Gartner® Research Predicts 2023: Tecnologia da Cadeia de Abastecimento
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Os destacamentos da AMR têm vindo a ganhar terreno para resolver questões de disponibilidade de mão-de-obra. As frotas começam frequentemente pequenas em pilotos e adicionam robôs ao longo do tempo, mas como é que se chega a um sistema melhor? Os factores de sucesso incluem a delimitação adequada do âmbito da solução, opções RaaS, plataformas de integração, e podem envolver software para orquestrar múltiplas frotas de RAM.
Por Roberto Michel - 10 de Novembro de 2022
Mais automatização não significa necessariamente melhor automatização. É por isso que a instalação de um robô móvel autónomo (AMR) com um número impressionante de robots na frota não é necessariamente mais eficaz do que um com apenas uma mão-cheia.
Embora seja comum que as implementações de RAMs comecem pequenas e fiquem maiores, o sucesso com RAMs exige mais do que o crescimento da frota. É preciso considerar quão rápida e facilmente se pode adicionar mais robôs e pessoas a um fluxo de trabalho robotizado para satisfazer picos de procura, capacidades de software, e a capacidade de integração com outros sistemas, bem como com o trabalho humano.
As RAMs vêm em vários factores de forma e capacidades de carga útil. Alguns AMRs maiores são concebidos para transportar cargas mais pesadas, os AMRs de assistência à recolha funcionam em concertação com os recolhedores humanos, e as soluções "mercadoria para pessoa" (GTP) trazem mercadorias para os postos de trabalho dos recolhedores. A utilização de AMRs ainda não é generalizada, mas com os operadores de armazém a lutar para encontrar trabalhadores horários suficientes, os AMRs estão a apanhar porque muitas operações simplesmente não podem contar com a garantia de trabalho humano suficiente.
"O desafio é que já não há pessoas suficientes para preencher essas funções, ou não as querem, tudo isto enquanto o custo da mão-de-obra aumenta", diz John Santagate, vice-presidente de robótica e voz da Körber Supply Chain, um fornecedor de software de execução de cadeias de fornecimento. "Como resultado, as organizações estão a analisar como reduzir os custos crescentes, e também o risco associado ao facto de não poderem ter mão-de-obra suficiente, por isso estão a olhar para os robôs móveis".
As soluções AMR são frequentemente concebidas para trabalhar ao lado das pessoas, reduzindo as caminhadas sem valor acrescentado ou "viagens" envolvidas sob métodos tradicionais, especialmente quando o software não era utilizado para optimizar os caminhos de escolha.
Usando pilotos ou implementações múltiplas de AMRs, pequenos ajustes ao sistema podem ganhar mais eficiência.
Por exemplo, com AMRs de assistência, o recolhedor humano permanece numa zona compacta, e uma sucessão de bots passa para guiar o trabalhador através de recolhas com o mínimo de viagens. Isto traz ergonomia e factores de satisfação associados à mistura ao avaliar o que constitui sucesso.
"Temos visto resultados incríveis dos nossos clientes em termos de produtividade e rendimento, mas também com alguns dos benefícios mais suaves, como uma maior felicidade e retenção dos empregados", diz Kaitlin Peterson, directora sénior de marketing de produtos da Locus Robotics, um fornecedor de AMR. "Eles estão a andar menos, em mais de metade, o que reduz a fadiga, e empurrar carrinhos de recolha pesados, que implicam o risco de estirpes ou ferimentos, é eliminado com a nossa solução".
Não existe um tamanho ideal para uma frota AMR. Por exemplo, muitos clientes da Locus têm cerca de 50 bots na frota, mas alguns trabalham bem com tão poucos como uma dúzia. Por outro lado, um cliente opera 500 robôs num local que tem um mezanino de quatro níveis, nota Peterson.
A determinação de quantos AMRs são necessários para uma operação resume-se à avaliação adequada da mistura de ordens de uma operação, dos seus processos e layout existentes, níveis de serviço e outras características, diz Santagate.
"Olhamos para o seu volume de procura, a sua procura histórica, olhamos para as SKUs e a dimensionalidade, e a disposição e configuração do seu armazém, como se fosse o ponto de entrada e saída para um sistema", diz Santagate. "Todas estas nuances têm impacto no nível de capacidade robótica que vai ser necessária e que abordagens suportarão os picos de volume. Deve também considerar a possibilidade de remodelar os seus processos para fazer melhor uso de um ambiente de recolha robotizado".
