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Optimized material flow through autonomous mobile robots

Dois conceitos, um objetivo: Com robótica móvel para o fluxo de material otimizado na produção

A KRONE implementa soluções de automação com a KUKA tanto em Brownfield quanto em Greenfield. Em Werlte, na Baixa Saxônia, Alemanha, robôs móveis estacionários e autônomos otimizam os processos de operação existentes – em Ibbenbüren surgiu uma Smart Factory no prado verde. O que une os dois projetos: a vontade de realizar os desejos dos clientes, garantir empregos e repensar a produção de forma que seja à prova de futuro.


Automação inteligente em todos os processos de operação

Ela não tem muita pressa. Quase sem ruído, a plataforma de transporte autônoma se desloca pela unidade de produção. O robô móvel autônomo entrega um tanque de ar comprimido de 100 litros a uma estação de soldagem com precisão centimétrica. Um robô de manipulação da KUKA, já está esperando para retirá-lo da plataforma e soldá-lo a outros componentes na célula de processamento.
O que parece um sonho do futuro, na montagem de componentes para um caminhão, já faz parte do cotidiano do Grupo KRONE, um dos maiores fabricantes de máquinas agrícolas e veículos comerciais: Em parceria com a KUKA, a KRONE está se concentrando em automação inteligente – tanto em uma fábrica existente (Brownfield) quanto em uma nova unidade de produção inteligente (Greenfield). O resultado são processos mais eficientes, maior valor agregado, menos carga de trabalho para os colaboradores e produção competitiva "made in Germany".

Intralogística autônoma para máxima eficiência

As plataformas móveis da KUKA proporcionam fluxo de material ideal na KRONE.

Chave para a Smart Factory: Robô móvel autônomo

A empresa conta com a KUKA como parceira tecnológica e busca consistentemente o caminho da automação, com robôs de produção em interação com sistemas de transporte não tripulados, tanto em uma fábrica existente em Werlte quanto na recente construção de uma nova fábrica Greenfield da GTS Green Teuto Systemtechnik GmbH em Ibbenbüren. E é justamente aí que a KRONE vê seu grande potencial. "A chave decisiva para a transformação em Smart Factory é o KUKA.AMR Fleet, nossa gestão de frotas de AMR", afirma Nikita Daubert, gerente de desenvolvimento de negócios de AMRs para a região DACH na KUKA.
O KUKA.AMR Fleet é compatível com unidades de comando convencionais.

A gestão de frotas de AMR pode ser emparelhada de forma flexível com unidades de comando próprias como MES/ERP. Assim, podemos dar suporte a clientes, como a KRONE, de maneira baseada em necessidades e voltada para o futuro.

Nikita Daubert, gerente de desenvolvimento de negócios de AMRs para a região DACH na KUKA

AMR: Robôs móveis para o estoque em Werlte

Em Werlte, na Baixa Saxônia, a KRONE opera uma unidade de produção de reboques de caminhão com estruturas estabelecidas. Uma célula totalmente automatizada foi instalada aqui com o suporte da Silver Robotics, uma subsidiária da KRONE, dedicada à implementação de soluções inovadoras e personalizadas de robótica e construção de máquinas, tanto na KRONE quanto em clientes externos. Os robôs de manipulação e solda KUKA de seis eixos realizam suas tarefas digitalmente conectados em rede com robôs móveis autônomos, como o KMP 1500P.
Altas cargas, como os tanques de ar na fábrica da KRONE em Werlte, não são problema para o KMP 1500P.
O AMR compacto transporta até 1,5 toneladas e se move de forma independente na produção com sua tecnologia de acionamento diferencial. Câmeras 3D e scanners a laser integrados proporcionam flexibilidade e segurança em um ambiente de trabalho com pessoas. O conceito de carregamento indutivo mantém a plataforma operacional 24 horas por dia.
"Anteriormente, revisamos todos os nossos processos existentes e fizemos a transição para novos processos e métodos de trabalho, como a construção modular", explica René Mecklenburg, diretor presidente da Silver Robotics GmbH. "E imediatamente começamos a pensar mais na direção da intralogística e do fluxo otimizado de material. Pois queremos oferecer nossos produtos aos nossos clientes com mais rapidez, com qualidade ainda maior e a preços econômicos e competitivos no mercado."

