L'automatisation industrielle

L'automatisation industrielle nous accompagne depuis de nombreuses années. Mais connaissez-vous tous les types qu'il comprend? Comment s'intègre-t-il 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 comprend toutes les technologies et méthodologies qui permettent d'effectuer automatiquement des tâches répétitives, avec ou sans l'interaction d'un opérateur.

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

Quel est le rapport entre l'automatisation industrielle et l'industrie 4.0 ?

Aujourd'hui, l'automatisation industrielle ne peut être comprise sans Industrie 4.0. L'automatisation industrielle apparaît comme une évolution naturelle des processus de production. C'est déjà arrivé avec la machine à vapeur, l'électricité ou l'apparition des premiers robots et automates. Ce que l'industrie 4.0 offre, c'est la possibilité d'interconnecter tous ces systèmes traditionnels pour effectuer à la fois une gestion et un diagnostic conjoints de l'ensemble du processus de production. Cela nous permet également d'analyser ces données pour améliorer la compétitivité, la qualité ou la maintenance.

Avec tout cela, les avantages d'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 au sein de la même ligne, pouvant fabriquer différentes pièces/produits dans les mêmes positions sans nécessiter de duplication.
• Plus de contrôle sur les paramètres de fabrication et donc sur 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 les tâches. Certaines de ces technologies sont :la vision par ordinateur, la robotique collaborative, la robotique industrielle , AGV/AMR et la réalité augmentée .

Ensuite, nous vous expliquons 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, comme, par exemple, la métrologie des pièces, la détection des défauts, le positionnement, etc.).

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

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

• AGV, AMR et AIV : Les véhicules guidés autonomes (AGV), les robots mobiles autonomes (AMR) ou les véhicules autonomes intelligents (AIV) sont généralement utilisés pour transporter du matériel à l'intérieur des usines de production. De plus, comme vous le 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 existe aussi différents types d'AGV :filoguidés, avec cartographie etc.. Voici ce post dédié.

• Réalité augmentée : la réalité augmentée est utilisée entre autres pour la maintenance, le guidage des tâches et l'amélioration de l'ergonomie au travail. Chez ATRIA, nous travaillons avec des projecteurs industriels, des lunettes intelligentes et des appareils portables, tels que des tablettes. Vous pouvez en savoir plus sur cette technologie dans cet article 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 ont entendu parler des systèmes robotisés pour assembler, placer ou transporter des pièces. Aussi des systèmes de vision pour localiser les pièces ou pour effectuer des tâches de picking en situation chaotique. Cependant, ces technologies ont beaucoup plus de possibilités.
  Chez ATRIA, nous parions sur l'Intelligence Artificielle pour les cas les plus complexes qui ne peuvent être résolus avec les systèmes de vision par ordinateur traditionnels. 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 par un tapis roulant et un robot doit ramasser et mettre dans une boîte. Avec un système de vision traditionnel, un ou plusieurs "bons" modèles seraient déterminés, avec lesquels le produit serait valable pour l'emballage, et sinon il serait jeté.
  Avec l'inclusion de l'intelligence artificielle, nous pouvons évaluer l'apparition de nouveaux «mauvais» cas et séparez-les en un point spécifique pour l'évaluation et mettez 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 une flexibilité des processus, puisque le robot peut se déplacer indépendamment entre les différents postes de travail, sans qu'il soit nécessaire 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. De plus, il est possible d'inclure un système de vision par ordinateur pour absorber les éventuelles tolérances ou écarts de placement de la plate-forme autonome, ainsi que pour référencer correctement la pièce avec laquelle nous allons travailler. Nous vous laissons également un lien vers l'un des projets dans lesquels nous avons combiné un MIR avec une 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. Il permet également de maximiser les heures utiles quotidiennes et annuelles, en pouvant produire tous les jours de l'année 24 heures sur 24. Cela permet d'améliorer la productivité et la 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 meilleure qualité tout au long de la chaîne de production.
• Flexibilité : les processus d'automatisation industrielle nous permettent d'améliorer la flexibilité, car nous augmentons la capacité des lignes de production, ce qui permet de traiter de nouveaux produits ou des modifications.
• 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 les machines. Cela nous permet d'améliorer la maintenance préventive lorsque nous constatons que certains paramètres affectent le processus. Cela permet également 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 des tâches qui peuvent être dangereuses ou compromises et qui peuvent entraîner une usure physique et/ou des blessures.

