Les fabricants à haut mélange/faible volume sont un endroit idéal pour les robots collaboratifs

Écrit par Andrew Peterson, NIST.

Les robots collaboratifs sont de plus en plus attrayants pour les fabricants qui ont besoin de solutions flexibles pour leur gamme de produits croissante, mais qui peuvent ne pas disposer de l'ampleur du travail ou des ressources en capital nécessaires pour justifier des investissements plus importants dans les systèmes d'automatisation.

Ces robots collaboratifs, communément appelés « cobots », peuvent exécuter des tâches avec une programmation minimale et s'adapter aux variations de position et de taille des pièces. Les humains travaillent côte à côte avec des cobots pour réduire le besoin de fixations personnalisées qui peuvent rendre inefficace le travail à mélange élevé et à faible volume (HMLV). Les cobots peuvent également se rendre là où se trouve le travail dans l'atelier.

Le Purdue Manufacturing Extension Partnership a identifié les fabricants qui ont beaucoup à gagner de l'adoption des cobots. Investir dans des robots collaboratifs peut être plus judicieux pour :

• Fabricants de 50 à 500 employés avec une gamme de produits familiale
• Propriétaires qui recherchent une période de retour sur investissement rapide (par exemple, 6 mois)
• Managers qui ne peuvent pas combler les quarts de travail, mais qui peuvent redéployer des employés vers des postes à plus forte valeur ajoutée
• Opérateurs avec des tâches répétitives ou dangereuses

Grâce en partie au travail effectué par le programme Measurement Science for Manufacturing Robotics au sein du laboratoire d'ingénierie (EL) du National Institute of Standards and Technology (NIST), les robots collaboratifs sont désormais plus petits, plus légers et plus faciles pour les petits et moyens fabricants (SMM). ) pour intégrer et améliorer l'interopérabilité au sein des cellules de travail.

Pensez à un cobot comme assistant à distance pour un opérateur d'atelier

Selon une étude du MIT, la collaboration homme-robot s'est avérée 85 % plus productive que les humains ou les robots travaillant seuls. Le cobot fonctionne un peu comme un assistant pour le membre du personnel.

La robotique pure nécessite des quantités incroyables de programmation et de capteurs pour tenir compte des nombreuses variables possibles. Par exemple, il est beaucoup plus rentable pour une personne d'apporter et de présenter des pièces à un robot pour le sous-assemblage ou le soudage que d'entraîner le robot à aller ailleurs dans une installation - avec tous les facteurs de sécurité et d'environnement impliqués - pour rassembler les matériaux et faire le travail.

Les cobots, quant à eux, fonctionnent avec des logiciels pour de nombreuses machines et applications, ce qui signifie qu'ils peuvent être rapidement redéployés pour ajouter de la flexibilité aux opérations. Ils sont également légers mais fiables. De nombreux cobots ont des garanties qui représentent suffisamment d'heures de fonctionnement pour fonctionner en continu pendant plusieurs années.

Les trois types de cobots les plus courants sont :

1. Base fixe – souvent un seul bras qui effectue un travail répétitif avec des pièces et des outils.
2. Mobile – particulièrement utile pour les tâches de prélèvement et de placement et les changements rapides.
3. Portable – tels que les exosquelettes, qui permettent à l'utilisateur de tirer parti des avantages d'être humain et de la force et de l'endurance d'une machine.

Les robots collaboratifs peuvent être programmés pour faire de nombreuses applications

Les tâches varient considérablement avec le travail HMLV, ce qui crée des défis pour la productivité et l'efficacité globale de l'équipement. Mais le travail HMLV comprend encore souvent des routines monotones qui peuvent entraîner des erreurs et des mouvements répétitifs pouvant causer des tensions et des blessures aux travailleurs.

Parmi les nombreuses applications pour lesquelles les robots collaboratifs sont utilisés dans les magasins HMLV, citons :

• Tension de la machine – Il s'agit de l'utilisation la plus courante des cobots, remplaçant les tâches répétitives de prélèvement et de placement de pièces ou d'outils.
• Assemblage adaptatif – La flexibilité d'un cobot lui permet d'enfoncer une vis, de serrer un boulon, d'encliqueter une pièce, d'appliquer des adhésifs, etc.
• Inspection des pièces et des produits – Les robots ne subissent pas la fatigue mentale qui limite les inspections humaines, et les robots peuvent effectuer cette tâche beaucoup plus rapidement lorsqu'ils sont équipés de plusieurs caméras et/ou capteurs haute résolution.
• Soudage – La flexibilité des cobots est évidente avec leur utilisation de plus en plus courante pour le soudage par points et le soudage à l'arc. Il y a une grave pénurie de soudeurs certifiés; attendez-vous à ce que cette utilisation continue d'augmenter.
• Emballage et expédition – Les tâches varient de l'application de film rétractable à l'emballage des pièces et au chargement des palettes. Les cobots sont de bons candidats pour effectuer des tâches de levage de charges lourdes.

La polyvalence des cobots est l'un des avantages les plus attrayants pour le travail HMLV. C'est comme avoir un employé qui peut maîtriser de nombreuses tâches différentes, souvent peu attrayantes.

Défis lors de la mise en œuvre de robots collaboratifs

Les laboratoires NIST continuent de travailler sur l'uniformité des cobots, afin que des systèmes aux spécifications apparemment identiques puissent être mesurés, évalués et comparés de manière reproductible et significative.

Elena Messina, chef de groupe à la division des systèmes intelligents du NIST EL, fournit ces informations sur les défis liés à l'utilisation accrue des cobots :

• Les SMM peuvent être conscients des tendances et des avantages potentiels de la robotique, mais ils hésitent souvent à investir sans certitude de succès.
• Même avec des technologies disponibles dans le commerce, les fabricants peuvent être laissés à eux-mêmes pour déterminer si un robot collaboratif fonctionnera réellement comme prévu. Les SMM peuvent ne pas avoir de programmeur dédié, et la complexité de la programmation varie selon les OEM de cobot.
• Il est essentiel d'avoir un résultat clairement défini afin d'obtenir une intégration et une mise en œuvre appropriées. Sinon, l'intégration peut devenir une dépense continue plus importante que prévu.

Les robots collaboratifs ont également des limites, notamment :

• Ils fonctionnent souvent à une vitesse plus lente que l'automatisation standard.
• De nombreux cobots ont une capacité de charge utile et une portée limitées, bien que quelques modèles soient disponibles pour ces domaines.
• Les cobots pour certaines applications dangereuses peuvent nécessiter une infrastructure de sécurité supplémentaire telle que des cages ou des scanners de zone.

IMEC peut vous aider à bénéficier des cobots

Les fabricants peuvent bénéficier de la proposition de valeur robotique traditionnelle fournie par les cobots :effectuer des tâches répétitives qui permettent aux travailleurs humains d'effectuer des travaux plus complexes. De plus, les cobots peuvent réaliser des économies significatives par rapport aux systèmes d'automatisation et positionner les fabricants pour l'innovation future.

La robotique collaborative peut être une frontière intimidante pour les SMM, en particulier pour ceux dont les premiers efforts avec l'automatisation et les technologies numériques n'ont pas bien fonctionné. IMEC peut vous guider tout au long du processus de mise en œuvre des robots collaboratifs et vous aider à prendre une décision éclairée concernant votre investissement.

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