INTÉGRER UN ROBOT DANS LA LIGNE DE PRODUCTION:

des perspectives intéressantes dans le domaine de l’usinage

Pourquoi des robots dans l’industrie manufacturière ?

Peu d’entreprises dans le monde sont entièrement robotisées. Néanmoins l’intégration des robots dans les usines est une tendance mondiale.

Singapour et la Corée du Sud possèdent les usines les plus robotisées, et la Chine est en tête en termes de vitesse d’équipement. Les experts prévoient que d’ici 2025, 25 % des opérations industrielles seront effectuées par des machines. Le premier avantage de la robotisation saute aux yeux : elle permet d’augmenter le volume des heures de production du parc machine.

Sur le volet Ressources Humaines, la robotisation apporte des éléments de réponse aux difficultés de recrutement. Elle permet également de gommer les difficultés du travail de nuit. L’impact RH est positif : la robotisation est cohérente avec l’évolution des métiers. « Elle permet de recentrer le savoir-faire des techniciens sur des opérations à plus fortes valeur ajoutée : programmation, méthodes… » explique Jean-Baptiste Fresnel de Soprofame, sous-traitant en mécanique de précision, lors du séminaire SUNI « Robotisation et Usinage »

Sur l’aspect technico-économique, le chef d’entreprise souligne la flexibilité induite par la mise en place de solutions robotisées. « On réduit les délais clients, ce qui nous permet de conserver et même d’améliorer notre compétitivité ». Cette nouvelle brique de l’industrie 4.0 permet également de sécuriser la charge de travail avec des marchés annuels. Elle est souvent mise en oeuvre dans un premier temps pour des opérations à faible valeur ajoutée, comme le chargement et le déchargement de machines. Notons également que l’automatisation va de pair avec la nécessité de figer les procédures.

robotisation en bretagne

Retour d’expérience de la société ELCO, fabricant d’outils coupants de précision à Fougères

L’entreprise ELCO a présenté un cas concret de robotisation lors du séminaire  » Robotisation et usinage de Suni-Pft « .

La société dispose déjà d’un STAR SR-38 et son embarreur, d’un Rollomatic 530XW, d’un STUDER S31 et sa cellule automatisée.

Son nouveau besoin : Réaliser des opérations de rectification extérieure entre pointe en chargement automatique sans surveillance. Le temps de cycle étant variable de 2 à 6 min, la longueur de 30 à 350 mm pour un poids max de 5kg. Les quantités par série : de 30 à 100 pièces.

« Nous avons étudié deux solutions : un robot de chargement « cartésien » associé à un convoyeur, proposé par STUDER, et une alternative proposée par Techplus constituée d’une cellule robotisée indépendante » confie Patrick Chasles, responsable technique produits & R&D chez Elco. Pour les deux options, le changement de série était très simple. Les points de différenciation résidaient dans l’autonomie et la capacité de la machine, la limitation ou pas sur les dimensions de pièces, et le prix. Le nombre d’interlocuteurs externes impliqués dans le projet a également pesé dans la balance.

L’usage des robots se démocratise, si vous envisagez vous aussi un projet de robotisation, Suni-Pft peut vous accompagner dans les premières étapes comme dans la mise en œuvre du projet. Voyons ensemble les bonnes questions à se poser dans le cadre d’un projet de robotisation.

Comment choisir un robot de fabrication ?

Avez- vous besoin de robots dans votre usine, combien cela vous coûtera d’intégrer un robot ?

Voici ce qu’il faut garder à l’esprit lors du choix d’une solution de fabrication robotisée.

• Lors de la sélection d’une solution technique, misez sur les valeurs sûres- de nombreux développements super-technologiques en robotique industrielle sont encore au stade de MVP.

• Etudiez les tâches de production à automatiser. Si vous fabriquez un produit en série au moyen d’une opération de faible complexité, un simple robot programmable ou même une machine semi-automatique peuvent représenter une option adéquate.

• Notez cependant qu’un robot industriel intelligent est plus polyvalent, plus flexible, nécessite moins d’équipements et demande moins de temps de programmation et de mise en place.

• Plus la charge utile et la puissance sont élevées, plus l’intelligence est avancée, plus le prix du robot est élevé. La marque du fabricant tient également une place dans l’équation.

