AEI 517 - Nuevas funcionalidades de los equipos de movimiento automático

El sector del automóvil se encuentra en un momento de cambio donde es necesario desarrollar nuevas tecnologías. Herramientas como los Automatic Guided Vehicles (AGVs) ayudan a mejorar los procesos de producción. Estos equipos de movimiento automáticos son la llave para el suministro intralogístico en las plantas de automóvil. Con los AGVs, logística y líneas de producción se interrelacionan cada vez más y la seguridad resulta primordial. Un protocolo cíclico como Profinet permite la detención inmediata de toda la planta a través de WLAN industrial y Profisafe.

La industria del automóvil se encuentra en uno de los momentos más inquietantes de los últimos años, pero a la vez lleno de oportunidades para poder desarrollar nuevas tecnologías que lleven a este sector tan estratégico en la economía española a mejorar cada vez más los procesos de producción.

Las cadenas de producción fijas han sido una constante en la producción y ensamblaje de vehículos. Elementos como robots de soldadura y montaje, sistemas monorraíl o skillets han conformado la automatización en la construcción de automóviles. Los robots controlan muchas de las secuencias de trabajo, más que en la mayoría de las otras industrias. Por ello, la colaboración fluida entre humanos y máquinas es esencial y plantea a la vez requisitos especialmente altos para la seguridad personal.

La logística toma una relevancia determinante sobre todo en las fases de ensamblaje de automóviles. Para ello, las líneas han de dotarse de sistemas seguros de suministro logístico en los que se garantice el suministro de piezas de una forma fiable y además permitan la flexibilidad necesaria para ser utilizadas en procesos distintos de la fábrica en función de las necesidades de producción.

Cada vez más se customizan los productos a gusto del cliente implicando que los procesos productivos se tengan que adaptar a una producción flexible y cambiante. Esto da lugar a conceptos como Smart factory y Grid factory, para poder abordar tiempos de fabricación diferentes en función de la multitud de opciones de customización elegidas, abandonando conceptos de fabricación en cadena lineal y en la que la logística toma un papel fundamental.

El uso de equipos de movimiento automáticos o AGVs se convierte una pieza clave para el suministro intralogístico en las plantas de automóvil. No solo para los materiales y piezas que se montan, sino incluso para desplazar el propio producto final entre islas productivas, independizando así los tiempos de producción de cada producto terminado.

Los AGVs aportan una serie de ventajas muy relevantes en la cadena de producción como movimientos repetitivos, usabilidad en procesos distintos, localización precisa del convoy y aporte JIT a la cadena de montaje o producción gracias a su disponibilidad 24/7. Además, el personal puede dedicarse a tareas de más productividad en lugar de la conducción de carretillas convencionales con el consiguiente peligro de accidentes dentro de la fábrica.

Hasta el momento, se están utilizando para el aporte de piezas de montaje en la fase de ensamblaje del vehículo, donde convoyes de AGVs arrastran el carro para depositar las piezas en la misma línea de montaje y retiran los contenedores vacíos. Estas nuevas exigencias hacen que la logística e las líneas de producción estén cada vez más interrelacionadas, de forma que terminan formando parte unas de otras. Así, por ejemplo, es normal que un AGV tenga que acceder a una celda productiva y por tanto interrelacionarse con ella. En el caso de celdas de soldadura o similares en las que se invade un área vallada o segura, la comunicación celda-AGV debe dotarse de mecanismo de coordinación seguros (Safety). Seguridad tanto para las personas como para las máquinas y evitar daños con las consiguientes pérdidas productivas.

En el sector de automoción el uso de AGVs ha revolucionado maniobras típicas de interconexión entre las líneas de producción y el ensamblaje de subconjuntos a las mismas. Las conocidas “bodas” chasis-motor, chasis-tren de tracción, el auge de vehículos eléctricos e híbridos o el acoplamiento de baterías a los bajos del vehículo, se han convertido en aplicaciones basadas en AGVs que tienen que sincronizar con líneas de producción y a la vez convivir en un entorno rodeado de personas.

Sin embargo, estos sistemas automáticos se vuelven cada vez más complejos. Existen dos aplicaciones claramente en desarrollo para este tipo de vehículos:

- Acceso de AGVs a nidos de soldadura para entrega de capots y retirada. El AGV transporta un pallet con los capots introduciéndolos en la propia celda de soldadura, evitando así el acceso a personas y eliminando riesgos de personal dentro de la celda.

