Robotisation, Mode d Emploi.

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Robotisation Techniques de l'Ingénieur mode d’emploi Réussir son projet de robotisation Maquette et mise en page réalisées par les Editions T.I.
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    27-Nov-2015
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  • Robotisation

    Techniquesde l'Ingnieur

    mode demploi

    Russir son projet de robotisation

    Ru

    ssir

    son

    pro

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    nRobotisation

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    mp

    loi

    iSBN : 978-2-85059-127-3

    dans un contexte industriel difficile, de nom-breuses Tpe-pme franaises sont amenes dlocaliser pour survivre, voire cesser compltement leur activit.des solutions existent pourtant qui peuvent les aider dvelopper leur adaptabilit et renforcer leur comptitivit. la robotique apporte justement des rponses concrtes pour relever ces dfis.Toutefois, des rticences investir dans la robotisation persistent, des dirigeants ou

    leurs quipes sinterrogent : est-ce rellement adapt ma production ? le cot de mise en place nest-il pas trop lev ? Cela ne va-t-il pas engendrer des suppressions demploi ?les membres du Symop (Syndicat des entreprises de techno-logies de production) se mobilisent pour combattre les ides reues et mieux faire connatre les avantages dcisifs que la robotique offre aux entreprises mais aussi les prcautions prendre, les conseils suivre ainsi que les contacts cls pour mener bien un projet de robotisation.Cet ouvrage pratique rpondra donc vos questions et vous guidera tape aprs tape vers ladoption de solutions roboti-ques adaptes votre entreprise, quels que soient sa taille et son secteur dactivit.

    Robotisationmode demploi

    Maquette et mise en page ralises par les Editions T.I.

    Avec le soutien du ministre de lconomie, des Finances et de lindustrie

    Avec le soutien de la direction Gnrale de la Comptitivit de lindustrie et des Services (dGCiS)

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  • Techniquesde l'Ingnieur

    Applications

    Pourquoi robotiser ?

    Quest-ce quun robot industriel ?

    Comment aborder un projet de robotisation ?

    Support & service

    Liens utiles

    Glossaire

    Robotisation

    Russir son projet de robotisation

    mode demploi

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  • Robotisation mode d'emploiest une publication du Symop (Syndicat des entreprises de technologies de production)

    Maison de la Mcanique45 rue Louis-Blanc92400 Courbevoie

    Tl. 01 47 17 67 17 ; Fax. 01 47 17 67 25www.symop.com

    49 TTC. ISBN : 978-2-85059-127-3

    Ouvrage ralis en partenariat avec les ditions Techniques de l'Ingnieur249, rue de Crime, 75925 Paris Cedex 19Tl. 01 53 35 20 00 ; Fax. 01 53 35 20 10

    www.techniques-ingenieur.fr

    Directeur de la publication : Robin DualDirectrice ditoriale : Ariane Mizrahi

    Responsable ddition : Thomas CarrereCoordination de la production : Jacques PietriMaquette et mise en page : Christian Le Gall

    Impression : La Tipografica Varese

    Dpt lgal : 2011Tous droits rservs Reproduction interdite

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  • 5

    ditoRobotisation

    Nombre de PME-PMI considrent tort que la robotisation nest pas pour elles.

    Trop chre, trop complique mettre en uvre, inadapte.

    Il tait temps de battre en brche ces ides reues.

    Le rsultat est malheureusement l : en 2009, notre pays comptait 34 000 robots, contre 62 000 chez nos voisins italiens et 144 000 en Allemagne (source IFR). Il fallait agir.

    Pratique, cette brochure rpond vos questions et vous guide dans les diffrentes tapes vers ladoption de solutions robotiques qui satisfont votre entreprise, quels que soient sa taille et son secteur dactivit.

    Comme le dmontrent les PME-PMI qui ont robotis avec succs, ces solutions jouent un rle moteur pour le dveloppement de lac-tivit, la revalorisation du travail salari, le gain de

    parts de march et le maintien de lemploi en rgion.

    Grce laction du groupe robotique du SYMOP Robotcaliser : robotiser pour ne pas dlocaliser ! engage depuis 2005, cette image de la robotisation des PME-PMI change peu peu chez les entrepreneurs.

    Plus que jamais, les entreprises du secteur robotique sont mobilises pour rpondre vos attentes et vos besoins !

    Vincent SCHRAMMDirecteur gnral du Symop

    Syndicat des entreprises de technologies de production

    Les entreprises du secteur robotique sont mobilises pour rpondre vos attentes et vos besoins.

    Robotique :Halte aux ides reues !

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  • Robotisation

    SommaireRobotisation

    > dito 5

    > Sommaire 6

    > Introduction 8

    > Applications 11 Soudage larc 13 Manutention et service de machine 15 Packaging/conditionnement 16 Assemblage 17 Peinture/pulvrisation 18 Dcoupe et parachvement 20 Usinage 21

    > Pourquoi robotiser ? 23 Les facteurs conomiques Productivit et comptitivit 25

    Rduction des cots de main-duvre 25 Flexibilit de la gestion de production 25 Diminution des stocks et encours 26 Amlioration de la qualit 26 Un retour sur investissement infrieur 2 ans 26

    Les facteurs humains Amlioration des conditions de travail et de scurit 27

    Les facteurs environnementaux 28 Minimisation et matrise des rejets en peinture et pulvrisation 28

    Bnfices induits 28 Aspects structurants de la robotisation 28 Mise en valeur de lentreprise 28

    Conclusion 29

    > Questce quun robot industriel ? 31 Le bras 33 Larmoire de commande 38 Pupitre de programmation 39 Les programmes, la programmation 39

    Programme par apprentissage 39 Programme hors ligne 40 Programmation par auto-apprentissage 40

    Les composants dune cellule 40 Interface homme-machine 42

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  • Sommaire

    Scurit du personnel 43 Les solutions de protection classiques contrlent laccs au systme robotis 43 Les nouveaux systmes permettent des applications ouvertes et flexibles 44 La cobotique amliore lergonomie des oprations de production difficiles 46

