Explorer l'automatisation industrielle : Types, avantages et rôle dans l'Industrie 4.0

L'automatisation industrielle est avec nous depuis de nombreuses années. Mais connaissez-vous tous les types qu'elle inclut ? Comment s'intègre-t-elle dans l'Industrie 4.0 ? Tout au long de cet article, nous répondrons aux questions les plus courantes sur l'Automatisation Industrielle.

Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ?

L'automatisation industrielle est un terme très large qui inclut toutes ces technologies et méthodologies qui permettent d'effectuer des tâches répétitives automatiquement, soit avec, soit sans l'interaction d'un opérateur.

L'univers de l'automatisation industrielle est très vaste, ainsi que les technologies qui peuvent être appliquées dans l'industrie. En plus d'inclure des robots, des PLC ou des systèmes pneumatiques, … pour effectuer des tâches répétitives, il y a d'autres technologies qui peuvent être appliquées dans de nombreux autres processus dans les industries pour fournir une plus grande valeur ajoutée.

Quel est le lien entre l'automatisation industrielle et l'Industrie 4.0 ?

Aujourd'hui, l'automatisation industrielle ne peut pas être comprise sans l'Industrie 4.0. L'automatisation industrielle émerge comme une évolution naturelle des processus de production. Cela s'est déjà produit avec la machine à vapeur, l'électricité ou l'apparition des premiers robots et automates. Ce que l'Industrie 4.0 apporte, c'est la capacité d'interconnecter tous ces systèmes traditionnels pour faire à la fois une gestion conjointe et un diagnostic de l'ensemble du processus de production. Elle nous permet également d'analyser ces données pour améliorer la compétitivité, la qualité ou la maintenance.

Avec tout cela, les avantages de l'I4.0 sont très clairs :

• Amélioration rapide et adaptation à l'évolution des produits sur le marché.
• Plus de personnalisation dans le produit final, en ayant des systèmes numériques qui permettent de varier le processus sans grandes difficultés.
• Changements de référence plus agiles dans la même ligne, étant capable de fabriquer différentes pièces/produits dans les mêmes positions sans nécessiter de duplication.
• Plus de contrôle sur les paramètres de fabrication et, par conséquent, la qualité.

Types d'automatisation industrielle

Chez ATRIA, nous avons travaillé sur un grand nombre de Projets d'Automatisation Industrielle, en utilisant des technologies qui nous permettent d'automatiser des tâches. Certaines de ces technologies sont : vision par ordinateur, robotique collaborative, robotique industrielle, AGV/AMR et réalité augmentée.

Ensuite, nous vous laissons connaître plus en détail en quoi consistent ces technologies :

• Vision par ordinateur : la vision par ordinateur nous permet, à travers des images de différents types, d'obtenir des informations visuelles de l'environnement. Avec cela, des applications peuvent être développées, telles que, par exemple, la métrologie de pièces, la détection de défauts, le positionnement, etc.).

• Robotique collaborative : la robotique collaborative permet d'ajouter des bras robotiques aux postes de travail ou zones où les personnes et les robots doivent coexister. Ce type de robots inclut des capteurs de différents types pour réagir aux variations de l'environnement.

• Robotique industrielle : la robotique industrielle telle que nous la connaissons est utilisée pour automatiser les tâches répétitives, généralement avec des pièces lourdes que les robots collaboratifs ne peuvent pas travailler. Par exemple, déplacer des pièces d'une position à une autre.

• AGV, AMR et AIV : Véhicules à Guidage Autonome (AGV), Robots Mobiles Autonomes (AMR) ou Véhicules Autonomes Intelligents (AIV), sont généralement utilisés pour transporter du matériel à l'intérieur des usines de production. En plus, comme vous verrez dans l'un des Projets que nous avons réalisés ci-dessous, d'autres utilisations sont possibles, comme tester des fonctions dans différents postes de travail. Il y a aussi différents types d'AGV : filoguidés, avec cartographie etc.. Ici, ce post dédié à ce sujet.

• Réalité augmentée : la réalité augmentée est utilisée dans la maintenance, le guidage de tâches et l'amélioration de l'ergonomie sur le lieu de travail, entre autres choses. Chez ATRIA, nous travaillons avec des projecteurs industriels, des lunettes intelligentes et des dispositifs portables, comme les tablettes. Vous pouvez en apprendre davantage sur cette technologie dans ce post sur la réalité augmentée et ce post spécifique sur la réalité augmentée appliquée à la maintenance industrielle.

