Zebra Technologies élargit son portefeuille d'automatisation avec l'acquisition de Fetch Robotics

Les robots mobiles autonomes sont plus que de la manutention automatisée

Zebra Technologies, fabricant d'outils pour numériser et automatiser les flux de travail, avait déjà augmenté les travailleurs de première ligne dans de nombreuses industries avec ses scanners de codes-barres et ordinateurs mobiles portables. L'ajout de robots mobiles autonomes (AMR) à ses offres par l'acquisition de Fetch Robotics semblait une bonne étape suivante.

Lorsque l'acquisition s'est finalisée en 2021, Zebra, basée à Lincolnshire, Illinois, a obtenu un deux-en-un, incluant à la fois la force et l'intelligence.

À une extrémité du spectre, elle offre maintenant une technologie capable d'accomplir des tâches lourdes et de force brute comme soulever, transporter et tirer des charges lourdes. Après programmation, Fetch et d'autres AMR utilisés dans la fabrication peuvent agir de manière autonome pour décharger des camions à un quai, emmener des matériaux au stockage et les mettre sur une étagère, transporter des composants vers une ligne de fabrication, devenir une partie virtuelle de cette même ligne, et même sortir les poubelles.

L'autonomie des AMR rappelle les voitures autonomes, mais ces robots ont déjà des normes de sécurité en place pour garantir qu'ils peuvent fonctionner en toute sécurité autour des humains.

À l'autre extrémité du spectre, les AMR peuvent avoir des « cerveaux » logiciels sophistiqués capables d'appliquer l'intelligence artificielle à la gestion logistique. Leurs applications peuvent analyser les travaux à faire et associer les tâches individuelles aux actifs disponibles pour faire le travail.

« C'est exactement tout notre focus, l'orchestration », a déclaré Daniel Theobald, fondateur et CIO de Vecna Robotics, Waltham, Mass. « C'est comme être un grand maître d'échecs. »

Comment obtenir le meilleur débit dans votre installation malgré le fait qu'elle soit dynamique et imprévisible ? Les camions arrivent en retard, les gens ne se présentent pas au travail et des équipements tombent en panne. Theobald a dit que l'utilisation seule du logiciel d'orchestration Pivotal de Vecna a doublé le débit dans une installation d'expédition sans ressources supplémentaires lorsqu'il a été utilisé pour déterminer les meilleures affectations en temps réel.

« Cela semble probablement incroyable, mais la raison pour laquelle cela fonctionne si bien est que le débit d'une installation est ultimement limité à un moment donné à cause d'un seul goulot d'étranglement », a dit Theobald. « Et les êtres humains ne sont pas bons pour déterminer [en temps réel] où se trouve ce goulot. C'est ce en quoi l'IA est bonne, regarder le système dans son ensemble, en tenant compte de milliers de variables. »

Pourquoi tout cela est-il important ? Simplement, les AMR permettent aux machines et aux humains de faire ce qu'ils font de mieux.

Les machines sont bonnes pour fournir la force nécessaire pour accomplir les tâches. Ce n'est pas le cas des humains, dont les corps souffrent quand ils essaient de faire des tâches physiques au-delà de leurs capacités. Avec les machines, l'ingénierie peut être appliquée pour accommoder des charges plus lourdes. Quand leurs batteries s'épuisent, elles peuvent être rechargées. Si quelque chose casse, la pièce peut être réparée ou une nouvelle installée.

Intelligence augmentée pour la planification

Les humains, malheureusement, ne sont pas non plus bons pour prendre en compte tous les facteurs qui affectent la performance dans une usine, mais c'est ce que les logiciels avec IA s'exécutant sur le serveur de l'entreprise ou dans le cloud font vraiment bien.

Le logiciel robotique basé sur le cloud de Fetch Robotics, FetchCore, a la capacité non seulement d'optimiser les robots ou d'optimiser les travailleurs humains, mais peut les optimiser collectivement d'une manière hautement productive et efficace, a déclaré Jim Lawton, vice-président et directeur général de l'automatisation robotique chez Zebra Technologies/Fetch Robotics.

