inteligência, pois são capazes de ler o ambiente, tomar decisões e calcular rotas. Sua navegação é feita por meio de mapas que seu software constrói no local ou por meio de leiautes em DWG do local, que são previamente carregados em sua memória. Esse sistema de navegação é muito semelhante ao GPS de um carro, que possui vários mapas pré-carregados com endereços, como casa e trabalho, por exemplo. Assim, quando demandada essa rota, ele gera o caminho mais direto com base em sua posição no mapa. Da mesma maneira, o sistema de navegação do AMR aprende os locais de coleta, postos de trabalho e pontos de entrega, e, por meio do seu software, processa os dados dos seus sensores integrados, scanners laser e câmeras 3D, permitindo detectar tudo a seu redor para calcular a rota mais eficiente até o ponto de entrega. Figura 16 – AMR com navegação inteligente Crédito: Austin Nooe/Shutterstock. Diferente do GPS, seu funcionamento é totalmente autônomo, não indica apenas a melhor rota, mas dirige o veículo utilizando a melhor rota alternativa, desviando com segurança se houver empilhadeiras, paletes, pessoas ou outros obstáculos em seu caminho. Essa habilidade de contornar obstáculos ou encontrar rotas alternativas, otimiza a produtividade, evitando paradas imprevistas, mantendo o fluxo e o cronograma de entrega dos materiais dentro das empresas. 17 3.3 Alta flexibilidade Essa capacidade de realizar atividades autônomas torna o AMR muito mais flexível que os AGVs, que são limitados a seguir uma rota restrita que faz parte da infraestrutura fabril, com aplicações limitadas e repetitivas ao longo de sua vida útil, devido ao alto custo que inviabiliza essas mudanças. Para se reconfigurar as rotas e funções de um AMR só é necessária uma simples alteração no software simples. Outro grande diferencial de flexibilidade, é que um único robô pode realizar diferentes tarefas em locais diferentes, se ajustando automaticamente para atender às diferentes demandas do local de trabalho e requisitos da aplicação. O software de controle de frota utiliza essa capacidade de um AMR exercer diferentes atividades para controlar vários robôs ao mesmo tempo. Assim, prioriza automaticamente as missões para o robô mais próximo à tarefa ou que melhor se adequa a uma tarefa específica. Isso gera grande redução do tempo de resposta e, consequentemente, ganho de produtividade e um sequenciamento de produção totalmente automático. Figura 17 – AMR com navegação inteligente Crédito: MAX 3D Design/Shutterstock. Essa flexibilidade é essencial para as fábricas 4.0, que possuem constantes modificações nas linhas de produção em virtude das constantes alterações nos produtos, cada vez com ciclo de vida menores. Em caso de movimentação de células ou acréscimo de mais máquinas, o AMR pode remapear o local ou fazer um novo mapa da fábrica, que pode ser carregado rapidamente, liberando-o de imediato para uso em novas tarefas. 18 Os AMRs se adaptam a operações de qualquer tamanho, com a facilidade de aumentar a quantidade de robôs na frota, à medida que a demanda dos negócios aumenta, otimizando a produção mesmo em ambientes com grandes variações de volume. 3.4 Economia Mesmo se tratado de uma tecnologia muito mais avançada que um AGV, esse tipo de solução tende a ser mais econômica, pois o AMR não precisa de fios, fitas magnéticas ou outras modificações na infraestrutura da fábrica. Essa facilidade resulta em velocidade de implementação e interrupções mínimas no processo produtivo, gerando ganhos e eficiência imediatamente. Assim, a combinação de baixo custo inicial e ganhos rápidos nos processos torna o AMR um excelente retorno sobre o investimento. As fábricas 4.0 não podem mais continuar a realizar transporte manual de materiais de forma altamente improdutiva, nem continuar usando tecnologias antigas, caras e inflexíveis. Os AMRS são superiores aos AGVs em termos de flexibilidade, produtividade, economia e retorno sobre o investimento. Dessa forma, em um mercado globalizado, no qual as margens e ganhos estão cada vez mais apertados, o uso de AMRS traz um grande diferencial competitivo no custo final dos produtos. Figura 18 – Alto custo: logística antiga Crédito: Andrii Yalanskyi/Shutterstock. 