Universal Robots booste la production de Tool Gauge, doublement de la sortie tout en maîtrisant les coûts de main-d'œuvre

Choisir d'ajouter plus de technologies plutôt que plus de bras

Tool Gauge, basée à Tacoma, Washington, fabrique des composants et assemblages de précision en métal et plastique pour l'industrie aérospatiale. Produire ces produits à forte intensité de main-d'œuvre dans un marché de l'embauche tendu présente des défis significatifs. Avec des contrats clients à long terme qui ne peuvent être renégociés, Tool Gauge s'est tournée vers l'automatisation pour aider à atténuer et contenir les coûts de main-d'œuvre. Deux robots collaboratifs d'Universal Robots ont atteint cet objectif, tout en diminuant les rebuts et en améliorant la qualité des produits.

Et tout en réduisant le besoin de travailleurs supplémentaires pour des tâches répétitives et indésirables, Tool Gauge a aussi trouvé de nouvelles opportunités pour les employés d'ajouter de la valeur, d'améliorer la sécurité, et de gagner en satisfaction au travail.

Jim Lee, directeur général de Tool Gauge, fait face aux réalités starkes de faire des affaires sur un marché global.

Même si l'entreprise est proche de nombreux clients dans le Pacifique Nord-Ouest, ces clients peuvent faire des affaires n'importe où dans le monde, y compris dans des marchés de main-d'œuvre à coûts bien inférieurs.

« Il est devenu clair pour nous que la façon dont nous pouvons compétitionner n'est pas en ajoutant plus de corps mais en ajoutant plus de technologie, et ensuite en ajoutant plus de valeur en utilisant cette technologie », dit-il.

Les contrats à prix fixe de l'entreprise peuvent s'étendre sur cinq à sept ans, sans possibilité de renégocier même si les coûts de main-d'œuvre augmentent. Tool Gauge avait besoin de construire des efficacités — et a trouvé que les cobots d'Universal Robots (UR) étaient la solution parfaite.

Lee décrit les trois avantages clés des robots collaboratifs d'UR. « Nous avons choisi Universal Robots parce que premièrement, ce sont des cobots : nous avions toujours un peu peur d'utiliser l'automatisation car il y a un investissement capital énorme, mais ce n'est pas le cas avec Universal Robots. Deuxièmement, nous craignions de cloisonner des portions de notre fabrication pour y mettre des cellules d'automatisation, ce qu'on n'a pas à faire avec UR. Et troisièmement, nous pouvons configurer les cobots UR pour faire des centaines de choses différentes ; ils sont hautement configurables et faciles à déplacer. Donc pour nous, c'était vraiment la seule solution. »

Cobot implémenté : retour immédiat

Tool Gauge a installé deux cobots UR pour traiter des applications répétitives à forte intensité de main-d'œuvre dans ses départements pièces métalliques et pièces plastiques.

Côté métal, une pièce usinée en cuivre facilement endommagée était produite par un compagnon tourneur CNC entièrement dédié simplement pour retirer les pièces de la goulotte CNC, nettoyer, rincer, sécher, et les mettre en boîte. Maintenant, les pièces passent un capteur de proximité qui envoie un signal à un cobot UR3 pour les ramasser. Le cobot place les pièces dans un bain de rinçage, puis les tient devant un séchoir d'où elles tombent dans des cellules en carton individuelles.

Tool Gauge a pu utiliser l'assistant de palettisation intégré au cobot UR pour programmer facilement le robot pour déposer chaque pièce dans une cellule ouverte de la boîte en motif grille.

« Quand nous avons mis le Universal Robot en place, cela a représenté 9 000 $ d'économie de main-d'œuvre réduite sur la toute première commande, et nous nous attendons à la refaire plusieurs fois dans le futur », dit Lee, qui ne gaspille plus les talents de son tourneur mais peut le faire se concentrer sur des projets à plus haute valeur comme la mise en place et la programmation des machines CNC.

Le cobot double la production

Au département moulage par injection, un robot UR5 est utilisé pour un assemblage d'extrusion plastique complexe, ramassant des embouts pour un panneau plastique, les faisant passer par un distributeur de colle.

Après le dosage correct de la colle dans l'embout, l'UR5 place la pièce dans un actionneur sur une table où la pièce est serrée. Un opérateur prend alors le relais, inspecte le collage, et retire la pièce. Cette tâche nécessitait auparavant quatre opérateurs pour produire environ deux cents unités par jour. Maintenant, l'application automatisée nécessite un opérateur travaillant avec le cobot UR5 pour produire quatre cents unités par jour.

L'opération de collage avait aussi un taux de rebut assez élevé. L'ingénieur de fabrication de Tool Gauge, Steven Ouzts, explique : « Chaque fois que vous travaillez avec de la colle, il y a tellement de variables qui peuvent impacter négativement les résultats de votre produit, donc nous voulions passer du collage humain au collage robotique pour profiter de la répétabilité qu'un robot donne. Nos taux de rebut sont passés de 15 pour cent à seulement trois pour cent. »

Ajouté Lee : « Ce que je pensais être l'une des opérations d'assemblage les plus difficiles — utiliser un robot pour appliquer de la colle sur une surface très complexe — fonctionne très, très bien. »

Au-delà des économies de main-d'œuvre, Lee souligne aussi la qualité et la constance du collage robotique, et le fait que cela donne aux opérateurs le temps d'inspecter le collage plutôt que de juste produire la pièce le plus vite possible.

