Evaluation du potentiel d’utilisation des cobots

Dans les halles de production, le ‘coude à coude’ entre les humains et les robots est de plus en plus fréquent. Pour mettre en lumière le potentiel de cette technologie relativement nouvelle, une récente étude américaine dresse un bilan et présente divers cas de mises en oeuvre.

Réunir des cobots (robots de collaboration) et des humains dans un environnement de travail partagé est un ‘sujet brûlant’ dans l’industrie. La collaboration entre les humains et les robots  concerne différents secteurs, depuis la production, la logistique,  les prestations de service aux professionnels et même les prestations de service aux particuliers.

Une étude réalisée par la RIA (American Robotic Industries) auprès des utilisateurs dans les différents secteurs de l’industrie et du commerce révèle que la robotique collaborative est encore à ce jour une technologie émergente. En fait, dans le principal groupe des utilisateurs potentiels – PMI/PME – on vient tout juste de commencer à prendre conscience des avantages et limites de cette technologie. Pour l’instant, les applications restent concentrées dans les grandes multinationales, mais le rapport de proportion est en train de changer. Les entreprises de toutes tailles  utilisent la robotique pour ses avantages en termes de sécurité, flexibilité, facilité d’intégration dans la chaîne de production, adaptabilité, gain de place, efficience des coûts, rapidité du retour sur investissement, et dans beaucoup de cas également, facilité de la programmation. D’autre part,  les opérateurs commencent à s’habituer à partager leur lieu de travail avec ces nouveaux 'salariés'.

Les robots et les technologies clés ont beaucoup évolué au cours des cinq dernières années, élargissant ainsi le domaine des applications dans un plus grand nombre de secteurs  industriels et commerciaux. L’éventail des options  et fonctionnalités proposées s’élargit en continu, incitant les constructeurs à rivaliser entre  eux, avec pour résultat une spirale d’innovations. Les cobots peuvent prendre différentes  formes : robots de puissance à force limitée, robots classiques intégrant des technologies de sécurité, et robots autonomes mobiles.

On peut considérer que les robots mobiles sont actuellement ce qu’étaient les cobots stationnaires voici quelques années. Les fabricants peuvent miser sur le groupe des 'early adopters',  c’est-à-dire les grandes entreprises ayant les moyens de développer les applications et de réduire les risques. Et on s’attend à ce que les normes de sécurité applicables aux robots mobiles suivront la même évolution que celle des normes qui ont contribué à faire accepter la présence des robots de puissance et à force limitée. En tout cas, la priorité sera toujours accordée à la  sécurité.

Les chercheurs prévoient que les interactions entre  les humains et les robots seront directes à l’avenir. Non seulement lorsque les robots sont dans le voisinage des humains, mais  également lorsque  les humains et les robots se partagent la réalisation d’une tâche.

Quelques exemples concrets

Beaucoup de grandes  multinationales veulent faire oeuvre de pionnier en adoptant la robotique, et  plus spécifiquement, les cobots. Pour ces grandes entreprises, c’est une manière de préserver leur avantage compétitif, en termes de qualité, efficience  et réduction des coûts, tout en améliorant la sécurité des salariés. Un exemple est General Motors, qui innove depuis longtemps dans ce domaine. Au niveau mondial, le constructeur automobile dispose au total d’un parc de 35.000 robots dans ses usines de production  et ajoute chaque mois des nouvelles applications de robotique collaborative. Le constructeur utilise  tout aussi bien des robots classiques que des  applications collaboratives et des robots de puissance et à force limitée.

Quelques exemples de l’approche  de General Motors (GE) : le constructeur automobile met  en oeuvre un double système de contrôle de la sécurité (Fanuc). Une technologie logicielle intégrée dans le module de commande du robot en combinaison avec des mécanismes externes de sécurité, par exemple des capteurs. Un tel système permet de faire réaliser une tâche par des humains assistés par des robots, même  des robots de puissance. Toutes les cellules de production fabriquant des systèmes de fermeture, par exemple, les portes de voiture, capots moteur et couvercles de coffre, sont  équipées de cette technologie, qui autorise le voisinage de proximité entre les humains et les robots de puissance, requis pour charger ou décharger les composants lourds.

Les robots de collaboration sont mis en oeuvre pour toutes sortes d’applications nécessitant l’assistance d’un robot pour réaliser une tâche.  Les cobots sont notamment utilisés pour gerber les roues de secours et les placer dans les véhicules. Avec un système de vision monté sur le bras, les cobots servent à réaliser le contrôle qualité, par exemple, vérifier l’état de la surface  ou les dimensions des composants, et contrôler les assemblages. Dans  l’opération de serrage des boulons, les  cobots sont mis en oeuvre pour positionner le boulon et le serrer au couple spécifié. Dans les opérations nécessitant l’application d’un adhésif sur les pièces à assembler, la mise en oeuvre de robots permet d’éviter que les salariés ne soient exposés à la fumée et à l’odeur dégagées par la colle chaude. De plus, le robot est capable d’appliquer l’adhésif avec davantage de précision.

Les systèmes de sécurité permettent de supprimer les barrières de protection : les opérateurs peuvent circuler sans risques et sans entraves, les différentes opérations peuvent être réunies dans un seul poste de travail, ce qui fait gagner de la place dans l’atelier de production.

Une autre multinationale qui fait oeuvre de pionnier dans la technologie robotique est General Electric (GE). Les robots sont présents dans les départements Aéronautique et aérospatiale, Production d’énergie, Soins de santé. Dans son usine de luminaires, à Hendersonville (Caroline du Nord, Etats-Unis), la plupart  des assemblages étaient réalisés à la main – jusqu’en 2015, date d’introduction d’un cobot Sawyer (Rethink). Les produits d’éclairage et les technologies changent fréquemment, par conséquent l’entreprise  a opté pour cette solution, de loin préférable à un robot stationnaire. Pour déterminer les tâches les plus  adéquates pour ce cobot, un certain nombre d’essais ont été nécessaires au préalable. Par exemple : on a constaté qu’en utilisant le cobot pour soulever des caisses, les aligner, et coller à l’intérieur un revêtement en matière plastique, l’opérateur gagne deux heures de temps par jour. De plus, il s’est avéré que le cobot peut collaborer avec un robot cartésien pour appliquer de la silicone sur des panneaux de verre. Ce qui a permis, dans la ligne d’assemblage concernée, de réaffecter l’un des opérateurs  à une autre activité.

Autre exemple : les usines de Whirlpool ont été construites à l’origine pour un travail d’assemblage manuel. Par conséquent, l’automatisation des lignes de production a constitué un réel défi. Récemment, l’entreprise a installé des cobots pour décharger les humains des tâches répétitives qui présentaient un risque ergonomique pour les salariés. La cinquantaine de cobots (UR et Fanuc) sont utilisés pour l’acheminement et le positionnement des composants, suivi de l’application d’une couche d’adhésif ou d’une garniture d’étanchéité. Plusieurs cobots sont équipés d’une caméra pour l’inspection visuelle. Whirlpool a réussi à développer ses propres applications permettant la mise en oeuvre des cobots. Cela grâce à  la convivialité du langage de programmation, qui permet d’implémenter les robots sans faire  appel à des experts en robotique et automatisation.

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Cet article a été rédigé avec le soutien de Agentschap Ondernemen (projet 'VISiv-Flexibele automatisering' ).

(Source photo : Current, powered by GE)

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