Révolutionner la production : comment l'automatisation personnalisée et la robotique stimulent l'efficacité manufacturière

Équipement d'automatisation personnalisé : comment la robotique transforme la fabrication

L'automatisation et la robotique sont relativement nouvelles dans l'histoire humaine, mais sont devenues des parties intégrantes de nos opérations quotidiennes. Des portes automatiques à la robotique chirurgicale, ces technologies inondent presque tous les secteurs. L'équipement d'automatisation est particulièrement excitant pour l'industrie manufacturière, les systèmes plus récents offrant des solutions d'automatisation plus complètes. Pour comprendre l'enthousiasme entourant l'avenir de la robotique dans la fabrication, il faut comprendre ce que signifie l'automatisation industrielle, comment elle s'est développée et ce qu'elle offre à la fabrication moderne.

Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ?

D.S. Harder, un responsable de l'ingénierie chez Ford Motor Company, a inventé le mot « automatisation » en 1946 pour décrire des machines qui effectuaient des tâches autrefois réalisées par des humains sur la chaîne de production automobile. Le terme a légèrement évolué au fil du temps pour désigner une technologie qui effectue des processus spécifiques, préétablis, en réponse à un retour d'information sans intervention humaine. L'automatisation est souvent confondue avec la mécanisation, qui fait référence au remplacement de la main-d'œuvre humaine par des machines, bien que l'automatisation accompagne généralement la mécanisation.

Dans l'industrie manufacturière, l'automatisation industrielle fait référence à l'utilisation de systèmes de contrôle basés sur l'ordinateur ou le robot qui effectuent des processus dans un environnement de fabrication. Les systèmes de fabrication automatisés fonctionnent à l'intérieur des usines et effectuent des opérations qui comprennent la manutention des matériaux, le traitement, l'assemblage et l'inspection. Ces tâches sont brièvement expliquées ci-dessous :

• Manutention des matériaux : Ces tâches sont relativement simples, impliquant un robot déplaçant du matériel d'un endroit à un autre. Cela pourrait inclure le chargement et le déchargement de machines, le transfert sur convoyeur, l'arrangement des matériaux, etc.
• Traitement : Comme son nom l'indique, cette tâche implique qu'un robot effectue un processus préétabli pour modifier une pièce, généralement à l'aide d'un outil. Cela peut inclure des tâches telles que le soudage, la peinture par pulvérisation, le meulage ou le polissage.
• Assemblage : L'assemblage est l'arrangement et la fixation de pièces pour compléter un produit complet. Les robots sont de plus en plus utilisés dans le processus d'assemblage afin de réduire la main-d'œuvre humaine et d'améliorer la vitesse de production.
• Inspection : L'inspection est l'évaluation visuelle d'un produit complet pour déterminer s'il répond aux spécifications. Les robots sont de plus en plus utilisés dans cette capacité, utilisant des capteurs pour comparer la pièce aux spécifications plus rapidement et plus complètement qu'un humain ne le peut.

L'essentiel de l'automatisation robotique dans la fabrication est qu'elle couvre une large gamme de tâches avec une intervention humaine réduite. Plus le système de robot industriel est avancé, moins la participation humaine est impliquée dans ce système.

Brève histoire de l'automatisation

L'idée de dispositifs automatiques existe depuis des siècles. La première description connue d'un mécanisme automatique a été créée par l'ingénieur grec Héron d'Alexandrie au premier siècle avant J.-C., qui a créé une idée pour des portes s'ouvrant automatiquement à l'aide d'un système à vapeur. Bien que cette conception n'ait jamais pris de l'ampleur, le calife de Bagdad a inclus cette idée et d'autres dans sa compilation du neuvième siècle intitulée « La science des mécanismes ingénieux ». Ce texte a été utilisé par le monde arabe pour explorer les possibilités de l'automatisation au cours des siècles suivants, bien que beaucoup de progrès aient été perdus pendant les âges sombres.

