Casos de estudio sobre AGV y AMR
La automatización industrial ha evolucionado rápidamente en los últimos años, posicionando a los AGV (vehículos de guiado automatizado) y AMR (robots móviles autónomos) como equipos clave en las estrategias de optimización de procesos logísticos y de fabricación. Desde su capacidad para mover materiales con precisión y eficiencia, hasta la flexibilidad para adaptarse a layouts dinámicos y diferentes requisitos normativos, estas tecnologías tienen el objetivo de mejorar la productividad, ofreciendo una nueva perspectiva sobre cómo gestionar la seguridad, la escalabilidad y la sostenibilidad operativa industrial.
Sin embargo, la adopción de equipos AGV y AMR no está exenta de retos. En un mercado globalizado, donde cada región tiene normativas específicas para la seguridad y operación de estos equipos, los fabricantes deben enfrentarse a barreras técnicas y regulatorias para garantizar una implementación adecuada. La interoperabilidad entre sistemas de comunicación, una conectividad inalámbrica robusta y la capacidad de respuesta ante demandas cambiantes son aspectos críticos para maximizar el potencial de estas soluciones.
En este artículo, exploraremos varios casos de estudio que ilustran cómo empresas líderes en sus sectores han implementado equipos AGV y AMR en distintos contextos. Desde la mejora de la eficiencia productiva en una fábrica de componentes para vehículos pesados, pasando por la integración de funciones avanzadas de seguridad en robots móviles, hasta la modernización de una planta automotriz, estos ejemplos ponen foco en la innovación, colaboración y adaptabilidad necesarias para transformar los procesos industriales de forma satisfactoria.
Caso de estudio 1: Tecnología inalámbrica para mejorar la eficiencia productiva
Las empresas con cadenas productivas, especialmente las que tienen procesos complejos y que requieren de una alta precisión, tratan de automatizar estos procesos para optimizar la eficiencia y capacidad productiva.
Este fue precisamente el caso de un fabricante sueco de componentes para vehículos pesados que tenía la necesidad de mejorar la eficiencia de sus operaciones logísticas internas, en una planta de producción de gran tamaño. El proceso manual de transporte de piezas y componentes entre estaciones implicaba un uso intensivo de mano de obra, lo que suponía que el flujo de trabajo tendía a ralentizarse a lo largo de la jornada, debido a la fatiga, y aumentaba el riesgo de lesiones por la alta intensidad y por transportar cargas pesadas.
Las tareas manuales en este tipo de entornos suelen presentar limitaciones inherentes, como la mencionada fatiga de los trabajadores, posibles errores humanos y tiempos muertos entre operaciones. Además, los sistemas tradicionales, como las cintas transportadoras fijas, no ofrecían la flexibilidad requerida para ajustarse a cambios en la demanda de producción. Este contexto llevó al fabricante a buscar una solución para automatizar el proceso, que también proporcionara escalabilidad y adaptabilidad ante futuras necesidades de crecimiento.
La solución: Implementación de AGVs con tecnología inalámbrica
El fabricante contrató a Löfqvist Engineering AB, una empresa sueca especializada en soluciones de automatización industrial y robótica, para diseñar e implementar un sistema que cumpliera con estos requisitos. La solución planteada por Löfqvist Engineering se centró en la instalación de ocho células de producción automatizadas, cada una especializada en funciones específicas, como torneado, endurecimiento y acabado. Sin embargo, la clave del proyecto fue la introducción de vehículos de guiado automatizado (AGVs) para conectar estas células de manera eficiente.
Los equipos AGV desempeñan un papel muy importante en la automatización de procesos logísticos, al realizar tareas repetitivas como el transporte de piezas entre estaciones. En este caso, se implementaron tres AGVs para mover componentes entre las células de producción, mientras que un cuarto vehículo fue equipado con un robot colaborativo (cobot) móvil para realizar controles de calidad directamente en la línea de producción. Este diseño permitió al fabricante eliminar gran parte del trabajo manual intensivo, aumentando la velocidad y precisión en el transporte de materiales.
Por qué los AGVs se imponieron a las cintas transportadoras
Inicialmente, el fabricante consideró la posibilidad de instalar cintas transportadoras para automatizar el transporte. Sin embargo, este enfoque presentaba ciertas limitaciones, como la necesidad de una infraestructura fija que restringiría la flexibilidad de las operaciones. Los AGV, en cambio, ofrecían una solución mucho más dinámica, permitiendo al fabricante adaptarse rápidamente a cambios en el layout de la planta, o en los requisitos de producción. Esta flexibilidad fue un factor determinante en la elección de los AGV como la solución principal.