« Ce que nous sommes capables de faire chez Zebra, c'est d'optimiser à la fois les AMR et les personnes », a dit Lawton. « Donc, si j'ai besoin qu'une chose spécifique soit faite, je peux coordonner les deux pour que la personne et le robot arrivent au même moment, au même endroit, et fassent ce qu'ils doivent faire. Ensuite, la personne est guidée vers sa prochaine tâche, et le robot est guidé vers sa prochaine tâche et vous fonctionnez constamment d'une manière beaucoup plus optimisée. »

Cette efficacité et optimisation sont critiques dans la fabrication, où les pénuries chroniques de main-d'œuvre existaient même avant la Grande Démission qui a commencé en 2021 pendant la pandémie. Des opérations efficaces peuvent également libérer du temps pour la formation continue nécessaire pour garder les travailleurs engagés et pertinents dans un monde où l'automatisation est laissée pour faire littéralement le travail lourd.

Les AMR peuvent-ils devenir partie de la chaîne de montage ?

Flex Ltd., un fabricant sous-traitant mondial de 24 milliards de dollars basé à San Jose, Californie, a commencé à utiliser des AMR il y a environ 10 ans et en a maintenant plus de 300 dans ses plus de 100 sites. Leurs robots sont utilisés dans les opérations, l'usine, l'entrepôt, la logistique, le dépôt de service, la réparation et les paramètres de stockage de matériaux.

« L'élément principal des AMR est qu'ils nous aident avec la sécurité et l'ergonomie et soutiennent également nos opérations dans l'Industrie 4.0, où les choses sont connectées », a déclaré Murad Kurwa, vice-président de l'ingénierie de fabrication avancée.

Grâce à l'utilisation des AMR, Flex a réalisé environ 20 000 heures de gains de productivité des travailleurs, selon les chiffres fournis par l'entreprise.

« Les robots mobiles automatisés sont plus qu'une nécessité pour Flex », a dit Kurwa. « Nous utilisons les AMR dans de nombreux domaines pour soutenir le mouvement de matières premières, d'encours, apporter les produits finis à la station de chargement pour l'expédition et diverses autres tâches qui libèrent notre capacité humaine pour se concentrer sur des tâches plus qualifiées dans la transformation des produits et pour répondre aux attentes de nos clients. »

Flex voit un rôle plus large pour ses AMR à l'avenir, cependant, à la fois littéralement et figurativement.

L'entreprise a commencé à examiner la connectivité 5G pour les AMR, et a fait quelques travaux de preuve de concept et des pilotes.

« La 5G en remplacement du Wi-Fi/LTE actuel fournit un spectre de signal plus large avec un réseau privé, permettant aux récepteurs comme les AMR de fonctionner en continu à une plus longue distance sans décroissance de signal ni latence, ce qui peut provoquer l'arrêt des AMR », a dit Kurwa.

Une possibilité pour les AMR chez Flex est de devenir une partie virtuelle d'une chaîne de montage, rendant le plancher de production plus flexible et capable de se convertir à différents projets. L'entreprise explore également l'utilisation d'AMR pour connecter le transport entre les étapes d'une ligne en mouvement où il y a un monument (par exemple, un four) qui ne peut pas être déplacé.

« Au lieu d'avoir un flux linéaire, l'AMR peut venir récupérer la pièce et contourner ce monument et se connecter à l'étape suivante en utilisant le convoyeur sur le dessus de l'AMR », a dit Kurwa.

La plus grande erreur serait de ne pas exploiter pleinement les capacités des AMR, a dit Theobald.

« Une partie de la magie ici est de savoir quelles sont ces premières tâches qui sont le mieux adressées par cette technologie parce que nous sommes encore au début de cette courbe d'adoption », a-t-il dit. « Vous savez, choisir les bonnes premières tâches peut faire une énorme différence. »

Par exemple, considérez le propriétaire d'usine qui remplace les chariots élévateurs conduits par des travailleurs humains par des chariots élévateurs sans conducteur et continue les affaires comme d'habitude. Ils ignorent le fait que l'équipement sans conducteur a tout un ensemble d'attributs – il ne prend pas de pauses, il ne se fatigue pas, il peut fonctionner pendant des quarts entiers, son horaire est coordonné et planifié avec l'IA – qui sont différents et dépassent les limites des travailleurs humains.

« Généralement, ce n'est pas la bonne approche », a dit Theobald. « Souvent, il vaut la peine de repenser vos flux de travail. »

La variabilité donne aux AMR une chance de briller

Une fois que les travailleurs humains ont un AMR, ils veulent qu'il soit facile à déployer.

