Robotique avancée 101 : Booster l'efficacité et l'innovation manufacturière

Manufacturing Global plonge en profondeur dans l'application de la robotique avancée dans l'industrie manufacturière.

Comparés à leurs homologues — la robotique conventionnelle — les capacités de la « robotique avancée » fournissent aux fabricants une « perception, intégrabilité, adaptabilité et mobilité supérieures. Ces améliorations permettent une mise en place, mise en service et reconfiguration plus rapides, ainsi que des opérations plus efficaces et stables », explique BCG.

En tant que tel, les fabricants implémentant des stratégies « usine du futur » et « industrie 4.0 » déploient la robotique avancée comme partie essentielle de l'automatisation avancée. Ceux embrassant la robotique avancée bénéficient de structures et processus d'usine améliorés, augmentant la productivité et la flexibilité dans l'usine et le long de la chaîne d'approvisionnement. « L'analyse a trouvé qu'utiliser des robots avancés peut réduire les coûts de conversion jusqu'à 15 %, et combiner robotique avancée avec d'autres technologies, améliorations de processus et changements de layout structurel peut générer des économies jusqu'à 40 % », note BCG.

Alors qu'est-ce qui rend la technologie robotique « avancée » ?

BCG définit l'automatisation avancée comme « une intelligence décentralisée qui permet aux dispositifs et équipements de prendre des décisions et d'agir de manière autonome, sans intervention humaine. » BCG ajoute que la technologie consiste en quatre éléments centraux :

1. Modèles de données holistiques (jumeaux numériques) : fournissant une représentation digitale des produits et du système de production. « L'équipement de production (tels que robots avancés) peut accéder aux modèles pour, par exemple, planifier le chemin requis à la volée. »

2. Infrastructure cloud-edge : pour déplacer la puissance de calcul et le stockage vers les bords du réseau de production, faisant le pont entre IT et technologie opérationnelle. « Cela permet aux producteurs de collecter des données et de les transférer vers des services cloud pour traitement. En plus, cela permet aux processus sur le sol d'usine de s'ajuster de manière autonome aux changements environnementaux. »
3. Technologies de traitement de données : pour convertir des données de taille, type et vélocité variables en information significative. « Les avancées récentes en technologies de traitement de données permettent aux producteurs d'optimiser continuellement les processus (tels que la planification de chemin). »
4. Système de contrôle de workflow : pour synchroniser toutes les tâches que humains ou équipements effectuent. « La gestion efficace de l'ensemble du workflow requiert la connexion ou l'intégration digitale à la fois des machines et des travailleurs humains. Les configurations de système de contrôle de workflow sont susceptibles d'évoluer d'architectures centralisées vers décentralisées. »

Pourquoi les fabricants devraient-ils adopter la robotique avancée ?

Avec la valeur actuelle du marché de la robotique avancée en fabrication totalisant 16,6 milliards USD en 2020, qui devrait augmenter de 2 milliards USD supplémentaires à 18,6 milliards USD en 2021, il est clair que la digitalisation des opérations apporte de la valeur pour les fabricants mondiaux.

Quelques-uns des nombreux bénéfices qu'on peut gagner en adoptant la robotique avancée en fabrication incluent :

• Perception : comparée à la robotique conventionnelle, les robots avancés exploitent le traitement du langage naturel, la vision par ordinateur, et les capteurs pour améliorer l'autonomie, la dextérité et la précision. En résultat, la robotique avancée peut compléter des tâches plus complexes.
• Intégrabilité : avec architectures orientées services, connectivité améliorée, accès aux modèles de données holistiques, et améliorations d'interface et programmation, la robotique avancée est plus rapide à mettre en place et nécessite moins de temps pour apprendre à effectuer des tâches.
• Adaptabilité : le traitement de données avancé et services cloud permettent aux robots avancés d'apprendre et s'adapter de manière autonome aux environnements pour améliorer le workflow.
• Mobilité : exploitant le machine learning et la vision par ordinateur, la robotique avancée peut se guider de manière autonome à travers les environnements.
• Efficacité : en augmentant la robotique avancée dans des tâches complexes, les automatisations flexibles peuvent aider à réduire les temps de changement coûteux et améliorer l'efficacité.
• Productivité : similaire à l'efficacité, avec flexibilité accrue et capacités de résolution de problèmes temps réel, la robotique avancée peut augmenter la productivité.
• Sécurité : utilisant capteurs avancés et communication faible latence, la sécurité est significativement améliorée avec la robotique avancée grâce à leur meilleure compréhension de leurs environnements et leur capacité à s'adapter et réagir aux événements.
• Qualité : avec l'utilisation de partage de données en réseau, la robotique avancée réduit les silos, rendant plus facile l'identification des problèmes qualité et le traçage de la cause racine.
• Agilité : s'adaptant indépendamment, la robotique avancée permet aux opérations de production d'être plus agiles sans préparation chronophage.