Voici quelques combinaisons de ces technologies qui peuvent résoudre des problèmes plus complexes :

• Robotique + Vision + IA : beaucoup d'entre vous auront entendu parler de systèmes robotiques pour l'assemblage, le placement ou le transport de pièces. Aussi des systèmes de vision pour localiser des pièces ou effectuer des tâches de prélèvement dans le chaos. Cependant, ces technologies ont beaucoup plus de possibilités.
  De ATRIA, nous misons sur l'Intelligence Artificielle pour les cas les plus complexes qui ne peuvent pas être résolus avec les systèmes traditionnels de vision par ordinateur. L'utilisation de l'intelligence artificielle permet, non seulement de localiser dans l'espace ou d'évaluer si une pièce est bonne ou mauvaise, mais aussi de s'adapter à de nouvelles situations, obstacles ou erreurs.
  Imaginez qu'un produit passe sur un convoyeur et qu'un robot doit le ramasser et le mettre dans une boîte. Avec un système de vision traditionnel, un ou plusieurs motifs « bons » seraient déterminés, avec lesquels le produit serait valide pour l'emballage, sinon il serait rejeté.
  Avec l'inclusion de l'intelligence artificielle, nous pouvons évaluer l'apparition de nouveaux cas « mauvais » et les séparer vers un point spécifique pour évaluation et mettre en œuvre des applications plus complexes et polyvalentes face aux changements et à la variabilité. Vous pouvez voir un exemple ici.

• Robotique + Vision + AGV/AMR : une autre combinaison intéressante est l'union de robots collaboratifs avec des plateformes mobiles (AGV, AMR ou AIV). Cette union permet la flexibilité des processus, puisque le robot peut se déplacer indépendamment entre différents postes de travail, sans avoir besoin d'investir dans un robot pour chacun d'eux. De cette façon, les temps d'attente sont également optimisés lors de l'exécution d'autres tâches. En plus, il est possible d'inclure un système de vision par ordinateur pour absorber les tolérances ou écarts possibles de placement de la plateforme autonome, ainsi que pour référencer correctement la pièce sur laquelle nous allons travailler. Nous vous laissons aussi un lien vers l'un des Projets dans lesquels nous avons combiné un MIR avec un UR et un système de vision avec intelligence artificielle.

Avantages de l'automatisation industrielle

L'automatisation industrielle peut apporter de grands avantages aux processus de production des entreprises. Voici quelques-uns des plus intéressants :

• Amélioration de la productivité : l'automatisation industrielle permet une plus grande continuité dans les processus de production. Elle permet également de maximiser les heures utiles quotidiennes et annuelles, étant capable de produire tous les jours de l'année 24 heures par jour. Cela permet une plus grande productivité et compétitivité.
• Amélioration de la qualité : le contrôle et la visualisation des paramètres en temps réel, la visualisation des pièces grâce aux caméras de vision par ordinateur et d'autres processus de contrôle intelligents permettent une qualité plus élevée tout au long de la ligne de production.
• Flexibilité : les processus d'automatisation industrielle nous permettent d'améliorer la flexibilité, car nous augmentons la capacité des lignes de production, rendant possible le traitement de nouveaux produits ou changements.
• Coût d'exploitation plus compétitif : l'automatisation industrielle réduit les coûts d'exploitation pour tous les avantages mentionnés précédemment : réduction des déchets, amélioration de la qualité et amélioration de la productivité.
• Collecte d'informations : un autre aspect intéressant de l'automatisation est la possibilité de collecter une grande quantité d'informations à partir des éléments qui composent les stations et machines. Cela nous permet d'améliorer la maintenance préventive quand nous voyons que certains paramètres affectent le processus. Cela permet aussi de réduire les rebuts et d'améliorer l'efficacité de la ligne.
• Sécurité : grâce à l'automatisation, nous obtenons des processus de production plus sûrs pour les personnes en les libérant de tâches qui peuvent être dangereuses ou compromettantes et qui peuvent causer de l'usure physique et/ou des blessures.

Applications de l'automatisation industrielle

Dans l'automatisation industrielle, il y a de nombreuses applications possibles. Aujourd'hui, nous aimerions vous parler de certaines d'entre elles. Certaines sont plus générales et peuvent être appliquées à différents secteurs et usines de production, d'autres plus spécifiques dans certaines industries :

• Prélèvement de pièces : déplacer des pièces d'une position à une autre est l'une des tâches les plus susceptibles d'être automatisées. Chaque application est différente et aura besoin de différents réglages ou éléments. Le prélèvement de pièces chaotiques avec des géométries complexes est actuellement possible. Pour cela, il est nécessaire d'utiliser la technologie de vision 3D et de faire une conception appropriée de la pince robotique. Nous vous montrons un Projet que nous avons fait dans lequel nous utilisons un Yumi ABB.
• Contrôle qualité : le contrôle qualité des pièces est effectué, dans de nombreux cas, manuellement, ce qui est une tâche très fastidieuse. Il peut être automatisé en utilisant différentes technologies de vision par ordinateur, détectant des défauts dans des pièces en plastique, en métal, avec différentes configurations, etc. Automatiser ce type de tâches permet d'inspecter 100 % de la production, plus efficacement et plus rapidement. Vous pouvez voir un exemple fait par nous ici.
• Industrie pharmaceutique : les processus de remplissage de médicaments et de pilules, le processus de les mettre dans des boîtes, leur emballage, etc. ce sont des processus automatisés dans la plupart des cas, avec des cellules de travail autonomes.
• Industrie agricole : l'automatisation est déjà présente dans le secteur agricole et il est prévu qu'elle le sera encore plus dans un avenir pas trop lointain. Il existe déjà des modèles de tracteurs et moissonneuses autonomes et des drones qui sont responsables de la pulvérisation et de l'inspection des plantations. Cela permet de paralléliser les tâches et de devenir plus compétitif dans un secteur de plus en plus exigeant. Vous pouvez voir un exemple de l'un de nos Projets préférés.