Integración de tecnología Anybus para comunicaciones inalámbricas
Una de las mayores complejidades de implementar vehículos AGV en un entorno de producción de gran escala es garantizar una comunicación constante y fiable entre los vehículos y el sistema central de control. Para resolver este aspecto, Löfqvist Engineering confió en HMS Networks, una empresa líder en soluciones de conectividad industrial, y su tecnología Anybus Wireless Bolt.
Cada AGV fue equipado con dos puntos de acceso Anybus Wireless Bolt. El primer dispositivo se conectaba al PLC (controlador lógico programable) a bordo del vehículo, encargado de gestionar su movimiento y funciones de seguridad. Ello permitía la comunicación inalámbrica con el sistema de supervisión central. El segundo dispositivo facilitaba la configuración remota del AGV mediante tabletas o smartphones, eliminando la necesidad de pantallas HMI (interfaz humano-máquina) montadas en los vehículos. Esta solución mejoró la seguridad del personal al permitirles acceder al sistema desde ubicaciones remotas, además de suponer una reducción de costes al poder prescindir de las pantallas HMI en cada vehículo.
La solución también incluyó la instalación de tres puntos de acceso inalámbrico (Access Points, o APs) estratégicamente ubicados en la planta. Estos APs, diseñados específicamente para entornos industriales, garantizaban una cobertura superpuesta que permitía a los AGV desplazarse sin interrupciones de conectividad. La capacidad de roaming rápido (Fast Roaming), basada en el estándar IEEE 802.11r, aseguraba transiciones fluidas entre los puntos de acceso sin necesidad de reautenticación, eliminando retrasos que podrían afectar la eficiencia operativa.
Los puntos de acceso inalámbricos Anybus, con capacidades Mesh, ofrecen una excelente cobertura de red y un roaming continuo en toda el área de producción.
Ventajas de la conectividad inalámbrica
La tecnología Anybus, además de garantizar la conectividad constante de los AGVs, también dio solución a la integración de sistemas de distintos fabricantes. Por ejemplo, el PLC Omron a bordo de los AGVs utilizaba el protocolo EtherNet/IP, mientras que el sistema supervisor Siemens operaba con Profinet. La solución Anybus X-Gateway permitió la interoperabilidad entre estos sistemas, traduciendo protocolos de comunicación y ofreciendo una integración perfecta.
Además, la posibilidad de configurar y solucionar problemas de forma remota mediante dispositivos móviles permitió aumentar la eficiencia operativa. Los técnicos no necesitan estar físicamente presentes en los AGV para realizar ajustes o diagnósticos, lo que reduce los tiempos de inactividad y mejora la seguridad del personal.
Los AGVs suelen incluir conectividad inalámbrica integrada para su operación regular, como la asignación de nuevas tareas y rutas. Al montar equipos adicionales en el AGV, como un brazo robótico en este caso, es posible que este equipo necesite una conexión inalámbrica independiente. El Anybus Wireless Bolt, con su diseño único, es perfecto para esta aplicación. La dirección IP y MAC del equipo se pueden clonar y exponer a la red inalámbrica de manera que el Anybus Wireless Bolt sea completamente transparente.
Más producción, mayor calidad y capacidad de crecimiento
La implementación de este sistema automatizado tuvo un impacto inmediato en las operaciones del fabricante. Los AGV operan casi de manera continua, 24 horas al día, lo que permitió aumentar la producción a 5000 unidades por semana, con capacidad adicional para atender futuras demandas. Al eliminar el transporte manual, el fabricante pudo mejorar la velocidad y eficiencia de estos procesos, a la vez que también logró una mayor precisión en la entrega de componentes a cada célula de producción.
El robot colaborativo (cobot) integrado añadió un nivel adicional de control de calidad al realizar inspecciones directamente en la línea de producción, garantizando que los productos finales cumplan con los estándares requeridos. En conjunto, la solución permitió al fabricante mejorar tanto la productividad como la calidad.
La transformación de la industria con AGVs
Este caso de estudio ilustra cómo los AGVs, equipados con tecnología avanzada como Anybus, pueden mejorar considerablemente los procesos logísticos en plantas de producción. La combinación de flexibilidad operativa, una conectividad inalámbrica robusta y escalabilidad hace que estas soluciones resulten muy atractivas para empresas que buscan mejorar su eficiencia, escalabilidad y adaptabilidad. A medida que la tecnología continúa evolucionando, es probable que los AGV y las soluciones inalámbricas tengan un papel aún más destacado en la automatización industrial.