Applications d'automatisation industrielle

Dans l'automatisation industrielle, il existe de nombreuses applications possibles. Aujourd'hui, nous aimerions vous parler de certains d'entre eux. Certains d'entre eux sont plus généraux et peuvent être appliqués à différents secteurs et usines de production, d'autres plus spécifiques à certaines industries :

• Préparation des 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 nécessitera des paramètres ou des éléments différents. Le prélèvement de pièces chaotiques aux 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 griffe robotique. Nous vous montrons un projet  que nous avons fait dans lequel nous utilisons un Yumi ABB .
• Contrôle de la qualité : le contrôle qualité des pièces est effectué, dans de nombreux cas, manuellement, ce qui est une tâche très fastidieuse. Il peut être automatisé à l'aide de différentes technologies de vision par ordinateur, en 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 réalisé par nous ici.
• Industrie pharmaceutique : les processus de remplissage des médicaments et des pilules, le processus de mise en 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 on s'attend à ce qu'elle le soit encore plus dans un avenir pas trop lointain. Il existe déjà des modèles de tracteurs et de moissonneuses autonomes et de drones qui sont chargés 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 informatiques : l'automatisation des tâches liées au monde informatique est très importante, car elle nous permet de collecter de grandes quantités de données et de les traiter de manière appropriée sans nécessiter de grandes équipes de personnes. Il est également lié à toutes les informations liées à l'approvisionnement, telles que la vérification automatique du stock de pièces disponibles et la commande lorsqu'une certaine quantité est atteinte.
• Industrie minière : ce secteur est en pleine transformation grâce aux avantages que l'automatisation apporte dans ses opérations. L'utilisation de véhicules autonomes, surtout, réduit considérablement le risque auquel les travailleurs sont exposés, tant pour l'extraction que pour la démolition. De cette façon, les gens peuvent effectuer des tâches de manière beaucoup plus sûre.

Comment intégrer l'automatisation industrielle dans les entreprises ?

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

• Le but ultime de l'application
• Son degré de difficulté
• Le retour économique qui peut nous apporter
• Le coût du temps
• Les ressources nécessaires au lancement de l'application
• Et beaucoup plus spécifique à chaque application

En outre, il existe des entreprises appelées "Industry 4.0 Enablers" , comme ATRIA, qui sont chargés d'effectuer toutes ces tâches de manière fiable et agile.

Étapes à suivre pour mettre en œuvre un système d'automatisation industrielle

Tout d'abord, il faut définir l'objectif de l'application, les temps dont on dispose et l'investissement disponible pour réaliser l'automatisation.
À ce stade, nous devons considérer quelle sera la manière de procéder à l'automatisation. Dans bien des cas, il peut être intéressant de commencer par un petit projet, ce qui permet de valider la technologie et de commencer à se familiariser avec celle-ci. Il s'agira de réduire considérablement le risque de l'investissement et d'assurer sa viabilité. Dans d'autres cas, il est nécessaire de passer directement à la mise en œuvre industrielle sur le site final.
Ensuite, nous vous expliquons quelles sont les étapes générales pour exécuter des projets d'automatisation industrielle :

• Planification. Une connaissance approfondie du processus de production est nécessaire pour concevoir le système automatisé qui sera mis en place pour réaliser l'amélioration proposée. Cela inclut également la sélection du ou des fournisseurs, les délais de mise en œuvre 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 lors de la phase d'installation et de test.
• Intégration d'éléments. Le nouveau système automatisé devra fonctionner avec les systèmes existants, communiquer et être connecté. Nous devons adapter les systèmes de communication pour qu'il fonctionne correctement.
• Exécution et programmation. Le nouveau système automatisé est installé dans son nouvel emplacement. Dans de nombreuses occasions, la programmation peut avoir été installée précédemment, ce qui permet de gagner du temps à ce stade. L'interconnexion des éléments, l'installation des éléments mobiles et d'autres opérations auxiliaires nécessaires seront effectuées.
• Vérification. Une fois 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 la bonne utilisation de celles-ci.
• Dépannage. Les systèmes automatisés auront sans fil capteurs et détecteurs, dans la mesure du possible, pour faciliter la maintenance et la détection des pannes.

Depuis 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 !

Projets associés :

• Automatisation d'un assemblage d'arbres avec pales
• Picking avec vision et robot collaboratif à deux bras
  
• Pick &Place à partir d'une bande avec UR et vision après injection