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Robots sur la hausse

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Des avances en robotique sont de pair assorties à de nouvelles approches à la fabrication des véhicules à moteur, écrit Chris Pickering

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L'industrie automobile est à l'des carrefours. Étend en avant le bouleversement le plus radical dans une génération, avec des tendances disruptives telles que l'électrification, l'entraînement autonome et les matériaux légers apportant l'occasion et l'incertitude dans la mesure égale. Elle vient à un moment où la demande des robots dans l'industrie automobile est projetée plus qu'à triple, avec des améliorations à la technologie de robot et aux nouvelles méthodes de travail conduisant leur propre révolution à la fabrication.

Cette période de changement met l'accent sur la fabrication flexible, comme Hui Zhang, tête de gestion du produit à ABB, a expliqué : « La plupart des sociétés des véhicules à moteur tiennent compte d'une transition des moteurs à combustion aux véhicules électriques, allant d'un petit volume d'EVs aujourd'hui peut-être à 80% d'ici 2030. Les installations productives vont devoir être beaucoup plus flexibles afin de mélanger ces différentes plates-formes annuelles. »

Johann Haertl, chef du centre de la compétence de Kuka pour l'industrie automobile, a précisé qu'un marché volatil le rend bien plus important pour pouvoir manipuler de petites tailles en lots rentable. « De plus en plus, le défi est de produire un nombre encore plus grand de variantes, » il a énoncé. « En outre, modèles d'un besoin de produit d'être disponible en quantité variable. Une raison est le plus grand degré de personnalisation dans l'industrie automobile. Le but est, donc, pour permettre une production qui est souple sur une échelle industrielle, qui est reliée au réseau dans toute la chaîne de processus complet et qui se concentre moins sur différents composants et plus sur le système global. »

Naturellement, ce n'est pas simplement la philosophie qui semble réglée pour changer. Les moteurs et les batteries apportent de nouveaux matériaux, différents processus et charges utiles révisées. En attendant, les systèmes de contrôle exigés pour les véhicules électriques et autonomes signifient que la capacité de manipuler l'électronique devient de plus en plus importante. Et les structures de principal organisme sont susceptibles de faire une plus grande utilisation des matériaux légers et de haute résistance.

Les décalages de tendance vers de plus petits robots

Ces tendances ont déjà un impact sur des robots. Bodyshops, par exemple, se sont traditionnellement fondés sur le soudage par points, mais l'utilisation croissante des composés a vu des adhésifs jouer un plus grand rôle.

« Pour la soudure, le robot doit porter une arme à feu 100kg de soudure et se déplacer rapidement au-dessus des distances courtes. Vous pourriez avoir six robots ou plus travaillant au corps dans un espace confiné même, » a commenté Zhang. « Mais si la technologie de jointure primaire devient collante alors les conditions changent. Maintenant vous devez suivre sans à-coup un chemin prédéfini de colle pour appliquer l'adhésif. »

Les grands robots, conçus pour manipuler le corps complet, ont tendu à expliquer la majorité du marché jusqu'ici. Cependant, la plupart des fournisseurs conviennent que c'est les applications de petite taille- et de taille moyenne que nous verrons la plus grande augmentation de l'automation. Les opérations de transfert pourraient être l'un des plus grands secteurs de croissance (par exemple, remontant le kit de pièces qui suivra alors la voiture en bas de la ligne). Ces applications de faible puissance impliqueront de petites pièces, potentiellement vers le bas aux écrous - et - les boulons, qui exigeront de petits, adroits robots. Plus au point, bien que, elles exigent des robots de fonctionner dans la grande proximité aux êtres humains.

Hausse des cobots

Cobots sont peut-être la tendance la plus significative en robotique moderne. Actuellement, ils expliquent environ 3% du marché global, mais une étude récente par Loup Ventures et la fédération internationale des robots (IFR) prévoit que cette figure se développera en spirales à 34% d'ici 2025 : « Pendant les cinq à dix années suivantes, nous prévoyons que beaucoup de développement de robot se concentrera sur la humain-robot-collaboration, » Haertl a suggéré.