    > Comment aborder un projet de robotisation 47 Introduction 49 Comment laborer un projet de robotisation ? 50

    Lavant-projet 51 Le projet 54 Droulement du projet 55 Planning 55 Phases de rception 56

    La formation 56 Bilan projet 57 En conclusion 57

    > Support & service 59 La maintenance prventive 61 La maintenance curative 62

    Le service dassistance tlphonique 62 Les pices de rechanges 62 Les formations 63

    Retrofit 64 Autres activits de service aprs-vente 64

    > Liens utiles 65 Les appuis financiers 67

    Lamlioration des conditions de travail 67 Lhygine et la scurit 68 Linnovation de procd 68 Lamlioration de la comptitivit 69 Le diagnostic dopportunit de robotisation 69

    Les appuis techniques 70 CETIM (Centre technique des industries mcaniques) 70 SYMOP (Syndicat des entreprises de technologies de production) 71 Institut de soudure 72 CRITT (Centres dinnovation et de transfert technologique) 73

    Constructeurs et intgrateurs 74

    > Glossaire 75

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  • 8Robotisation

    La robotique cest pour les grandes sries Dans lautomobile par exempleFAUX ! Depuis sa cration dans les annes 1970, la robotique a beaucoup progress, un robot se met en uvre simplement, se reconfigure au gr des changements de production.

    Les robots sont chers Donc inaccessibles aux PMEFAUX ! les robots ont vu leur prix divis par trois dans les quinze dernires annes. Une cellule robotise qui cotait plus de 150 000 lpoque ne vaut plus quenviron 40 50 000

    Les robots tuent lemploi, or je veux la paix sociale dans mon entreprise !

    FAUX ! Les robots permettent lamlioration de la productivit et de la comp-titivit des PME, donc de maintenir les emplois. Ils ont par ailleurs la vertu de prendre en charge les tches les plus pnibles et de laisser les employs se concentrer sur dautres, plus valorisantes.

    Ces arguments sont trop souvent entendus et nuisent lutilisation de la robotique dans les PME malgr les nombreux avantages quelle procure.

    Alors vous, TPE ou PME qui navez encore jamais introduit de robots dans votre entreprise, ou vous qui avez tent cette exprience sans vous entourer des prcautions indispensables, ce guide est fait pour vous !

    Il a t conu et crit par le Groupe Robotique du Symop pour soutenir son projet Robotcaliser (Robotiser pour ne pas dlocaliser).

    Introduction

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  • Introduction

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    Robotisation

    Intro

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    Le Groupe Robotique est constitu de spcialistes : constructeurs de robots, fournisseurs de prirobotique, intgrateurs, centres techniques Tous ont une grande exprience de la robotique et sont prts vous aider et vous soutenir dans votre dmarche.

    Vous trouverez dans ce guide tout dabord quelques applications types de robotique : Que peut-on faire avec un robot ?

    Ensuite les aspects conomiques, environnementaux, socioconomiques et autres sont dclins comme autant de bonnes raisons de robotiser.

    Afin de vous guider vers le chemin de la robotisation, nous avons consacr quelques chapitres : Quest-ce quun robot industriel ? Quelles en sont les diffrentes morphologies ? Quels quipements priphriques utiliser ? Comment intgrer un robot dans une cellule ? Et bien dautres aspects lis lutilisation des robots.

    Le chapitre suivant, essentiel, aborde le projet de robotisation . De la phase initiale o lide dune possible robotisation fait son chemin, la phase de bilan aprs lintgration de votre cellule, les diffrentes tapes sont dcrites et dtailles, les contraintes, prcises.

    Le dernier chapitre prsente le support et le service que vous pouvez attendre de vos fournisseurs, des aspects essentiels pour vous assurer que votre cellule fonctionnera correctement et longtemps.

    En annexe figurent le glossaire des termes utiliss et les adresses utiles et sites web dont vous pouvez avoir besoin.

    Alors bonne lecture et nhsitez pas contacter les rdacteurs ou vous adresser au Symop pour toute prcision complmentaire.

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    Soudage larc p.13

    Manutention et service de machine p.15

    Packaging/conditionnement p.16

    Assemblage p.17

    Peinture/pulvrisation p.18

    Dcoupe et parachvement p.20

    Usinage p.21

    Applications

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  • 12

    RobotisationApplications

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  • Robotisation

    Le soudage larc est une des applications robotises les plus rpandues. Le gain de productivit est trs important, de deux cinq fois plus que pour les oprations de soudage manuel. Les autres avantages de la robotisation des oprations de soudage larc rsident dans la suppression de tches pnibles et dangereuses pour la sant du fait de la nocivit des fumes ou de la difficult manipuler des pices de dimensions importantes. La robotisation permet galement de faire face au manque de main-duvre qualifie dans ce domaine.

    Le procd MIG/MAG est le plus souvent robotis (85 % des applications) mais le soudage TIG avec ou sans mtal se dveloppe de plus en plus.

    ApplicationsVoici quelques applications types. Cette liste nest

    videmment pas exhaustive, la robotique ayant un

    champ dapplication dont les seules limites sont

    limagination. Et la rentabilit.

    Soudage larc Manutention et service de machine Packaging/conditionnement Assemblage Peinture/pulvrisation Dcoupe et parachvement Usinage

    Soudage larc

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    RobotisationApplications

    Les robots de soudage larc sont principalement prsents dans lindustrie automobile (majoritairement chez les quipementiers) dans les secteurs du machinisme agricole, du mobilier mtallique, des quipements du btiment et des travaux publics, de la chaudronnerie et de la sous-traitance en mcano-soudure.

    Les quipements robotiss vont des cellules simples et compactes destines des pices de petits volumes, jusquaux applications ddies dans lesquelles le robot pilote galement plusieurs axes supplmentaires de dplacement ou de rotation des pices souder.Les configurations comptent au minimum deux postes de travail permettant loprateur de raliser en temps masqu les oprations de manutention des pices souder.Le robot pilote un quipement de soudage ddi aux applications robotises (gnrateur, dvidoir, torche) et linstallation doit imprativement comporter des protections contre le rayonnement de larc et un systme de captation des fumes.

