Di quanti AMR hai bisogno? Una guida pratica alla determinazione delle dimensioni della flotta di AMR

Quando si pianifica l’implementazione di un robot AMR, una delle domande più ricorrenti non è semplicemente: “Il robot è in grado di spostare il carico?”, bensì: Di quanti AMR ha effettivamente bisogno la nostra fabbrica?

Tale cifra incide direttamente sul budget del progetto, sull’infrastruttura di ricarica, sulla strategia di gestione della flotta e sull’espansione futura. Le dimensioni della flotta AMR non possono essere stimate in modo affidabile basandosi esclusivamente sulla superficie utile, né possono essere determinate solo in base al volume totale delle missioni o alla velocità massima di un robot. I fattori che determinano realmente le dimensioni della flotta sono picco della domanda operativa, tempo di ciclo effettivo e capacità effettiva persa a causa della ricarica, degli spostamenti a vuoto, delle attese e del traffico.

Se state preparando il budget per un progetto AMR, confrontando le offerte dei fornitori o verificando la capacità prima di una fase pilota, potete utilizzare il metodo descritto di seguito per calcolare una stima iniziale delle dimensioni della flotta, per poi convalidarla in base alla configurazione reale e alla tempistica delle missioni.

1. Che cos’è il dimensionamento della flotta AMR? Definire innanzitutto l’obiettivo

La definizione delle dimensioni della flotta AMR non consiste nel determinare quanti robot possano fisicamente stare all'interno di uno stabilimento. Né consiste nel calcolare il numero minimo teorico di robot in grado di continuare a muoversi.

L'obiettivo reale è stabilire quanti AMR siano necessari per svolgere in modo affidabile le missioni di trasporto durante i picchi di domanda, garantendo il livello di servizio richiesto, pur mantenendo una capacità adeguata per la ricarica, la manutenzione e il ripristino in caso di eventi imprevisti.

La logica di base può essere sintetizzata in due passaggi:

1. Calcola quanti "robot-minuti" all'ora sono necessari durante il periodo di punta.
2. Calcola quanti minuti effettivi di missione un AMR può effettivamente garantire nell'arco della stessa ora.

Il termine “iniziale” è importante. Questo calcolo è pensato per una prima valutazione della capacità produttiva e per il confronto tra le proposte dei fornitori. Non costituisce la decisione finale di acquisto.

2. Preparare questi 6 dati prima di calcolare la dimensione della flotta AMR

Nella fase di definizione del budget non è necessario un modello di simulazione complesso

Se riuscite a definire ipotesi attendibili per questi sei parametri, potrete passare dal “tentare di indovinare quanti robot servono” a una stima iniziale delle dimensioni della flotta basata su una formula chiara, ipotesi esplicite e limiti noti. Man mano che il progetto procede, sostituite tali ipotesi con dati effettivi relativi alla configurazione, alla tempistica delle missioni e ai risultati della fase pilota.

3. Primo passo: utilizzare il picco di domanda della missione, non solo la media giornaliera

La dimensione della flotta AMR dipende innanzitutto dal numero di missioni che devono essere completate durante il periodo di maggiore attività. Le medie giornaliere sono utili per comprendere l’utilizzo a lungo termine, ma possono nascondere i picchi di rifornimento, i cambi di linea, i picchi di produzione e le ondate di spedizioni.

Ad esempio, supponiamo che uno stabilimento operi 16 ore al giorno ed effettui 320 missioni di trasporto. La domanda media è pari a soli:

Ma se il rifornimento concentrato tra le 14:00 e le 15:00 fa aumentare la domanda fino a 30 missioni all'ora, una flotta con una capacità di circa 20 missioni all’ora può funzionare normalmente nei periodi di calma, mentre nei periodi di picco accumula continuamente un arretrato.

Perché è necessario controllare il rifornimento dei materiali critici anche nei picchi di 10–15 minuti?

Perché 30 missioni in un'ora non arrivano necessariamente in modo uniforme. Potrebbero essere rilasciate dieci missioni nei primi 10 minuti, creando immediatamente una coda.