La Renaissance a vu un regain d'intérêt pour l'automatisation, et le texte du calife a servi de base à l'exploration de ce sujet. Le livre a inspiré de nombreux scientifiques et leaders de pensée de la Renaissance, notamment Léonard de Vinci, à s'engager avec ces idées, culminant dans la création d'automates par des artisans suisses au 18e siècle. Bien que ces automates ne fussent que des poupées mobiles qui servaient principalement de sources de divertissement et d'attrait esthétique, ils étaient la première pierre angulaire vers l'automatisation moderne.

Les idées de Léonard de Vinci et d'autres scientifiques de la Renaissance ont encore inspiré les inventeurs de la Révolution industrielle. Ces inventeurs ont répondu à la demande croissante de production en se tournant vers les machines et en explorant les possibilités de l'automatisation. Le plus notable de ces inventeurs était Nikola Tesla, qui a inventé de nombreux modèles robotiques, y compris un bateau robotique. Ces idées ne se sont pas pleinement concrétisées dans un cadre industriel, cependant, avant le 20e siècle.

L'histoire moderne des robots automatisés dans la fabrication

La première exploration des robots au 20e siècle a eu lieu dans les arts. Une pièce intitulée « Les Robots universels de Rossum » a été créée à Prague en 1921, mettant en scène des robots qui effectuaient le travail humain, puis se révoltaient et détruisaient la terre. La pièce a créé une peur des robots qui a persisté. Cependant, cela n'a pas empêché d'autres de reprendre et d'explorer l'idée plus loin. Le plus célèbre, Isaac Asimov, a écrit abondamment sur les implications potentielles de l'utilisation généralisée de la robotique, développant les lois fondamentales de la robotique qui sont encore utilisées aujourd'hui. En fait, le travail d'Asimov a inspiré les inventeurs qui ont développé les premiers robots industriels automatisés.

George Charles Devol a inventé le premier robot industriel en 1954, puis s'est associé à Joseph F. Engelberger, fan d'Asimov et entrepreneur, pour créer la société de robotique Unimation. Le robot qu'ils ont créé, l'Unimate, était un simple robot à un bras. Il a été installé pour la première fois dans l'usine de General Motors à Trenton en 1961 pour servir de machine de moulage sous pression. À partir de là, le bras robotique a gagné du terrain dans de multiples industries, effectuant de la manutention et du traitement de base des matériaux.

Les bras de robots industriels ont continué d'évoluer dans les années 60 et 70, progressant avec de nouvelles technologies comme l'ordinateur et le circuit intégré. Ces robots étaient capables de remplacer les humains pour des tâches lourdes, dangereuses ou monotones, et à la fin des années 1970, l'exploration et l'investissement dans la robotique ont explosé. Les années 1980 ont vu un ralentissement significatif de l'adoption de la robotique, principalement en raison d'installations inappropriées, d'erreurs de fabrication et d'autres problèmes qui ont causé des dommages à plusieurs usines. Finalement, l'utilisation de la robotique a repris, et l'invention et l'intégration de capteurs ont aidé la robotique à atteindre une utilisation généralisée au 21e siècle.

Avantages et inconvénients de l'automatisation industrielle

L'automatisation a été adoptée dans de nombreux contextes industriels, et il n'est pas difficile de comprendre pourquoi. Les solutions d'automatisation offrent aux entreprises manufacturières une large gamme d'avantages. Certains de ces avantages sont expliqués plus en détail ci-dessous.

1. Productivité plus élevée

Même les travailleurs les plus productifs ont leurs limites, et les employés ont besoin de temps pour dormir, célébrer les fêtes et passer du temps avec leur famille. Il n'en va pas de même pour un robot. Alors que les usines ont besoin de trois quarts pour fonctionner 24/7 avec des employés humains, les robots peuvent accomplir la même chose sans repos ni changement de quart. De plus, les robots peuvent maintenir un niveau élevé de vitesse et de précision car ils ne se fatiguent pas et ne perdent pas l'attention tout au long de la journée. Ces facteurs signifient qu'une entreprise peut réaliser des améliorations significatives de la productivité en mettant en œuvre des solutions d'automatisation industrielle dans ses processus de fabrication.

