La robotique collaborative, ou comment améliorer le processus de fabrication

Le processus d’automatisation des entreprises n’est pas nouveau. Il a été lancé il y a des décennies et s’accélère année après année. En France, comme dans le reste du monde, les entreprises sont de plus en plus nombreuses à faire appel à des robots industriels et des cobots. Cela pour plusieurs raisons. Si l’automatisation aide à améliorer la production en qualité comme en quantité (sans devoir nécessairement agrandir l’usine), elle permet aussi de compenser les difficultés de recrutement d’ouvriers, voire de lutter à armes égales contre les pays au coût du travail plus faible.

L’automatisation était autrefois la chasse gardée des grands groupes industriels, à cause de son coût prohibitif pour les PME et la nécessité de s’entourer d’experts en robotique. Depuis, la robotique collaborative a changé la donne et offre à ces dernières l’opportunité d’automatiser tout ou partie de leur production, à un prix abordable et sans devoir s’attacher les services d’un expert. Puis, elle permet de réduire les TMS chez leurs opérateurs, en confiant en toute sécurité les activités les plus pénibles aux cobots.

Parmi les innombrables activités prenant place dans la chaîne de production d’une usine, celles de : soudage, vissage, encollage ou de polissage sont parmi les plus communes. Peu importe la taille de l’entreprise ou son secteur d’activité, il est très probable qu’au moins une de ces tâches soit incluse dans son processus de fabrication.

Qu’ils soient UR3, UR5 ,UR10 ou UR16 de la gamme e-Series ou non, les cobots Universal Robots bénéficient de nombreux avantages liés à leur nature. Ils sont ainsi extrêmement performants dans l’exécution de ces tâches cruciales pour les entreprises manufacturières.

Les opérations de polissage ou de sablage sont encore aujourd’hui majoritairement opérées par des mains humaines. Cette activité demande une grande précision et une sensibilité identique au sens du toucher humain. Cependant, il s’agit aussi d’une activité potentiellement éreintante et stressante, pour laquelle la moindre erreur peut ruiner tout le processus. Les cobots Universal Robots, équipés de capteurs de force/couple, garantissent l’utilisation d’un degré de force suffisant sur des axes prédéfinis pour ne pas abîmer le produit qu’ils polissent. Ils sont programmables de telle sorte qu’ils répèteront exactement les mêmes gestes, sans erreur de variation, garantissant ainsi un polissage homogène. En cas de nouveau produit, ils peuvent être reprogrammés aisément pour que le polissage soit toujours adapté, même sur des surfaces complexes, courbes et irrégulières.

Cette capacité du cobot à pouvoir répéter inlassablement les mêmes mouvements avec une régularité et une précision parfaite est ce qui le rend autant adapté aux activités de collage. Ces dernières se distinguent notamment par le degré de précision et de force requis pour utiliser exactement la bonne quantité de colle (ni trop, ni pas assez) et la même pour tous les produits. Tâche difficile pour un humain, encore plus dans le contexte d’une fabrication à la chaîne. En revanche, ce prérequis ne pose aucun problème aux cobots. Ils peuvent doser constamment la même quantité de colle et obtenir une qualité uniforme et améliorée des produits, qu’ils soient métalliques, plastiques ou en bois.

Dans le cadre des activités de soudage, les cobots peuvent, avec les effecteurs appropriés disponibles sur la plate-forme Universal Robots + , procéder à des soudages prints, arcs, ultrason, plasma, TIG et MIG, les rendant extrêmement adaptés pour les entreprises de tous secteurs. La précision infaillible d’un cobot, qui ne tremble pas, fait de lui un excellent soudeur. De plus, ils courent moins de dangers que les opérateurs humains, étant capables de supporter plus aisément les températures élevées ou changeantes, ainsi que les étincelles et impacts produits par ce genre d’activité.

La régularité et la précision des cobots expliquent que beaucoup d’entre eux sont utilisés dans le cadre d’opération de vissage. Leurs bras articulés et rotatifs les rendent capables de visser une pièce sous tous les angles, y compris ceux qui posent problème ou qui conduisent à des dégâts de santé au long terme. Ils peuvent même opérer le long d’une ligne en mouvement constant, ou visser une pièce sur laquelle d’autres opérateurs travaillent en même temps, entraînant des gains de productivité conséquents.

Le gain de productivité apporté par ces cobots, combiné à un investissement moindre que pour un robot industriel classique et un ROI en moyenne inférieur à un an, font des cobots des alliés essentiels pour les entreprises souhaitant automatiser les processus les plus communs de leur production. Voici quelques exemples.