Caso de estudio 2: Garantizar la seguridad de los AGV y AMR
La automatización en aplicaciones logísticas se está volviendo algo cada vez más común a nivel global. La mayoría de los fabricantes de vehículos de automatización logística, como los Vehículos de Guiado Automático (AGV) y los Robots Móviles Autónomos (AMR), se encuentran en China, Europa y América. Aunque estas regiones también son los principales mercados de aplicación, la exportación e importación entre regiones de estas máquinas presenta ciertos retos, ya que cada región cuenta con normativas propias para la importación, uso y medidas de seguridad de los AGV y AMR.
En este contexto, un fabricante chino de equipos AMR buscaba expandirse al mercado europeo, pero se enfrentaba a la necesidad de cumplir con unos estándares de seguridad con los que no estaba familiarizado y que eran distintos a los aplicados en su mercado local. A pesar de su experiencia en el diseño y fabricación de robots para aplicaciones logísticas, la empresa no contaba con la experiencia ni los recursos necesarios para integrar estas funciones de seguridad, particulares del mercado europeo, en sus productos.
Cumplir con las exigencias del mercado europeo
La entrada al mercado europeo suponía todo un reto para el fabricante chino. Aunque sus robots estaban diseñados para cumplir con los requisitos del mercado asiático, los estándares europeos, particularmente los relacionados con la seguridad, planteaban un nivel de complejidad añadido. Un requisito particular era la capacidad de detener los AMR de forma segura y remota en caso de emergencia. Esta función debía integrarse en el diseño existente de los robots, asegurando el cumplimiento con las normativas europeas, como la ISO 3691-4.
El reto no era únicamente técnico, sino también estratégico. El mercado europeo estaba altamente competido, con fabricantes locales que ya dominaban las normativas y ofrecían soluciones certificadas. Para el fabricante chino, el éxito dependía de su capacidad para responder rápidamente a las demandas del cliente europeo, sin comprometer los tiempos de desarrollo ni los costes.
Implementación de la seguridad: Cuando los robots AMR están en operación, se deben usar cercas de seguridad con puertas interbloqueadas de manera segura para evitar que los operadores humanos entren en la zona de operación. Si un operador humano entra en la zona de peligro, todos los movimientos deben detenerse. Una vez que el operador haya salido del área vallada y confirmado que está despejada y es segura, los AMR y AGV que estén dentro del cerco recibirán una señal para reanudar la operación.
Una colaboración estratégica con HMS Networks
Para hacer frente al reto ante el que se encontraba, el fabricante chino firmó una colaboración con HMS Networks, una empresa reconocida por su experiencia en la implementación de soluciones de comunicación segura. La colaboración permitió al fabricante adaptar sus equipos a AMR a las exigencias del mercado europeo, integrando los protocolos y estándares de seguridad requeridos.
El proceso comenzó con la implementación del protocolo EtherNet/IP en los controladores de los AMR, lo que permitió una comunicación estandarizada con otros dispositivos en el entorno operativo. Sin embargo, el verdadero avance vino con la introducción del protocolo CIP Safety, que permitió conectar las entradas de parada segura de los motores de los AMR con el sistema de control, garantizando que los robots pudieran detenerse inmediatamente en caso de emergencia.
Además, la versatilidad de los módulos de comunicación de HMS garantiza un cambio rápido de protocolos. Por ejemplo, si los clientes finales europeos desean automatizar su flota de AMR utilizando PLC Siemens, los módulos Anybus CompactCom y T100 pueden cambiarse fácilmente por aquellos que soporten el protocolo solicitado, como Siemens PROFInet/Profisafe, sin necesidad de rediseños importantes del hardware.
El uso de los módulos de comunicación CompactCom y Ixxat Safe T100 de HMS fue la clave para simplificar la integración de estas funciones. Estos módulos ofrecían compatibilidad con múltiples protocolos de comunicación, además de estar ya pre-certificados por TÜV Rheinland, eliminando gran parte de la complejidad asociada con el proceso de certificación. Por otro lado, su diseño compacto facilitó la incorporación en los AMR sin necesidad de rediseñar el hardware existente.
Soluciones de seguridad para comunicaciones con equipos AGV y AMR
Beneficios de la implementación
La colaboración con HMS Networks generó múltiples beneficios tanto para el fabricante como para su cliente europeo. En primer lugar, la integración de las funciones de seguridad permitió al fabricante cumplir con las normativas europeas en un tiempo récord de 10 meses, lo que incluía la certificación completa de los robots. Esto fue posible gracias a la experiencia de HMS en seguridad funcional y a sus soluciones pre-certificadas.