2. Délais plus courts

L'automatisation aide à réduire le temps entre la commande d'un client et la livraison du produit. Au lieu d'attendre que les ouvriers humains terminent le processus du début à la fin, les machines automatisées peuvent accomplir les mêmes tâches en moins de temps. Cela permet aux entreprises de devancer leurs concurrents.

3. Qualité supérieure

L'erreur humaine est toujours un problème lors de l'emploi de travailleurs humains. Les humains sont limités dans leur précision et peuvent se fatiguer et perdre l'attention tout au long de la journée, réduisant leur capacité à maintenir un haut niveau de précision. Les robots ne rencontrent pas le même problème. En automatisant les processus, les entreprises peuvent atteindre un niveau plus élevé de précision et d'uniformité dans leur production, ce qui se traduit par une meilleure qualité globale du produit.

4. Réduction des déchets

Une plus grande précision entraîne moins d'erreurs et moins d'erreurs signifie moins de rebut. Lorsqu'un ouvrier humain commet une erreur, cela peut entraîner la mise au rebut d'une pièce ou le gaspillage de matériaux. L'équipement robotique automatisé ne commettra pas ce genre d'erreurs, ce qui entraîne moins de déchets. Cela aide également à réduire les coûts des matériaux pour les entreprises utilisant des équipements automatisés.

5. Flexibilité accrue

Lorsqu'un processus est modifié sur la chaîne de montage, les humains peuvent nécessiter une formation importante pour effectuer le changement. Même si les travailleurs apprennent rapidement le nouveau processus, la formation peut prendre des heures dans la journée, entraînant une perte de productivité. Les robots, en revanche, ne nécessitent qu'un changement de programmation pour modifier leurs processus. En conséquence, l'automatisation rend le processus de fabrication significativement plus flexible et adaptable au changement.

6. Précision accrue des informations

La robotique moderne et l'équipement de contrôle ont commencé à mettre en œuvre la collecte automatisée de données dans leurs processus essentiels. Ce type de données permet aux fabricants de collecter des informations clés sur la production qui peuvent aider à maintenir et améliorer les processus de manière significative. La surveillance des données de ce type peut aider à identifier quand une machine rencontre des difficultés et peut avoir besoin de maintenance. Elle peut également aider à identifier les goulots d'étranglement dans le processus de fabrication. En bref, la collecte de données fournit aux décideurs des faits, leur permettant de prendre des décisions éclairées sur leurs processus.

7. Sécurité améliorée

Généralement, l'automatisation industrielle est utilisée pour effectuer des tâches qui sont répétitives, dangereuses ou impliquent des outils dangereux ou maladroits. Tous ces facteurs augmentent le danger pour les travailleurs. Les tâches répétitives peuvent ennuyer le travailleur et l'amener à perdre l'attention et à négliger une étape de sécurité cruciale, tandis que les outils lourds et maladroits sont plus susceptibles d'être laissés tomber ou mal manipulés et de causer des blessures. L'automatisation industrielle prend en charge ce type de tâches, rendant la chaîne de production plus sûre pour les employés. Cela est particulièrement important en raison de la loi américaine sur la sécurité et la santé au travail de 1970 (OSHA), qui fait de la sécurité des travailleurs l'une des principales préoccupations de toute entreprise. En fait, l'OSHA est l'un des principaux moteurs de l'adoption de l'automatisation dans les contextes industriels.