Lo scopo dell'analisi dei picchi a breve termine è valutare i tempi di attesa delle missioni, la lunghezza della coda e il rischio di esaurimento della linea. Ciò non significa che 10 missioni in 10 minuti debbano essere automaticamente moltiplicate per sei e considerate, ai fini degli acquisti, come un fabbisogno costante di 60 missioni all’ora.

La necessità di un robot aggiuntivo dipende da quanto tempo le missioni possono rimanere in attesa, dalla durata del picco di domanda e dal fatto che il processo disponga di una capacità di riserva sufficiente ad assorbire il picco.

4. Fase due: calcolare la durata complessiva del ciclo di missione, non solo il tempo di guida

Per quanto riguarda il dimensionamento della flotta, tempo di ciclo indica il tempo totale in cui un AMR è occupato, dal momento in cui inizia a eseguire una missione fino a quando non è nuovamente disponibile per accettarne una successiva.

Una missione AMR completa può comprendere:

• viaggio a vuoto fino al punto di ritiro;
• messa in coda, posizionamento e attracco;
• caricamento manuale, sollevamento, trasferimento su rulli, collegamento di traino o interfacce PLC/trasportatore;
• spostamenti con carico, comprese le curve, i rallentamenti agli incroci e l'aggiramento di ostacoli temporanei;
• in attesa di porte automatiche, ascensori, sistemi AS/RS o altre attrezzature condivise;
• attracco per il rilascio del carico, scarico, sgombero della stazione e ritorno allo stato di disponibilità.

Perché non utilizzare la velocità massima indicata nella scheda tecnica dell’AMR? Perché la velocità massima rappresenta un limite delle capacità del veicolo, non la velocità media raggiunta in un ambiente di produzione reale. Due percorsi di 100 m possono avere tempi di esecuzione molto diversi se presentano un numero diverso di curve, incroci, pedoni, porte automatiche o requisiti di controllo delle stazioni.

Nella fase iniziale di pianificazione del progetto, utilizzare una stima prudente della velocità media prevista per il sito. Una volta avviato il progetto pilota, sostituire tale ipotesi con i dati effettivi relativi ai tempi di ciclo.

A sostegno di tale tesi, uno studio sul settore manifatturiero condotto da Ekim nel 2026 ha utilizzato il tempo totale di spostamento dei robot, la configurazione dello stabilimento, i tempi di funzionamento delle stazioni e i fattori di sicurezza per stabilire un limite inferiore, basato sul tempo di ciclo, per le dimensioni della flotta, per poi verificarne la fattibilità operativa utilizzando un modello di programmazione basato sull’indice temporale. Leggi lo studio su Macchine.

5. Formula per il calcolo delle dimensioni della flotta AMR: calcolo delle dimensioni della flotta in una prima approssimazione

Se le strutture delle missioni sono ragionevolmente simili, è possibile effettuare una stima di primo ordine utilizzando la seguente formula semplificata:

Come si fa a scegliere E?

Valori quali 85% o 90% non devono essere considerati standard universali del settore. Se non sono disponibili dati storici, utilizzare E come ipotesi esplicita di pianificazione ed eseguire un’analisi di sensibilità, ad esempio a 0,80, 0,85 e 0,90.

Una volta che il progetto entra nella fase pilota, calibrare E utilizzando i tempi effettivi di ricarica, di manutenzione e di disponibilità operativa.

Evitare il doppio conteggio delle perdite di capacità

Se i ritardi dovuti al traffico, i tempi di attracco, l’attesa alle porte automatiche o l’attesa in ascensore sono già stati inclusi nel tempo di ciclo, non dedurre nuovamente la stessa perdita tramite E. In caso contrario, lo stesso vincolo verrebbe conteggiato due volte e la flotta potrebbe risultare inutilmente sovradimensionata.

6. Esempio pratico: quanti AMR servono per 30 missioni all’ora?

L'esempio riportato di seguito illustra il calcolo passo dopo passo. Ha lo scopo di illustrare il metodo e non rappresenta le prestazioni garantite di alcun prodotto AMR specifico.

