Exploiter les robots collaboratifs : booster l'efficacité et la croissance des PME manufacturières

Les robots font partie de l'industrie depuis plus longtemps qu'on ne le pense. Le brevet du premier robot industriel, l'Unimate, a été accordé en 1961. Si les robots étaient parfois utilisés par les grands fabricants, comme les équipementiers automobiles (OEM), ils étaient rarement une option pour les petits et moyens fabricants (PME).

Cependant, les temps ont changé. Les robots sont désormais souvent considérés comme des outils essentiels pour les PME, permettant aux opérations plus modestes de rivaliser avec les grands acteurs. C'est particulièrement vrai avec la nouvelle vague de « robots collaboratifs ». Selon la Robotics Industries Association, un robot collaboratif, aussi appelé « cobot », est spécifiquement conçu pour travailler directement avec les humains, côte à côte, dans un espace de travail collaboratif défini.

Que proposent les cobots aux fabricants ?

Pour chaque employé de fabrication occupé qui souhaite avoir un bras supplémentaire, les robots collaboratifs peuvent fournir des bras high-tech avec caméras et capteurs de mouvement, conçus avec différentes portées et charges utiles. Contrairement aux machines « autonomes » à une seule tâche, la technologie des robots collaboratifs peut imiter les multiples mouvements main-bras nécessaires pour des tâches répétitives telles que l'inspection de petites pièces automobiles ou d'ensembles de moyeux de roue.

Les robots collaboratifs peuvent libérer les employés des tâches répétitives pour qu'ils se concentrent sur des tâches nécessitant des compétences plus avancées. Par exemple, trois personnes qui consacraient auparavant leur temps à l'inspection d'un seul bac peuvent désormais être affectées à des tâches comme la conduite d'un chariot élévateur, selon Brian Pelke, président de Kay Manufacturing à Calumet City, Illinois. « Nous voulons qu'ils utilisent leur cerveau plus que leurs mains », dit Pelke.

Pelke a récemment vanté les nombreux avantages en ROI des robots collaboratifs dans un article du Chicago Tribune. Pelke a acheté son premier robot collaboratif pour moins de 50 000 $ et l'a rendu pleinement opérationnel en 30 jours. Il a fallu moins de 90 minutes aux employés pour terminer le tutoriel de programmation de base.

Pelke affirme que les cobots ont permis à Kay d'économiser environ 150 000 $ en coûts d'emballage en déplaçant les tâches des opérateurs de machine loin de l'emballage des pièces finies. Pelke a noté que les machines peuvent détecter de manière cohérente les défauts visuels sur les pièces automobiles, alors que les humains — qui peuvent se fatiguer ou se distraire — ne les détectent que 9 fois sur 10.

Un autre avantage des cobots est leur mobilité, qui leur permet de s'adapter à presque n'importe quel espace de travail. La plupart des machines pèsent bien moins de 80 livres et ont une empreinte de quelques pouces. Elles nécessitent beaucoup moins d'énergie pour fonctionner que les robots traditionnels et peuvent être redéployées pour de multiples applications sans modifier les lignes de production. Idéales pour les petits travaux et les changements rapides, les cobots effectuent

des tâches récurrentes à des niveaux de cohérence très élevés.

Ce que l'avenir réserve pour les robots collaboratifs

Les ventes de robots collaboratifs devraient croître de 34 % d'ici 2026, avec des dépenses robotiques mondiales estimées à 13 milliards de dollars, selon l'article du Tribune. Et la Robotic Industries Association a récemment signalé un nombre record de robots expédiés vers des entreprises nord-américaines au premier trimestre 2018.

Mais les ne représentent actuellement que trois pour cent des ventes de robots, selon l'article du Tribune, possiblement parce que la technologie des robots collaboratifs est encore très émergente.

