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LE ROBOT POUR PME SE DESSINE

Mirel Scherer

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Un projet, lancé par plusieurs constructeurs et centres de recherche européens, se fixe un objectif ambitieux : réaliser une solution économique et prête à l'emploi pour les petites et moyennes entreprises.

Le succès de la seconde édition d'Automatica, qui a attiré en 2006 à Munich (Allemagne) 40 % d'exposants en plus par rapport à l'édition précédente, parle mieux qu'un long discours. C'est indéniable : la robotique a le vent en poupe. « Les ventes mondiales de robots ont progressé de 25 % l'an dernier, à 121 000 unités », confirme d'ailleurs Gudrun Litzenberger, responsable du service statistiques de la Fédération internationale de robotique (IFR). Mieux, cette technologie, devenue au fil des ans fiable et accessible économiquement, ne concerne plus les seuls habitués comme l'industrie automobile. Ni uniquement les grandes entreprises. Les spécialistes sont unanimes : l'enjeu des prochaines années sera le marché des PME. Elles sont déjà dans le collimateur de tous les constructeurs de robots. C'est aussi ce qui ressort de la conférence "La robotisation au service des PMI-PME" organisée en mai 2006 par l'Institut de productique de Besançon. Elle mettait en avant notamment l'initiative "Robotcalisez" (comprendre relocalisez grâce aux robots) lancée en 2005 par le Club robotique du Symop (Syndicat français des entreprises de technologie de production) qui vise à sensibiliser ces entreprises à la robotique.

Les derniers progrès techniques, tant en ce qui concerne la sécurité que la facilité d'utilisation ou d'installation, faits par les Fanuc, Kuka, ABB, Stäubli, Reis, Comau, Güdel et autres commencent en effet à mettre les solutions robotisées à la portée des PME.

Des cellules robotisées faciles à utiliser

« Le robot est une solution flexible qui s'adapte à des cadences et des rythmes de production ainsi qu'à des pièces variées », confirmait Jean-Claude Boehm, expert au Cetim (Centre technique des industries mécaniques), à la conférence de Besançon. « Les robots de dernière génération possèdent un pupitre de programmation doté d'un langage intuitif et adapté aux différents niveaux d'utilisation (opérateur, programmeur, développeur). Les outils logiciels (applicatifs, de supervision, de simulation, de télédiagnostic) permettent de dédier le robot à une application et de dialoguer avec l'opérateur. » Pour l'expert du Cetim, « l'intégration et la mise en oeuvre d'une cellule robotisée simple (service de machines-outils par exemple), peut être réalisée en moins d'une semaine ».

Les nombreux exemples concrets qu'a passés en revue l'expert du Cetim témoigne de l'intérêt de la solution robotisée. Telle cette PME spécialisée dans la fabrication de lunettes qui a décidé, en 2000, d'automatiser la pulvérisation de vernis antirayure sur les écrans de lunettes de soudure et de masques de ski.

Résultat : temps de cycle moyen de 3,5 secondes, diminution des rebuts de 15 à 20 %, amortissement de la cellule en moins de deux ans. Ou ce fabricant de pièces métalliques qui a choisi une cellule robotisée d'ABB pour réaliser leur ébavurage et améliorer la productivité d'un atelier de parachèvement traitant 1 700 références différentes par an. Le robot usine quatre pièces différentes en même temps, avec un temps de cycle de 10 secondes.

Ces avancées technologiques ne sont pas toutefois suffisantes. La robotique peut mieux faire. Et c'est précisément l'objectif d'un vaste projet, à échelle européenne celui-ci, SME Robot (SME pour small medium enterprise).

Ce projet vise la mise au point, d'ici à 2010, de robots encore mieux adaptés aux besoins des quelque 230 000 petites et moyennes entreprises européennes. Y participent des instituts de recherche et des universités (l'Institut Fraunhofer, Lund Institute of Technology...) ainsi que cinq fabricants européens de robots (ABB, Güdel, Kuka, Comau, Reis, Visual Components). Si, côté économique, le programme est censé faire des miracles (le prix du robot qui verra le jour ne devrait pas excéder les 20 000 euros, soit un tiers de celui d'un système robotisé traditionnel), les exploits technologiques nécessaires pour mettre au point ce robot pour PME semblent tout aussi ambitieux.