6.1 Calcolo del tempo di percorrenza

Distanza media totale percorsa:

A una velocità media prevista in quel punto di 1,0 m/s, il tempo di percorrenza è di circa 240 secondi, ovvero 4 minuti.

6.2 Aggiungere il punto di ritiro, il punto di consegna e l'attesa

Prelievo 30 s + riconsegna 30 s = 1 minuto.

Tempo medio di attracco e di attesa per il traffico = 1 minuto.

6.3 Conversione del tempo di ciclo in quantità AMR

Si ipotizzi un valore iniziale di pianificazione pari a E = 85%:

Allora, quattro AMR rappresentano la dimensione iniziale della flotta in questo esempio. Non si tratta ancora della decisione finale di acquisto, poiché il tracciato reale potrebbe presentare punti di congestione quali incroci, stazioni condivise o infrastrutture di ricarica.

6.4 Perché l’utilizzo della domanda media porta a sottostimare la flotta di un robot?

Se la media giornaliera di 20 missioni all'ora viene utilizzata in modo errato:

Per lo stesso progetto, la semplice sostituzione della domanda di picco con quella media modifica il risultato da quattro robot a tre. Tre robot potrebbero essere sufficienti nelle ore non di punta, ma ciò non dimostra che siano in grado di evitare l’accumulo di lavoro arretrato durante le ore di picco.

6.5 Di quanto margine di capacità dispongono quattro AMR?

Quattro robot con E = 85% possono fornire:

A 30 missioni all’ora, il tempo di ciclo medio massimo che rientra in tale capacità è:

Questo Confine di 6,8 minuti è spesso più utile dell’affermazione “ci servono quattro robot”. Se i dati della fase pilota indicano che il tempo di ciclo effettivo supera circa i 6,8 minuti, quattro AMR potrebbero aver superato il limite di capacità.

A quel punto, il progetto richiede o l’aggiunta di un quinto robot oppure una riduzione del tempo di ciclo attraverso l’ottimizzazione del percorso, un migliore aggancio, un miglioramento della concatenazione delle attività o una revisione delle regole di traffico.

7. Diversi tipi di missione: utilizzo dei "minuti-robot" all'ora

Quando percorsi diversi comportano tempi di missione molto diversi tra loro, limitarsi a contare le “missioni all’ora” può essere fuorviante. Un metodo migliore consiste nel convertire ogni tipo di missione nel numero di “robot-minuti” che richiede all’ora, per poi sommarli.

Il Compito B prevede solo un terzo delle missioni rispetto al Compito A, ma entrambi richiedono 60 minuti-robot all’ora. Per i progetti con percorsi multipli, creare una matrice “Da-A” e calcolare:

Quindi dividere il carico di lavoro totale per 60 × E per ottenere la dimensione iniziale della flotta.

8. Due fattori che spesso vengono trascurati: gli spostamenti a vuoto e la ricarica

8.1 Viaggio a vuoto: dove va l’AMR dopo aver effettuato la consegna?

Se il percorso di sola andata dal magazzino alla linea di produzione è di 150 m e il ritiro successivo è ancora presso il magazzino, l’AMR deve percorrere altri 150 m circa a vuoto dopo lo scarico. Il percorso effettivo della missione è quindi di circa 300 m, non di 150 m.

Un buon sistema di gestione della flotta può ridurre i viaggi a vuoto concatenando le missioni, ad esempio assegnando all’AMR un altro ritiro vicino al punto B subito dopo aver completato il tragitto A → B. Tuttavia, tale vantaggio dipende dalla densità, dalla direzione e dalla tempistica delle missioni.

Nella fase iniziale di dimensionamento della flotta non si dovrebbe partire dal presupposto che i viaggi di ritorno a vuoto siano pari a zero, a meno che tale ipotesi non sia supportata da dati storici o da simulazioni.

8.2 Ricarica: non confondere le “8 ore di autonomia della batteria” con le “8 ore di lavoro produttivo”

La questione fondamentale non è l’autonomia nominale della batteria, bensì quanti robot rimangono operativi durante il picco di produzione.