    En plus de la rptabilit des trajectoires, les robots de soudage disposent de fonc-tions avantageuses telles que la relocalisation des pices souder ou le suivi de joint. Ces fonctions permettent de pallier les incontournables difficults de prparation des pices dans les applica-tions dassemblage de sec-teurs comme la tlerie ou la chaudronnerie (jeux, qualit du pointage, prcision de pliage).La robotique peut sassocier dautres technologies de soudage comme le laser, le soudage plasma, le soudage par rsistance.

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    Avec le soudage, les oprations de manutention sont les plus communment ralises par des robots. Le robot manipule une ou plusieurs pices (ou produits) pour les dplacer dun endroit un autre.

    Une des applications phares de manutention est le service machine. Il consiste charger ou dcharger une machine, par exemple une machine-outil ou une presse injecter le plastique. Le robot est alors plac devant ou au-dessus de la machine, ralisant au cours dun cycle machine la prise dune ou plusieurs pices bauches, linsertion dans la machine et lextraction en fin de cycle.

    La grande flexibilit du robot lui permet galement de ra-liser durant le cycle machine en temps masqu des opra-tions complmentaires forte valeur ajoute : contrle, ba-vurage, palettisation voire de servir plusieurs machines. Le taux dengagement de la machine est ainsi optimis et sa dure damortissement rduite.

    La communication entre le robot, la machine et les quipements priphriques garantit un suivi constant des paramtres de production et une traabilit des pices. Dautre part, les robots sont livrs avec des logiciels mtiers simples dutilisation pour une mise en uvre rapide par les oprateurs, y compris pour une fabrication de petites sries.

    Une tendance rcente consiste permettre une plus grande collaboration entre lhomme et la machine, permettant un oprateur de travailler avec un robot en toute scurit en limitant ou supprimant les barrires de scu-

    Manutention et service de machine

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    RobotisationApplications

    rit dans le respect de la rglementation en vigueur. Ces solutions rendent lutilisation des robots encore plus souple, permettent une baisse du cot dutilisation et font de la robotique une solution encore plus attrayante, en particulier pour les PME.

    En complment des applications de soudage ou de manutention, le pac-kaging ou conditionnement est une opration trs souvent traite par un robot. Les entreprises du secteur de la grande consommation souhaitent en effet se dmarquer de leur concurrence en proposant des produits nouveaux aux emballages innovants, ce qui impose dutiliser des outils de production extrmement flexibles offrant des cots de fabrication rduits.

    Packaging/ conditionnement

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    ionsLa robotique est la solution idale pour rpondre aux demandes du secteur

    car elle offre une trs grande flexibilit grce une gamme trs large de robots aux morphologies varies capables de sadapter toutes les utilisations.

    Les robots de packaging sont typiquement utiliss autour dune ligne quipe de convoyeurs et de systmes de vision. Le packaging regroupe des opra-tions varies comme la dpalettisation, le process, lemballage, lencaissage, la palettisation ou lemboxage et le picking.

    Le packaging est en particulier utilis dans le secteur de lagroalimentaire. Lorsque le robot travaille directement en contact avec le produit alimentaire, on parle de conditionnement primaire. Lorsque les aliments ont dj t emballs, on parle alors de conditionnement secondaire. Les notions dhygine sont bien entendu primordiales, en particulier pour le conditionnement primaire o les robots sont adapts pour rsister au nettoyage rgulier des installations.

    Le secteur pharmaceutique est galement un large consommateur de solutions de packaging avec robots, en particulier pour la fabrication de dispositifs mdicaux. Souvent ralis en ambiance propre, le packaging de dispositifs mdicaux avec robot permet une amlioration notoire de la qualit tout en garantissant une traabilit du produit.

    Les oprations dassemblage mettent pleinement en avant les qualits intrin-sques des robots, en particulier leur grande dextrit, prcision et fiabilit. Ces oprations impliquent en effet des mouvements gnralement complexes, raliss la plupart du temps par des robots disposant de 6 degrs de libert afin de reproduire les actions dun bras humain. Le robot est capable de travailler avec une trs grande prcision de lordre de 0,1 mm, largement suprieure ce que peut reproduire ltre humain. On peut mme lutiliser pour du micro-assemblage dans les domaines de llectronique ou de lhor-logerie par exemple.

    Les quipementiers et constructeurs automobiles utilisent largement les robots pour des applications dassemblage, tirant ainsi parti de leur grande

    Assemblage

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    RobotisationApplications

    fiabilit. La gamme des robots sest largie au cours de ces dernires annes, permettant de manipuler et dassembler des pices de petites dimensions sur quelques centimtres, jusqu des pices volumineuses de plusieurs centaines de kilos sur quelques mtres.

    Les oprations dassemblage robotis ncessitent parfois dintgrer un systme de vision et des convoyeurs afin doffrir davantage de flexibilit pour la prise des pices et dapporter des fonctions supplmentaires comme le contrle.

    Dautre part, lutilisation dun robot dassemblage permet de rduire sensible-ment les risques de TMS au sein des entreprises, laissant le soin au robot deffec-tuer des tches rptitives parfois ralises dans des environnements difficiles.

    Les applications de peinture et de pulvrisation avec robot se dveloppent compte tenu des contraintes de plus en plus importantes imposes pour la protection de lenvironnement. En effet, les produits utiliss sont souvent toxiques et doivent tre appliqus de manire prcise pour un rendu optimal.

    Peinture/ pulvrisation

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    Robotisation

    Appl

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    ionsLutilisation dun robot spcifique peinture associ un logiciel mtier offre

    un contrle prcis du process peinture (apprts, base, vernis) et des diffrents paramtres (largeur de jet, air datomisation, pression). Le robot de pein-ture dispose de caractristiques particulires pour fonctionner en ambiance explosive et correspond aux normes en vigueur dans les diffrents pays, par exemple CE ATEX en Europe. Il utilise un systme de pulvrisation ddi, un pistolet de peinture pneumatique ou un bol lectrostatique. Des robots standard sont souvent utiliss en amont du process de peinture pour des oprations de soufflage ou de flammage pour garantir la meilleure qualit de finition.

