Robots descargan remolques de camiones y optimizan las operaciones de almacén en una empresa 3PL

La robótica guiada por inteligencia artificial está transformando la descarga de remolques al equilibrar eficiencia, adaptabilidad y seguridad del personal en entornos logísticos reales.

La automatización resuelve los desafíos en la descarga de camiones

Como empresa líder de logística de terceros (3PL), States Logistics Services Inc. ofrece servicios de almacenamiento, transporte consolidado (LTL) y de carga, así como empaque y consolidación de mercancías para fabricantes en todo el país. La empresa busca ofrecer soluciones logísticas eficientes, escalables y basadas en tecnología, al mismo tiempo que impulsa la mejora continua de sus operaciones, reduce costos y eleva los niveles de servicio para sus clientes. Fue precisamente este enfoque de mejora continua, junto con una iniciativa de automatización e innovación, lo que llevó a la empresa a incorporar robots para la descarga de cajas desde remolques de camión cargados a nivel de piso.

En general, la instalación maneja más de 50 contenedores de remolques por mes, los cuales se dejan en sitio y, una vez descargados, un operador de States Logistics Services Inc. intercambia los contenedores vacíos por unidades llenas para su descarga. Dependiendo del tipo de producto, se requerían dos o tres personas para descargar las cajas de los contenedores y colocarlas en tarimas, las cuales posteriormente eran emplayadas y enviadas al área de almacenamiento.

Justificación de la automatización

De acuerdo con Jesse Sevilla, Director de Ventas y Operaciones en States Logistics Services Inc., la empresa había realizado históricamente la descarga de contenedores de remolques de camión de manera manual, hasta que después de 2020 comenzaron a detectar problemas en la calidad de la mano de obra; no solo debido al COVID, sino también porque cada vez menos personas estaban dispuestas a trabajar dentro de remolques de camión cálidos y con espacios reducidos.

"La necesidad de cambio no era únicamente en términos de capacidad de procesamiento”, comentó Sevilla, “sino también en el bienestar de nuestros colaboradores. La seguridad es una de nuestras principales prioridades y, en ese momento, registrábamos una cantidad considerable de reclamaciones de seguro médico relacionadas con lesiones por esfuerzo en la espalda”.

Sistema robótico para la descarga de camiones

En 2023, la empresa —que emplea a más de 800 personas en múltiples instalaciones— comenzó a explorar diversas alternativas tecnológicas viables. Fue entonces cuando se asoció con Contoro Robotics, quien presentó una solución altamente realista para atender las necesidades crecientes de la empresa.
El resultado fue la integración de un robot industrial KR IONTEC de KUKA, equipado con el software AdaptAI de Contoro Robotics, que en conjunto permiten la descarga automática de remolques cargados a nivel de piso.

La automatización basada en sensores permite que el robot se ajuste de manera continua a cargas variables y a geometrías irregulares de los remolques sin intervención manual.

“Al implementar esta automatización, hemos logrado estabilizar las operaciones, al mismo tiempo que reducimos la variabilidad de la mano de obra, mejoramos la seguridad e incrementamos la eficiencia”, comentó Sevilla. “También nos brinda la flexibilidad para manejar diferentes tamaños y configuraciones de producto, algo que los sistemas de automatización fija, como los sistemas tipo pórtico, no pueden gestionar con la misma eficacia.”

El algoritmo impulsado por inteligencia artificial de Contoro asigna tareas al robot KR IONTEC y a sus dispositivos de sujeción, indicando la forma en que deben manipular las cajas, ya sea desde la parte superior o desde los laterales.

Una vez que un remolque se posiciona en el andén, el sistema robótico se desplaza para identificar y localizar las cajas. El robot, utilizando visión guiada por inteligencia artificial, toma las cajas y las coloca sobre un transportador motorizado que las mueve fuera del remolque. Posteriormente, un segundo robot retira las cajas del transportador y las coloca sobre tarimas, las cuales son emplayadas y trasladadas a las áreas de almacenamiento o de preparación para embarque.

Adaptación de la robótica a entornos no estructurados y del mundo real

Contoro equipó al robot de KUKA con cámaras y sensores avanzados para recopilar información clave sobre los remolques, incluyendo la ubicación de las paredes, la posición de las cajas, su apilamiento y sus dimensiones. Estos datos permiten crear un entorno virtual para AdaptAI, el cual genera cientos de trayectorias optimizadas y libres de colisiones, considerando el tama?o, ubicación, condición y peso de las cajas. El dispositivo de sujeción DuoGrasp de Contoro manipula las cajas de forma segura desde dos lados, lo que permite alcanzar una capacidad de carga líder en la industria.