Des robots allégés pour les tâches pénibles

Martin Hägele, chercheur à l'Institut pour les techniques de production et l'automatisation (IPA-Fraunhofer) de Stuttgart et coordinateur du projet dessine un portrait robot de ce... robot pour PME. « Les robots industriels sont très présents dans la fabrication en grande série, constate le spécialiste allemand. Près d'un million sont actuellement en activité à travers le monde et leur nombre ne cesse de s'accroître. Les PME cependant ne disposent pas toujours d'une solution adaptée à leurs besoins. Notre projet se propose de corriger cette situation en mettant au point un robot de nouvelle génération. » Il sera, par exemple, beaucoup plus léger. Il ne pèsera que 20 kg environ contre près de deux tonnes pour les robots habituels. Un robot plus léger signifie aussi un coût plus réduit. À titre d'exemple, un robot utilisé dans les opérations de fonderie coûte plus de 50 000 euros.

Bien évidemment, le champ d'applications de ces nouveaux robots allégés sera celui des opérations de déplacement de charges réduites comme le soudage ou l'usinage. Des manipulations qui sont d'habitude manuelles. Ce robot ne se cantonnera cependant pas à un seul type d'opération. Il pourra assurer aussi bien le travail dans le domaine du bois que de la découpe de tôle, le fraisage voire l'encollage.

La pénibilité du travail est elle aussi dans la ligne de mire du projet. « Le robot peut être une solution idéale pour remplacer le travail dans des environnements difficiles », explique Peter Haigh du Casting Technology International (CTI), l'un des partenaires anglais du projet. L'utilisation du robot peut ainsi éliminer les causes de maladies de type TMS (troubles musculo-squelettiques), les effets de la poussière, du bruit...

« Nous visons en fait trois objectifs majeurs, précise Martin Hägele de l'IPA. Le premier est de concevoir un robot capable de comprendre les instructions (reconnaissance de la parole et des gestes) d'un opérateur. Ce qui suppose le mariage de solutions logicielles existantes avec des langages intuitifs. » Cette approche beaucoup plus simple que les systèmes de CAO robotique, facilitera la programmation du robot. De telles instructions existent déjà, comme la programmation par démonstration, mais elles ne sont pas encore utilisées dans la robotique d'atelier.

Les spécialistes qui participent au projet estiment que la mise en oeuvre du robot reste un véritable parcours du combattant pour les PME qui doivent faire appel aux services d'un spécialiste en programmation qui coûte toujours cher. Pour Peter Haig du CTI, « le succès du projet sera sans doute déterminé en premier lieu par le développement d'une nouvelle approche de programmation ». Les experts veulent ainsi éviter les systèmes de calibration compliqués grâce aux systèmes de mesure permanente de la rotation du bras du robot. Des systèmes de programmation intuitifs, des interfaces homme/ machine multimodes (voix, gestes, guidage) verront le jour.

Assembler et configurerson robot en trois jours

La sécurité est le second point clé. Elle fait l'objet de travaux intensifs car ces futurs robots partageront leur espace de travail avec les opérateurs. On voit d'ailleurs les prémices de ces nouvelles configurations dans les solutions que proposent des constructeurs comme ABB, Kuka, Fanuc, Reis... La sécurité n'est toutefois qu'un des aspects qui influencent l'amélioration des performances du robot. L'utilisation de nouveaux matériaux, la mise au point des processus et des structures cinématiques plus adaptés figurent parmi les autres pistes de recherche.