Mark Gray de spécialiste Universal Robots en cobot a concouru : « Il restent beaucoup de processus qui n'ont pas été automatisés parce que le coût, les implications de sécurité ou l'expertise n'étaient pas là avec des méthodes traditionnelles. Cela change avec cette nouvelle race des machines. »

La chose principale, comme jamais, est sécurité. La plupart des cobots ne sont pas conçus pour agir l'un sur l'autre directement avec des êtres humains, mais pour fonctionner plutôt sans risque dans le même environnement. Ils se fondent fortement sur la technologie des sondes pour détecter des collisions potentielles et ils sont sujets à des limites OIN-certifiées sur la force, la vitesse et la charge utile. Cobots tendent à fonctionner à la fin plus petite du spectre. Le dossier actuel des robots universels, par exemple, les gammes de 3kg à 10kg – assez pour une arme à feu de mastic ou un coureur de boulon, mais toujours comparativement de faible puissance.

Des cobots plus lourds sont dans la minorité, mais ils existent. Comau, par exemple, a maintenant un robot de collaboration avec une charge utile 170kg. Il comporte une peau sensorielle de textile, avec une foule d'autres caractéristiques de sécurité qui lui permettent de partager son espace de travail avec des humains. Ceci inclut l'opération double mode, où le robot ralentira s'il détecte des personnes voisines et accélère une fois ses environs sont clair. L'attente est que des cobots seront déployés dans des rôles d'assemblage final, où l'entrée humaine est encore exigée, mais il y a des éléments qui tireraient bénéfice de l'automation.

« Vous pourriez avoir une situation où quelqu'un avait l'habitude de charger une série de pièces et puis de les fixer manuellement avec un conducteur ou un coureur de boulon, » avez expliqué le gris. « Dans ce cas, l'être humain pourrait encore placer les pièces et le robot balancerait alors dedans et serrerait les fixations tandis que cette personne passe à la prochaine tâche. Il est au sujet de maximiser l'efficacité. »

Obtention avec le programme

Beaucoup de cobots viennent avec une fonction de main-guidage, qui permet à la machine d'apprendre des positions et des mouvements démontrés par un opérateur humain. Ce fait partie d'un mouvement à l'échelle industrielle vers des techniques de programmation plus simples et plus accessibles, gris suite : « Dans le passé, robots ont exigé beaucoup de connaissances spécialisées de programmer. Nous mettons ce processus dans les mains de la ligne techniciens, avec un type prêt à l'emploi solution qui peut être installé dedans environ 25 minutes. »

Récemment Volkswagen est allé une étape plus loin, travaillant avec Wandelbots de démarrage basé sur Dresde pour développer une veste de capteur qui peut capturer le mouvement. Équipé des déclencheurs pour le retour haptique, la veste permet aux robots d'être enseignés les mouvements exigés pour une tâche particulière.

Solutions futées

L'usine de l'avenir a pu diverger de la chaîne de production actuelle philosophie. Les prévisions diffèrent quant à juste combien mobile ces robots seront et quand l'industrie peut embrasser cette philosophie, mais le concept de base semble être largement accepté. Tobias Daniel, chef des ventes et du marketing globaux à la robotique de Comau dit : « Il y aura un mouvement à partir des lignes de production fixes derrière des barrières aux robots qui peuvent être avec souplesse appliqués autour de l'usine. »

Une idée est de casser la ligne fixe complètement et de la remplacer par des robots montés sur les véhicules guidés autonomes (AGVs). Ceci permettrait chacun à l'itinéraire de la voiture par le processus de fabrication d'être conçu en fonction ses spécifications uniques de construction. Comme Zhang a noté, « il y a, potentiellement, des avantages à l'éloignement de cette approche, mais il y a également des défis. Il est plus facile commander les lignes fixes de convoyeur, avec du temps de takt pour la ligne entière. Quand vous avez un écoulement flexible il y a le risque qu'il peut être un peu chaotique. »

Beaucoup croient que la solution à la production de gestion dans cet environnement potentiellement agité sera les usines futées, capables de la surveillance et de commander le déroulement des opérations. Ceux-ci dépendront du logiciel autant que le matériel, avec les robots multiples reliés au réseau ensemble pour fonctionner comme un.

