Articol-Cerc Știintific Studențesc 2016 [606030]

Articol-Cerc Știintific Studențesc 2016

1 OPTIMZAREA SISTEMULUI DE APROVIZIONARE A POSTURILOR DE
LUCRU UTILIZÂND CONCEPTUL DE PICKING ȘI VEHICULE
GHIDATE AUTOMAT
GENTEA Ionela-Dorina

REZUMAT :
În acest articol, sunt analizate conceptele de picking și Vehicul Ghidat Automat (AGV). Picking-ul este
un proces de selectare și de colectare a pieselor mari și constă în aprovizionarea și ordonarea fiecărei
piese în cadrul unui sistem bine definit. Scopul acestui articol este de a îmbunătăți fluxul de
aprovizionare a unei linii de asamblare reală, cu piese din zona de picking. Distanța dintre zonele de
picking este o componentă importantă a costurilor. În studiul nostru de caz, cărucioarele sunt
transportate la linia de asamblare cu ajutorul unui tractor electric, deservit de un operator logistic. În
această lucrare este analizată posibilitatea de a înlocui mijloacele de transport existente cu un AGV.
Conceptul de picking și utilizarea AGV-urilor pentru transportul între zonele de picking, pot fi
considerate ca fiind metode de optimizare a planului de amplasament pentru liniile de asamblare .

CUVINTE CHEIE : picking, vehicul ghidat automat, simulare, optimizarea rutelor

1 INTRODUCERE
În ultima perioadă, întreprinderile din industria
auto se confruntă cu o competiție acerbă. Astfel,
companiile trebuie să ia decizii rapide cu privire la
strategiile de aprovizionare a posturilor de lucru.
În acest sens, acest articol furnizează strategii
de îmbunătățire a fluxului de aprovizionare cu
piese într-o linie de asamblare. Una dintre metodele
de aprovizionare este picking-ul, metodă ce constă
în selectarea și colectarea pieselor.
Picking-ul poate fi definit ca o activitate prin
care un număr mic de piese sunt extrase dintr-un
sistem de depozitare, pentru a satisface un număr
de comenzi independente. Alocările și așezările de
piese bine gândite în locațiile de picking pot crea
un avantaj și o optimizare a operațiunilor de
picking în primul rând, dar și optimizarea spațiului
de depozitare, reducerea și îmbunătățirea
activitaăților de reaprovizionare, reducerea
timpilor de execuție a operațiunilor din cadrul
depozitului. Procesele de picking sunt o parte
importantă a lanțului de aprovizionare.
O altă componentă importantă a lanțului de
aprovizionare este distanța dintre zonele de
picking. Un studiu de caz real este propus spre a fi
analizat. Se dorește înlocuirea mijlocului de
transport existen (tractor electric) cu un AGV.
1 Specializarea CMP, Facultatea IMST;
E-mail: [anonimizat] ;
Folosirea AGV-urilor în sistemele de
aprovizionare prezintă următoarele avantaje:
 economisește manoperea: operatorii umani
nu participă la transportul materialelor
între depozite și sistemele de fabricație,
ceea ce conduce la creșterea
productivității;
 se realizează economie de spațiu:
transferul lung realizat de AGV fiind
continuu, nu este nevoie de spațiu de
depozitare intermediar, unde să se creeze
stocuri de rezervă pentru defășurarea
activității de fabricație între două
transporturi, așa cum se procedează la un
sistem clasic de transport intern;
 ridicarea nivelului calitativ al produselor,
obiectele transportate în mod automat sunt
mai puțin expuse deteriorărilor decât în
cazul transportării manual (operatorii
umani folosiți în acest scop sunt de obicei
necalificați);
 permite adaptarea ușoară a sistemului la
cerințele de modificare, în sensul că
traseele pe care circulă vehiculele ghidate
automat sunt de regulă ușor schimbabile.