« Les gens comprennent très bien leurs processus », a dit Lawton. « Ils n'ont pas nécessairement besoin de comprendre la robotique. Donc nous avons développé une technologie pour que les gens définissent très simplement leur espace, leur flux de travail. »

Historiquement, il a fallu 300 heures pour programmer un robot, mais l'AMR de Fetch Robotics peut être opérationnel en une journée, a-t-il dit. Programmer l'AMR signifie généralement le conduire autour d'une usine. Avec Fetch Robotics, les utilisateurs utilisent une méthode glisser-déposer pour configurer le logiciel FetchCore.

« Vous devez être capable de faire fonctionner quelque chose dans une installation vraiment rapidement et cela doit pouvoir accommoder les variabilités normales que vous voyez dans un environnement typique », a-t-il dit. « C'est là qu'un AMR brille vraiment. »

Finalement, une usine peut avoir une flotte hétérogène d'AMR, tous avec leur propre logiciel de gestion de flotte. Que faire alors pour les faire travailler ensemble ?

Si certains de vos robots viennent de Vecna, vous êtes prêt. C'est parce que son logiciel Pivotal est agnostique au type de ressource dans un scénario de gestion de tâches. « Cela pourrait être un humain, pourrait être notre robot, pourrait être un robot d'un autre fournisseur, pourrait être un équipement actionné manuellement », a dit Theobald. « Il a la capacité d'attribuer des tâches à n'importe lequel de ceux-ci en fonction de leurs capacités, emplacement et disponibilité. »

En attendant, MassRobotics, Boston, un centre d'innovation à but non lucratif pour la robotique et les appareils connectés que Theobald a cofondé, a publié une norme d'interopérabilité, MR Interop, pour le rapport robot-gestion de flotte. Elle est également en train de créer la prochaine version de la norme pour permettre l'affectation de tâches aux robots. MassRobotics travaille aussi sur une norme d'interopérabilité pour les chargeurs.

« Nous espérons qu'à l'avenir, les logiciels de gestion de flotte de n'importe quelle entreprise pourront simplement utiliser MR Interop et n'auront pas besoin d'intégrer directement avec ces autres robots », a-t-il dit. « MR Interop est une norme qui rend ce processus plus facile. » La norme d'interopérabilité a déjà un effet. Des entreprises comme FedEx ont dit qu'elles n'achèteraient pas de robots qui ne sont pas conformes à la norme d'interopérabilité de MassRobotics, a dit Theobald. FetchCore a la capacité de gérer une flotte hétérogène d'AMR de différents fournisseurs, mais ne l'a pas encore fait, a dit Lawton.

Quant à Flex, même s'il utilise des centaines de robots de trois fournisseurs, aucun d'entre eux ne cohabite dans la même installation, a dit Kurwa.

Le fait d'avoir des AMR qui se branchent et fonctionnent ensemble aide non seulement l'utilisateur. Cela a aussi un effet sur la croissance de l'industrie elle-même. « Les industries ne se développent pas tant que cette histoire d'interopérabilité n'est pas résolue, alors nous avons décidé de prendre une page de l'industrie informatique ou de l'industrie du téléphone portable », a dit Theobald. « Vous pourriez parler de l'industrie de la cassette vidéo, toute l'histoire VHS vs beta. Ce sont des processus très désordonnés qui prennent parfois des décennies et ralentissent vraiment l'adoption par les clients de ce type d'outils. »

La croissance des AMR engendre accessoires et logiciels tiers

À mesure que l'utilisation des robots mobiles autonomes grandit, le besoin de logiciels pour contrôler des flottes d'AMR de fournisseurs disparates et d'accessoires de haut de chariot à utiliser avec eux grandit aussi.

Un fabricant d'AMR, Mobile Industrial Robots (MiR), Odense, Danemark, a délibérément créé un robot à plateforme ouverte.

« Pensez à nous comme juste le robot de base avec une batterie lithium-ion 48 volts, et nous permettons aux gens de construire ce qu'ils veulent dessus », a dit Matt Charles, directeur des ventes, Midwest et Canada. « Vous pouvez mettre un bras robotique dessus et cela serait alimenté par notre batterie et communiquer en aller-retour avec notre robot, quand bouger, quand aller. »

Bien qu'un bras robotique soit possible, les trois principaux modules de haut de chariot pour les AMR de MiR sont un convoyeur à bande, un système de goupillage pour attacher des chariots et un lève-palette, a dit Charles.