El sistema de sujeción de Contoro puede manipular de forma segura y confiable cajas de diferentes tamaños y pesos al sujetarlas simultáneamente por dos lados.

“KUKA cumplió completamente con nuestras necesidades, no solo a través de su solución automatizada, sino también por su acompañamiento constante”, comentó John Cook, Gerente de Desarrollo de Negocios en Contoro Robotics. “A pesar de que en ese momento éramos una empresa relativamente nueva, mostraron gran capacidad de respuesta y disposición. Sus tiempos de entrega fueron precisos conforme a nuestras necesidades y siempre estuvieron abiertos a colaborar con nosotros.”

Para States Logistics Services, Inc., el sistema automatizado ha reducido la carga física del personal y ha generado un proceso de descarga más consistente, lo que se traduce en una mayor eficiencia, mejores tiempos de producción, menor rotación de personal y una reducción en los costos laborales y asociados a lesiones.

Robótica como servicio impulsa la automatización del almacén

Sevilla destacó que el valor principal radica en el modelo de servicio y en sus beneficios operativos continuos. Entregada bajo un esquema de robótica como servicio (RaaS), con un costo predecible por remolque, la solución mejora la eficiencia laboral y optimiza las operaciones sin requerir una inversión inicial significativa.

Al trasladar los costos del esquema tradicional de inversión de capital a un modelo de gasto operativo, se reducen las barreras de entrada y se logra una mejor alineación con los presupuestos operativos de los clientes. Contoro establece un volumen mensual mínimo para asegurar una implementación efectiva, y la transición de inversión de capital a gasto operativo ha sido bien recibida por los clientes.

Adicionalmente, la manipulación controlada mediante robots permite una formación más consistente de las tarimas, una mejor colocación de las cajas y una reducción en el riesgo de da?o a los productos.

Una plataforma robótica móvil permite que el KR IONTEC se desplace de un andén a otro, facilitando una implementación flexible en múltiples posiciones de descarga.

Reducción de la carga laboral y aumento de la eficiencia

Previo a la incorporación de la automatización en su operación, los colaboradores de States Logistics Services, Inc., trabajando turnos de ocho horas, solo podían descargar dos o tres contenedores de camión. Actualmente, con la implementación de robots de Contoro, se pueden procesar entre cuatro y cinco contenedores por turno.

La mayoría de los contenedores estándar tienen una longitud de 20 o 40 pies; sin embargo, la empresa también trabaja con contenedores refrigerados, los cuales cuentan con pisos ranurados para la circulación de aire, lo que representó un reto adicional para la automatización de las operaciones de descarga.

“La irregularidad de los contenedores refrigerados implicó que tuviéramos que replantear la base móvil sobre la que se monta el brazo robótico y el sistema de transportadores, para que pudieran desplazarse dentro del remolque”, comentó Cook. Contoro superó el reto de los pisos de los remolques refrigerados mediante la modificación de las ruedas del transportador. El equipo de Contoro también ajustó el sistema de percepción para adaptarse al entorno particular que representan las paredes y la circulación de aire en este tipo de remolques. “La base móvil no solo sostiene el brazo, sino también una unidad de vacío para los efectores finales, un compresor de aire, un gabinete de control y el transportador. El robot y la base están conectados a una fuente de alimentación proporcionada por el cliente, ubicada en el andén.”

El sistema robótico de descarga ha reducido la carga física del personal y ha generado un proceso de descarga más consistente, lo que se traduce en mayor eficiencia, mejores tiempos de producción, menor rotación de personal y reducción de costos laborales y asociados a lesiones.

Configuración del sistema robótico

Los operadores trasladan el robot dentro del almacén y de un andén a otro mediante un dispositivo de control manual. Por razones de seguridad, su desplazamiento es comparable al de un montacargas.

El sistema de automatización requiere aproximadamente 15 minutos para su configuración. Mediante un control tipo joystick, el equipo alinea el robot con el contenedor. A medida que las cajas son descargadas, el robot avanza de forma autónoma hacia el interior del remolque.

La plataforma robótica móvil ingresa al remolque y posiciona un brazo KR IONTEC para la descarga automatizada, permitiendo una operación flexible directamente en el andén.