Adicionalmente, la flexibilidad de los módulos de HMS permitió al fabricante adaptar rápidamente sus robots a diferentes mercados. Por ejemplo, los módulos podían configurarse para trabajar con PLCs Siemens utilizando Profinet/Profisafe, o con otras plataformas según las necesidades del cliente. Esto permitió reducir los costes de desarrollo, mejorando la competitividad del fabricante al permitirle responder rápidamente a las demandas del mercado.
Una entrada exitosa en el mercado europeo
La implementación de estas funciones de seguridad marcó un punto de inflexión para el fabricante chino. Sus equipos AMR cumplieron con todas las expectativas del cliente europeo.
Desde una perspectiva operativa, los AMR ahora podían integrarse sin problemas en entornos industriales europeos, compitiendo directamente con soluciones de fabricantes locales. El éxito de este proyecto consolidó la posición del fabricante en el mercado europeo y abrió nuevas oportunidades en otros mercados con requisitos similares.
El futuro de la seguridad en AMRs y AGVs
Con la entrada en vigor de nuevas regulaciones en la Unión Europea para 2027, la capacidad de responder rápidamente a las demandas de seguridad será más importante que nunca. Este caso de estudio destaca la importancia de colaborar con socios tecnológicos locales para superar barreras regulatorias y técnicas con las que no se está familiarizado..
El futuro de la automatización logística está intrínsecamente ligado a la seguridad. Los fabricantes que inviertan en soluciones flexibles, certificadas y adaptables estarán mejor posicionados para ser competitivos en el mercado, tanto europeo, como a nivel global.
Caso de estudio 3: Evolución Inalámbrica de los AGV
Mercedes-Benz, el fabricante automotriz reconocido a nivel mundial por su tecnología innovadora y diseño, siempre ha estado a la vanguardia en la optimización de sus procesos industriales. En su planta de última generación ubicada en Ludwigsfelde, Alemania, la compañía opera con una flota de más de 70 vehículos de guiado automatizado (AGV) dedicada al transporte de componentes entre las distintas etapas de ensamblaje.
Estos AGV gestionan el transporte de una amplia variedad de piezas, desde pequeños componentes electrónicos, hasta motores pesados, cubriendo distancias de entre 300 y 800 metros dentro de la planta. Cada vehículo está equipado con un controlador lógico programable (PLC) de Siemens o Schneider Electric, asegurando una navegación precisa y segura.
La eficiencia de este sistema depende en gran medida de la comunicación continua entre los AGV y el sistema de control central de la fábrica. Este flujo de datos permite monitorizar la ubicación, el estado y la carga de los vehículos en tiempo real, lo que es esencial para garantizar la productividad. Sin embargo, las crecientes demandas operativas y la inminente implementación de la nueva regulación europea de maquinaria EU 2023/1230, que será obligatoria a partir de enero de 2027, llevaron a Mercedes-Benz a buscar una actualización de su infraestructura inalámbrica.
Modernizar la comunicación de los AGV
El sistema previo de Mercedes-Benz utilizaba tecnología Bluetooth junto con productos Anybus de HMS Networks, como los Wireless Bolt y Wireless Bridge. Aunque esta solución había demostrado ser efectiva, la necesidad de mejorar aspectos como la velocidad de transmisión, la capacidad de roaming rápido y la latencia llevó a la compañía a considerar una actualización. Además, el cumplimiento de las nuevas normativas de seguridad para maquinaria exigía una solución que ofreciera tanto un mayor rendimiento, como garantizar una conectividad estable y segura.
La clave del proyecto radicaba en diseñar una infraestructura que soportara una comunicación ininterrumpida entre los AGV y los sistemas de control de tráfico de la planta, asegurando que los vehículos pudieran operar sin interrupciones incluso al moverse entre diferentes puntos de acceso (Access Points). Mercedes-Benz también requería un socio técnico que suministrara los productos, pero que también ofreciera soporte directo en la instalación y configuración de la infraestructura.
La infraestructura inalámbrica
Mercedes-Benz eligió a HMS Networks como su socio estratégico para este proyecto. La colaboración comenzó con un enfoque meticuloso en el diseño de la red inalámbrica. Los expertos de HMS analizaron los planos de la planta y realizaron un estudio predictivo del sitio para determinar la ubicación y el número óptimos de puntos de acceso necesarios. Posteriormente, visitaron la planta para verificar la precisión del estudio y realizar los ajustes necesarios antes de proceder con la instalación.
La infraestructura inalámbrica final incluyó puntos de acceso Anybus, gestionados mediante switches PoE L2, y el uso de Anybus Wireless Bolt II montados en cada AGV. Los puntos de acceso se colocaron estratégicamente en el techo de la planta para garantizar una cobertura completa, mientras que los Bolt II gestionarían la comunicación entre los AGV y el sistema de control de tráfico.