    Les avantages pour lutilisateur sont multiples. Tout dabord, les quantits de peinture ou de solvants utilises sont rdui-tes, ce qui limite notablement limpact sur lenvironnement. En effet, la qualit de la tra-jectoire du robot associe au contrle du processus dappli-cation permet doptimiser les paisseurs spcifies avec un minimum de variation, assu-rant une qualit accrue des pices, une diminution des quantits de peinture utilises, et une baisse consquente des cots.

    La flexibilit du robot permet galement denchaner sur une mme ligne des pices de dimensions ou de couleurs diffrentes qui arrivent la vole sur un systme de convoyeur. Les cabines de peinture robotises sont en gnral plus compactes, tirant parti doptions de fixation multiples proposes par les robots (sol, mur ou plafond).

    Le secteur automobile utilise largement les robots pour des oprations de peinture, en particulier pour les carrosseries ou les pare-chocs. Mais les robots sont aussi beaucoup utiliss pour peindre tout type de pices, quelles soient mtalliques, en plastique ou en bois.

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    RobotisationApplications

    Outre les pices ralises pour le secteur automobile, nous utilisons au quotidien de nombreux objets peints par des robots : tlphones ou ordina-teurs portables, consoles de jeu ou produits dlectromnager.

    La prcision des trajectoires dun robot lui permet de raliser des oprations de process telles que la dcoupe et la finition. Il sagit dapplications complexes et souvent dangereuses effectuer manuellement.

    La dcoupe peut tre ralise avec diffrents outils comme une fraise, un jet deau haute pression (3 000 ou 4 000 bars) ou un laser. Pour des raisons de scurit et disolation sonore, les robots sont intgrs dans une cabine ferme et les pices sont approvisionnes et dcharges par loprateur en temps masqu.

    La finition consiste donner une pice son aspect et ses dimensions dfinitives. Il sagit doprations comme le meu-lage, le polissage, lbavurage ou le satinage. Elles sont en gnral ralises sur des pices de valeur telles les prothses mdicales ou des pices dhor-logerie. Elles font appel la grande prcision et rigidit des robots.

    Les oprations de dcoupe ou de finition peuvent tre ralises sur un large ventail de pices, quil sagisse de mtal, de plas-tique de cramique ou de com-posites. Le travail seffectue en

    Dcoupe etparachvement

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  • 21 21

    Robotisation

    Appl

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    ionspice fixe et outil mobile ou pice porte et outil fixe afin doffrir une flexi-

    bilit maximale.

    Afin doptimiser le temps de programmation de lapplication, les fichiers CAO de la pice sont imports et traduits en langage robotique.

    Les oprations dusinage sont traditionnellement ralises par des machines- outils. Ces machines, trs perfectionnes, reprsentent galement un investisse-ment important, particulirement pour des pices de grandes dimensions.

    Lorsque les cadences sont moins leves et que la flexibilit prime, une alternative consiste monter en bout de robot ou dintgrer dans le bras une lectrobroche. Cette solution apporte une grande rigidit et permet dobtenir une trs bonne prcision pour la ralisation des oprations de parachve-ment, dtourage, perage, taraudage, bavurage ou fraisage.

    Le robot est capable dusiner de nombreux matriaux tels laluminium, linox, les composites, le bois, le verre ou la pierre. Les applications sont trs varies et sappliquent parfaitement aux besoins de laronautique, lautomobile, le ferroviaire, le nuclaire ou le prototypage.

    Usinage

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  • Quest-ce quun robot industriel ?

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    RobotisationComme dautres applications de process, lusinage seffectue partir de fichiers CAO convertis en langage robotique par un logiciel adapt. Les stra-tgies dusinage sont galement prpares en amont grce ce logiciel.

    Pour des raisons de scurit et disolation phonique, les robots sont int-grs dans une cabine. Afin doffrir une flexibilit maximale, plusieurs options peuvent tre envisages : placer le robot sur un axe linaire, monter la pice sur une table rotative ou utiliser un systme de changeur doutils.

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  • Robotisation

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    Les facteurs conomiques Productivit et comptitivit p.25

    Le facteur humain Amlioration des conditions de travail et de scurit p.27

    Les facteurs environnementaux p.28

    Bnfices induits p.28

    Conclusion p.29

    Pourquoi robotiser ?

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  • 24

    RobotisationPourquoi robotiser ?

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  • Les facteurs conomiques Le facteur humain Les facteurs environnementaux Les bnfices induits

    Robotisation

    Rduction des cots de main-duvre Le premier facteur de rentabilit du robot est la diminution de la part de la main-duvre dans le prix de revient du produit fabriqu. Capable de travailler en 3x8 de faon constante, le robot peut raliser les tches de plusieurs oprateurs. Flexibilit de la gestion de productionLe robot industriel confre une flexibilit ingalable la gestion de production : Il peut fonctionner seul, un temps donn, sans assistance humaine. Lop-

    rateur programme le robot selon le type de pice manipuler ou des

    Pourquoi robotiser ?Les avantages de la robotisation se dclinent

    autour de quatre critres fondamentaux :

    Les facteurs conomiques Productivit et comptitivit

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  • 26

    RobotisationPourquoi robotiser ?

    oprations effectuer et ce dernier est ensuite capable de travailler de nuit ou le week-end, mais aussi, selon la longueur du cycle, 24 h/24 pendant plusieurs jours.

    La flexibilit dun robot sillustre aussi par sa capacit sadapter des tches diffrentes tout au long de sa vie : il peut tre affect des opra-tions diffrentes selon les impratifs de production ; il suffit de changer les quipements priphriques et de le reprogrammer en fonction des nou-velles tches.

    Contrairement une machine spciale, le robot est un produit standard, facile dentretien et rutilisable. Les constructeurs proposent des maintenances prventives (une deux interventions par an) qui garantissent au robot une dure de vie pouvant facilement atteindre vingt ans. Les pices dun robot ne sont pas spcifiques mais standard, ce qui garantit leur remplacement ventuel en cas de panne.