- Otra aplicación, en la que Siemens ha implementado su tecnología WLAN industrial, es el transporte de baterías para vehículos eléctricos o híbridos a la propia zona de “boda” del vehículo. Un AGV transporta la batería y se acopla en la parte inferior de la carrocería para hacer el ensamblaje de ambas partes.

En estos entornos es dónde Siemens aporta una solución completa y fiable. No se trata de incluir mecanismos de seguridad o protocolos seguros, sino deque estos se comporten de forma fiable y ofreciendo alta disponibilidad. Se trata de que no den lugar a falsos positivos, pero sin que esto vaya en detrimento de la seguridad de las personas y máquinas.

Los sistemas para AGVs se están volviendo más complejos y al seguir rutas visibles programadas, los requisitos de seguridad también aumentan. Las conexiones inalámbricas garantizan una comunicación segura con plantas y sistemas de seguridad.

Este tipo de máquinas conviven con las personas que se mueven o trabajan dentro de una fábrica. Humanos y robots trabajan de la mano en las líneas de ensamblaje de los fabricantes de automóviles. La seguridad personal juega un papel crucial en esta interacción. Si ocurre una parada de emergencia, el uso de protocolos cíclicos como Profinet permite que la planta se detenga inmediatamente a través de WLAN industrial y Profisafe para evitar cualquier daño personal o material en la medida de lo posible.

Los controladores o PLCs en Profinet no pueden comunicarse de manera segura entre sí a través del estándar IEEE 802.11 de tecnología inalámbrica. Los clientes se comunican de manera aleatoria, por lo que pueden producirse fallos de conexión y en consecuencia paradas de la producción.

Siemens dispone de la tecnología WLAN con producto industrial usando protocolo iPCF-MC, en inglés Industrial Point Coordination Function-Management Channel. En el campo de las comunicaciones inalámbricas, los AGVs pueden contar con soluciones industriales en WLAN que implementan protocolos como iPCF o iPCF-MC que aseguran tiempos de respuesta determinísticos y tiempos de roaming acotados y adecuados a los requisitos de los protocolos de seguridad como Profisafe.

iPCF es un protocolo que permite asegurar “slots” de tiempo asignados a cada cliente WIFI de forma que se puedan acotar los tiempos de comunicación de los equipos en rangos de milisegundos (inferior a 50 ms) y tiempos de roaming bajos. Si las exigencias de la aplicación requieren tiempos de roaming inferiores a 70 ms puede ampliarse con el concepto denominado iPCF-MC que añade una coordinación entre los puntos de acceso y clientes de forma que el roaming de los clientes entre los puntos de acceso accesibles se hace de forma dirigida y ordenada.

Solo el protocolo iPCF-MC proporciona la itinerancia rápida y determinista que se requiere para el intercambio ininterrumpido de datos. Un punto de acceso toma el control preguntando a todos los clientes en una célula cíclicamente. Gracias a los rápidos ciclos de acceso, un cliente, es decir, la antena embarcada en el AGV, determina rápidamente si la conexión a su punto de acceso sigue funcionando. iPCF permite un cambio rápido y fiable entre antenas o puntos de acceso, con tiempos de roaming constantes a muy por debajo de 50 ms.

La seguridad del personal está garantizada en todo momento. La aplicación realiza una parada de emergencia inmediatamente en situaciones críticas, gracias a la comunicación en tiempo real a través de aplicaciones Profinet.

El cliente escanea su entorno continuamente en busca de puntos de acceso alternativos. Si la calidad de radio se deteriora, se puede planificar un cambio a otro punto de acceso rápidamente. Esto es posible utilizando dos interfaces inalámbricas del punto de acceso simultáneamente de diferentes maneras: mientras una interfaz transmite una señal cíclica (baliza), la otra se utiliza para la transferencia de datos. Esto garantiza que un AGV pueda moverse sin perder la comunicación de seguridad buscado antenas accesibles dentro de su entorno de movimiento.

Numerosos fabricantes de AGVs y de automoción que deciden implementar este tipo de soluciones industriales. Siemens no solo aporta la tecnología y los equipos, sino también el acompañamiento, asesoramiento e incluso servicios llave en mano para la implementación de este tipo de soluciones.

Francisco Villaverde
Responsable del Vertical del Automóvil en Siemens España
www.siemens.com