As melhorias de rendimento com AMRs podem ser impressionantes. A Rede Integrada de Fornecimento, um distribuidor de ferramentas e equipamentos automóveis que utiliza um sistema de gestão de armazéns (WMS) Körber integrado à solução da Locus Robotics, obteve uma melhoria de 266% na produtividade da colheita com os AMRs em relação ao seu método anterior.
A maioria das implementações AMR são medidas em semanas, não meses, diz Santagate, enquanto que os acordos de robótica como um serviço (RaaS) dos fornecedores AMR oferecem uma forma de aumentar o hardware necessário para lidar com os picos sem despesas de capital inicial. Outro benefício para os AMRs, diz Santagate, é que as características de interface do utilizador nos bots como as pastilhas de ecrã táctil aceleram o onboarding. "Já não é preciso uma semana para treinar alguém para fazer a recolha - pode-se treinar alguém em cerca de uma hora, o que é um elemento crítico nos benefícios da recolha robotizada", diz ele.
Kristi Montgomery, vice-presidente de inovação do Grupo Kenco, um fornecedor de logística terceirizado (3PL), concorda que uma solução adequada de delimitação de âmbito é um primeiro passo fundamental para qualquer projecto de automação, incluindo AMRs. Em alguns dos seus CD, a Kenco utiliza os AMR da Locus Robotics para acelerar cada recolha, o que, segundo Montgomery, aumentou as linhas por hora recolhidas nesses CD de cerca de 30 para 40 linhas por hora para 120 para 150 linhas por hora. "Fomos muito deliberados no estabelecimento das métricas de sucesso antes da implementação", diz Montgomery.
A ergonomia das estações de trabalho é uma consideração crítica para o sucesso dos sistemas "goods-to-person".
A configuração e a robótica avançadas de automatização de armazéns e a sua implementação abrangem eficazmente múltiplas considerações, começando com uma solução adequada de scoping contra o mix de encomendas e factores como as dimensões do item, integração com o software do sistema de gestão de armazéns (WMS) , e estratégias para ajustar o sistema ao pico da procura.
Com todos estes factores a considerar, pode ser fácil ignorar a forma como os trabalhadores humanos irão interagir e apoiar os sistemas, salienta Colin Thompson, vice-presidente de operações da Vanderlande USA, um fornecedor global de soluções de automatização de armazéns.
"É fácil esquecer o lado humano do sucesso destes sistemas, mas são as pessoas que estão a configurar o software, a operar as estações de trabalho goods-to-person (GTP), a manter a solução, por isso, sem a entrada humana inteligente em cada passo do caminho, a automatização não faz realmente nada por si só", diz Thompson.
Os gestores de operações e manutenção, por exemplo, precisam de chegar a um consenso sobre as métricas que irão reger as prioridades de um sistema, e ajudar a estabelecer as métricas a observar, diz Thompson. As pessoas na manutenção precisam de aprender a executar procedimentos simples de resolução de problemas. Soluções GTP, tais como vaivéns que levam mercadorias aos trabalhadores, chamam a atenção para a ergonomia dos trabalhadores, acrescenta ele.
"Uma das primeiras coisas a considerar ao obter estações de trabalho [GTP] é concentrar-se na ergonomia", diz ele. "Como fornecedor, passamos tempo a analisar movimentos, colocando sensores de movimento em pessoas para recolher dados sobre onde se encontram os pontos de tensão, e essa investigação remonta ao desenho das estações de trabalho. Mesmo coisas pequenas, como tapetes anti-fadiga, podem fazer a diferença, e fazer ajustes de altura fáceis é importante".
Outro factor humano fundamental com as soluções GTP é conceber incentivos que encorajem a concorrência positiva ou "gamificação", em vez de punição, uma vez que a automação GTP gera dados detalhados sobre o desempenho da colheita, tais como linhas por hora colhidas, observa Thompson. "A métrica tem de ser usada da forma correcta", diz Thompson. "Os seus altos desempenhos querem ser medidos". Eles querem ver como se estão a sair contra outras pessoas".
Uma abordagem faseada às RMA pode ser uma boa ideia, acrescenta Montgomery, porque é uma experiência de aprendizagem. "Mesmo numa implementação piloto, normalmente não se vai aprender tudo o que poderia acontecer no chão de produção, por isso pode ser bom fazer isso numa abordagem faseada - trazer os robôs, ver como funcionam, ver como as pessoas reagem a eles, ver como se integram bem no WMS, e ver como o processo pode mudar. Porque inevitavelmente, quando se adiciona a automação, seja a sua robótica móvel ou grandes projectos de automação, os seus processos podem precisar de mudar um pouco. Depois de ter esses processos bem definidos e trabalhados, talvez seja altura de trazer outras soluções ou sistemas com os quais possa querer integrar [AMRs]", diz ele.
