Pourquoi les Robots Collaboratifs Sont Parfaits pour les Fabricants Haute Variété, Faible Volume

Écrit par Andrew Peterson, NIST.

Les robots collaboratifs sont de plus en plus attractifs pour les fabricants qui requièrent des solutions flexibles pour leur mix produit croissant mais n'ont peut-être pas l'échelle de travail ou ressources capital pour justifier des investissements plus larges en 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 taille de pièces. Les humains travaillent côte à côte avec les cobots pour réduire le besoin de fixations sur mesure qui peuvent rendre le travail haute variété, faible volume (HMLV - high-mix, low-volume) inefficace. Les cobots peuvent aussi aller là où le travail est sur le plancher d'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 avoir le plus de sens pour :

• Fabricants de 50 à 500 employés avec un mix produit familial
• Propriétaires cherchant un retour sur investissement rapide sur investissements capital (ex: 6 mois)
• Managers qui ne peuvent pas pourvoir les quarts, mais peuvent redéployer employés vers postes à plus haute valeur ajoutée
• Opérateurs avec emplois répétitifs ou dangereux

Grâce en partie au travail effectué par le programme Measurement Science for Manufacturing Robotics au sein du Laboratoire d'Ingénierie (EL) de l'Institut National des Standards et Technologies (NIST), les robots collaboratifs sont maintenant plus petits, plus légers et plus faciles à intégrer pour les petits et moyens fabricants (PMM - SMMs) et ont une interopérabilité améliorée dans les cellules de travail.

Pensez au Cobot comme un Assistant à Distance pour un Opérateur de Plancher

La collaboration homme-robot a été trouvée 85 % plus productive que soit les humains soit les robots travaillant seuls selon une recherche du MIT. Le cobot opère un peu comme un assistant pour le membre du personnel.

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

Les cobots, d'autre part, travaillent avec du logiciel pour beaucoup de machines et applications, ce qui signifie qu'ils peuvent être redéployés rapidement pour ajouter de la flexibilité aux opérations. Ils sont aussi légers mais fiables. Beaucoup de cobots ont des garanties qui comptent pour assez d'heures opérationnelles pour tourner continuellement pendant plusieurs années.

Les trois types les plus communs de cobots sont :

1. Base fixe – souvent un bras unique qui fait du travail répétitif avec pièces et outils.
2. Mobile – surtout utile pour tâches pick-and-place et changements rapides.
3. Portable – comme exosquelettes, qui permettent à l'utilisateur de tirer parti des bénéfices d'être humain et de la force et endurance d'une machine.

Les Robots Collaboratifs Peuvent Être Programmés pour de Nombreuses Applications

Les tâches varient grandement avec le travail HMLV, ce qui crée des défis pour la productivité et l'efficience globale des équipements. Mais le travail HMLV inclut souvent encore des routines monotones qui peuvent résulter en erreurs et mouvements répétitifs pouvant causer tensions et blessures pour les travailleurs.

Parmi les nombreuses applications pour lesquelles les robots collaboratifs sont utilisés dans les ateliers HMLV :

• Tending de machines – C'est l'utilisation la plus commune des cobots, remplaçant les tâches répétitives de pick-and-place de pièces ou outils.
• Assemblage Adaptatif – La flexibilité d'un cobot lui permet de visser, serrer un boulon, clipser une pièce, appliquer adhésifs, et plus.
• Inspection pièces et produits – Les robots n'expérimentent pas la fatigue mentale qui limite les inspections humaines, et peuvent faire cette tâche bien plus vite quand équipés de caméras haute résolution multiples et/ou capteurs.
• Soudage – La flexibilité des cobots est apparente avec leur usage de plus en plus commun pour soudage par points et soudage à l'arc. Il y a une pénurie sévère de soudeurs certifiés ; attendez-vous à ce que cet usage continue d'augmenter.
• Emballage et expédition – Tâches variant de l'application de film rétractable au mise en boîte de pièces et chargement de palettes. Les cobots sont de bons candidats pour effectuer des tâches de levage lourd.

La versatilité des cobots est parmi les bénéfices 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 l'Implémentation de Robots Collaboratifs

Les laboratoires NIST continuent de travailler sur l'uniformité pour les cobots, pour que des systèmes de spécifications apparemment identiques puissent être mesurés, évalués et comparés de façon répétable et significative.

Elena Messina, group leader à la division Intelligent Systems du EL de NIST, fournit ces insights sur les défis pour l'usage accru des cobots :

• Les PMM peuvent être au courant des tendances et bénéfices potentiels de la robotique, mais hésitent souvent à investir sans certitude de succès.
• Même avec technologies commercialement disponibles, les fabricants peuvent être laissés à leurs propres ressources pour déterminer si un robot collaboratif performera vraiment comme attendu. Les PMM peuvent manquer de programmeur dédié, et la complexité de programmation varie selon les OEM de cobots.
• Il est essentiel d'avoir un résultat clairement défini pour atteindre une intégration et implémentation correctes. Sinon l'intégration peut devenir une dépense continue plus qu'anticipé.

Les robots collaboratifs ont aussi des limitations, incluant :

• Ils opèrent souvent à vitesse plus lente que l'automatisation standard.
• Beaucoup de cobots ont capacité de charge et portée limitées, bien que quelques modèles adressent ces domaines.
• Les cobots pour certaines applications dangereuses peuvent requérir infrastructure de sécurité additionnelle comme cages ou scanners de zone.

IMEC Peut Vous Aider à Bénéficier des Cobots

Les fabricants peuvent bénéficier de la proposition de valeur robotique traditionnelle que les cobots fournissent — faire les tâches répétitives qui libèrent les travailleurs humains pour du travail plus complexe. De plus, les cobots peuvent venir à économies significatives comparé aux systèmes d'automatisation et positionner les fabricants pour l'innovation future.

La robotique collaborative peut être une frontière intimidante pour les PMM, surtout pour ceux dont les premiers efforts avec automatisation et technologies digitales ne se sont pas bien passés. IMEC peut vous guider à travers le processus d'implémentation de robots collaboratifs et vous aider à prendre une décision éclairée sur votre investissement.

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