• Applications IT : l'automatisation des tâches liées au monde IT est très importante, car elle nous permet de collecter de grandes quantités de données et de les traiter appropriément sans nécessiter de grandes équipes de personnes. C'est aussi lié à toute l'information liée à l'approvisionnement, comme vérifier automatiquement le stock de pièces disponibles et commander quand une certaine quantité est atteinte.
• Industrie minière : ce secteur subit une grande transformation grâce aux avantages que l'automatisation fournit dans ses opérations. L'utilisation de véhicules autonomes, surtout, réduit grandement le risque auquel les travailleurs sont exposés, tant pour l'extraction que pour la démolition. De cette façon, les gens peuvent assumer des tâches beaucoup plus sûres.

Comment l'automatisation industrielle peut-elle être incluse dans les entreprises ?

Ce que nous avons expliqué peut être très intéressant, mais des doutes peuvent surgir sur la façon de le réaliser dans les entreprises.
Dès le début, nous devrons prendre en compte de nombreux facteurs qui doivent être évalués :

• L'objectif final de l'application
• Son degré de difficulté
• Le retour économique qu'il peut nous fournir
• Le coût du temps
• Les ressources nécessaires pour lancer l'application
• Et bien plus de spécifiques à chaque application

En plus, il y a certaines entreprises appelées « Facilitateurs de l'Industrie 4.0 », comme ATRIA, qui sont responsables de réaliser toutes ces tâches de manière fiable et agile.

Étapes à suivre pour implémenter un système d'automatisation industrielle

Avant tout, il est nécessaire de définir l'objectif de l'application, les délais dont nous disposons et l'investissement disponible pour réaliser l'automatisation.
À ce stade, nous devons considérer quelle sera la façon de réaliser l'automatisation. Dans de nombreux cas, il peut être intéressant de commencer par un petit projet, qui permet de valider la technologie et de commencer à s'y familiariser. Cela signifiera réduire le risque de l'investissement dans une grande mesure et assurer sa viabilité. Dans d'autres cas, il est nécessaire d'aller directement à l'implémentation industrielle à l'emplacement final.
Ensuite, nous vous disons quelles sont les étapes générales pour exécuter des Projets d'Automatisation Industrielle :

• Planification. Une connaissance approfondie du processus de production est requise pour concevoir le système automatisé qui sera mis en œuvre pour réaliser l'amélioration proposée. Cela inclut aussi la sélection du ou des fournisseurs, les temps d'implémentation et les ressources disponibles.
• Gestion de l'assemblage. Les arrêts contrôlés, la maintenance ou les week-ends seront pris en compte pour minimiser l'impact pendant la phase d'installation et de test.
• Intégration des éléments. Le nouveau système automatisé devra travailler avec les systèmes existants, communiquer et être connecté. Nous devons adapter les systèmes de communication pour permettre qu'il fonctionne correctement.
• Exécution et programmation. Le nouveau système automatisé est installé à son nouvel emplacement. En de nombreuses occasions, la programmation a pu être préalablement installée, gagnant du temps à ce stade. L'interconnexion des éléments, l'installation d'éléments mobiles et d'autres opérations auxiliaires nécessaires seront effectuées.
• Vérification. Avec le système en place, nous effectuerons une vérification et un réajustement pour tester que le processus fonctionne correctement et de manière optimale.
• Planification de la maintenance. La maintenance est un élément clé pour un bon fonctionnement. Un plan de maintenance correctement documenté sera préparé.
• Formation. C'est un point très important dans la gestion des processus automatisés. Le bon fonctionnement des stations est étroitement lié à leur bonne utilisation.
• Dépannage. Les systèmes automatisés auront des capteurs sans fil et des détecteurs, chaque fois que possible, pour faciliter la maintenance et la détection de pannes.

De ATRIA, nous avons réalisé différents Projets d'Automatisation, adaptés aux besoins du client et du processus, vous pouvez les voir ici.

Voulez-vous appliquer l'Automatisation Industrielle dans l'un de vos Projets ? Contactez-nous !

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