La ricarica occasionale, la ricarica programmata, la sostituzione della batteria, la logica di attivazione basata sullo stato di carica, la posizione del caricabatterie e le code di ricarica possono tutte influire sulla capacità effettiva di ciascun AMR durante i periodi di picco.

Ekim (2026) ha messo a confronto scenari con batterie sostituibili e interruzioni obbligatorie della ricarica, dimostrando che le ipotesi relative alla ricarica possono modificare in modo significativo la dimensione minima fattibile della flotta e la fattibilità operativa. Selmair et al. (2022) hanno utilizzato la simulazione per confrontare le strategie di ricarica e di parcheggio AMR utilizzando metriche quali gli ordini in ritardo, lo stato di carica medio, la densità del traffico, la disponibilità della flotta e l’utilizzo dei caricatori. Leggi il Journal of Power Sources studio.

Le dimensioni della flotta e il numero di caricatori sono calcolati separatamente

Dopo aver calcolato la dimensione della flotta, è necessario verificare separatamente la capacità dei caricabatterie.

Non applicare una regola fissa del tipo “un caricatore ogni X AMR” senza verificare i minuti di ricarica, le fasce orarie disponibili per la ricarica, le code ai caricatori e il tempo di spostamento non produttivo da e verso le stazioni di ricarica.

9. Perché un numero maggiore di AMR non comporta sempre un aumento della produttività

Man mano che la flotta cresce, il collo di bottiglia del sistema potrebbe spostarsi da disponibilità dei robot a capacità delle risorse condivise. I corridoi principali, gli incroci, le porte strette, gli ascensori, le stazioni di carico e scarico, i nastri trasportatori, le interfacce AS/RS e i caricabatterie possono tutti causare un aumento dei tempi di attesa per gli AMR.

• Più robot → più conflitti agli incroci → velocità media di marcia inferiore.
• Capacità fissa della stazione → code di arrivo più lunghe → tempo di ciclo più lungo.
• Caricatori insufficienti → code più lunghe per la ricarica → meno robot operativi.
• Logica di distribuzione inadeguata → aumento dei viaggi a vuoto e della competizione per le risorse → minore beneficio marginale derivante da ogni robot aggiuntivo.

Kim, Kang e Jung (2026) definiscono la determinazione delle dimensioni della flotta di robot come un problema di pianificazione operativa che varia in base al volume degli ordini, alla configurazione degli spazi e alla strategia operativa. I loro risultati dimostrano inoltre che l’impiego dell’intera flotta disponibile non è sempre ottimale e che le dimensioni della flotta dovrebbero essere valutate in base alle effettive condizioni operative. Leggi lo studio su Computers & Industrial Engineering.

Se volete capire in che modo l’assegnazione dei compiti a più robot, la pianificazione dei percorsi e il controllo della flotta possano influire sulla congestione e sulla produttività, consultate il documento di Fdata Guida ai sistemi di controllo dei robot mobili autonomi e alla gestione di gruppi di robot.

Pertanto, la soluzione ottimale non è sempre quella di “acquistare un altro AMR”. In alcuni casi, modificare il percorso, introdurre il senso unico, aggiungere stazioni parallele di prelievo e riconsegna, adeguare i tempi di assegnazione delle missioni o modificare le regole di priorità nel traffico può rivelarsi più efficace che limitarsi ad aumentare le dimensioni della flotta.

10. Quando la formula non è sufficiente? Ricorrere alla simulazione o a un progetto pilota

La formula è utile per rispondere alla domanda: “Di quale capacità dei robot abbiamo bisogno, approssimativamente?”. Tuttavia, non riproduce tutti i conflitti, i vincoli legati alle risorse condivise o gli eventi casuali che si verificano in una fabbrica reale.