Top Notch Distributors, um distribuidor grossista de ferragens arquitectónicas para portas, lançou uma solução de assistência AMR de 6 River Systems em múltiplos locais, aprendendo com cada implantação. Os robôs móveis, que 6 apelidos da River "Chucks", foram instalados pela primeira vez nas instalações da Top Notch em Carson City, Nev., o que permitiu à Top Notch validar a tecnologia num ambiente de menor risco, diz Patrick Houlihan, director de operações da Top Notch.
As soluções de robótica móvel oferecem tipicamente painéis de controlo que permitem aos gestores ver os padrões de utilização da frota.
"A seguir, implementámos o Chucks nas nossas instalações maiores de St. Charles, Mo., onde vimos melhorias na saúde e segurança dos nossos empregados, reduzimos os custos operacionais por encomenda e normalizámos os processos de trabalho em toda a nossa rede", diz Houlihan. "Com uma maior eficiência e produtividade em Carson City e St. Charles, implementámos Chucks nas nossas instalações de Mansfield, Mass. Em comparação com os métodos anteriores, reduzimos o tempo de formação dos associados em 75%, assistimos a uma redução de 50% em passos por dia, e mais do dobro da produtividade, levando a uma maior satisfação dos empregados".
Trabalhando em conjunto, 6 River e Top Notch determinaram que poderiam aumentar a produção ao espaçar as ondas do lote de encomendas. Por vezes, a Top Notch começou a atrasar a indução de encomendas nos AMRs ao completar as tarefas de reposição de inventário logo pela manhã, o que levou a uma maior produtividade mais tarde no turno, diz Matt Fitzgerald, director de gestão de produtos da 6 River Systems. "O tempo gasto no reabastecimento levou a eficiências no processo de recolha de encomendas, permitindo às equipas concluir o trabalho de recolha duas horas mais cedo, apesar do início mais tardio", diz ele.
Muitas organizações de utilizadores finais integram AMRs em sistemas adicionais para ganharem eficiência. A maioria das soluções de AMR de assistência à escolha precisa de se integrar a um WMS para obter dados de encomenda, enquanto alguns locais de implementação integram AMRs a sistemas como transportadores automáticos ou linhas de embalagem, ou sistemas de voz, especialmente para caixas de recolha para AMRs de formato maior.
De acordo com Fitzgerald, o programa 6 River's partner apoia a integração em sistemas tais como construtores automáticos de caixas, autobaggers, e módulos de elevação vertical.
Em alguns casos, as soluções AMR podem integrar-se com um sistema de execução de fabrico (MES) ou uma solução de planeamento de recursos empresariais (ERP). A necessidade de simplificar a integração de múltiplas soluções robóticas com WMS deu origem a novos fornecedores, incluindo a SVT Robótica, cujo software Kenco utiliza para racionalizar a integração da robótica no seu WMS.
A integração de Fetch AMRs da Zebra Technologies com varrimento de posição fixa, bem como a integração de software num sistema do tipo MES, permitiu à Bespoke Manufacturing Co. (BMC), um fabricante de vestuário sediado nos EUA, capturar automaticamente dados detalhados sobre o movimento de materiais em processo (WIP) enquanto automatiza os movimentos de materiais com AMRs, segundo J. Kirby Best, presidente e CEO da BMC.
A BMC com sede em Phoenix trabalhou com o parceiro Zebra S&H Systems para conceber a solução AMR, que entrou em funcionamento no Verão de 2022. A solução tinha como objectivo permitir a visibilidade do WIP para tomar melhores decisões de fabrico. De acordo com a Best, 378 pontos de varrimento estão actualmente em processo com alguns dispositivos de varrimento portáteis, mas cerca de 95% dos pontos de varrimento possuem equipamento de posição fixa, também da Zebra.
De acordo com a Best, um sistema anterior utilizava um transportador, mas os AMRs eram uma alternativa atraente para o novo sítio da Phoenix porque podiam poupar espaço no solo. A digitalização de posição fixa, acrescenta Best, é altamente precisa em comparação com os aparelhos portáteis e também poupa tempo ao pessoal de produção ao automatizar quase toda a recolha de dados à medida que os materiais WIP (peças de vestuário como mangas) se deslocam através do processo num dos 15 AMRs.
