No es raro que las plantas y los almacenes más antiguos tengan una infraestructura de red Wi-Fi heredada que no admita el alcance total necesario para los AMR (dispositivos que se mueven de manera guiada) y los AGV (robots que se mueven y trabajan de manera autónoma). Esto genera una conexión débil, falta de coordinación y riesgos para la seguridad de los empleados.

Como su nombre lo indica, el manejo de materiales es el movimiento, almacenamiento y control logístico de los materiales a medida que viajan a lo largo de la cadena de suministro. Desde la entrada de componentes en una planta de fabricación, hasta el almacenamiento de piezas y la producción y distribución de productos ensamblados, hasta su eliminación, reciclaje y reutilización. El manejo de materiales ha sido durante mucho tiempo un trabajo tedioso y físicamente exigente. Los trabajadores se exponen a peligros cada vez que realizan tareas como el trabajo manual, cargar y transportar piezas pesadas o mover paletas cargadas con montacargas a estantes de almacenamiento elevados. Además, los procesos de manejo de materiales están plagados de errores humanos e ineficiencias. Para los expertos en la industria del manejo de materiales, la respuesta a estos problemas y muchos más es la robótica.

Manipulación robótica de materiales
El Stanford Arm, un robot articulado de 6 ejes completamente eléctrico, fue inventado en 1969 en la Universidad de Stanford. El número de ejes era vital ya que determinaba la movilidad, la precisión y los grados de libertad de los que era capaz. Los 6 ejes del Stanford Arm le permitieron moverse en los planos X, Y y Z, así como posicionar pequeñas partes de sí mismo usando movimientos de balanceo, cabeceo y guiñada. Esto fue verdaderamente revolucionario. El Stanford Arm obtuvo la licencia de las empresas Kawasaki Industries y GKN. Utilizando su diseño innovador, estas dos compañías crearon sistemas robóticos de manejo de materiales capaces de mover cargas útiles pesadas a velocidades de rendimiento mucho más allá de las capacidades de un ser humano. Al principio, los Controles Lógicos Programables (PLC, por sus siglas en inglés) proporcionaron un medio para la programación y el control rudimentarios de los robots industriales. No mucho después, los PLC fueron reemplazados por un software de automatización cada vez más sofisticado que se ejecutaba en redes industriales.

Un hito importante de la automatización robótica se celebró en 2003 cuando la compañía Kiva Systems presentó el primer Robot Móvil Autónomo (AMR, por sus siglas en inglés) para el manejo de materiales. Poco después de su lanzamiento, Kiva Systems fue comprada por el gigante del comercio electrónico Amazon, que inmediatamente puso sus robots en uso en los almacenes. Los equipos y sistemas robóticos y de manejo de materiales ahora son capaces de recoger y colocar, dispensar, empacar, ensamblar, atender máquinas, paletizar y transferir partes, todo realizado mientras brinda resultados consistentes y repetibles. Estas tareas complejas ahora son aplicaciones comunes en la planta y en los almacenes y, a menudo, cuentan con la ayuda de la integración de sistemas de visión 3D integrados que ayudan a los robots a operar con precisión milimétrica. La robótica también representa una fuente adicional de datos sobre las operaciones logísticas que tienen lugar en una instalación.

Los robots de manejo de materiales funcionan sin supervisión las 24 horas en almacenes y fábricas de todas las industrias, lo que elimina cuellos de botella costosos y aumenta la productividad sin ejercer presión adicional sobre la fuerza laboral. Además, se ha demostrado que reducen el riesgo para los trabajadores que anteriormente manipularon materiales peligrosos como vidrio y metales afilados, o que corrían el riesgo de sufrir lesiones por aplastamiento bajo cargas útiles pesadas. Lo mejor de todo es que muchos procesos y sistemas robóticos de manejo de materiales, incluidos los AGV, AMR y cobots, usan dispositivos inalámbricos, por lo que pueden moverse libremente sin estar conectados a cables Ethernet.