Optimzarea sistemului de aprovizionare a posturilor de lucru utilizând conceptul de picking și vehicule
ghidate automat

2 2 METODOLOGIA PICKING ȘI AGV
Picking-ul și AGV-urile (figura 2.1.) sunt două
sisteme alternative de aprovizionare cu materiale
care sunt comune în sistemele de asamblare.

Fig.2.1. Vehicul vehicul ghidat automat
Picking-ul reprezintă procesul de selectare și
colectare a pieselor mari și care prezintă diversitate,
în vederea livrării, realizat în cadrul unui sistem bine
definit.
Reprezentare schematică picking (figura 2.2):
piesele pentru aceeași poziție sunt depozitate pe un
suport amenajat (în sensul filmului sau invers), iar
suportul este introdus în postul de lucru.

Fig.2.2. Prezentare schematică funcționare
picking [12]
Operațiunea de picking poate fi realizată în mai
multe moduri, iar pentru o creștere a eficienței de
cele mai multe ori se apelează la variante
automatizate [1,11].
AGV-ul poate fi descris ca un robot mobil care
urmează markeri sau fire pe podea, sau utilizează
viziune sau laser pentru a naviga pe podele
industriale pentru manipularea materialelor, inclusiv
depozitarea, extragerea și schimbul între mașini. De-
a lungul ultimelor decenii sisteme de AGV sunt
utilizate pe scară largă în procesele de fabricare [1].
Componentele sistemului de vehicule ghidate
automat sunt: vehiculele, dispozitivele de ghidare a
vehiculelor, stații de încărcare/descărcare, stații de schimb de informații și sistemul de comandă AGV
[13].
Rolul pe care aceste mașini l-au jucat, nu poate
fi subestimat deoarece în 1953 au fost introduse
pentru prima dată în mișcarea de materiale. Primul
AGV a fost construit în 1953 de către Barrett
Electronics Corporation, fiind conceput și utilizat ca
un camion de remorcare modificat, care naviga de la
un punct la altul, urmând un fir de pe teren [2].
AGV-urile trebuie să ia decizi în selecția
drumului. Acest lucru se face prin diferite metode:
prin selectarea modului frecvență (cu fir de
navigație) și prin selectarea modului cale (doar
navigare wireless) sau prin intermediul unei benzi
magnetice aplicată pe podea nu numai pentru a ghida
AGV-ul dar de asemenea pentru a emite comenzi de
direcție și viteză [3].
AGV-ul este un vehicul mobil independent;
prin urmare, puterea vine de la baterie, în loc de
curent alternativ. Capacitatea bateriei este limitată,
este recomandat să se ia în considerare cantitatea de
consum de energie în timpul fazei de proiectare.
Cum bateria este utilizată, tensiunea se va schimba,
de asemenea, când tensiunea ajunge la un anumit
nivel, unele dintre elementele din cadrul AGV vor fi
în imposibilitatea de a funcționa normal, ceea ce va
produce mesaje de eroare. Este recomandat să pună
în aplicare un sistem de control al tensiunii, astfel
încât diferite acțiuni pot fi luate drept răspuns la
modificările de tensiune [4].
AGV-ul ușurează munca, reduce deteriorarea
materialelor transportate, crește eficiența și reduce
costurile, ajutând pentru a automatiza o unitate de
producție sau de depozitare [5-10].
Dezavantajele sistemelor de vehicule ghidate
automat sunt:
 costuri mari;
 apar probleme tehnice dificile de soluționat
în funcționarea vehiculelor în afara
clădirilor (vehiculele nu funcționează în
condiții de temperature mai joase de -40°C),
sau la trecerea dintr-o hală în alta;
 terenul pe care circulă vehiculele
(pardoselile halelor, căile de acces
exterioare) trebuie să aibă o anumită calitate
a suprafeței, să nu prezinte gropi, denivelări
etc., să nu aibă pante mai mari de 10% și să
nu existe obstacole pe trasee;
 dacă nu există disciplină tehnologică
suficient de ridicată, există pericolul

Articol-Cerc Știintific Studențesc 2016

3 transformării vehiculelor în depozite: în loc
să circule, ele devin niște mese staționare
încărcate fiind cu piese [13].
AGV-urile sunt folosite în următoarele
domenii: aerospațială, auotomotivă, procesarea de
corespondență, manufactură, tipografie,
farmaceutic, producție, depozit etc. [14].