Le troisième objectif, point d'orgue du projet, sera finalement la réalisation d'un robot... plug and play. En clair, l'objectif est que les techniciens d'une PME puissent assembler et configurer ce robot en moins de trois jours. Rêve ou réalité ? « Les protocoles et les interfaces logicielles devront être standardisés pour assurer une configuration automatique des composantes du robot », répondent les spécialistes du CTI. Pinces, outils, capteurs... seront alors automatiquement interfacés avec la cellule robotisée. Les ingénieurs anglais se proposent de faire la démonstration de la faisabilité d'un tel robot destiné aux opérations de fonderie dès 2007. Rendez-vous est pris...

70% C'est, selon les experts, la part de l'assemblage manuel dans la production des petites pièces (comme les roulements à billes miniatures). - La robotisation pourrait, selon l'application, diminuer ces coûts de 50 à 70 %.

- Un poids plume : objectif visé, 20 kg. - De la polyvalence : il doit être multiapplication. - Un prix léger : égal ou inférieur à 20 000 euros. - De l'intelligence à foison : pour comprendre les messages d'un opérateur et être facile à programmer. - Une grande sécurité : pour pouvoir travailler directement avec les opérateurs. - Le "plug and play", autrement dit la capacité à être assemblé et configuré en moins de trois jours par un non-spécialiste. Le programme européen SME Robot vise à mettre au point, à l'horizon 2010, un robot parfaitement adapté aux multiples besoins des quelque 230 000 PME européennes.

LES PREMIÈRES SOLUTIONS VOIENT LE JOUR

Une sécurité renforcée - Assurer la sécurité des installations robotisées est loin d'être une mince affaire. Surtout pour les PME. Pour ce faire, les constructeurs comme Fanuc, Kuka, Reis, etc. proposent depuis quelques mois des robots qui peuvent travailler main dans la main avec un opérateur. Exemple : ABB avec son système (ci-contre) de contrôle du robot qui combine un logiciel, Safemove, et plusieurs interrupteurs de position. Le logiciel peut configurer jusqu'à neuf axes et définir jusqu'à huit zones de travail sécurisées. Dans ces zones, le robot ne peut pas dépasser les 250 mm/s.

La caméra surveille tout - Indispensables pour le contrôle qualité et la réussite des stratégies "zéro défaut", les solutions associant systèmes de vision et robots se généralisent. Puissance accrue, installation plus facile, miniaturisation... ces solutions, qui réduisent les rebuts et leurs coûts, sont à la portée des PME. Elles autorisent également l'automatisation de certaines tâches manuelles très complexes. Comme la prise de pièces en vrac ou semi-vrac par exemple, qu'assure la solution proposée par Fanuc (photo ci-contre)...

Des solutions clés en main - Les opérations d'assemblage et de manutention font souvent appel aux robots. Encore faut-il disposer d'une cellule robotisée prête à l'emploi qui réduise le temps de mise en oeuvre. Les constructeurs de robots ont bien reçu ce message, tel Fanuc qui démontrait à Automatica 2006 la faisabilité d'une ligne d'assemblage intégrée. Ou Cloos avec sa solution intégrée (ci-contre) qui combine des opérations de manutention et de soudage.

AQUA PRODUCTION "RELOCALISE" GRÂCE AU ROBOT

- Robotique versus délocalisation... la solution peut se révéler efficace comme le démontre l'installation mise en place par Aqua Production. Spécialisée dans la fabrication de cabines et de parois de douche en verre et aluminium, cette PME de 250 personnes réalise un chiffre d'affaires de 45 millions d'euros. « Nous avons délocalisé une partie de notre production en Roumanie pour réduire les coûts d'assemblage de nos cabines, explique un responsable de l'entreprise. Les coûts logistiques étaient cependant prohibitifs et nous avons décidé de rapatrier une partie de cette production en France (l'autre étant fabriquée en Chine) car il s'est avéré qu'une installation robotique appropriée est plus économique. » Résultat : trois robots Kuka exécutent infatigablement, avec souplesse et précision, dans l'usine de Chéméré (Loire-Atlantique), les opérations complexes de mise en place du gabarit de la paroi de la cabine, la dépose de la colle et le placement des verres.

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