Conciencia espacial y sujeción adaptativa mediante LIDAR y visión con inteligencia artificial

Un sistema de detección y medición por láser (LIDAR) ubicado en la parte frontal del robot le permite conocer su posición espacial dentro del remolque. El sistema mantiene al robot a distancias uniformes respecto a las paredes y el techo del remolque, y lo guía para avanzar de forma autónoma conforme se retiran las filas de cajas.

El diseño compacto del KUKA KR IONTEC y su amplio rango de alcance permiten una operación eficiente dentro de espacios confinados en remolques.

Varias cámaras montadas en distintas posiciones del brazo robótico capturan imágenes de las filas de cajas. Estas imágenes se envían al sistema de control, el cual utiliza un algoritmo desarrollado por Contoro Robotics con inteligencia artificial para asignar tareas al brazo robótico y a sus dispositivos de sujeción, indicando la forma en que deben manipular las cajas, ya sea desde la parte superior o desde los laterales. En esencia, el robot aprende a partir de las cajas que va descargando cómo sujetar la siguiente, y conforme procesa más mercancía de dimensiones similares, su operación se vuelve más eficiente.

Usando datos integrados de sensores y KUKA. SensorInterface permite al sistema procesar entradas de cámara y espaciales para guiar cada púa en tiempo real.

En caso de un desplazamiento extremo de la carga, puede ser necesaria la intervención del personal para corregir la situación. Una vez corregida, el robot se pone en operación para realizar la descarga. Cuando se presentan daños en el producto, las cámaras del sistema automatizado documentan que la caja o las cajas ya llegaron dañadas.

El rango adaptable de carga útil y la flexibilidad de montaje del KR IONTEC permiten atender una amplia variedad de aplicaciones de manipulación sin las limitaciones de la automatización fija.

Interacción humano–robot y dise?o de seguridad

Desde la perspectiva de la colaboración entre personas y robots, States Logistics Services, Inc. utiliza un robot colaborativo para el paletizado, de modo que cualquier contacto con el personal detiene su movimiento. Por otro lado, el brazo robótico industrial realiza sus tareas dentro del espacio confinado del remolque, por lo que no se requiere la presencia de personas dentro de esa área. No obstante, se cuenta con cercado portátil colocado en la entrada del remolque y, en caso de que su cierre magnético sea interrumpido, el robot se detiene automáticamente para garantizar la seguridad del personal.

El robot, mediante visión guiada por inteligencia artificial, toma las cajas y las coloca sobre un transportador motorizado que las traslada fuera del remolque.

Los colaboradores de States Logistics Services, Inc. han adoptado la tecnología automatizada y muestran de manera constante interés por aprender más sobre ella y participar activamente. Debido a la variabilidad en los flujos de trabajo, gran parte de la descarga manual se realizaba por medio de personal contratado, por lo que muy pocos empleados directos de la empresa se vieron afectados por la integración de la nueva automatización.

No obstante, la empresa ha retenido a algunos de los colaboradores contratados clave y los ha reasignado a tareas que resultan mucho más productivas para la operación.

La tecnología de sujeción por ambos lados estabiliza las cajas durante su extracción, mejorando la consistencia en la manipulación en cargas con múltiples tipos de producto.

Escalamiento de la automatización para la eficiencia a largo plazo

Con un plan de propiedad accionaria para los empleados (ESOP) implementado, States Logistics Services, Inc. y su equipo cuentan con una visión de largo plazo enfocada en mejorar la capacidad de procesamiento y generar ahorros de costos. Se aseguran de que cada inversión se utilice de manera eficiente, mantienen su equipo en óptimas condiciones y buscan constantemente nuevas tecnologías que permitan mejorar tanto la experiencia del cliente como la productividad del personal. De acuerdo con Sevilla, KUKA es un líder global en robótica con una confiabilidad comprobada y sólidas capacidades de ingeniería. Lo más importante es que sus robots se integran de manera eficiente con las soluciones avanzadas de inteligencia artificial de Contoro Robotics.

"Ambas empresas mostraron un alto nivel de respuesta y compromiso para asegurar que esta solución generara un mejor entorno de trabajo para nuestros colaboradores”, comentó Sevilla. “De cara al futuro, vemos un gran potencial de escalabilidad en nuestras instalaciones, así como mejoras en los niveles de servicio para nuestros clientes. Estamos planeando expandir aún más la automatización en otras instalaciones y procesos. La exploración del transporte de tarimas mediante vehículos guiados automáticamente (AGV), el surtido de cajas y, potencialmente, la carga de cajas sueltas mediante sistemas impulsados por inteligencia artificial, así como otras tecnologías autónomas, podrían formar parte del futuro para States y Contoro."