De nombreuses entreprises partout dans le monde font appel aux cobots pour ces activités pourtant communes et généralement bien remplies. Ainsi, au Canada, Paradigm Electronics, un fabricant de haut-parleurs et de subwoofers haute performance, a fait appel à Universal Robots. Son besoin ? Répondre à une demande de produit entraînant une forte intensité de travail, notamment l’application de plusieurs couches de laque sur des enceintes, chacune entrecoupée d’opérations de sablage et de ponçage. Une activité éreintante sur le long terme, qui requiert beaucoup d’employés qualifiés.

Ainsi Paradigm, après une tentative d’utilisation de robot industriel classique se soldant par un échec (incapacité des employés à travailler conjointement avec lui à cause d’une cage de protection), a fait appel à Universal Robots. Un robot UR10 intégré en un mois se charge du polissage, en tandem avec un opérateur qui inspecte le travail du robot et s’occupe des finitions. Le robot a augmenté le rendement de Paradigm de 50%. C’est en grande partie la capacité du cobot d’opérer à un degré de force spécifique (très utile pour les tâches nécessitant un toucher précis et délicat), qui a conforté Paradigm dans son choix. L’entreprise compte également utiliser des cobots pour ses processus de pulvérisation de peinture.

En Suisse, FrankE Küchentechnik AG, entreprise spécialisée dans la fabrication de cuisines et employant 160 personnes, désirait faciliter les tâches de production répétitives à faible impact dans un espace confiné, afin de réduire les coûts de sa production d’évier. La société a fait appel à un cobot UR5 afin de coller des blocs de montage sur des éviers en aluminium dès leur sortie de la presse. Dans cette situation, c’est le fonctionnement flexible du bras robotique et son pivot à 360 degrés, combiné à sa capacité à répéter parfaitement le même geste et utiliser la quantité précise de colle, qui le rend parfaitement adapté à une telle opération de collage sur plusieurs côtés. La solution aide désormais à produire 10 000 unités par an.

De son côté, Ferdinand. Wagner Profile, une entreprise allemande de 90 employés, nécessitait une solution d'automatisation robuste et fiable pouvant souder des pièces fragiles avec une haute qualité constante. L’entreprise, qui soudait manuellement entre 500 000 et 600 000 composants chaque année, n’était plus rentable à cause de la nature fluctuante de la production manuelle, qui rend difficile le calcul du coût des produits finis. Universal Robots a proposé une solution basée sur deux UR5. L’un sélectionne les pièces à souder et les insère dans une machine à soudure avant de les placer dans un liquide. Le second les conduit à une station de soudage à haute fréquence. Equipés d’outils de saisie de précision, les deux robots peuvent déplacer les pièces sans aucun risque de les abîmer. Ainsi, l’entreprise a pu augmenter sa productivité et réduire ses coûts mais aussi et surtout, ses déchets de fabrication.

Enfin, en France, le groupe PSA a intégré des bras robotisés UR10 dans son unité de ferrage à Sochaux (10 000 personnes) pour une opération de vissage. Les cobots avaient pour mission de visser le bas des ailes des véhicules, sans pour autant gêner les opérateurs travaillant en simultané sur la carrosserie. Le tout, en suivant un cycle défini, en un minimum de temps. Grâce à la précision parfaite du cobot, PSA a pu depuis baisser le prix de revient de ses voitures, améliorer la conformité de ses véhicules de 10%. Le groupe n’a déploré, en un an, aucune dégradation ni panne sur les 200 000 véhicules produits.

On le sait bien, l’erreur est humaine. Chaque jour, des centaines d’ouvriers compétents attelés durant des heures à des tâches répétitives finissent immanquablement par commettre des erreurs. Même minimes, ces dernières, toutes cumulées, non seulement causent des problèmes de rentabilité à l’entreprise mais créent également des déchets de fabrication et gaspillent des matériaux. S’il est possible de les recycler ou de les valoriser, les entreprises n’en ont pas toujours les moyens, le temps, la place ou même les compétences.

Les cobots Universal Robots, de par leur capacité à répéter uniformément les mêmes gestes sur la durée, que ce soit en dosant constamment la même quantité de colle ou en vissant des milliers de pièces à la même intensité, participent à la lutte contre la création de déchets industriels, tout en améliorant l’efficacité opérationnelle de la chaîne de production.

Peu importe son secteur et même s’il manufacture des produits de niche, un fabricant aura toujours une utilité à installer les cobots Universal Robots. N’hésitez pas à demander une démonstration.