La collaboration homme-robot : un exemple pour les PME

Avec la mise en place du « Cobra20 » item mise sur la collaboration homme-robot au siège central européen à Solingen.

Pour le montage manuel les robots collaboratifs (cobots) sont très demandés : ils travaillent étroitement avec les collaborateurs et collaboratrices et peuvent s’intégrer dans différents domaines d’utilisation industriels. Le but est de fournir une assistance utile au travailleur. Peu importe qu’il s’agisse d’une  grande entreprise ou d’une PME : Les avantages des cobots sont nombreux. En effet, on peut les adapter rapidement aux différents besoins, et ils ne prennent pas beaucoup de place. Contrairement aux robots industriels conventionnels, ces assistants agiles sont conçus pour la collaboration homme-robot. Ils sont donc sensés partager une zone de travail avec des collaborateurs et collaboratrices, notamment sans aucune clôture de protection. Mais comment concilier au mieux la collaboration homme-robot et les processus existants ? Et comment peut-on faire comprendre aux collaborateurs et aux collaboratrices que la solution robotisée est là pour rendre leur travail plus efficace et plus facile ? L’introduction d’un cobot dans la zone de montage et à l’entrepôt pour les petites pièces à Solingen permet d’illustrer la façon de procéder.

En route vers le montage semi-automatisé

Fidèle à l’esprit du processus d’amélioration continue (PAC) il fut décidé de rationaliser les processus de montage au siège central européen d’item par une application robotisée et de l’automatiser en partie avec un minimum d’effort. On s’est notamment concentré sur le montage des petites pièces nécessitant une grande partie d’activités manuelles. Quelle était l’approche concrète pour réaliser ce projet ? D’abord, les séquences ont été vérifiées et analysées concernant les aspects de l’usinage, du montage et du conditionnement par une équipe spécialement créée. A cet effet, toute la chaîne de processus, tous les produits, ainsi que les équipements utilisés ont été étudiés. L’équipe a identifié les solutions déjà disponibles sur le marché et les mieux adaptées pour optimiser et automatiser les processus sélectionnés du montage des petites pièces.

Grâce au principe de construction modulaire d’item, le robot léger a été intégré dans l’environnement de travail existant .

C’est un robot léger signé Universal Robots qui a été mis en œuvre pour la collaboration homme-robot dans cet exemple pratique. L’objectif principal de la solution était la fabrication de petites séries de produits. En effet, un avantage décisif de la robotique pour les PME ressort dans ce contexte puisque la fabrication doit souvent être adaptée selon les demandes variables des clients. Concrètement, cet exemple de montage collaboratif concerne un galet qui comprend plusieurs composants. Auparavant, le processus de montage manuel consistait à assembler les composants les uns après les autres. L’utilisation du système de montage par robot collaboratif devait soulager le personnel de façon ciblée. Pour la réalisation du projet, des produits internes étaient disponibles, comme les postes de travail ergonomiques et les chariots d’approvisionnement. Grâce au principe de construction modulaire d’item, le robot léger a été intégré dans l’environnement de travail existant. Dans une étape ultérieure, un système de palette portepièce a été ajouté dans un îlot fonctionnel séparé.

Un cobot pour aider les collaborateurs et collaboratrices

Auparavant, les différents composants du galet étaient déballés au niveau du montage des petites pièces et placés dans différents conteneurs avant d’être assemblés en galet dans un dispositif d’assemblage pneumatique. A présent, c’est le cobot qui prend en charge une grande partie de ces opérations. Les travailleurs remplissent d’abord plusieurs magasins de pièces. Le cobot prélève les pièces nécessaires et les met dans un dispositif d’assemblage. Ensuite, l’opération d’assemblage se déroule de manière automatisée. Enfin, le robot met le produit fini en place sur la palette portepièce. De cette façon, la fabrication de trois types de galet différents a pu être partiellement automatisée. Le travail en collaboration n’est effectif que par moments. Le robot prend en charge environ 90 % du processus. Une fois celui-ci chargé et démarré, la fabrication se déroule automatiquement. Par conséquent, le personnel ne participe que pour 10 % au processus. De ce fait, les collaborateurs et collaboratrices peuvent se consacrer à des activités plus valorisantes pendant que le cobot vaque à ses occupations.