• L’introduction d’un robot dans une partie de la chaîne de production va améliorer d’autres étapes de production et peut nécessiter des changements ultérieurs. Lors de la robotisation d’une cellule de production, calculez également les changements de production à venir.

• Évaluez soigneusement l’expérience de mise en œuvre du fournisseur de solutions robotiques. Sélectionnez un intégrateur capable de proposer la meilleure solution et de la mettre en œuvre clé en main.

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Quel est le coût de la robotisation de la production ?

La fourchette de prix pour un robot varie de 10 000 € à plus de 200 000 €. Plus la puissance et la capacité de charge utile du robot sont importantes, plus le prix est élevé.

La pince la plus simple (ventouse) coûte moins de 100 €, mais elle ne peut retenir que des objets légers, jusqu’à un kilo. Mais une pince sophistiquée avec des capteurs et des systèmes pneumatiques pour le soudage coûtera plus de 10 000 €.

La mise en œuvre constitue un élément de coût distinct. Le coût d’installation d’une solution simple – un robot sans vision industrielle pour effectuer une ou deux opérations sur un type de pièce – est comparable au coût du robot (et peut le doubler si des solutions complexes sont intégrées).

À mesure que la technologie progresse et que l’éventail des conceptions robotiques s’élargit, le concept de fabrication se transforme, élargissant l’éventail des tâches que les robots peuvent accomplir mieux que les humains, et changeant la vision des tâches qui doivent être laissées aux machines et de celles qui doivent être laissées aux humains.

combien coute robotiser une cellule

Un robot de fabrication, pour quel usage ?

La robotisation peut concerner différentes étapes de la gamme de fabrication. Voyons quel type de machine peut être utilisée en fonction de l’étape concernée.

Préparation des stocks

On peut se passer de la robotique dans un premier temps. Une machine semi-automatique suffit pour l’usinage grossier des ébauches.

Usinage, chargement et soudage

L’usinage des pièces est particulièrement bien géré par les robots. Les robots sont également utilisés pour le chargement et le déchargement des machines-outils, centres d’usinage et tours à commande numérique. Plus les séries sont importantes plus il est intéressant de robotiser.

« Grâce à des nouveaux systèmes tels que Robotflex, un centre d’usinage est robotisable à partir de 10 pièces » confie Mr André FUSTIER, Responsable Commercial de TECAUMA, concepteur de lignes de production. « 10 pièces nécessitant un temps d’usinage de 15 minutes, cela représente 2 heures de production qui peuvent être robotisées simplement ».

S’il s’agit d’une production de masse ou d’un volume élevé, un robot programmable ordinaire suffira pour peindre des pièces, faire fonctionner une machine thermoplastique ou déplacer et installer des pièces dans la machine.
Un robot intelligent doté d’un système de vision artificielle, capable d’évaluer l’efficacité d’une opération et d’ajuster ses actions, sera nécessaire pour automatiser entièrement le soudage, l’assemblage de produits ou l’exécution d’autres travaux difficiles, routiniers et dangereux.

 

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Vidéo-interview avec André FUSTIER, Responsable TECAUMA

Contrôle qualité

Les robots sont meilleurs que les humains pour éliminer les pièces défectueuses et manipuler les produits de qualité conforme pour les placer dans les conteneurs.

 

Transport

Les robots logistiques sont bien adaptés au transport de pièces et de produits vers l’entrepôt. S’il existe un couloir sécurisé une grue ou un simple chariot motorisé suffira pour déplacer les marchandises. Cependant, des robots intelligents seront nécessaires pour travailler dans le même espace que les humains.

 

Remplissage et emballage

Si vous souhaitez remplir et emballer des produits du même type dans le cadre d’une production de masse, les machines automatisées sont suffisantes. En revanche, si différents objets doivent être assemblés pour former des ensembles, des robots sont nécessaires.
Une solution avec vision industrielle et pince universelle est idéale, surtout si le contenu de la boîte et sa taille varient.

 

Étiquetage

Les robots sont bien adaptés à la tâche consistant à alimenter les machines de marquage en pièces. Si les pièces sont soigneusement positionnées – par exemple, empilées sur des palettes – un simple robot à flèche sera suffisant.
Si une pièce doit être sélectionnée parmi une multitude d’autres pièces disposées pêle-mêle, un robot intelligent doté de la vision artificielle est nécessaire.