"Ou íamos com um sistema de correia transportadora, ou íamos com AMRs [para transporte automático]", diz Best. "Fomos com um sistema de tapete rolante da última vez, e quando soubemos que podíamos libertar espaço com os AMRs, fomos com os robôs móveis".
Para Best, a solução faz uso da flexibilidade dos AMRs, mas em geral, a intenção era criar uma solução de visibilidade de fabrico que captasse dados granulares e em tempo real sobre onde o trabalho deve ser feito para optimizar o encaminhamento de materiais e, em alguns casos, re-designar trabalhadores de produção para diferentes estações utilizando o software de gestão de produção com o qual a solução AMR se integra a partir de uma empresa chamada iCreateone, que também desenvolveu a plataforma de comércio de front-end e o software de colaboração de design que a BMC utiliza.
A um nível estratégico, acrescenta Best, a solução global permite que a operação Phoenix da BMC seja competitiva em termos de custos e tempo com os fabricantes de vestuário estrangeiros, apoiando o fabrico rápido e personalizado de vestuário, aproveitando a forte base de esgotos qualificados na área Phoenix.
"A longo prazo, o que o sistema global está realmente a fazer é permitir-nos desafiar a produção offshore com o que pensamos ser um produto melhor entregue mais rapidamente", diz Best. "A ideia de poupar trabalho não me passou realmente pela cabeça, embora existam algumas eficiências na recolha de dados. Em primeiro lugar, estávamos interessados no que podíamos fazer com a informação recolhida, para equilibrar a nossa operação".
Ainda é relativamente cedo para os robôs móveis, mas à medida que mais empresas começam a aproveitar os AMRs, espera-se que mais empresas tenham frotas de múltiplos fornecedores - talvez alguns AMRs de grande formato para mover paletes ou para a recolha de caixas, AMRs de assistência para cumprir outra parte da mistura de encomendas, ou talvez uma frota centrada no GTP para outra parte da mistura de encomendas.
Esta tendência heterogénea da frota está a dar origem a software que pode gerir frotas de múltiplos fornecedores. "No centro do nosso software está a capacidade de trabalhar com diferentes recursos ou 'agentes' disponíveis, e isso inclui pessoas", diz Samay Kohli, CEO da GreyOrange, um fornecedor de soluções AMR que vê o seu software "GreyMatter" como uma resposta a esta necessidade, a que se refere como orquestração multi-agente.
"Apoiamos a orquestração multi-agentes com aquilo a que chamamos condutores", explica Kohli. "Temos diferentes condutores para diferentes classes de agentes, incluindo sistemas de robôs com diferentes cargas úteis, por exemplo, ou hardware de automação tradicional, ou humanos com diferentes funções ou títulos de trabalho. É necessário um software que possa orquestrar toda esta pletora de agentes, e que seja flexível e fácil de utilizar por um cliente ou integrador".
Para além dos condutores, diz Kohli, o software aplica inteligência artificial (IA) e aprendizagem de máquinas como base de dados científicos, e atrasa a realização de tarefas de agentes até ao último minuto possível para considerar a disponibilidade de recursos e optimizar tarefas com base nas condições actuais.
BMC, fabricante de vestuário, utiliza a Fetch AMRs da Zebra Technologies para automatizar o transporte entre as estações de costura e outras etapas de trabalho em processo.
"Fundamentalmente, não se pode ter um sistema rígido, porque os robôs podem estar a carregar ou não estar disponíveis, por vezes há um tráfego mais intenso numa área, a mistura de SKU muda, e claro que o pool de encomendas muda", diz Kohli. "O sistema determinará qual é a melhor combinação de trabalho e inventário que pode ser atribuída aos recursos, sabendo o estado actual em que cada recurso se encontra".
Outros também reconhecem a necessidade de orquestrar sistemas diferentes. Santagate diz que a Körber está a desenvolver uma solução chamada Sistema de Controlo Unificado, que irá integrar e controlar diferentes modelos de trabalho - automatização fixa, sistemas de voz e sistemas AMR. O truque, ele concorda, é ter uma plataforma padrão que seja fácil de trabalhar.
"Chegamos lá através de melhorias na arquitectura do software que pode gerir um ambiente heterogéneo ou multi-bot e ainda mantê-lo numa plataforma estandardizada", diz ele.
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