19 TEMA 4 – PARTES E COMPONENTES DOS AGVS Assim como todos os equipamentos de automação, os AGVs são formados por componentes mecânicos, eletrônicos e software. A seguir, estão listados os componentes básicos existentes em todos os robôs. • Chassi: estrutura mecânica ou esqueletoque mantém o formato do AGV; • Motores: são responsáveis por transformar energia elétrica em movimentos; • Sensores: são dispositivos que detectam e geram informações sobre o ambiente; • Controlador: é o cérebro do AGV, responsável por armazenar os mapas, rodar a programação e comandar movimentos validados pelos sensores de posição; • Bateria: funciona como o coração do robô, responsável por fornecer energia elétrica ao controlador, aos sensores e motores. 4.1 Componentes Vamos abordar os principais componentes existentes em um AGV/AMR, para que possamos entender seu funcionamento e tecnologias envolvidas. a. Chassi Estrutura mecânica do AGV, responsável pelo formato, pela rigidez e carga suportada por ele. É feito de acordo com a aplicação e o produto a ser transportado, o peso de carga é o principal fator. b. Sensores O grande diferencial dos robôs móveis, se comparados aos robôs fixos, é sua capacidade de leitura do meio em que se encontram, pois precisam navegar por ele. Para isso, os sensores são seu maior aliado. A seguir, temos uma lista dos sensores mais utilizados. • Sensor laser – mapeamento do ambiente; • Sensor ultrassônico – detecção de obstáculos; • Câmera 3D – detecção de obstáculos móveis acima do nível do laser; • Encoders – detectam movimentação das rodas ou dos motores; • Acelerômetro/giroscópio/GPS – detectam a posição do AGV. 20 c. Motores Normalmente, os AGVs possuem dois ou mais motores, que têm a função de tracionar o veículo. São motores de corrente contínua DC. d. Drivers São responsáveis por transformar os sinais do controlador em movimentos precisos e controlados dos motores DC. e. Controlador É o cérebro dos AGVs, responsável por interpretar os sinais dos sensores e transformá-los em comando para movimentar o veículo, além de controlar todas as tarefas e rotas. f. Bateria É responsável por armazenar a energia que mantém o AGV em funcionamento. Pode ser de chumbo ou ácido, as mais modernas são de lítio. g. IHM ou controle manual É a interface de controle e programação entre o operador e o AGV No AMRs esse controle é feito via web, por celular ou tablet. h. Comunicação Os AGVs e AMRs possuem capacidade de comunicação por bluetooth, wi-fi, sinais luminosos e sons, tudo para facilitar a interação deles com o meio em que estão inseridos. Figura 19 – Sensores, scanners e carro autônomo Crédito: Sundry Photography/Shutterstock. 21 TEMA 5 – DEFINIÇÃO DE SISTEMAS AGV São robôs móveis que têm a capacidade de conversar uns com os outros por meio de softwares modernos. Assim, a função deles é fazer com que a matéria-prima se movimente de uma forma fluida, saindo do armazém e passando pela linha de produção, até ser levada como produto acabado para área de expedição. Esses softwares são embarcados nos veículos automáticos ou são externos, conectando os AGVs para sequenciamento e realização de atividades em conjunto. Os softwares de frotas podem trabalhar de forma integrada ao sistema de gerenciamento de armazéns (Warehouse Managment Sistem – WMS), que está presente na maioria das fábricas e é responsável por transmitir as ondas de movimentação, fazendo com que os AGVs possam movimentar os materiais. Sua utilização abrange desde o armazém de matérias-primas, linhas de produção e montagem até os centros de distribuição, controlando inclusive o tráfego misto, composto por AGVs e pessoas. Figura 20 – Sistema de gerenciamento de armazéns Crédito: Blue Planet Studio/Shutterstock. É importante destacar que esses softwares integram e facilitam o uso dos AGV nas fábricas, porém não são capazes de determinar a quantidade teórica de veículos necessários para atender a demanda da planta. Essa é uma das primeiras etapas na análise de implantação dos AGVs/AMRs. Nesse tema, vamos entender como dimensionar um sistema logístico com AGVs, mostrando algumas informações necessárias para automatizar o processo de movimentação. São elas: 22 • Local de partida e destino da rota; • Frequência de transportes/entregas por hora; • Peso dos produtos ou conjunto de produtos; • Distância entre todos os pontos; • Tipo de piso e condição de tráfego (intenso ou moderado). Com essas informações básicas, é possível colocar dados nas equações matemáticas e calcular a quantidade de veículos estimada para realizar as operações desejadas. 