Conectividad inalámbrica en el manejo robótico de materiales

Así como el Stanford Arm fue un hito histórico hace décadas, la conectividad Ethernet inalámbrica ahora marca el comienzo de una nueva era de innovación para el proceso de fabricación robótico de manejo de materiales. En el almacén o la planta, el Wi-Fi vincula escáneres de radiofrecuencia (RF), móviles, AMR, cámaras, sensores inteligentes, grúas apiladoras, computadoras portátiles y otros dispositivos críticos a la misma Red de Área Local (LAN, por sus siglas en inglés), transmitiendo y recibiendo datos operativos en tiempo real de manera eficiente. Un AMR es una aplicación de sistemas de manejo de materiales robóticos dentro de un almacén. Aquí está el truco: las fábricas, los almacenes y los centros de distribución son infraestructura fija. Los obstáculos físicos como paredes de concreto o puertas de acero que se interponen entre un enrutador y un dispositivo inalámbrico pueden bloquear la recepción de la señal. La conexión débil resultante puede provocar una falta de coordinación entre las máquinas, los trabajadores o los equipos, o incluso hacer que los sensores se desconecten, poniendo en peligro la seguridad de los empleados.

Otro problema de conectividad puede ser el tamaño compartido de un edificio. El almacén promedio actual tiene más de 55 000 metros cuadrados, más del 40% más grande que el promedio de hace 20 años. También están llenos de clientes que usan más productos y completan pedidos más rápido que nunca. Las señales Wi-Fi solo pueden viajar hasta cierto punto, por lo que mantenerse en contacto con los clientes inalámbricos presenta un serio desafío. Las señales de Wi-Fi generalmente alcanzarán unos 45 metros para una frecuencia de 2.4 GHz. Usando una frecuencia de 5 GHz, por ejemplo, obtendrá unos 15 metros de alcance. Entonces, a medida que un AMR se aleja cada vez más del enrutador, la señal de Wi-Fi se debilitará cada vez más hasta que finalmente se desvanezca por completo.

Tecnología de itinerancia rápida para el manejo de materiales

Afortunadamente se están ofreciendo soluciones a estos problemas de conectividad. Al implementar la tecnología de Roaming rápido en su almacén o planta, la recepción inalámbrica permanece ininterrumpida para los clientes móviles de Wi-Fi. El Roaming rápido monitorea de manera activa y precisa su entorno y prepara nuevas oportunidades posibles de Punto de Acceso (PA) antes de que el cliente sufra los procesos clásicos de extinción y abandono. Sin la tecnología Roaming rápido, las caídas en la comunicación Wi-Fi pueden durar un minuto o más, lo suficiente como para afectar las operaciones, la eficiencia y la seguridad. La tecnología Roaming rápido aprovecha los beneficios y ventajas del estándar IEEE 802.11r. También conocido como Fast BSS Transition, El IEEE 802.11r reduce significativamente el tiempo que se interrumpe la conectividad entre un cliente móvil y la infraestructura Wi-Fi. El estándar 802.11r funciona preconfigurando la autenticación. Esto permite un rendimiento de datos estable sin demoras causadas por el proceso de autenticación regular.

Los AMR y AGV son dos ejemplos de robots que requieren múltiples puntos de acceso para mantenerse conectados mientras se mueven a lo largo de una ruta determinada. Con la tecnología Roaming rápido el cambio entre PA y robot es inferior a 150 milisegundos (ms), por lo que prácticamente no hay pérdida de datos. El Rapid roaming detecta, autentica y conecta automáticamente los robots industriales al nuevo PA y, al mismo tiempo, descarta el actual. Cuando aplique la tecnología Roaming rápido deberá usar un PA con la misma clave de seguridad. Una vez que se habilita el Roaming rápido, el cliente y el sistema buscarán automáticamente los puntos de acceso circundantes. El Roaming rápido tiene dos modos de canales para escanear. El primer modo es “estándar” para cuando se escanean todos los canales. El segundo modo es “inteligente” y funciona cuando el dispositivo de un cliente, por ejemplo, va y viene por los mismos puntos de acceso varias veces. En modo inteligente, el Roaming rápido aprende esos canales de PA y los busca automáticamente, acelerando aún más el tiempo de ciclo del proceso de reconexión.

No es raro que las plantas y almacenes más antiguos tengan una infraestructura de red Wi-Fi heredada que no admita 802.11r. Al equipar AMR, AGV y robots móviles tecnología Roaming rápido, una organización puede pagar solo una fracción del costo de instalar una nueva red inalámbrica. Esta tecnología es un punto de acceso inalámbrico, puente y repetidor con capacidades de enrutador, todo en un diseño compacto y flexible que se adapta fácilmente a AMR, AGV, robots y otros dispositivos Wi-Fi móviles. Según la Asociación de Automatización Avanzada, el 95% de los almacenes de hoy aún no están automatizados. La implementación de la manipulación robótica de materiales en su almacén o fábrica representa una excelente oportunidad para que los gerentes obtengan una ventaja competitiva.