« Nous voyons une tendance très claire vers des systèmes de contrôle centralisé, » avons confirmé Daniel. « Qui permet au logiciel d'optimiser le processus entier du début à la fin. Par exemple, si vous avez plusieurs robots fonctionnant en même temps, ce qui est la plupart de moyen efficace pour qu'ils agissent l'un sur l'autre ? »

Comau est l'un des premiers fabricants de robot à se débarasser de ses propres contrôleurs à bord entièrement. Au lieu de cela, la société italienne maintenant travaille avec un certain nombre de “associés d'automation” pour recouvrir le tiers logiciel de gestion. Chacun, bien que, semble penser le long de ces lignes.

« Dans les usines aujourd'hui que nous tendons à avoir beaucoup d'interruptions micro – durer peut-être 30 secondes à une minute. Au cours d'une année ceux-ci peuvent ajouter à $5m à $10m dans les coûts. En centralisant l'information vous pouvez analyser ces interruptions et tous les autres goulots d'étranglement dans l'écoulement de production, » ont observé Zhang. « Si vous avez toute la ligne conditions surveillées – potentiellement à distance par le nuage – le système peut prendre des décisions plus intelligentes sur la façon dont manipuler ces interruptions. »

L'entretien prévisionnel est une autre partie principale du concept futé d'usine, si manipulé localement par le propre contrôleur du robot ou par un ordinateur central. Principalement, ceci descend à observer les panneaux d'avertissement qu'un outil ou une pièce du robot peut approcher l'échec. Cependant, les robots intelligents peuvent également pouvoir optimiser leurs propres processus pour retarder ce point.

Les « robots n'ont besoin plus du retour d'un opérateur humain pour améliorer leurs processus, » Daniel a ajouté. « Une fois qu'ils ont effectué une tâche peut-être 50 fois, ils peuvent repérer des améliorations et ils peuvent également communiquer avec d'autres robots pour fonctionner d'une manière efficace et intelligente. Par exemple, le logiciel peut surveiller les mouvements de chaque robot pour voir s'il y a un toolpath différent qui aurait comme conséquence moins de consommation d'énergie. De même, si l'opération en cours place beaucoup de charge sur un ou deux moteurs, il peut rechercher une manière dont alternative de se déplacer équilibrera la charge plus également. »

L'élément humain

Tandis qu'il y a un consensus fort sur où le matériel et le logiciel de la robotique se dirige, la question du personnel est moins définie. La plupart des fabricants de robot arguent du fait que tout le nombre de personnes dans la main d'oeuvre sera maintenu comme nous nous déplaçons vers une plus grande automation. Le gris, par exemple, pense que beaucoup de robots sont maintenant spécifiquement conçus pour fonctionner à côté des humains : Les « gens pensent que vous allez prendre une personne hors d'un rôle et les remplacer par un robot, mais en fait vous leur donnez un meilleur outil. C'est une question de emporter le travail mat et répétitif qui ouvrent le risque de problèmes de santé professionnels comme la blessure ou le syndrome du canal carpien de tension répétitive. Au lieu de cela, vous pouvez détourner des personnes sur des tâches de valeur plus élevée dans le même processus. »

Dans la théorie ces “tâches de valeur plus élevée” tendent à être plus stimulantes, moins physiquement préjudiciable et mieux payé. Avantageux pour les deux parties, en d'autres termes. Cependant, pas chacun est convaincu. Une étude récente par l'économiste Pascual Restrepo d'université de Boston a conclu que chaque nouveau robot industriel élimine typiquement les six travaux manuels (bien qu'il, aussi, a précisé que ceci pourrait être une question de redistribuer le travail plutôt que l'éliminant).

À la fin il descendra toujours à frapper un équilibre, Zhang a dit : « Il y a un mouvement vers plus de robots et moins personnes, mais nous n'anticipons pas que les robots seront jamais assez intelligents ou assez agile pour remplacer complètement des humains dans l'usine. Ce sera une question de concentrer des personnes et des robots sur ce qu'elles font chaque mieux. Nous voyons déjà très peu de personnes dans les bodyshops, par exemple, mais dans l'assemblage final – avec un bon nombre de harnais de câblage et de matériaux flexibles – vous avez besoin d'entrée humaine. C'est quelque part nous voient des humains et des robots continuant à travailler ensemble. »