Integrazione sistemi AMR: tipologie, architetture e casi d’uso industriali

Gestire una flotta di AMR

Quando in uno stabilimento opera più di un robot, non basta gestire singolarmente ogni AMR: serve un sistema in grado di coordinare la flotta e distribuire le missioni in funzione delle esigenze operative.

Il software di Fleet Management System svolge proprio questa funzione; permette, ad esempio, di

• assegnare e prioritizzare le missioni;
• monitorare posizione, stato e livello di batteria dei robot;
• gestire traffico e percorsi;
• gestire lo stato di carica delle batterie;
• ottimizzare i percorsi in funzione del traffico;
• distribuire le attività tra robot diversi;
• storicizzare missioni e relativi esiti.

Il gestore di flotta garantisce il pieno controllo dei robot mobili, migliorandone produttività ed efficacia; inoltre, in questo modo viene garantita la tracciabilità tanto del singolo AMR quanto del carico trasportato. Così la flotta può lavorare come un sistema coordinato, anche quando aumentano il numero di robot, le destinazioni o la complessità dei flussi.

Nel caso di HELKO, Eureka System utilizza NAVARCO per la gestione della flotta e l’orchestrazione delle missioni. Sviluppato per essere totalmente personalizzabile, Navarco coordina i robot e si interfaccia nativamente con i livelli superiori di un’architettura aziendale.

Un ulteriore elemento di flessibilità riguarda la composizione della flotta. Un sistema evoluto può gestire un numero variabile di AMR e, quando l’architettura lo consente, coordinare robot con caratteristiche differenti. In questi casi l’assegnazione della missione può tenere conto delle specifiche del singolo robot, come capacità di carico, dimensioni, velocità o funzionalità disponibili. Questo permette di utilizzare la flotta in modo più efficiente e di adattare l’automazione alle diverse esigenze dello stabilimento.

Dal Fleet Management all’integrazione con i sistemi aziendali

L’integrazione di una flotta AMR può coinvolgere diversi sistemi presenti nell’azienda. Il Fleet Management rappresenta il livello operativo della flotta, ma non coincide con il sistema che governa la produzione o il magazzino. In un’architettura integrata possiamo distinguere diversi livelli:

A un livello superiore troviamo i sistemi che conoscono gli ordini, la produzione e la disponibilità dei materiali. MES, ERP e WMS possono quindi fornire le informazioni necessarie per determinare quali movimentazioni devono essere eseguite.

A un livello intermedio si trova il Fleet Management System, che coordina i robot e trasforma le richieste in missioni operative.

Infine ci sono gli AMR, che eseguono fisicamente le movimentazioni all’interno dello stabilimento.

La logica può essere rappresentata così:

Il vantaggio di questa architettura è la possibilità di collegare la movimentazione agli eventi e alle esigenze degli altri sistemi aziendali. Un ordine, una necessità di rifornimento o una richiesta proveniente dal magazzino possono quindi diventare una missione per la flotta senza richiedere all’operatore di gestire manualmente ogni fase.

Integrazione con sistemi di livello superiore

In un’ottica Industry 4.0, l’integrazione con i sistemi informativi aziendali permette di inserire gli AMR nel flusso digitale dello stabilimento. In altre parole, il gestore di flotta degli AMR può interfacciarsi con sistemi già presenti in azienda per fare in modo che le materie e i prodotti siano sempre al posto giusto nel momento giusto. 

Parliamo di integrazione con

• MES (Manufacturing Execution System), per collegare le movimentazioni allo stato della produzione;
• MOM (Manufacturing Operations Management), per coordinare le attività operative;
• ERP (Enterprise Resource Planning), per utilizzare informazioni relative a ordini, materiali e pianificazione;
• WMS (Warehouse Management System), per collegare movimentazioni e attività di magazzino.

Il sistema AMR può poi ricevere una richiesta di movimentazione, verificarne i requisiti e trasformarla in una o più missioni operative. In questo scenario il Fleet Management agisce come livello di orchestrazione della logistica, collegando le richieste provenienti dai sistemi superiori con l’esecuzione fisica da parte dei robot.

Certo, la modalità di integrazione dipende dal tipo di AMR, dall’architettura esistente e dagli obiettivi del progetto.

Come comunica una flotta AMR con gli altri sistemi?

L’integrazione non richiede necessariamente di sostituire i sistemi già presenti nello stabilimento. Al contrario, un progetto ben dimensionato deve inserirsi nell’architettura esistente e definire quali informazioni devono essere scambiate tra i diversi livelli.

A seconda del contesto possono essere utilizzati software e sistemi di comunicazione differenti. Un’architettura può, per esempio, prevedere lo scambio di dati tra il MES e il Fleet Management System, lasciando a quest’ultimo il compito di tradurre le richieste in attività per la flotta, oppure il contrario.

A un livello più vicino al campo, gli AMR possono inoltre interagire con PLC, stazioni di lavoro, rulliere o altri dispositivi automatici presenti nello stabilimento.

La progettazione dell’interfaccia deve quindi considerare sia il contenuto delle informazioni scambiate sia il momento in cui queste informazioni devono diventare operative.

Quando l’integrazione diventa particolarmente utile?

L’integrazione tra la flotta AMR e i sistemi superiori diventa particolarmente interessante negli stabilimenti caratterizzati da elevata variabilità, numerosi ordini o frequenti cambiamenti nella pianificazione produttiva.

Immaginiamo un’azienda manifatturiera che lavora per batch e produce anche articoli personalizzati su richiesta. I lead time sono drasticamente ridotti; gestire un magazzino molto ampio è controproducente e materie prime e prodotti devono essere movimentati con precisione e in tempi molto brevi.

Per gestire queste grandi quantità di ordini diversi, in azienda saranno stati implementati un gestionale di produzione e un sistema WMS. Il gestionale contiene le informazioni relative agli ordini e alla pianificazione. Il WMS conosce disponibilità e ubicazioni dei materiali. La flotta AMR deve invece tradurre queste informazioni in movimentazioni effettive all’interno dello stabilimento.

Una possibile sequenza è questa:

1. il sistema produttivo determina la necessità di un determinato materiale;
2. il WMS individua disponibilità e ubicazione;
3. la richiesta di movimentazione arriva al Fleet Management System;
4. il sistema verifica quali robot possono eseguire la missione;
5. la missione viene assegnata considerando priorità, stato della flotta e condizioni operative;
6. l’AMR esegue il trasporto e restituisce al sistema le informazioni sull’avanzamento.

La gestione automatica di questo flusso consente di adattare le movimentazioni alle esigenze effettive della produzione, riducendo la necessità di pianificare manualmente ogni singolo trasporto. In ambienti molto variabili, questo approccio può diventare particolarmente utile perché consente di aggiornare le missioni in funzione delle priorità produttive e delle condizioni operative della flotta.