    Diminution des stocks et encours La configuration du robot en cellule de production permet de regrouper plusieurs oprations (on peut ainsi en service de machine ajouter bavurage, palettisation et contrle) et donc dviter des stocks intermdiaires.

    Amlioration de la qualit Troisime avantage majeur du robot : sa capacit raliser des oprations dune qualit suprieure et constante. Les premiers bnfices constats la suite de limplantation dun robot sont souvent la diminution du taux de rebuts et lamlioration globale de la qualit. Cest le cas pour les oprations de soudure, dbavurage, de dcoupe, de peinture... moyen terme, len-treprise rduit galement les oprations de reprise sur pices et le taux de retours : associs la revalorisation de limage de toute la socit, les gains pour lentreprise sont rapidement significatifs.Lautomatisation facilite la traabilit de la production et donc le suivi de la qualit.

    Un retour sur investissement infrieur deux ansLe calcul du retour sur investissement implique la prise en compte de nom-breux paramtres, comme ceux cits prcdemment. Il est cependant indis-pensable de considrer que la robotisation vous permet :

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  • Robotisation

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    Pour

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    ?

    Daugmenter De diminuer

    Votre volume de production Les cots de main-duvre

    La qualit des pices Le taux de rebuts

    La flexibilit de production Le cot des pices

    Le taux dengagement des machines Les stocks et encours

    Formule de calcul du ROI : Gains cots

    Cots de linvestissement

    La dure moyenne du retour sur investissement constat pour une cellule robotise est infrieure deux ans. Cette dure est le temps moyen indiqu par les TPE et PME.

    Augmentation de la scurit sur le poste de travail, flexibilit, rgularit et qualit conduisent loptimisation de la gestion de production et la compression des dlais de fabrication et de livraison : deux paramtres majeurs qui dterminent le degr de comptitivit dune entreprise.

    Le robot soulage les oprateurs sur les postes de travail contraignants, fati-gants, dangereux qui peuvent impacter leur sant, par exemple : les TMS (troubles musculo-squelettiques). Les contraintes de rendement exiges par le march engagent ncessairement ladaptation des moyens de production : les oprateurs eux seuls ne peuvent pas assumer ces nouvelles exigences, moins quils ne soient trs nombreux, ce qui nest plus envisageable aujourdhui. La robotisation est le moyen de transfrer sur une machine la charge des contraintes qui pesaient prcdemment sur le salari.

    ce stade, il est important de noter le dcalage entre lapprhension de loprateur larrive du robot et sa satisfaction, voire sa fiert selon ses nouvelles fonctions, lorsquil constate quil est toujours l, et surtout que

    Les facteurs humains Amlioration des conditions detravail et de scurit

    [1] [2] Robo.indd 27 29/07/11 18:31:42

  • 28

    RobotisationPourquoi robotiser ?

    cest lui qui dompte la bte ! Larrive du robot contribue valoriser les oprateurs, qui se voient dchargs des tches rbarbatives et pnibles, et confier des missions plus intressantes leurs yeux.

    travers les gains de productivit engendrs, la robotique rduit la facture nergique de lentreprise et permet une conomie substantielle en matires premires et en rejets nocifs pour lenvironnement.

    Minimisation et matrise des rejets en peinture et pulvrisationLutilisation des robots, associe une matrise de lapplication de pulvrisation, apporte une meilleure qualit de dpose matrise des paisseurs ainsi quun gain en consommation de produit. En effet, le coefficient de transfert (peinture dpose sur la pice/peinture pulvrise) est bien meilleur avec un robot. On constate moins de perte produit et une rduction de limpact sur lenviron-nement : des conomies de produit jusqu 30 % ont dj t signales.

    Aspects structurants de la robotisationLentre dun robot dans un atelier cre une opportunit pour optimiser les process de production. Ce travail permet lentreprise de rendre sa production plus comptitive.

    Mise en valeur de lentrepriseAu-del de ces avantages mesurables, il en est un, plus subjectif, que lon retrouve rgulirement : celui de la mise en valeur de lentreprise. Les tmoi-

    Les facteurs environnementaux

    Bnfices induits

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  • Robotisation

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    Pour

    quoi

    robo

    tiser

    ?gnages recueillis convergent sur ce point : le robot est une remarquable carte de visite pour une PME vis--vis des clients et des salaris. Les clients admirent travers le robot la capacit dadaptation de lentreprise et sont ainsi confiants dans laptitude de leur fournisseur rpondre leurs exigences.

    Au vu des avantages exposs, la robotisation est rentable. Elle apporte un gain de productivit et rend lentreprise plus comptitive, ce qui en fait une alternative trs intressante la dlocalisation.

    Il est important de rappeler ici combien associer les salaris la robotisation induit une dynamique et une appropriation naturelle du nouvel outil. Cette dmarche est porteuse davenir, elle rajeunit lide que lon se fait du travail en usine et pourrait rendre plus attractifs les mtiers manuels.

    La scurit au travail est aujourdhui au cur des proccupations des salaris, les CHSCT en sont lillustration. La robotique est un facteur cl de la transfor-mation des conditions de travail, par la diminution voire la suppression des tches dangereuses.

    Conclusion

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    Le bras p.33

    Larmoire de commande p.38

    Pupitre de programmation p.39

    Les programmes, la programmation p.39

    Les composants dune cellule p.40

    Quest-ce quun robot industriel ?

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    RobotisationQuest-ce quun robot industriel ?

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  • 33

    Armoire de commandeBotier

    oprateur

    Bras

    Le bras Larmoire de commande Le pupitre de programmation

    Robotisation

    Quest-ce quun robot industriel ?On appelle robot industriel

    un ensemble autonome

    constitu de trois lments :

    Qu

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    RobotisationQuest-ce quun robot industriel ?