Si consiglia di ricorrere alla simulazione a eventi discreti, alla validazione digitale o a un progetto pilota in loco quando:

• spesso più veicoli AMR condividono i corridoi principali, i corridoi stretti o gli incroci critici;
• ci sono molti punti di prelievo e riconsegna e i tempi di percorrenza variano notevolmente a seconda del percorso;
• le missioni dipendono da porte automatiche, ascensori, nastri trasportatori, sistemi AS/RS o altre attrezzature condivise;
• le richieste vengono inviate in picchi concentrati e la domanda di picco è molto variabile;
• la capacità dei caricatori è limitata e le code per la ricarica rappresentano un rischio concreto;
• la perdita di un AMR potrebbe causare un blocco della linea di produzione;
• Si prevede che il progetto passi rapidamente da una piccola fase pilota a una flotta di AMR di medie o grandi dimensioni.

Il numero dei robot, di per sé, non costituisce un criterio affidabile per stabilire se sia necessaria la simulazione. Tre AMR che dipendono tutti dallo stesso ascensore potrebbero richiedere una modellizzazione più complessa rispetto a una flotta più numerosa che opera su percorsi in gran parte indipendenti.

Da una prospettiva più ampia di pianificazione e controllo, Fragapane et al. hanno pubblicato una rassegna su invito nella rivista European Journal of Operational Research che riguarda le decisioni relative all'instradamento, alla programmazione, alla distribuzione e al controllo nell'ambito dell'AMR, e il modo in cui tali decisioni influiscono sulle prestazioni del sistema. Leggi la recensione dell’EJOR su ScienceDirect.

Se il tuo progetto si svolge principalmente in magazzino, la guida di Fdata Guida passo passo all’implementazione degli AMR in un magazzino comprende la valutazione del sito, l’implementazione pilota, la convalida degli indicatori chiave di prestazione (KPI), l’ottimizzazione e il potenziamento graduale.

Non limitatevi a misurare solo le “missioni completate all’ora”

11. È consigliabile acquistare un AMR di ricambio? Eseguire un controllo N-1

Non esiste una regola universale che dica: “Se sono in funzione cinque AMR, bisogna sempre acquistarne sei”. Un test tecnico più utile consiste nel rimuovere un robot e valutare cosa succede.

Riprendendo l'esempio precedente relativo a quattro AMR:

Il picco di carico di lavoro rimane:

Pertanto, in condizioni N-1, il sistema presenta un deficit di capacità pari a 27 minuti-robot all’ora, equivalente a circa 4,5 missioni da sei minuti.

La fondatezza dell'uso del quinto robot dipende da:

• quanto dura il picco di domanda;
• il ritardo massimo consentito per le missioni critiche;
• se sono disponibili carrelli elevatori o un’altra procedura manuale di riserva;
• tempi di intervento di manutenzione e strategia relativa ai ricambi;
• il costo dell'interruzione delle linee di produzione.

Valutare almeno tre stati della flotta

1. Picco normale: Sono disponibili N robot.
2. Interruzione causata da un singolo robot: Sono disponibili N-1 robot.
3. Crescita futura: maggiore volume di missioni, percorsi più lunghi o un maggior numero di risorse condivise.

La quantità finale da acquistare dovrebbe tenere conto del rischio che ogni robot aggiuntivo è effettivamente in grado di mitigare, anziché basarsi esclusivamente sul risultato di una formula.

12. Fornire ai fornitori questi 8 dati prima di chiedere loro di calcolare le dimensioni della flotta

1. Numero massimo di missioni all'ora: quante missioni devono essere completate nell'ora di punta; per i rifornimenti critici, indicare anche i picchi di 10–15 minuti.
2. Punti di partenza e di arrivo: tutti i punti di ritiro e riconsegna, le direzioni delle missioni e i tipi di missione.
3. Distanza effettiva del percorso: misurare i percorsi effettivamente percorribili anziché le distanze in linea retta indicate sul disegno.
4. Carico utile e vettore: peso, dimensioni, baricentro e se il carico viene trasportato su pallet, scaffali, carrelli o altri mezzi di trasporto.
5. Orario di ritiro / riconsegna: tempo effettivamente necessario per le operazioni manuali, il sollevamento, il trasferimento su rulli, il traino o l’utilizzo di meccanismi personalizzati.
6. Disposizione della struttura: Disegni in formato CAD, DWG o PDF che riportino corridoi, porte, incroci, attrezzature condivise e aree di ricarica.
7. Orario di servizio: Funzionamento per 8 ore, 16 ore o 24 ore su 24, 7 giorni su 7; fasce orarie di ricarica disponibili; possibilità di sostituzione della batteria.
8. Andamento di picco e livello di servizio: quando si verificano i picchi e per quanto tempo le missioni critiche possono attendere.