Des normes de sécurité formelles pour les robots n'ont été inaugurées qu'en 2016, lorsque l'Organisation internationale de normalisation (ISO) a publié la Spécification technique (TS) 15066 de l'ISO. L'American National Standards Institute (ANSI) a adopté l'ISO/TS 15066 la même année sous le nom de Rapport technique ANSI/RIA R15.606 (RIA est la Robotic Industries Association).

Selon ces normes, les robots sont considérés comme « sûrs » s'il y a une distance adéquate entre les personnes et les machines actives, et s'il y a des limitations pour le transfert de forces et de pression, au cas où un contact se produirait.

Ces directives de sécurité fournissent un excellent point de départ pour de futures recherches, selon le National Institute of Standards and Technology (NIST), une agence du département du Commerce américain qui utilise la science pour faire progresser l'innovation pour les fabricants américains. En plus de la recherche en cours sur la sécurité des robots collaboratifs, le NIST mène deux initiatives de recherche liées aux subtilités du travail côte à côte des humains avec les robots et les cobots, qui promettent des gains majeurs en termes de sécurité et de productivité, selon Elena Messina, responsable de programme, Science de la mesure pour la robotique de fabrication au NIST.

1. Visibilité

De nombreux cobots ont des caméras intégrées qui leur permettent de percevoir leur environnement. Pour qu'ils fonctionnent correctement, il doit y avoir une interface entre le système de coordonnées de la caméra et celui du robot. Selon Messina, le NIST travaille à la création d'outils pour améliorer cette coordination en posant des questions comme : « Le robot a-t-il dévié de l'endroit où il pense être ? » et « Le système de coordonnées s'aligne-t-il avec l'environnement réel ? »

La recherche du NIST sur la visibilité des robots examine également de plus près les caméras et algorithmes pouvant être utilisés pour détecter et suivre les humains, ce qui promet d'améliorer la sécurité et l'interaction homme-robot en général.

2. Programmation

Il n'est pas difficile de programmer les cobots pour effectuer la plupart des tâches de fabrication, mais cela pourrait être encore plus facile. Et plus c'est facile, moins il y a d'occasions d'erreurs introduites par l'homme, qui peuvent entraîner des problèmes de sécurité et de production. À cette fin, le NIST prototype actuellement des interfaces avancées qui reposent sur la réalité augmentée et la réalité virtuelle afin de rendre la programmation des cobots plus intuitive, selon Messina.

Ce que les fabricants font avec les robots collaboratifs dès maintenant

Alors que les normes de sécurité et les technologies pour gérer les cobots continuent d'évoluer, les robots collaboratifs travaillent déjà en étroite proximité avec les humains sur le terrain de fabrication, souvent sans avoir besoin de clôtures de sécurité ou de blindages supplémentaires. Travaillant dans le respect des directives de sécurité actuelles, ils sont capables d'assumer des tâches récurrentes qui posaient auparavant des risques de blessures par mouvements répétitifs aux travailleurs — et ce pour beaucoup moins cher que les machines traditionnelles d'atelier.

Du tri et de l'emballage au collage et au montage, les robots collaboratifs peuvent être rapidement programmés pour rationaliser des tâches telles que :

• Inspections qualité
• Polissage
• Tendance de machines
• Vissage
• Moulage par injection
• Assemblage
• Prélèvement et placement

Des employés comme David Young chez Kay Manufacturing affirment qu'ils ne regretteront pas de faire des tâches comme les inspections visuelles de petites pièces automobiles, qui ont été reprises par les robots collaboratifs dans l'entreprise. Lors d'une interview avec le Tribune, Young a dit que les cobots gèrent maintenant le travail manuel qui lui causait de l'arthrite aux mains et aux pieds. « C'est difficile de voir chaque petit détail », a-t-il dit. « Cela va rendre mon travail plus facile. »

Si vous êtes une PME qui n'a pas encore profité des nombreuses opportunités qu'offrent les cobots, il n'y a pas de meilleur moment que le présent ! Contactez votre centre MEP local au sein du MEP National Network^TM pour en savoir plus sur la façon dont les cobots peuvent vous aider aussi.