3 STUDIU DE CAZ
3.1 Descrierea liniei de asamblare
Linia de asamblare produce 3 tipuri de motoare.
Capacitatea de producție este de 450.000 motoare/an
cu un timp de ciclu al liniei de 0,76 min. Suprafața
liniei de asamblare este de 1427 m², este organizată
în formă de O și are un număr de 88 de posturi.
Aprovizionarea în sincron este făcută din 3
zone de picking. Studiul este realizat pe zona 3 de
picking.
Linia de asamblare este aprovizionată cu piese
din zona de picking. În zona de pregătire logistică de
tip picking sunt pregătite, pe cărucioare, în ordinea
filmului de fabricație, familiile de piese: capac
chiulasă, repartitor, turbocolector și pot catalitic.
Filmul de fabricație reprezintă planificarea
producției bazată pe comenzi ferme clasificate în
funcție de datele primirii acestora de la clienți,
structurată în ordinea de fabricație.
Cărucioarele sunt transportate în linia de
asamblare cu ajutorul unui tractor electric, deservit
de un operator logistic.

3.2 Identificarea problemei
În această cercetare se dorește optimizarea
fluxului de fabricație prin aprovizionarea zonelor de
picking utilizând noi mijloace de transport.
În situația actuală, transportul cărucioarelor
de piese este realizat prin intermediul unui tractor
electric. În acest studiu se dorește eliminarea acestui
tractor deoarece generează costuri atât în
angajamentul operatorului ce transportă
cărucioarele, cât și în timpul de funcționare al
tractorului. Îmbunătățirea fluxului de aprovizionare cu
piese a posturilor de lucru se va face prin înlocuirea
mijlocului de transport existent cu un AGV, iar
soluțiile propuse în vederea realizări acestei
ameliorări sunt prezentate în figura 3.1.
Fig. 3.1. Situații propuse

4 REZULTATE
Pentru început se va determina angajamentul
operatorului și timpul de funcționare al tractorului
electric. Se va folosi o fișă de analiză a timpilor. În
această fișă este descrisă activitatea efectuată de
operator, în funcție de distanță și de frecvența de
realizare a activității rezultând timpul de care este
nevoie pentru a transporta în post un cărucior cu
piese. Cu ajutorul planului de implantare al liniei se
va determina lungimea traseului parcurs de tractorul
electric pentru aprovizionare.
În urma datelor colectate va rezulta că,
angajamentul operatorului care transportă
cărucioarele în linia de asamblaj este de 43,26 [%],
ceea ce rezultă un cost al acestuia de 18.170,07 [€]
(pentru cele 3 schimburi de lucru). Costul
operatorului pe an a rezultat făcând produsul dintre
angajamentul total al operatorului, numărul de
echipe și costul acestuia deîmpărțit la 100.
Timpul de funcționare al tractorului fiind de
7,59 min și rezultând un cost al acestuia de
3388,41[€]/an.
În cele ce urmează, vor fi prezentate rezultatele
obținute pentru soluțiile de optimizare propuse, dar
și comparații făcute între cele două mijloace de
transport.
Costul de investiție pentru soluțiile propuse
sunt prezentate în tabelul 1.
Tabelul 2 evidențiază perioada în care se va
amortiza investiția pentru soluțiile propuse.