Da cortina de solda à célula inteligente

A alimentação dos robôs de solda agora é realizado de forma autônoma, e as empilhadeiras devem, na medida do possível, desaparecer da produção. Em vez disso, a plataforma de transporte leva material à célula de forma autônoma, como os tanques de ar comprimido ou elementos de porta. Lá, um robô de manipulação o coloca no sistema de solda. Os módulos finalizados também são transportados automaticamente de lá. "Os robôs móveis nos ajudam a interligar muitos processos que são muito extensos aqui. Assim, pudemos eliminar a necessidade de muita tecnologia de transporte e, ao mesmo tempo, aumentar significativamente a eficiência nos processos de produção e de intralogística", diz René Mecklenburg. Para isso, o homem e a máquina atuariam lado a lado na KRONE: "Os colaboradores se ocupam da preparação das peças e do controle da qualidade, enquanto os robôs realizam o trabalho de solda fisicamente exigente. Dessa forma, aliviamos os colaboradores de atividades pesadas e monótonas, criamos mais ordem e aumentamos a segurança", continuou Mecklenburg. Volker Perk, diretor de produção da KRONE Commercial Vehicle Group, vê a robótica como um componente-chave para garantir o futuro da empresa: "Queremos continuar produzindo, na Alemanha, reboques de caminhão, como o "Profi Liner", também no futuro. Para isso, no entanto, precisamos automatizar processos, porque simplesmente não conseguimos mais encontrar trabalhadores qualificados para muitas atividades necessárias. A robótica nos dá a possibilidade de treinar nossos colaboradores para realizar atividades mais eficientes ou que agregam valor."
Na KRONE, em Werlte, as empilhadeiras serão amplamente substituídas por robótica móvel, em parte por razões de segurança.

Conectar em rede de forma inteligente a montagem e a logística

Jochen Roling, diretor presidente na GTS, descreve, com base em sua própria experiência, como a automação e a Smart Factory foram implementadas na KRONE: "No passado, automatizávamos apenas o processo atrás da cortina de solda. Em algum momento ficou claro: Para operar o sistema de forma eficiente e econômica, o fluxo de material e a operação também devem ser baseados em robôs." É aqui que os robôs móveis da KUKA entram em ação. Enquanto a Werlte moderniza continuamente os processos existentes "em tempo real", em Ibbenbüren, na Vestfália, Alemanha, a Green Teuto Systemtechnik, GTS, também uma subsidiária do Grupo KRONE, construiu uma fábrica completamente nova para produção de máquinas agrícolas – como uma solução Greenfield, literalmente em um "prado verde" em apenas doze meses. Aqui, robôs fabricam módulos soldados, que depois são pintados e instalados em máquinas agrícolas.
Em Ibbenbüren, a KRONE implementou uma unidade de produção automatizada em Greenfield.

Planejamento de fluxo de material sem obstáculos

"Por que Smart Factory? Por que também uma nova fábrica?", pergunta Jochen Roling, antes de responder imediatamente: "Na KRONE, pretendemos especializar nossas fábricas no produto final. Para nós, "Smart" significa fabricar com máxima eficiência e escalabilidade, utilizando digitalização e automação." A vantagem da abordagem Greenfield foi que pudemos planejar sem restrições e sem estruturas existentes. "Com o apoio da KUKA, estamos comprometidos com conceitos e processos de fabricação de última geração, inteligentes e sustentáveis. É por isso que fizemos do fornecimento automatizado e processamento integrado de dados das linhas de produção e montagem uma premissa desde o início", diz Roling.
Os robôs KUKA possibilitam conceitos de fabricação de última geração, inteligentes e sustentáveis na KRONE.

Toda a arquitetura de produção da Smart Factory foi projetada desde o início para ser orientada por dados e escalável – um marco na história da KRONE.

Jochen Roling, diretor presidente na GTS

Dados em tempo real em TI constituem a base

A base da Smart Factory, em Ibbenbüren, é uma arquitetura de TI, que coleta dados em tempo real e os processa com base em eventos. Cada máquina, cada robô e cada veículo de transporte está integrado digitalmente. "Assim, a produção pode reagir imediatamente às tolerâncias excedidas ou às falhas encontradas. É por isso que há muito tempo paramos de falar sobre ciclo de controle e começamos a falar sobre ciclo de feedback", diz Perk. "Os sistemas são adaptáveis, eles aprendem e corrigem de forma independente." Esta mudança também afeta a comunicação entre desenvolvimento e produção. "Antigamente, a produção se adaptava às mudanças do produto. Hoje é o contrário. Todos os requisitos da produção já estão incorporados ao próximo desenvolvimento", diz Roling.
A rede digital permite que todos os dados sejam registrados em tempo real.