    Robots SCARA 3 ou 4 axes

    lment mcanique principal en mouvement, il est appel ainsi par analogie avec le corps humain. Il existe nanmoins diffrentes familles de bras dont certaines nont plus grand-chose voir avec un bras humain mais remplissent au final la mme fonction : un dplacement dans lespace afin de rpondre aux multiples applications pouvant tre robotises. On peut citer les princi-pales familles suivantes :

    Le bras

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    Spcifique ex : hexapode

    Spcifique ex : adjonction dun rail porteur

    Robots polyarticuls (4 7 axes )

    Spcifique ex : double bras

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  • 36

    RobotisationQuest-ce quun robot industriel ?

    Les polyarticuls sont utiliss en majorit dans lindustrie pour tout type dapplication (80 % de lensemble du parc). Les cartsiens sont principale-ment utiliss pour des applications de dchargement de presse et les Scara et hexapodes pour la manipulation de pices dans un plan.

    chaque famille a, de par sa morphologie, une zone de travail de forme diffrente :

    SCARA

    Hexapode

    Polyarticul

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    Robotisation

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    el ?Les robots se distinguent galement par la masse quils peuvent porter ou

    leffort mcanique quils peuvent fournir. certaines familles ne sont pas adaptes aux charges importantes (Scara, hexapodes) ; dautres couvrent toute la gamme de poids de quelques grammes plus dune tonne (cart-siens, polyarticuls).

    Les performances en vitesse et acclration des robots sont corrles la charge quils transportent. comme vous pouvez le voir sur ce diagramme, lhexapode et le Scara peuvent monter jusqu 200 cycles/min avec une charge de moins de 1 kg, alors que le polyarticul ou le cartsien portant jusqu 1 tonne a des performances de vitesse et acclration adaptes. Pour optimiser les performances des robots en fonction de leur charge, les constructeurs mettent disposition des utilisateurs les diagrammes de charge pour chaque modle de robot (voir ci-aprs).

    Domaine dapplications des diffrentes architectures robotiques

    Vitesse cycles/min

    Charge robot kg

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    1

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    Robots polyarticuls

    Robots SCARA

    Robots hexapodes

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  • 38

    RobotisationQuest-ce quun robot industriel ?

    Souvent appele baie robot par les spcialistes, elle comporte llectroni-que qui va piloter le robot dans ses tches. Elle sapparente un automate ou une commande numrique et contient et excute les programmes de travail du robot. ceux-ci vont commander aussi bien les dplacements du robot que les relations avec les actionneurs, accessoires ou outils prsents dans la cellule. Par exemple :Le programme synchronisera le dmarrage ou larrt du pistolet de peinture avec les diffrentes trajectoires du bras.Il dclenchera louverture de la pince au-dessus du carton et la fermeture de la pince au poste de prise de la pice en manutention et changera les positions en fonction du carton.

    Larmoire de commande

    Diagramme de charge

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    el ?Larmoire de commande du robot est un automatisme ouvert qui peut

    communiquer avec diffrents quipements via les bus de terrain ou liaisons Ethernet. Larmoire robot est bien sr capable de garder plusieurs programmes en mmoire qui seront simplement rappels par leur numro lors des change-ments de srie de la cellule. Elle sintgre aisment dans le rseau de latelier de diffrentes faons, e/s, bus de terrain, Ethernet.

    appel aussi teach pendant ou botier oprateur, il sagit du panneau de commande dport du robot qui permet deffectuer la programmation par apprentissage. Il comporte gnralement un cran daffichage, des boutons de commande et un dispositif de mise en mouvement du robot (arrt, dpart, mouvements manuels, clavier, etc.).

    La programmation du robot peut se faire de plusieurs manires, par apprentis-sage, en hors ligne ou par auto-apprentissage. Il existe, pour diffrents mtiers, des logiciels dapplications ddis (par ex. : peinture, soudure) prenant en compte les spcificits du process.

    Programme par apprentissage Les trajectoires du robot sont apprises manuellement, cest--dire laide du pupitre de programmation. Loprateur dplace le robot au point dsir et enregistre sa position, puis il va gnrer de cette faon tous les points de la trajectoire en indiquant la vitesse de dplacement et le style de trajectoire

    Pupitre de programmation

    Les programmes, la programmation

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    RobotisationQuest-ce quun robot industriel ?

    (linaire ou courbe). Dans le droulement du cycle, le programmeur int-gre des appels process (ex. : allumage darc en soudure, fermeture dune pince, ouverture du pistolet de peinture). ce type de programmation est trs courant ; cependant, comme il se fait avec le robot dans latelier, il ncessite larrt de la cellule en production.

    Programme hors lignePour viter les arrts de production, on choisira la programmation hors ligne sur un logiciel Pc o les points de la trajectoire sont calculs ou sont issus dune simulation. Dans ce cas, les logiciels proposs permettent : de simuler graphiquement sur Pc le programme robot (vue du robot en

    mouvement lcran, vrification du temps de cycle) de crer ou d'diter les programmes de transfrer des programmes robot du Pc larmoire de commande

    Programmation par auto-apprentissageUne nouvelle fonction brevete dauto-apprentissage de trajectoire par le robot pour les oprations de finition telles que polissage, bavurage, pon-age, meulage... existe galement. cette solution, qui combine le pilotage en effort du robot associ une interface utilisateur simplifie, permet de diminuer de faon significative les dlais et les cots lis aux programma-tions, et peut tre utilise pour tous les process avec contact (mtallurgie, mcanique, fonderie, plasturgie).

    La cellule se compose dun robot avec son armoire de commande et dqui-pements priphriques lui permettant deffectuer la tche qui lui incombe. Parmi les quipements, on distingue : les prhenseurs (pince, aimant, ventouse, changeur de main...) ou outils de

    process (fraise, torche de soudage, pistolet de peinture).

    Les composantsdune cellule

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    lalimentation et l'vacuation des pices (convoyeur, caisses, bols vibrants)

    les machines ou outils de process (presse, machine outil)

    les capteurs (vision, capteurs deffort) qui donnent des sens au robot. Les capteurs deffort vont per-

    mettre de contrler (limiter) leur effort via lasservissement des moteurs, trs utile, par exemple pour insrer un axe dans un alsage.