Non seulement il était difficile pour un opérateur humain de doser la colle exactement de la même façon à chaque fois, mais la blessure potentielle était aussi une préoccupation.

Dit Ouzts : « La zone où la colle doit être appliquée est incroyablement étroite, donc avec le temps, les opérateurs voyaient de la fatigue dans leurs mains. »

Cette fatigue est maintenant chose du passé.

« C'est très bien d'avoir le Universal Robot dans cette cellule à cause de sa sécurité. Vous n'avez pas à vous soucier de blessures résultant de ce cobot », dit-il.

Blesses par mouvements répétitifs en baisse

La CEO de Tool Gauge, Debbie Lee, dit que l'entreprise a connu des économies supplémentaires grâce à une diminution des blessures par mouvements répétitifs.

« Nous avons vu une réduction des réclamations Assurance Accidents du Travail sur notre sol de production, car la robotique prend en charge ces tâches monotones », dit-elle, ajoutant que les robots ont permis à Tool Gauge d'attirer les travailleurs plus jeunes, offrant un avantage d'embauche pour les jeunes diplômés qui veulent travailler avec des technologies excitantes et intéressantes. « Travailler avec les cobots, c'est quelque chose qu'ils apprécient, c'est plus un hobby qualifié, plutôt que juste arriver et faire tourner une machine. »

Programmation facile, clé pour certains travailleurs

Avant les Universal Robots, l'ingénieur de fabrication Ouzts avait une expérience robotique minimale — juste un peu de temps à l'université en utilisant un robot SCARA traditionnel, non intuitif.

Donc l'expérience de programmation facile d'UR a été un énorme bénéfice, dit-il. « En passant à Universal Robots, la nature intuitive de l'interface graphique utilisateur est ce qui m'a vraiment attiré. J'apprécie vraiment comment tous les termes dans le logiciel sont en langage courant. Je les comprends beaucoup plus facilement et sais exactement comment le code s'exécute du début à la fin, et j'obtiens un très bon retour graphique positif de ce que mes actions feront faire au robot. »

Un autre avantage des Universal Robots est la facilité de connecter des signaux d'entrée numériques et analogiques à une boîte de contrôle.

Ouzts a trouvé qu'utiliser le capteur de proximité était aussi simple que de brancher les fils sur l'une des entrées numériques 12 volts, le sélectionner depuis l'écran I/O sur le pendant d'enseignement de l'UR3, et attendre un signal du capteur pour dire au cobot quand il est temps de ramasser une pièce.

Les employés accueillent les collègues cobots

Une des premières raisons pour lesquelles Tool Gauge a regardé l'automatisation était de répondre à de sérieuses pénuries de main-d'œuvre. L'entreprise envisageait le besoin d'embaucher jusqu'à cent nouveaux employés qui n'étaient tout simplement pas disponibles sur le marché du travail tendu du Pacifique Nord-Ouest.

Avec les cobots UR, l'entreprise est capable de réduire ce nombre de moitié, tout en pouvant embaucher des travailleurs pour des emplois qu'ils veulent.

« Nous avons découvert que les gens qui faisaient les emplois que le robot ferait étaient vraiment contents de ne plus avoir à faire ces emplois », dit Lee. « Je pense qu'on va en commander beaucoup plus parce que les gens aiment travailler à côté des robots. Ils sont silencieux, et très prévisibles en termes de ce qu'ils produisent et du nombre de choses qu'ils peuvent faire. Si vous demandez à tous nos employés s'ils auraient des inquiétudes à travailler à côté d'un Universal Robot, ce serait emphatiquement, 'Absolument aucune'. »

ROI plus rapide qu'anticipé

Dans l'industrie aérospatiale, où les designs de produits peuvent rester inchangés pendant 20 ou 30 ans, les attentes de retour sur investissement capital sont plus longues que dans beaucoup d'autres industries. Lee pensait initialement qu'un retour sur l'investissement robot de trois ou quatre ans serait bien. Il a été agréablement surpris par les Universal Robots, voyant 50 pour cent de ROI sur l'UR5 dans le premier quart de production, et similaire pour l'UR3, avec un retour sur investissement attendu pour les deux robots sous un an. « Nous sommes très ravis de cela », dit-il.

La capacité des cobots à être facilement déplacés et reprogrammés pour des processus additionnels, avec des changements faciles d'outillage de bout de bras, permet à Tool Gauge d'envisager une large gamme de tâches où les avantages des cobots peuvent améliorer les processus et la sortie.

Par exemple, les robots traditionnels sur presses à injection pourraient être remplacés par des robots collaboratifs, et les cobots pourraient charger des presses et autres tâches d'usinage, ainsi que l'assemblage final.

Aussi facile que ce soit de déplacer les cobots vers de nouvelles applications, l'ingénieur Ouzts a hâte d'introduire plus de Universal Robots pour prendre en charge des emplois à haut volume additionnels, incluant un pour le rivetage et l'assemblage.

« Une pièce particulière nécessite 20 rivets à installer, et comme c'est si haut volume, nous avons immédiatement vu une application pour un robot là », dit-il. « Nous pouvons avoir un pistolet à riveter semi-automatique attaché au bout du bras qui peut faire tout le rivetage pour nous. Nous prévoyons de faire cela à la presse de moulage par injection, donc cette pièce n'a jamais à quitter cette zone pour des opérations secondaires. »