ROEQ (prononcé RO-eek, et dont le nom est une version raccourcie de « robotic equipment »), Vissenbjerg, Danemark, est le principal fournisseur d'accessoires de haut de chariot de MiR. En fait, l'entreprise a été créée spécifiquement pour construire des modules de haut de chariot pour les AMR MiR, y compris des chariots, rouleaux supérieurs, élévateurs et racks. Les cofondateurs de ROEQ, Michael E. Hansen et Benni S. Lund, ont été appelés chez MiR dans leur capacité précédente d'ingénieurs consultants, et ont vu une opportunité qui les a menés à créer une entreprise.

« C'est là qu'ils ont découvert un vide sur le marché dans le sens qu'ils ont une excellente technologie, une excellente plateforme pour déplacer des choses mais tout l'écosystème devait être complet avec les bons outils pour pouvoir ramasser, déposer et transférer des matériaux », a dit Shermine Gotfredson, directrice des ventes mondiales chez ROEQ. « Et c'était le maillon manquant. »

Leur premier produit était le TMC 300, un rack de haut de chariot, qui est encore en production. Les dernières nouvelles offres de ROEQ sont le TMS-C500 Ext et S-Cart500Ext, qui sont conçus pour fonctionner ensemble. La nouvelle combinaison module/chariot double efficacement la charge utile de l'AMR 250 de MiR de 250 kg à 500 kg. Le module supérieur TMS-C500 Ext permet également le transport de charges jusqu'à 1,2 m de longueur sans compromettre la sécurité.

Bien que ROEQ ait jusqu'à présent aligné son activité avec les robots MiR, les propriétaires d'usines peuvent ne pas être si loyaux. Même si les fabricants fournissent des logiciels pour gérer leurs AMR, atteindre l'interopérabilité avec une flotte de robots hétérogènes est plus compliqué. « C'est un défi commun que les fabricants ont, et il y a beaucoup de poussée pour l'interopérabilité et les flottes interopérables qui peuvent se mélanger et travailler ensemble », a dit Charles. « C'est quelque chose sur lequel nous travaillons et il y a d'autres entreprises qui développent des solutions aussi. »

L'une de ces entreprises est AWS (Amazon Web Services Inc.)

Bien qu'il puisse être possible de modifier le logiciel de contrôle d'un AMR pour qu'il agisse comme gestionnaire de flotte pour des robots de fournisseurs disparates, AWS a créé AWS IoT RoboRunner pour fournir l'infrastructure pour intégrer des robots mobiles de fournisseurs sélectionnés avec des systèmes de gestion du travail et construire des applications de gestion de flotte robotique. Plus tôt cette année, RoboRunner était en prévisualisation dans un cadre de laboratoire, et devrait être déployé peu après dans des environnements de production.

En plus de fournir l'infrastructure pour construire des applications de gestion de flotte, AWS IoT RoboRunner fournit deux bibliothèques logicielles – une bibliothèque de gestionnaire de tâches et une bibliothèque de passerelle de flotte – ainsi que des exemples d'applications, facilitant ainsi pour les développeurs la construction de leurs applications de gestion robotique au-dessus d'AWS IoT RoboRunner.

De plus, AWS IoT RoboRunner élimine le besoin de nombreuses intégrations entre différents systèmes de contrôle de robots et le système de gestion du travail d'une usine. Au lieu de cela, tous les systèmes s'intègrent avec AWS IoT RoboRunner, et le service connecte automatiquement tous les systèmes intégrés.

Aussi, AWS IoT RoboRunner facilite pour les développeurs la construction d'applications de gestion avec la bibliothèque de développement du gestionnaire de tâches. Cette bibliothèque vient aussi avec un exemple d'application d'orchestration de tâches qui inclut une fonctionnalité de gestion d'espace partagé. Les développeurs peuvent utiliser cet exemple d'application comme point de départ pour accélérer leur développement d'application.

« De plus en plus de clients dans la fabrication, la logistique et les biens de consommation utilisent la robotique et les systèmes autonomes dans leurs opérations mais peinent à gérer ces systèmes pour orchestrer des tâches robotiques complexes comme la préhension d'objets et l'inspection dans les entrepôts à travers des flottes ou des robots », a dit Eric Anderson, directeur général, robotique et systèmes autonomes, AWS. « Avec AWS IoT RoboRunner, nous rendons plus facile pour les clients d'incorporer, gérer et orchestrer la robotique dans leurs opérations et de rendre leurs systèmes autonomes plus intelligents, basés sur la même technologie utilisée dans les centres logistiques et de fulfillment d'Amazon. »