Più questi dati sono completi, più è facile per un fornitore fornire un risultato giustificabile in merito alle dimensioni della flotta, anziché limitarsi a dire: “Consigliamo cinque robot”.”

Per carico utile e veicolo di trasporto, non indicare solo il peso del carico. Il modulo superiore, il portapacchi, la struttura di montaggio, il baricentro e le condizioni operative dinamiche possono tutti influire sulla scelta finale della piattaforma. Per un calcolo più approfondito, consultare Fdata's Guida alla scelta e al carico utile dei telai per robot mobili.

13. Un flusso di lavoro semplice e pratico per il dimensionamento della flotta AMR

1. Individuare i picchi di missioni all’ora e verificare i picchi a breve termine di 10–15 minuti.
2. Crea una matrice “Da-A” e distingue i diversi percorsi e tipi di missione.
3. Misura i percorsi effettivi, gli spostamenti a vuoto e i tempi di prelievo e consegna.
4. Calcolare la durata complessiva del ciclo per ciascun tipo di missione.
5. Convertire la richiesta della missione in minuti-robot/ora.
6. Applicare ipotesi relative alla ricarica, alla manutenzione e a un margine di capacità ragionevole per calcolare la dimensione iniziale della flotta.
7. Arrotondare e calcolare quanto margine di capacità rimane prima che sia necessario un altro robot.
8. Utilizzare una simulazione o un progetto pilota per verificare il traffico, le code, la ricarica e le stazioni condivise.
9. Verificare gli scenari N-1 e quelli relativi alla crescita futura.
10. Stabilire il quantitativo di AMR da acquistare, quindi verificare separatamente il numero di caricabatterie e la loro ubicazione.

Conclusione: la scelta delle dimensioni della flotta AMR mira a garantire prestazioni di picco stabili, non ad acquistare il minor numero possibile di robot

Il calcolo di base è semplice:

Ma quella cifra è solo il punto di partenza. Un vero progetto di AMR deve anche tenere conto dei viaggi a vuoto, della ricarica, degli incroci, dei corridoi condivisi, delle code alle postazioni di lavoro, dei picchi di attività di breve durata, dei guasti dei singoli robot e della crescita futura.

Una flotta che sulla carta è “appena sufficiente”, ma che accumula immediatamente un arretrato durante i picchi di domanda, le operazioni di ricarica o la manutenzione, non è realmente operativa.

Se il tuo calcolo dà come risultato 3,4 robot, non limitarti a chiedere: “Possiamo farne funzionare tre?”. Una domanda più utile è: quale problema risolve effettivamente il quarto robot? Il picco della domanda di missione? Il tempo di ricarica? I ritardi dovuti al traffico? Il margine di capacità? O l’affidabilità del sistema?

Una volta quantificato tale fattore, la determinazione delle dimensioni della flotta AMR diventa una scelta ingegneristica piuttosto che una stima approssimativa.

Stai pianificando un progetto AMR?

Inizia organizzando i punti di partenza e di arrivo, le distanze effettive del percorso, il picco di richiesta della missione, il carico utile, le modalità di ritiro e consegna e il programma operativo. Una volta disponibili questi dati, potrai Contatta Fdata per discutere del tuo progetto AMR.

Nota: il presente articolo è destinato alla stima iniziale della capacità degli AMR e alla valutazione delle soluzioni. Gli stabilimenti, i magazzini, i prodotti AMR, i sistemi di gestione della flotta e le strategie di ricarica presentano notevoli differenze. Le quantità definitive da acquistare devono essere convalidate utilizzando dati reali del sito, simulazioni e/o un progetto pilota in loco.

Domande frequenti

Di quanti AMR ha bisogno una fabbrica tipica?