 

Palettisation

Il est judicieux d’utiliser des robots pour déplacer les boîtes et les empiler sur les palettes. Leur configuration dépend du positionnement exact des boîtes. Si elles sont placées en rangées droites, un simple robot suffit. L’une des solutions intéressantes dans ce domaine est le Kuka KR Quantec PA Arctic.

Le robot Handle de Boston Dynamics est un développement plus récent : il est doté d’une vision et d’un système de capteurs qui contrôlent la force appliquée. Il peut donc utiliser les marquages pour trouver la bonne palette, retirer la boîte avec une certaine force et la transporter à un endroit prédéterminé.

Les robots industriels intelligents sont plus flexibles et ont un potentiel d’application plus large. Ils nécessitent un minimum d’outillage, sont plus faciles à configurer et à reconfigurer, mais sont également 1,5 à 2 fois plus chers que leurs homologues programmables classiques.

Comment vont évoluer les robots industriels ?

À l’ère du numérique, l’évolution des machines a atteint un nouveau palier. Parmi les développements foisonnants, trois orientations prometteuses sont à noter.

Intelligence et capacité d’apprentissage

Bien que les machines pensantes capables d’effectuer des actions complexes au même titre que les humains n’existent pas encore, l’intelligence artificielle primitive est déjà une caractéristique inhérente aux robots industriels. Par exemple, grâce à la vision industrielle, un robot industriel peut sélectionner le bon objet parmi une variété d’objets, le comparer visuellement à une référence et prendre une décision de correspondance. C’est une compétence très utile lorsqu’il s’agit de trier des articles et d’éliminer les rejets.

Ces manipulateurs robotisés sont utilisés pour le tri des déchets. Certains robots intelligents trient les ordures deux fois plus vite et avec plus de précision qu’un humain.
Un robot équipé d’un système de vision par ordinateur est capable non seulement de trier avec précision des déchets de texture, de forme et de poids différents, mais aussi de « se souvenir » de ses actions, ce qui permet d’analyser son travail et d’améliorer le processus de tri des déchets. La société finlandaise Zen Robotics a également développé une machine de tri des déchets intelligente.
Les machines intelligentes sont également très demandées dans le secteur de la construction. Certains robots peuvent trier des carreaux de céramique pour la production de panneaux muraux. Ils sont alors en mesure de faire correspondre les couleurs des carreaux de céramique, reconnaître les nuances parmi une palette d’une cinquantaine de couleurs, de rejeter les carreaux éclatés et de taille irrégulière.

L’estimation des paramètres du produit et la correction de l’algorithme

peuvent également être gérées avec succès par les robots industriels intelligents.

Cette compétence est importante pour le soudage, la peinture, le pliage ou l’assemblage, où le robot peut évaluer de manière indépendante – c’est-à-dire comparer avec un point de référence – la qualité de l’opération, l’effort, le nombre de tours et le temps nécessaire pour l’effectuer, et optimiser son travail. Par exemple, les systèmes robotisés d’IGM Robotersysteme AG permettent de résoudre des tâches qui sont hors de portée du soudeur le plus qualifié.

Grâce aux réseaux neuronaux, les robots industriels sont capables d’apprendre de nouvelles opérations par eux-mêmes. Citons l’équipe de recherche de l’université de Berkeley, qui a mis au point une méthode de « prédiction visuelle profonde pour la planification des mouvements du robot », grâce à laquelle la machine acquière de l’expérience et l’applique dans son travail.

L’utilisation des réseaux neuronaux en robotique industrielle est encore au stade de prototype, mais c’est une application prometteuse. Le matériel, la programmation et l’installation représentent les deux tiers du coût d’un robot industriel. La capacité d’auto-apprentissage des machines permettra de réduire ces coûts.

Sécurité et collaborativité

Les cobots, ou robots capables de collaborer avec les humains dans le processus de travail, constituent un autre domaine de développement de la robotique.

Par rapport aux robots industriels travaillant dans des cages (espaces isolés), les cobots ont une intelligence artificielle plus avancée. Ils sont littéralement bourrés de capteurs sensibles au mouvement, à l’effort et ont une capacité de résistance au mouvement. Au moindre danger pour les humains, le cobot s’arrête.

Un cobot est moins cher qu’un robot industriel. Il est également facile à installer, mais sa charge utile et sa vitesse sont inférieures à celles de ses homologues industriels. Pour les petites et moyennes entreprises, les petites usines, ou la production de produits surdimensionnés et non standard, un cobot est le meilleur choix.