8. Coûts de main-d'œuvre réduits

La main-d'œuvre humaine est coûteuse — entre la formation des employés, les soins de santé, l'indemnisation des travailleurs, les primes, la couverture de retraite, les congés payés et les vacances, les employés peuvent coûter des sommes importantes aux entreprises. Bien qu'il sera toujours nécessaire d'investir dans du personnel de qualité, les entreprises peuvent être habilitées à réduire ou à redistribuer les coûts de main-d'œuvre grâce à l'automatisation. L'automatisation gère efficacement et efficacement toutes les tâches chronophages et répétitives, réduisant le besoin pour les humains d'assumer ces tâches. En conséquence, l'entreprise peut avoir besoin de moins d'employés ou être habilitée à redistribuer les employés vers d'autres emplacements ou spécialités au sein de l'entreprise.

9. Pénuries de main-d'œuvre atténuées

Les vacances, les maladies ou les pénuries de main-d'œuvre causées par l'économie sont un problème sérieux pour de nombreuses entreprises qui comptent sur la main-d'œuvre humaine dans leurs usines. Les robots, cependant, ne tombent jamais malades et ne quitteront jamais votre entreprise. Cela signifie que la disponibilité de la main-d'œuvre est plus cohérente pour les entreprises utilisant des machines automatisées.

10. Coûts d'exploitation réduits

Les avantages ci-dessus se combinent pour entraîner une amélioration des profits et une réduction des coûts d'exploitation pour les entreprises utilisant l'automatisation. La réduction des coûts de main-d'œuvre humaine et de matériaux réduit les frais généraux impliqués dans la production, tandis que l'amélioration de la qualité des produits et des chiffres de production signifie que plus de produits de qualité sont produits et vendus. Même en tenant compte de la maintenance régulière requise pour les machines automatisées personnalisées, elle pâlit en comparaison des économies de coûts et des améliorations de profits qu'offrent les machines automatisées.

Ces avantages font des solutions d'automatisation dans la fabrication une option hautement souhaitable. Cependant, bien que ces avantages soient impressionnants, d'autres facteurs peuvent être considérés comme des inconvénients :

1. Premièrement, l'investissement initial associé à la mise en œuvre de l'automatisation — l'équipement d'automatisation robotique est extrêmement coûteux en soi, mais les coûts augmentent à mesure que vous incluez les dépenses de personnalisation et d'installation.
2. Deuxièmement, les entreprises doivent consacrer du temps et de l'argent à la formation des employés sur la façon d'utiliser correctement ce nouvel équipement.
3. Enfin, le déplacement des travailleurs est un facteur discuté par beaucoup en ce qui concerne l'automatisation — bien que les travailleurs soient souvent reconvertis et placés dans des environnements de travail plus sûrs, perdre son emploi au profit d'une machine peut causer un stress émotionnel, surtout s'il peut entraîner une relocalisation géographique.

L'avenir de la robotique dans la fabrication

Même si les robots industriels jouent des rôles essentiels dans la fabrication moderne, la technologie impliquée continue de progresser. Par exemple, l'intelligence artificielle devrait être la prochaine technologie révolutionnaire à améliorer les capacités des robots industriels, permettant aux robots d'apprendre, de raisonner, de résoudre des problèmes et même de comprendre le langage. Une intelligence artificielle de cette nature pourrait permettre aux robots de fabrication de communiquer et d'accepter des instructions de haut niveau et même de prendre des commandes verbales.

Solutions robotiques de RG Group

L'automatisation est la voie du monde moderne, en particulier dans l'industrie manufacturière. Les nombreux avantages offerts par les machines automatisées en font une étape logique pour de nombreuses entreprises manufacturières, et de nombreuses entreprises avec une automatisation existante choisissent d'explorer des options avancées pour suivre les concurrents. La clé d'une intégration d'automatisation réussie pour les entreprises, cependant, est une solution personnalisée. Si votre entreprise s'intéresse à l'équipement d'automatisation personnalisé pour la fabrication, RG Group peut vous aider.

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