5.1 Ferramentas gráficas As ferramentas gráficas são as mais utilizadas para facilitar a visualização das movimentações planejadas durante os estudos. As duas mais conhecidas são o gráfico de-para e o diagrama de rede. O gráfico de-para é uma representação das informações a respeito das movimentações de materiais. Ele considera todas as diferentes combinações entre pontos de partida e de destino, possibilitando o relacionamento de todos eles entre si. Graficamente, as estações de carga são listadas na coluna da esquerda e as de descarga na linha superior. Além da vantagem visual da tabela, é possível colocar várias informações importantes para as análises, podendo montar uma tabela para cada variável, por exemplo, tempo de deslocamento ou distância entre as várias estações. Figura 21 – Exemplo do gráfico de-para De 1 2 3 4 5 Para 1 0 9/50 5/100 6/200 0 2 0 0 0 0 9/50 3 0 0 0 2/80 3/150 4 0 0 0 0 8/90 5 0 0 0 0 0 Outra forma de apresentar as mesmas informações da tabela de-para é por meio do diagrama de rede. Essa ferramenta gráfica mostra as tarefas que precisam ser realizadas para a finalização do projeto, relacionando a todos os 23 pontos de partida e de destino informações como quantidades movidas, rotas e distâncias percorridas. Esse diagrama possui uma visualização mais gráfica e simples, porém, em soluções com muitos postos, acaba ficando difícil a visualização. Figura 22 – Exemplo de diagrama de rede 5.2 Cálculo do número de veículos A premissa básica para um bom sistema logístico é que ele consiga dar vazão a todas as demandas de movimentação, para isso, o número de AGVs no sistema deve ser suficiente para suprir a demanda produtiva. O cálculo da quantidade de AGVs (Nagv) depende de variáveis relacionadas ao processo produtivo e ao modelo de veículo utilizado. Esse cálculo é uma relação direta da carga total de trabalho no tempo (Ttrab) pela disponibilidade de cada veículo no tempo (Tdisp), tendo como resultado a quantidade de veículos necessários para suprir essa demanda. Para entender qual é a carga de trabalho, é necessário saber a quantidade de entregas que devem ser feitas por hora (Eh) e multiplicar pelo tempo de ciclo gasto em todas as rotas (Tr). A quantidade de entregas por hora é uma demanda direta da linha de produção, obtida no preenchimento do gráfico de-para. Já o tempo de ciclo das rotas depende exclusivamente do processo e do modelo de veículo utilizado, pois engloba tempos como: • Carga das peças – Tc (min.); • Descarga das peças – Td (min.); • Distância percorrida com carga – Dc (metros); 24 • Velocidade do veículo quando carregado – Vc (m/min.); • Distância percorrida sem carga – Ds (metros); • Velocidade do veículo descarregado – Vs (m/min.). A equação a seguir define essa relação. A disponibilidade de cada veículo no tempo (Tdisp) é definida pelo tempo total de trabalho, subtraído das interferências ou paradas na movimentação, resultantes de congestionamentos, cruzamentos ou interferência de pedestres no trajeto. Outras paradas programadas – como o tempo gasto em manutenção preventiva e corretiva, assim como o tempo gasto carregando ou trocando as baterias dos veículos – reduzem a disponibilidade dos AGVs para realização das tarefas. Sabendo o tempo total de trabalho e a disponibilidade de tempo de cada veículo, a relação direta entre eles é a quantidade de veículo necessária para supriressa demanda. 5.3 Simuladores de logística Com o crescimento do mercado logístico, muitas empresas vêm criando softwares específicos para ajudar as operadoras logísticas na otimização de seu fluxo e distribuição de AGV nas movimentações logísticas. Esses softwares têm a capacidade de simular o chão de fábrica e os processos produtivos para que se encontre o melhor modelo de AGV, sistema de navegação e a quantidade de veículos para atender a demanda. Para isso, basta o operador carregar as informações do gráfico de-para e o simulador gera uma representação digital do ambiente e das movimentações de materiais, considerando todas as diferentes combinações para obter a condição otimizada. Dessa forma, as empresas de logística calculam as melhores combinações e a quantidade precisa de equipamentos, incluindo carregadores e controladores de tráfego. 25 Figura 23 – Simulação de fluxo logístico Crédito: Tele52/Shutterstock.
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