L’un des meilleurs représentants de la famille des cobots est l’UR-10 d’Universal Robots. Grâce à ses systèmes de contrôle adaptatifs, il peut visser, coller, souder, assembler et couler.

Formation en robotisation

Il peut être difficile de programmer les robots pour qu’ils puissent manipuler des objets. Les développeurs veulent supprimer la barrière de la communication entre les robots et les humains.

Grâce au système Kaisu, même une personne non formée peut rapidement apprendre à configurer et à contrôler le robot. Il suffit à l’opérateur de déplacer le joystick dans l’air pour que le robot apprenne les opérations nécessaires.

Un autre « simulateur » simple pour les machines a été développé par Fanuc. Il suffit à l’homme d’indiquer sur l’écran l’élément à trier du plateau.

Les développeurs de Kuka proposent un système exploitant le principe de la matrice. L’idée est de penser en termes de cellules de production universelles. Chaque cellule robotique est composée de plusieurs robots et peut effectuer différentes opérations – tri, assemblage, conditionnement – et peut être utilisée pour presque toutes les tâches de production

investir dans les robots
les cas de robotisation

Quel rôle peut jouer Suni-Pft dans le cadre de mon projet de robotisation ?

 

Notre premier rôle est d’informer les entreprises sur les possibilités et avantages de la robotisation. C’est ainsi que nous avons organisé en Novembre 2021 à l’ENS Rennes dans le cadre des « Rencontres de SUNI », un séminaire sur le thème « Robotisation et Usinage ». En effet, pour des séries de pièces en usinage, il est possible notamment d’intégrer une solution de robotisation pour charger et décharger les centres d’usinage. Cette rencontre a permis de faire le point sur l’actualité des connaissances, d’un point de vue technique mais aussi économique. Plusieurs intervenants ont présenté des cas concrets.

Robotiser un centre d’usinage apporte aujourd’hui aux utilisateurs un gain de productivité, de flexibilité dont les entreprises ont besoin. La robotisation augmente la productivité et diminue la pénibilité. Elle permet des développements dans la perspective de l’Usine du Futur.

Au-delà de cette mission d’information, la plate-forme SUNI fédère des experts reconnus : elle vous conseille dans le projet d’intégration robotique au sein de votre entreprise. En effet, l’intégration de robots dans un process industriel nécessite souvent un accompagnement de l’entreprise. Suni-Pft peut être présente pour cet accompagnement, qui démarre par la définition des objectifs, offre un regard expert pour l’optimisation de votre processus de production et vous aide au dépouillement des propositions des fournisseurs, avec en constante ligne de mire la recherche de l’optimisation financière de la solution proposée.

Nos séminaires gratuits sont ouverts à tous :

industriels, chercheurs, étudiants et enseignants.

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PROGRAMME DU SEMINAIRE
ROBOTISATION DES CENTRES D’USINAGE RENCONTRES « SUNI-PFT »

LES INTERVENANTS

•  10:00-10:15  Introduction au contexte par Yann Macé – Manager de la plate-forme technologique Suni-pft.

• 10:15-11:00  Présentation de la solution ROBOTFLEX par André Fustier-Technico-commercial-TECAUMA

•  11-11:30 Retour d’expérience d’intégration en fraisage par Jean-Baptist Frenel-Dirigeant SOPROFAME

•  11:30-12:00 Retour d’expérience d’intégration en rectification par Bertrand Galodé-Responsable Production ELCO

Vous avez des questions? Nous sommes à votre écoute si vous souhaitez aller plus loin dans la démarche. Nos évènements sont soutenus financièrement par l’État (délégations régionales à la recherche et à la technologie), par la Région Bretagne, par le département Ille et Vilaine et Rennes Métropole.

Vous souhaitez échanger avec nous?

Avec la participation de 

tecauma conference suni
robotflex et suni conference
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suni-pft logo
Elco et Suni-pft

Evènements soutenu par 

ministère de la recherche et de l'innovation
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Logo Ille et Vilaine
Ville de Rennes
PLATE-FORME TECHNOLOGIQUE SUNI
SUNI PFT

Campus de Ker Lann

Avenue Robert Schuman

35170 BRUZ , France

+33 02 99 05 93 18
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