    La vision est un quipement de plus en plus associ au robot. Elle permet, entre autres, des oprations de contrle de pice, de dtection de posi-tion, de tri de pices bonnes ou mauvaises.

    Un automate programmable nest pas obligatoirement ncessaire car larmoire du robot est capable de grer son environnement. Pour diffrents

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  • Robotisation

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    Quest-ce quun robot industriel ?Robotisation

    besoins, un automate externe peut tre ajout (par exemple utilisation en mode dgrad de la cellule, standardisation de linterface...).

    Interface homme-machine comme dans toute machine ou outil de production, il sagit dune fonction essentielle pour une bonne utilisation, efficace, avec des risques derreurs minimiss.

    au niveau IHM, on pourra travailler : Soit avec le pupitre de programmation du robot. celui-ci possde en gnral

    un petit affichage sur lequel des interfaces spcifiques utilisateur sont facilement dfinissables, utilisant alors des fonctions oprateurs simples et le vocabulaire propre au mtier de lutilisateur. cette solution nest toutefois pas trs adapte des cas complexes.

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    Robotisation Soit avec un cran dport (tactile ou non) via une connexion rseau. cette

    option permet alors de mettre en place des solutions extrmement convi-viales pour les oprateurs, et les capacits de dveloppement sont quasi illimites.

    Dans certains cas, on choisira lutilisation dun Pc pour grer par exemple le process principal et prendre en charge linterface homme-machine gnrale de la cellule.

    Scurit du personnel Les robots qui oprent dans lindustrie demandent gnralement une inter-vention humaine dans une ou plusieurs phases de leur exploitation. Il peut sagir classiquement de la maintenance ou de la programmation mais aussi de lapprovisionnement de la cellule, voire, et cest un des nouveaux usages des robots, de la production en mode collaboratif.Il convient dans toutes ces configurations de garantir une intervention du per-sonnel en toute scurit. comme tout quipement de production, le systme robotis devra donc rpondre aux exigences essentielles de scurit et de sant rendues obligatoires par la directive 2006/42/cE en vigueur ce jour.

    En fonction des contextes, les solutions mises en uvre auront un impact plus ou moins important sur les conditions dexploitation de la cellule robotise.

    Les solutions de protection classiques contrlent laccs au systme robotis

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    Quest-ce quun robot industriel ?

    Il est courant dassurer la scurit du personnel en dlimitant la zone de risques par une enceinte de scurit qui pourra non seulement limiter laccs loprateur mais aussi jouer, si ncessaire, le rle de protection contre dautres risques lis au process (projections, clatement, jection, bruit). cette solution est prconise lorsquil y a peu dinteractions entre lhomme et le robot (chargement/dchargement des pices, programmation, maintenance).

    Des capteurs vrifient la fermeture du primtre et, lorsque laccs est ouvert, les nergies sont coupes de manire liminer tout danger.

    Le redmarrage de linstallation ncessite le suivi dune procdure spcifique.

    Il est galement possible de prvoir des zones dinterac-tion qui peuvent permettre jusqu une collaboration entre lhomme et le robot. Les risques encourus par loprateur devront dans ce cas tre identifis et matri-ss par la mise en uvre de dispositifs de scurit et de protection appropris (ex. : barrires immatrielles).

    Les nouveaux systmes permettent des applications ouvertes et flexibles Les dernires volutions des normes de scurit (EN 10218-1, EN 10218-2, EN 13849) autorisent des solutions nouvelles de scurit telles que : bute logicielle de scurit, protection primtrique rduite, arrt sans suppression des nergies, console sans fil, accs sans demande pralable

    ces volutions permettent de saffranchir de barrires physiques trop fermes en profitant des fonctionnalits offertes par les matriels et logiciels de der-nire gnration.

    Dans des contextes de productions plus varies, on peut ainsi accder au robot de manire rpte lors des changements de srie mais aussi lors de lapprovi-sionnement du poste. Dans dautres cas, les volumes de production ou la com-plexit des tches raliser peuvent justifier une automatisation partielle du procd en laissant la charge de certaines oprations complexes loprateur.

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    Dsormais, il est envisageable dadapter la vitesse de dplacement du robot et mme darrter ou de remettre en marche en automatique le systme en fonction de la position de loprateur.

    Zone d'alerte Zone d'arrt robot

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    Quest-ce quun robot industriel ?

    La cobotique amliore lergonomie des oprations de production difficilesDans les contextes de production o lamlioration des conditions de travail et la grande varit des oprations se combinent la complexit des tches raliser, la solution robotique peut tre de proposer un travail collaboratif entre lhomme et le robot sous forme de dispositif dassistance au geste. On utilise le terme de cobotique pour parler de cette forme de robotique collaborative.

    Si ces systmes sont encore peu employs en production industrielle, des manipulateurs industriels, dont le fonctionnement est fond sur le principe de lassistance au geste, sont exploits dans lindustrie depuis plusieurs annes.

    Des systmes cobotiques ergonomiques capables dassister les gestes opra-teurs dans les oprations de production difficiles sont dvelopps par plusieurs constructeurs nationaux.

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  • Comment aborder un projet de robotisation

    Introduction p.49

    Comment laborer un projet de robotisation ? p.50

    La formation p.56

    Bilan projet p.56

    En conclusion p.56R

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    RobotisationComment aborder un projet de robotisation

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  • 49

    Robotisation

    Si les robots, outils de production flexibles par excellence, ont considra-blement volu, la russite dun projet de robotisation industrielle reste trs largement conditionne par la conception et la mise en uvre du poste robotis complet. Il s'agit non seulement de choisir les robots les plus appropris (nombre de degrs de libert, cinmatique, performances), mais galement : doptimiser son positionnement dans le poste ; doptimiser ses trajectoires et ses postures afin de minimiser le temps de cycle, dviter les obstacles, de prendre en compte le prhenseur du robot (qui peut gnrer des contraintes dynamiques sur les mouvements et des contraintes sur le rayon de courbure des cbles dalimentation de leffecteur) ; de choisir les quipements prirobotiques adquats.En outre, compte tenu de la ractivit ncessaire lindustrie, qui souvent va de pair avec une augmentation de la frquence de changement de sries en production, la reprogrammation des robots pour chaque nouvelle srie doit tre pense afin de minimiser le temps darrt de la production. Do lintrt qu'offre la mise en uvre de simulations de solutions avec des logiciels de CAO robotique, qui permettent : en phase de conception,