Tabel 1) Costul de investiție
Investiție Manual Automat
Sistem prindere –desprindere
cărucior
Manual
1 cărucior
2
cărucioare
4
cărucioare
Automat
1 cărucior
2
cărucioare
4
cărucioare

Optimzarea sistemului de aprovizionare a posturilor de lucru utilizând conceptul de picking și vehicule
ghidate automat

4 1
cărucior 2 cărucioare 4 cărucioare 1 cărucior 2 cărucioare 4 cărucioare
Număr
AGV-uri 2 2 1 2 2 1
Costul AGV,
[€] 13045 15045
Cost total AGV,
[€] 26090 13045 30090 15045
Cost implementare,
[€] 3170 3010 2610 9170 12010 17610
Total investiție,
[€] 29260 29100 15655 39260 42100 32655

Tabel 2). Perioada de amortizare a investiției
Cost utilizare Situații propuse Situație
actuală
Manual Automat Tractor
electric 1
cărucior 2
cărucioare 4
cărucioare 1
cărucior 2
cărucioare 4
cărucioare
Tୟ ୭୮,
[%] 18,55 21,18 – 43,26
C୭୮/ୟ୬ ,
[€] 7791 8895,60 – 18.170,07
C୲୰/ୟ୬ ,
[€] – 3388,41
“Consumabile
AGV’’*,
[€] 1200 1200 600 1200 1200 600 –
Total cost
utilizare,
[€] 8991 8991 9495,6 1200 1200 600 21558,48
Amortizare,
[ani] 2,32 2,31 1,29 1,92 2,06 1,55
* În fiecare an bateria AGV-ului trebuie schimbată

Din figura următoare se poate observa că pentru
sistemul de prindere – desprindere automat costul
operatorului este zero deoarece se realizează automat
cu ajutorul unui acționor, care se achiziționează în
același timp cu AGV-ul.

Fig. 4.1. Costul operatorului pe an În figura 4.2 se poate observa că pentru situația
actuală tractorul trebuie să fie plătit deoarece este
închiriat, fiind necesar a se plăti chiria acestuia.

Fig. 4.2. Costul tractorului pe an
“Consumabile AGV’’ pentru fiecare situație
propusă este prezentată în figura 4.3.

Articol-Cerc Știintific Studențesc 2016

5 “Consumabilele’’ se referă la faptul că în fiecare an
bateria AGV-ului trebuie schimbată.

Fig. 4.3. Consumabile AGV
Se poate observa că pentru sitemul de prindere –
desprindere manual cu 4 cărucioare și automat cu 4
cărucioare este nevoie de o singură baterie, deoarece
este necesar un singur AGV, pentru fiecare situație
propusă pentru a realiza transportul cărucioarelor cu
piese în postul de lucru. Iar în cazul sistemelor de
prinere – dsprindere manual și automat care transportă
un cărucior, respectiv 2 cărucioare este nevoie de câte
2 consumabile, fiind nevoie de 2 AGV-uri pentru
aceste situații.
Costul total de utilizare pentru situația actuală și
pentru situațiile propuse este evidențiat cu ajutorul
figurii 4.4. În cazul situației actuale acest cost este
format din costul operatorului pe an la care se adaugă
costul tractorului electric, iar pentru fiecare situație
propusă acesta este alcătuit din costul operatorului pe
an la care se adună “Consumabile AGV’’.

Fig. 4.4. Total cost de utilizare

5 CONCLUZII
În acest articol s-a studiat îmbunătățirea
procesului de aprovizionare a posturilor de lucru din
cadrul unei linii de asamblare.
Metodele de optimizare folosite în acest studiu
au fost: picking și introducerea AGV-urilor ca și
mijloc de transport.
Mai multe comparații au fost realizate între
transportul cu tractorul electric și AGV. Au fost propuse mai multe situații de ameliorare
a fluxului de aprovizionare și apoi s-a făcut o analiză
a investițiilor și a costurilor.
Din punct de vedere al amortizării investițiilor și
al costurilor de utilizare, varianta optimă rezulată este
situația în care este folosit un AGV, al cărui sistem de
prindere – desprindere este manual și care transportă
4 cărucioare (figura 5.1).

