Les robots collaboratifs, premier pilier de l’industrie 4.0

Introduction

L’industrie 4.0 est une nouvelle façon de répondre aux demandes de consommateurs toujours plus exigeants. C’est ce qu’on appelle être centré sur le consommateur.

Cette Industrie 4.0, aussi appelée industrie du futur, permet d’évaluer, de concevoir, et d’organiser les outils de production d’une manière totalement nouvelle en repoussant les limites de l’industrie traditionnelle grâce à l’automatisation, au traitement des données en temps réel, au machine learning, etc.

L’élément central de cette nouvelle version de l’industrie est la donnée. Les « données » sont toutes les informations collectées par les différents capteurs et éléments installés sur les lignes de production. Une fois collectées et traitées, les données permettent aux entreprises d’améliorer leurs différents processus de production.

Depuis plusieurs années, la robotique évolue et se développe dans l’industrie. Coûteux et peu flexibles, les robots traditionnels permettent cependant d’accomplir un ensemble de tâches physiques et répétitives à l’origine de TMS chez les employés, tout en augmentant significativement le rendement sur la ligne de production.

Plus récemment, des développements majeurs en matière de robotique ont été réalisés dans l’industrie. En effet, la robotique collaborative, également appelée cobotique, est apparue afin de répondre aux nouvelles attentes des entreprises.

L’application du cobot dans l’industrie 4.0

Le cobot est au cœur de cette quatrième révolution industrielle. Si la robotique a fait son apparition dans les usines il y a longtemps, la robotique collaborative n’est arrivée dans l’industrie que récemment. 

Cette technologie s’est donc développée en complément de la robotique traditionnelle afin de répondre à des besoins que cette dernière ne pouvait pas couvrir.

• Le problème de la facilité d’accès :

Les robots industriels traditionnels ont été créés pour améliorer la vitesse et l’efficacité d’une chaîne de production.

Installés à un endroit précis de la ligne de production, ils sont conçus pour y rester. Leur programmation est donc faite de manière à ce que le robot n’exécute que ses tâches, de manière rapide et continue. Si l’entreprise souhaite que le robot effectue une autre tâche, le programme du robot devra être entièrement réécrit et déplacé à un autre endroit. Cette méthode est très longue, coûteuse, et difficile à mettre en œuvre.

L’appellation « robot collaboratif » implique une collaboration entre le robot et l’homme. Au-delà de l’interaction physique sur une même ligne de production, de manière simultanée, entre un robot et un humain, le robot collaboratif est également créé pour être accessible au plus grand nombre en termes d’utilisation. 

Les robots collaboratifs permettent ainsi aux opérateurs d’agir directement, en fonction des besoins immédiats de l’entreprise, sur les tâches réalisées par le robot. Il s’agit donc d’une véritable complémentarité des rôles entre opérateurs et robots.

• Le problème de l’agilité :

Comme indiqué précédemment, les robots industriels traditionnels sont très peu flexibles. Outre la complexité d’une refonte totale du programme du robot, son poids et sa taille le rendent très rigide. Il est censé rester à l’endroit fixé lors de sa première installation. 

En plus de son manque de flexibilité, l’installation d’un robot industriel traditionnel est très coûteuse en raison de l’aménagement et de la reconception des lignes de production qu’elle nécessite. Par ailleurs, la taille du robot ainsi que son périmètre de sécurité nécessitent un espace important. 

Contrairement aux robots traditionnels, les robots collaboratifs sont créés pour offrir une flexibilité à l’entreprise en fonction de ses besoins. Tout d’abord, ils sont beaucoup plus légers et plus petits. Il est donc beaucoup plus simple de déplacer un cobot le long de la ligne de production.

En plus de son aspect pratique, le robot collaboratif est programmé pour apporter de la fluidité aux entreprises. Il est possible de modifier ce que le robot doit faire de manière très simple, sans nécessiter de connaissances en programmation ou en robotique.

Il est donc possible de répondre à différents besoins de manière ponctuelle avec un seul robot collaboratif, de manière beaucoup plus pratique, rapide, et surtout beaucoup moins coûteuse qu’avec un robot industriel traditionnel.

• Le problème de sécurité :

Les robots industriels traditionnels ont été créés pour prendre la place des opérateurs à certains niveaux de la chaîne de production afin de réduire les problèmes de santé des employés et d’augmenter les taux de production. Pour atteindre une cadence élevée, le robot doit effectuer des mouvements rapides, parfois dangereux.