Dans cet exemple de collaboration homme-robot, le travail en collaboration n’est effectif que par moments. Les collaborateurs et collaboratrices sont libérés des tâches monotones et peuvent se consacrer à des activités de création de valeur .

Cette forme de collaboration homme-robot ne soulage pas seulement le personnel mais offre aussi d’autres avantages. Il permet par exemple de faire des économies en matériel d’emballage puisque les galets finis sont rassemblés et stockés directement sur la palette portepièce. Avant l’introduction de cette application robotisée un nombre précis de galets était conditionnés dans des cartons. Le cobot se charge aussi des opérations de comptage : dès qu’un nombre de pièces spécifié a été fabriqué et la palette portepièce est pleine, le cobot le signale à l’aide d’un dispositif optique. Les palettes portepièce pleines sont empilées dans une caisse, recouvertes et stockées dans l’entrepôt automatisé destiné aux petites pièces. Dans cet exemple, la collaboration homme-robot permet donc de supprimer plusieurs étapes de travail manuelles. Les PME chez qui la situation est similaire peuvent ainsi augmenter l’efficacité de leur production ainsi que la satisfaction des collaborateurs.

Mise en œuvre de la collaboration homme-robot : un exemple pratique

Pour réussir l’introduction des cobots, une intégration précoce et s’adressant à tout le personnel des différents départements concernés est décisive. En effet, dans notre exemple, non seulement la collaboration homme-robot tient compte des souhaits et des idées individuels, mais les résultats du projet ont aussi été présentés en toute transparence. « Une transparence totale dès le départ et pendant la réalisation est indispensable et doit susciter l’acceptation et non pas le rejet. En effet, l’application est conçue pour les collaborateurs et non pas contre eux » explique Przemyslaw Krzysztyniak, chef de projet et gestionnaire de l’innovation chez item. Les collaborateurs se servent donc du cobot comme de tout autre outil ou équipement de production et déterminent eux-mêmes à quel rythme ils travaillent.

L’intégration de la nouvelle technologie a été un franc succès. Nous avons pu créer une meilleure ambiance de travail, et le cobot est pour ainsi dire devenu un membre de l’équipe .

Afin de permettre à toute personne impliquée dans le montage des petites pièces de commander le cobot de façon autonome, un maniement simple et intuitif a été privilégié. Dès le départ, les réactions concernant le collègue robot ont été très positives : « L’intégration de la nouvelle technologie a été un franc succès. Nous avons pu créer une meilleure ambiance de travail, et le cobot est devenu un membre de l’équipe » explique Nasim Mahek, affecté au poste de commande du montage des petites pièces. En raison de son allure rappelant celle d’un serpent, et en référence à l’année de sa mise en place, les collaborateurs et collaboratrices ont trouvé un nom facile à retenir pour le cobot : « Cobra20 ».

Un système de montage avec un robot collaboratif comme solution flexible

En plus des collaborateurs et collaboratrices et des équipements de production utilisés, des considérations économiques ont également été décisives pour l’intégration du cobot. On retrouve ici l’approche modulaire qui caractérise toute la gamme de produits item : le Cobra20 ne doit pas être réservé à un seul processus de montage mais doit aussi se charger de la fabrication de plusieurs produits. A cet effet, on fait appel entre autres aux préhenseurs flexibles de Zimmer Group. Ainsi, après un temps de préparation réduit, le cobot peut passer à des applications de vissage et fabriquer ainsi des composants de trois groupes de produits différents.

Le système de montage avec un robot collaboratif d’item est une solution flexible qui peut s’amarrer à différents postes de travail en fonction des besoins .

Le système de montage avec robot collaboratif n’a pas du tout été conçu comme un système installé à demeure mais comme une solution flexible qui peut s’amarrer à différents postes de travail en fonction des besoins. Des aspects de sécurité, comme ceux de la directive sur les machines 2006/42/CE, et différentes normes et spécifications techniques comme DIN ISO/TS 15066 ont également été pris en compte pour ce projet. En matière de sécurité cette solution est un exemple optimal de la collaboration homme-robot puisque le cobot est intégré dans l’environnement de travail de façon à exclure pratiquement tout contact accidentel avec une personne. Des barrières virtuelles assurent un plus de sécurité : le mouvement est freiné automatiquement lorsque le bras de robot quitte la zone de travail définie.

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