Três passos para a automação completa

A KRONE segue um conceito de implementação em três estágios em seu caminho de automação. O primeiro passo é estabelecer uma perspectiva integrada para automatizar o processo. Com base nisso, o foco muda para soluções para transporte de material por meio de AMR. O terceiro estágio é, então, a manipulação automatizada de peças.

Robô móvel autônomo com capacidade de carga de até seis toneladas

De acordo com esse princípio, a KRONE projetou a fábrica em Ibbenbüren. Assim, hoje, em uma única ilha de produção, nove robôs de solda e manipulação são utilizados juntos de forma síncrona com dois centros de usinagem e uma célula de medição automática. Dessa forma,os tempos de inatividade foram praticamente eliminados porque os robôs e as plataformas de transporte permanecem sincronizados 24 horas por dia. A produção pode ser aumentada ou diminuída de forma flexível sem que a escassez de pessoal, hoje quase impossível de resolver, torne-se um fator limitante. "Essa escalabilidade da arquitetura de produçãode pequenas células a linhas conectadas em rede complexas – é um objetivo central da nova Smart Factory", diz Roling. Os primeiros KMP 3000Ps estão agora em uso, em Ibbenbüren, em caráter experimental. Eles podem mover até três toneladas nas unidades de produção, até o dobro em tandem, e se mover omnidirecionalmente com a mais alta precisão, mesmo em espaços extremamente confinados.
Por meio de coordenação ideal de robôs de solda, robôs de manipulação e robôs móveis autônomos, os tempos de inatividade foram praticamente eliminados.

"Tornamos o trabalho mais atraente"

Uma coisa é particularmente importante para os planejadores da fábrica da KRONE: Automação não significa o fim do trabalho humano, mas sim sua valorização. "A operação de células altamente automatizadas ganhou valor. Os colaboradores veem isso como um trabalho do futuro", diz Roling. Mecklenburg acrescenta: "Vemos que os colegas estão se candidatando ativamente a essas vagas internamente." A ergonomia também desempenha um papel: "Os novos postos de trabalho são mais seguros e menos exigentes fisicamente. Isso os torna atraentes, especialmente para as gerações mais jovens", diz Perk.

A robótica nos ajuda a manter nossas localidades competitivas, mesmo em tempos de mudanças demográficas.

Volker Perk, diretor de produção da KRONE Commercial Vehicle Group
O que não é atraente no mercado de trabalho são as atividades repetitivas, monótonas, o manuseio de cargas pesadas e, depois, os perigos na soldagem em si: desde gases e vapores tóxicos até o risco de queimaduras e choques elétricos. "Simplesmente não conseguimos encontrar mais pessoas para essas atividades. A robótica nos ajuda a manter nossas localidades competitivas, mesmo em tempos de mudanças demográficas", enfatiza Perk. A indústria automobilística, com seus altos volumes de produção, mostrou o caminho: "Na produção em série, não há alternativa econômica à automação. Isso também se aplica hoje a quantidades menores, como aquelas comuns na produção de máquinas agrícolas configuradas individualmente." Nesse caminho, a KRONE considera a colaboração com a KUKA estrategicamente importante. "A KUKA não só fornece tecnologia, mas também traz pensamento sistêmico. Estamos aprendendo juntos, desenvolvendo juntos", diz Perk.

Olhando para o futuro: Montagem, produção de variantes e IA

Para o futuro, René Mecklenburg vê maior potencial na automação de montagem: "Especialmente em caso de produtos com uma ampla gama de variantes, precisamos automatizar sem perder a flexibilidade." Um potencial inteiramente novo está sendo aberto pelo progresso cada vez maior da digitalização e da inteligência artificial. "Os sistemas aprendem a identificar falhas e a otimizar-se", diz Volker Perk. "Podemos continuar construindo com base nisso."
A auto-otimização de sistemas ainda tem grande potencial.
Quando Jochen Roling pensa nisso, uma imagem do escritório do proprietário Bernard Krone vem imediatamente à mente: "Um ditado de Dante: Um espera que o tempo mude, o outro aproveita e age" Ainda tem muito a fazer com a KRONE.

Mais informações sobre robôs móveis autônomos:

Aqui você encontra uma visão geral de todos os robôs móveis autônomos (AMRs) da KUKA.

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