Una característica crítica del diseño fue la utilización de la banda de frecuencia de 5 GHz, que proporcionó canales dedicados y minimizó las interferencias con otros sistemas en la planta. Además, el diseño del Bolt II, que encajaba perfectamente en el espacio del modelo anterior, simplificó en gran medida el proceso de actualización.
Se instalaron Access Points estratégicamente alrededor de la fábrica para asegurar una conectividad óptima.
Un enfoque práctico y eficiente
La implementación del proyecto se llevó a cabo en varias etapas cuidadosamente planificadas. Una vez que Mercedes-Benz completó la instalación de la infraestructura básica, incluyendo tomas de corriente y cableado de red, HMS regresó al sitio para instalar y configurar los productos inalámbricos. Durante este proceso, los expertos de HMS estuvieron presentes para garantizar que todos los sistemas funcionaran según lo previsto.
El uso de los Wireless Bolt II facilitó la comunicación de datos en tiempo real y habilitó nuevas capacidades, como la gestión y configuración remota de los AGV. Aunque esta última no era un objetivo principal del proyecto, resultó ser un valor añadido, permitiendo a los técnicos realizar ajustes sin necesidad de acercarse físicamente a los vehículos.
Una infraestructura robusta y escalable
El éxito del proyecto fue evidente desde el principio. La nueva infraestructura permitió a Mercedes-Benz alcanzar sus objetivos de modernización, mejorando tanto la eficiencia como la seguridad de su sistema de equipos AGV. Entre los resultados más destacados encontramos:
- Conectividad estable: La transición fluida entre puntos de acceso garantizó una comunicación ininterrumpida, eliminando los retrasos y desconexiones que podrían haber afectado la productividad.
- Cumplimiento normativo: La solución asegura que Mercedes-Benz está preparada para cumplir con las regulaciones de maquinaria de 2027, un aspecto básico para mantener su competitividad en el mercado europeo.
- Mayor capacidad de gestión: El soporte para un mayor ancho de banda mejoró el rendimiento de la red y permitió realizar configuraciones remotas, optimizando las operaciones de mantenimiento.
Innovación y colaboración para el futuro
A medida que la industria automotriz continúa avanzando hacia una mayor automatización, proyectos como éste destacan la importancia de invertir en infraestructuras escalables y seguras. La conectividad inalámbrica seguirá siendo una infraestructura esencial para optimizar las operaciones industriales y mantener la competitividad en un mercado global.
Avanzando hacia el futuro
Nos encontramos en medio de una transición tecnológica en la industria global. La cuarta revolución Industrial, conocida como Industria 4.0, está estableciendo un escenario donde se integran nuevas tecnologías, como la inteligencia artificial, la conectividad IoT y la automatización para crear fábricas inteligentes. En este ecosistema, los AGV y AMR desempeñan un papel destacado como equipos capaces de ejecutar tareas repetitivas con alta precisión, seguridad y ausencia de fatiga, pero que también interactúan dinámicamente con otros sistemas digitales y humanos para optimizar la producción.
La Industria 4.0 está caracterizada por la convergencia de sistemas físicos y digitales. Las redes inalámbricas robustas, como las implementadas en los casos de estudio, son una pieza clave de esta transformación, permitiendo a los AGV y AMR operar de manera continua, recopilar datos y comunicar información crítica a sistemas de control centralizados. Estos vehículos se convierten en nodos inteligentes dentro de una red más amplia que optimiza cada paso del proceso productivo.
Sin embargo, el horizonte de la automatización no termina aquí. La próxima etapa, conocida como Industria 5.0, plantea un enfoque centrado en la colaboración entre humanos y máquinas. Si la Industria 4.0 se enfoca en la eficiencia y conectividad, la Industria 5.0 busca integrar capacidades humanas como la creatividad y el pensamiento crítico con sistemas automatizados complejos que sean capaces de aprender y adaptarse de manera autónoma. En este contexto, los AGV y AMR evolucionarán hacia sistemas gobernados por inteligencia artificial mucho más avanzada que la que conocemos actualmente, siendo capaces de tomar decisiones operativas, anticipar problemas y responder a cambios en el entorno sin intervención humana directa.
A medida que avanzamos hacia esta nueva era, la clave del éxito radicará en adoptar un enfoque estratégico que combine la implementación de tecnologías innovadoras con un compromiso por la sostenibilidad, la seguridad y la colaboración humana. Podríamos decir que la industria está automatizándose y humanizándose a través de tecnologías que permiten a las personas enfocarse en tareas de mayor valor, mientras los sistemas automatizados se encargan de la eficiencia operativa.
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