Automatisation et robots collaboratifs : façonner l'avenir des tests industriels

Alors que les organisations industrielles cherchent à pleinement embrasser la transformation numérique et l'implémentation d'analytiques data-driven sur l'ensemble de la chaîne de valeur industrielle, une tendance majeure émerge : l'application de robots dans les tests de dispositifs.

Avec les fabricants se ruant vers la numérisation pour limiter l'impact du COVID-19 sur les chaînes d'approvisionnement mondiales, certaines sources affirment même que la pandémie pourrait entraîner une accélération de 75,7 % de l'adoption des robots dans l'industrie manufacturière.

La transformation numérique dans la manufacturing dépend des robots collaboratifs (cobots), mais leur introduction dans les tests est une tâche spécialisée qui requiert une compréhension du domaine des robots ainsi que des processus de vérification et validation.

Pourquoi automatiser ?

Le processus de test en manufacturing peut être multi-facettes, requérant de nombreuses actions simultanées pour générer les données requises. À mesure que le nombre d'actions augmente, la complexité de la tâche s'accroît. Cela peut mener à des difficultés pour maintenir le rythme et la précision des tests en les réalisant manuellement. Cela a un effet d'entraînement sur la productivité et, in fine, sur le résultat net.

L'adoption de technologies comme la robotique peut largement améliorer l'efficacité et la fiabilité des tests produits et systèmes. Et en automatisant certaines fonctions, plus de temps est laissé aux opérateurs humains pour interpréter et analyser les résultats.

La nouvelle ère de la robotique : les cobots

Les robots ne sont pas « taille unique ». Plusieurs types peuvent être envisagés pour des applications commerciales, avec des capacités adaptées à des tâches très différentes. Ils se classent globalement ainsi :

• Robots de service : robots assistants aux humains dans diverses tâches routinières. Généralement à portée définie et fonctionnalité dédiée : emballage, inspection, assistant domestique.
• Robots sur mesure : conceptions mécatroniques spécifiques pour des tâches dédiées, comme systèmes push/pull.
• Robots industriels : robots de service spécialisés, plus rapides, orientés performance, utilisables en autonomie ou en grappes, comme une ligne de fabrication.
• Robots collaboratifs (cobots) : robots plus petits, capables de travailler en environnement collaboratif aux côtés d'opérateurs humains.

Face aux options, la question se pose : lequel choisir pour les tests de dispositifs ? La nature hautement spécialisée des robots de service ou sur mesure leur fait manquer de flexibilité pour les environnements de test. De même, les robots industriels sont mieux adaptés à des tâches bien au-delà des capacités humaines.

Les cobots sont donc le choix évident. Ils offrent de nombreux avantages pour travailler aux côtés d'opérateurs humains — ils sont légers, compacts et économes en énergie. Par définition, ils sont collaboratifs, dotés de mécanismes constructifs et opérationnels pour qualifier comme compagnons sûrs pour le co-travail dans le même temps et espace que les humains. Fonctions de sécurité inhérentes — limitations de vitesse et force, limites de sécurité virtuelles — tous les rendent idéaux pour un setup de laboratoire. En comparaison, d'autres formes de robots n'ont pas de telles précautions, ce qui pourrait poser un risque de sécurité pour les opérateurs humains et autres équipements.

La feuille de route vers la cobotisation

Les cobots sont dotés de capacités visuelles, sonores et sensorielles pour effectuer des tests de bout en bout depuis l'actionnement, leur donnant un large champ d'applications dans les processus de test :

• Tests fonctionnels : test des caractéristiques physiques, basées sur l'action, d'un dispositif ou module
• Tests de performance : tests cohérents et rigoureux des entrées et réponses du dispositif
• Tests utilisateur : imitation des actions utilisateur maximales pour couvrir la fonctionnalité du dispositif testé (DUT)
• Tests système : tests en environnement difficile ou dangereux pour l'usage final
• Tests assistés : robot assistant les humains pour tâches répétitives, libérant les humains pour l'évolution des tests

Les cobots sont déjà utilisés dans certaines industries. En Allemagne, des scientifiques du Fraunhofer IPA ont développé un cobot mobile pour Bosch qui teste l'endurance d'appareils ménagers comme les lave-vaisselle, les chargeant et déchargeant répétitivement jusqu'à usure. Les employés sont soulagés d'une tâche hautement répétitive et peuvent compter sur un fonctionnement standardisé et contrôlé 24h/24 — ils peuvent ainsi canaliser leurs ressources vers des tâches plus nuancées.

Pendant ce temps, le fournisseur automobile espagnol Continental utilise des cobots pour améliorer ses lignes de production. En 2016, l'entreprise a introduit de nombreux robots collaboratifs pour automatiser la fabrication et la manipulation de circuits imprimés. Cela a réduit les temps de changement de 50 %, passant de 40 minutes manuellement à 20 minutes — libérant ce temps pour d'autres usages.

Les organisations doivent considérer plusieurs facteurs avant d'implémenter des cobots dans les processus de test. Premier facteur : le grand choix de modèles — une compréhension approfondie du dispositif sous conditions de test est nécessaire pour sélectionner le type de robot, capteurs et effecteur final (main ou doigt robotique) requis pendant les tests.

Une fois la sélection faite, les employés doivent être correctement formés pour comprendre comment opérer le cobot. Ensuite, les organisations doivent effectuer un essai — tester le timing et l'efficacité de la vérification. Sans essai ou formation adéquats, il y a risque potentiel pour la sécurité du personnel ou retards de production car le personnel ne peut pas opérer correctement l'équipement. De plus, sans tester réellement le processus, impossible de savoir s'il fonctionne correctement — pas d'opportunité de réévaluer les designs ou recalibrer et personnaliser si nécessaire.

Une fois ces étapes franchies, seulement alors le déploiement en production doit commencer. Mais ce n'est pas une évaluation unique — les organisations doivent continuer l'analyse de scalabilité et le suivi de valeur, produisant une stratégie de mise à niveau et maintenance en cas d'imprévus.

Un avenir radieux pour les cobots

Les utilisations étendues des cobots dans les tests de dispositifs de bout en bout ont déjà été trouvées, mais à mesure que la technologie progresse, on peut s'attendre à ce que ces usages continuent de s'étendre. Le potentiel des cobots pour assister la transformation numérique est immense, notamment dans l'aérospatiale, la santé, l'automatisation industrielle, et les produits de consommation, retail et distribution (CPRD).

Par conception, les cobots encouragent un travail plus étroit avec les humains, donc ce n'est pas seulement retirer certaines tâches des mains des employés — c'est considérer comment le temps des employés peut être libéré pour créer plus de valeur dans la chaîne industrielle tout en maximisant l'automatisation, la durabilité et en maintenant un environnement de test collaboratif sûr.

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