Ces mouvements rapides représentent un réel danger pour les personnes environnantes. Les robots conventionnels ne sont pas équipés de capteurs spéciaux, ils ne détectent pas la présence d’un être humain à proximité et peuvent être à l’origine d’incidents. C’est pourquoi les robots traditionnels sont entourés de cages afin que personne ne soit autorisé à pénétrer dans la zone d’intervention autour du robot. 

Les cobots sont créés pour interagir intelligemment avec les humains. Équipés de capteurs pour arrêter le robot en cas de contact indésirable avec un élément extérieur, fabriqués avec des châssis beaucoup plus légers et arrondis, ils sont beaucoup plus sûrs pour les opérateurs et contribuent à sécuriser l’environnement de travail des opérateurs. La vitesse et la puissance des cobots sont également contrôlées et régies par des normes de sécurité afin de ne présenter aucun danger pour les opérateurs. 

• Le problème de coût : 

La première incitation à l’achat d’un robot industriel ou d’un robot collaboratif est la recherche d’une augmentation de la productivité. Cette incitation est particulièrement justifiée lors de l’achat d’un robot industriel traditionnel, car il

permet d’augmenter la cadence d’exécution des tâches et la précision avec laquelle elles sont effectuées.

Cependant, les robots industriels sont extrêmement coûteux, et le retour sur investissement pour l’achat d’un robot industriel se calcule sur plusieurs années. Ils sont donc difficilement accessibles aux petites et moyennes entreprises, d’autant plus qu’ils ne répondent pas à tous les besoins (manque d’agilité, concentration sur un seul produit…). 

Les robots collaboratifs, également appelés cobots, sont beaucoup plus accessibles que les robots traditionnels. En effet, le coût d’un cobot est bien inférieur à celui d’un robot traditionnel, tant sur le plan financier qu’en termes d’allocation d’espace et de temps à consacrer au déploiement. Cela permet aux robots collaboratifs d’optimiser le retour sur investissement, les rendant ainsi particulièrement attractifs pour les entreprises.

Le cobot au cœur du processus d’amélioration

Les raisons mentionnées ci-dessus ne sont pas les seules à expliquer pourquoi les cobots sont au cœur de l’industrie 4.0.

Une autre différence entre les robots traditionnels et les cobots réside dans le fait que ces derniers sont connectés. L’IoT, l’Internet des objets, est au cœur du fonctionnement des robots collaboratifs (nous l’appelons IoRT, Internet of Robotic Things). 

Équipés de capteurs, ils offrent aux entreprises une visibilité globale des éléments de leur usine, à tous les niveaux. L’information est disponible au niveau des capteurs, mais aussi au niveau des cobots, de la ligne de production, et même au niveau de l’usine entière.

Les robots collaboratifs peuvent être équipés de tout un ensemble de capteurs qui génèrent une multitude de données pertinentes : capteurs de position, de température du moteur, de couples, de collisions, de vibrations, etc.

Les informations collectées par les équipements des cobots doivent être traitées. En effet, il est important d’analyser les informations obtenues afin de proposer des améliorations au processus de production dans le but d’augmenter la productivité et l’efficacité.

 Les informations (les données) obtenues permettent de mesurer les indices clés de performance du processus de production, détectant ainsi les dysfonctionnements, les faiblesses et permettant la mise en place d’un système de maintenance prédictive. Cela permet d’anticiper les pannes, de connaître l’origine des faiblesses du processus de production, de s’assurer que les machines sont correctement calibrées pour une utilisation optimale, de prévoir les cycles de maintenance et d’intervenir physiquement chaque fois que cela est nécessaire.

Ces informations permettent également d’informer les équipes sur la productivité globale de la ligne de production.

Toutes les informations obtenues grâce aux capteurs des cobots peuvent être intégrées dans le calcul du retour sur investissement.

Conclusion

L’évolution de la consommation est donc à l’origine même de la quatrième révolution industrielle. En effet, les consommateurs ont des désirs de plus en plus précis, des produits sur mesure nécessitant un élargissement important des références proposées par les entreprises. La saisonnalité est également un élément de plus en plus pris en compte par les consommateurs. 

Il est donc essentiel pour les entreprises de se tourner vers une production centrée sur le consommateur afin de mieux répondre aux besoins des consommateurs qui évoluent au fil des saisons et des années.

Si les robots traditionnels méritent encore leur place dans l’industrie, voire l’industrie du futur, les cobots sont le premier pilier technologique de cette industrie du futur, permettant aux entreprises de continuer à répondre aux demandes des consommateurs en temps réel en adaptant leur processus de production avec des outils flexibles et agiles.