Surmonter les défis d'adoption

« De mon point de vue, la communication est le défi clé ici — tant sur le sol d'usine qu'entre le sol d'usine et les différents systèmes IT. Sur le sol d'usine, la connectivité doit, d'un côté, être assez flexible pour matcher la flexibilité des robots, mais de l'autre, elle doit être assez stable et sécurisée pour supporter les cas d'usage industriels. Les robots du futur tireront des données directement de nombreux systèmes de données différents pour accomplir leurs tâches ; cela met de nouvelles exigences sur la sécurité IT pour s'assurer que la connectivité n'est pas ouverte à de nouvelles menaces. »

« La connectivité sans fil est la clé pour la communication sol d'usine pour fournir la flexibilité nécessaire, et je vois la 5G apportant le match parfait de flexibilité, stabilité et sécurité. Quand il s'agit de la partie sécurité IT, je pense qu'il est important de ne pas essayer d'étendre le réseau de bureau existant dans l'usine mais de construire un réseau séparé optimisé pour les conditions et besoins dans l'usine », a dit Sebastian Elmgren, Portfolio Manager pour Smart Manufacturing chez Ericsson.

La valeur de la robotique avancée et son rôle dans l'usine connectée du futur

Avec la plupart des fabricants reconnaissant le rôle significatif que la robotique avancée jouera dans l'usine du futur, de nombreux types de fonctionnalités, incluant l'usage multi-vitesse, applications mobiles, et kitting robotique, sont attendus pour devenir de plus en plus importants. Selon BCG, « environ 70 % des répondants à l'enquête décrivent ces fonctionnalités comme très pertinentes pour leur future production. »

Avec le potentiel de transformer les processus d'usine, les fabricants croient que la robotique avancée sera l'outil nécessaire pour adresser les complexités croissantes dans l'industrie. « La robotique avancée apportera de la flexibilité dans les processus automatisés ainsi que la possibilité d'automatiser ce qui ne pouvait pas être automatisé avant, ouvrant la voie à la personnalisation de masse des produits », dit Sebastian Elmgren, Portfolio Manager pour Smart Manufacturing chez Ericsson.

En ajoutant à ses commentaires, Elmgren dit : « Je vois que la robotique avancée ouvrira des usines plus génériques [dans le futur]. Avec le plein potentiel de la robotique avancée, une usine pourrait presque produire n'importe quel produit. Cela éliminera le besoin d'usines spécifiques par produit, rapprochant la production des clients raccourcissant les chaînes logistiques. Cela baissera aussi la barre pour les nouvelles entreprises de commencer à produire leurs produits, rendant possible d'acheter la production comme un service plutôt que [de faire] de gros investissements dans des moyens de production dédiés. »

Avec 52 % des fabricants s'attendant à ce que la robotique avancée « devienne l'un des plus importants moteurs d'amélioration de productivité d'ici 2025 », les applications actuelles de la technologie se trouvent largement dans la production, la logistique, la qualité et la maintenance. « 70 % [des fabricants] s'attendent à ce que la robotique avancée devienne un moteur de productivité très important en production et logistique d'ici 2025. Les participants s'attendent aussi à voir des gains de productivité significatifs en qualité et maintenance », a dit BCG.

Meilleures pratiques pour le futur de l'adoption robotique

Quand il s'agit d'adopter la robotique avancée dans une organisation, BCG explique que cela « s'étend au-delà des investissements en capital », l'adoption de robotique avancée affecte de nombreux aspects du modèle d'affaires d'une entreprise manufacturière.

« Pour adresser la pleine portée des décisions, une entreprise doit développer une image cible holistique de l'usine du futur. Cette vision doit englober l'implémentation de multiples technologies d'automatisation, incluant la robotique avancée », commente BCG.

Pour résulter en l'adoption réussie de telle technologie, les fabricants doivent non seulement identifier quantités, tailles de lots, variations produit, layout et processus d'usine mais prendre en compte le contexte business et les implications d'implémenter telle technologie, créant une feuille de route d'implémentation claire et holistique.

Les fabricants devraient aussi chercher à construire des compétences organisationnelles et designer l'architecture système, ainsi que tester et collaborer sur des projets pilotes, pour scaler rapidement les solutions réussies au stade pilote.

Myth Busters : Les 3 idées reçues sur la robotique avancée

(Sebastian Elmgren, Portfolio Manager pour Smart Manufacturing chez Ericsson)

1. Ajouter de la robotique avancée à mes processus existants me donnera tous les bénéfices.

Non, vous devez trouver de nouvelles façons de travailler pour utiliser tous les bénéfices.

2. C'est seulement à propos des robots.

Non, vous devez penser au système entier.

3. C'est pour le futur.

Non, la technologie est là aujourd'hui pour commencer à l'utiliser, et vous ne devriez pas attendre.