Fig. 5.1. Analiză situații propuse
Direcțiile viitoare de cercetare vor fi canalizate
către studierea metodei de aprovizionare, denumită
kitting, metodă prin care piesele separate individual
sunt grupate, ambalate și aprovizionate împreună ca
un tot unitar (ansamblu) în vederea utilizării acestuia
în cadrul unei operații (figura 5.2) [15-16].

Optimzarea sistemului de aprovizionare a posturilor de lucru utilizând conceptul de picking și vehicule
ghidate automat

6
Fig. 5.2. Ansamblu Kitting – Picking în cadrul unei
operații
Se va analiza problematica implantării unui lanț
de aprovizionare prin prin organizarea diferitelor
tipuri de kitting.

Spre exemplu:
– Implantare kitting în lanțul de aprovizionare
în formă de ”U”

Fig. 5.3. Kitting în formă de ”U”
– Implantare kitting în lanțul de aprovizionare
în formă de ”I”

Fig. 5.4. Kitting în formă de ”I”
– Implantare kitting în lanțul de aprovizionare
în formă de ”O”
Fig. 5.5. Kitting în formă de ”O”
6 BIBLIOGRAFIE
[1] Hossain, M., Sohel, A., Using Optical Mouse as
a Position Feedback Sensor for AGV Navigation,
nr.02/2013, pp.33-34, 2013.
[2] Abodunrin, A., Pitts, R., Improving Obstacle
Detection of Automated Guided Vehicles via
Analysis of Sonar and Infrared Sensors Output –
Proceedings of the 2015 International Conference
on Operations Excellence and Service Engineering,
pp.342-344, 2015.
[3] Sowndar, P., An Intelligent AGV with Lane
Detection and Obstacle Avoidance Using ARM ,
pp.671-677, 2014.
[4] Hou, C., Huang, H., Lan, T., The Development of
LOHAS Automated Guiding Vehicle, nr.11/2013,
pp. 6825-6827, 2013.
[5] Gan, Z., Automated Guide Vehicles Dynamic
Scheduling Based on Annealing Genetic Algorithm,
nr.5/2013, pp.2508-2510,2013.
[6] Pérez, D., An Accurate and Robust Flexible
Guidance System for Indoor Industrial
Environments, Vol 10, pp. 1-5, 2013.
[7] Barberá, H., A Flexible AGV System using
Topological and Grid Maps, CONFERENCE
PAPER 2003.
[8] Barbera, H., Perez, D., Development of a flexible
AGV for flexible manufacturing systems”,
nr.5/2010, pp. 459-463, 2010.
[9] Ronald, C., Autonomous Navigation in a
Manufacturing Environment, nr.4/1990, pp. 445-
449, 1990.
[10] Mahapatra, S.S., Scheduling of Automated
Guided Vehicles in Flexible Manufacturing Systems
environment, pp.5-26, 2010.
[11] Mod de funcționare logistic – linie asamblare
motor H – Dacia, 2014.
[12] Mod de exploatare asamblaj motor H – Dacia,
2010, Renault.
[13]
http://test.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/sff/Cap_1
2.pdf

Articol-Cerc Știintific Studențesc 2016

7 [14]
http://web.clicknet.ro/adycotuna/Project/files/Proj_
Diploma.pdf
[15] Finnsgard C., Wanstrom C., Factors impacting
manual picking on assembly lines: an experiment in
the automotive industry, International Journal of
Production Research, Vol. 51, No. 6, 2013, 1789–
1798
[16] Limerea V, Goetschalckxb M., McGinnisb L.,
Optimising part feeding in the automotive assembly
industry: deciding between kitting and line stocking,
International Journal of Production Research, Vol.
50, No. 15, 2012, 4046–4060.