    Comment aborder un projet de robotisation

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    Comment aborder un projet de robotisation

    dtudier loptimisation complte dun poste robotis et de prdire les temps de cycles des oprations raliser ; en phase dexploitation, de raliser et de tester en temps masqu, avant un changement de srie, par programmation hors ligne, les nouvelles trajectoires des robots pour la srie suivante. Recourir cette technologie offre lavantage de rduire le temps darrt de production entre chaque nouvelle srie et augmente la flexibilit et la productivit.

    Cependant, afin de garantir lintroduction russie de robots en production, il importe de matriser les projets de robotisation, non seulement sur les points indiqus ci-dessus mais galement dans la prparation des quipes dans les ateliers de production o le robot oprera. La formation et limplication du personnel de lentreprise jouent un rle primordial dans la russite de ces projets. Pour une premire exprience, le choix de robotisation dun poste simple et rapidement rentable est privilgier.

    Lentreprise na pas lhabitude de grer les processus ponctuels de changement quimpliquent les projets de robotisation. Aussi, un projet de robotisation doit-il se dmarquer des approches classiques dautomatisation, et suivre un processus structur, garant du succs. Pour llaboration de son projet, lentre-prise peut elle-mme raliser son installation si elle dispose des ressources comptentes en interne. Elle peut galement choisir dengager un partenariat avec un intgrateur (socit dingnierie, bureau dtude, conseil) pour bnficier au maximum de ses comptences dun point de vue technique, conomique et humain.

    Le projet de robotisation dune cellule se dcompose en quatre tapes principales : L'avant-projet

    Cette tape sert essentiellement dfinir trs prcisment le besoin et valuer la rentabilit du projet.

    Le projet Aprs la passation dune commande, la mise en uvre de lensemble des

    Comment laborer un projet de robotisation ?

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    lments du projet dbutera et conduira le projet jusqu la mise en production.

    La formationDans cette tape, lintgrateur assurera la formation du personnel qui travaillera sur la cellule. Le but est de rendre possible une prise en main rapide de la machine par le personnel de la production, de la maintenance et les rgleurs.

    Le bilan Il sagit dun point technique, conomique et humain, sur le projet, aprs quelques mois dexploitation de la cellule robotise.

    Lavant-projet Dfinition des objectifsLe choix de lopration robotiser doit tre judicieux, il doit notamment tenir compte des amliorations souhaites et/ou possibles dans le procd de fabrication. Il est ncessaire de dterminer les objectifs en termes de

    qualit, de taux de disponibilit et dengagement des machines, du cot et du volume de pro-duction, de rentabilit, etc. Il est capital pour lutilisateur de bien valuer ses besoins rels en vitant la sur-qualit ou la com-plexit inutile afin que la solu-tion soit correctement dimen-sionne. Finalement, il sagit de choisir un poste simple robo-tiser et rapidement rentable.

    laboration du cahier des chargestape indispensable la russite du projet, le cahier des charges est un docu-ment qui doit synthtiser le but du projet en dterminant des lments nces-saires llaboration de la solution : application ou procd raliser, volume de production, temps de cycle, caractristiques (poids, dimension, matire, aspect, etc.) et nombre de pices traiter, gamme opratoire, oprations pri-phriques en amont et en aval, machines impliques dans le procd, environ-nement dans lequel le robot doit voluer (temprature, humidit, etc.). Il faut galement donner les rfrences des pices traites ainsi que les documents associs. Il doit ensuite contenir dune manire dtaille :

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    Comment aborder un projet de robotisation

    La prsentation de la prestation et de ses limites Le dlai de ralisation et planning Les conditions de rception

    Rception des tudes Rception statique Rception de la mise au point Validation de la rception

    Les normes applicables Les conditions gnrales dachat Les conditions de garantie La formation et le support aprs-vente

    Llaboration du cahier des charges peut se faire en collaboration avec lintgrateur.

    Recherche et validation des solutionsEn outre, afin de valider le fonctionnement de lins-tallation, une phase de recherche et de validation des solutions doit tre mise en uvre au niveau tech-nique et conomique, tout en dterminant prcisment les quipements ncessaires au bon fonctionnement de linstallation. Pour finaliser le choix du robot, son implan-tation, les temps de cycles, il convient galement, en fonction de la complexit de lapplication, de mener bien des tudes CAO.Paralllement, des essais de faisabilit peuvent tre raliss en grandeur relle dans un atelier. Ces essais permettent de tester, valider l'opration et de dire si elle est ou non robotisable dans les conditions demandes. Le cas chant, le cahier des charges peut tre modifi pour prendre en compte le rsultat de cette validation.

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    valuation de la rentabilit La robotisation permet laugmentation de la productivit grce la rgularit du travail fourni par le robot, sa productivit ininterrompue et son adaptabilit aux demandes du march.La rentabilit doit tre value par la mise en place de certains critres comme : le cot de la main-duvre directe, laugmentation du volume de production, laugmentation de rendements de productions (qualit, rebuts, consom-

    mables), la diminution des stocks due lencyclage des oprations autour du robot

    et laugmentation de la flexibilit de linstallation.

    De plus, la valeur rsiduelle du robot, qui peut tre reconverti dans une autre application ou dautres produits, doit galement tre prise en compte.Le calcul du retour sur investissement doit estimer tous ces facteurs leur juste mesure. Dans les cots, la consommation dnergie (trs faible), la maintenance et lamortissement ont aussi leur importance. Le choix de lintgrateur est donc une tape cl, qui ne doit pas se baser uniquement sur le montant de linvestissement initial.Il sagit dapprhender le cot global de linvestissement en tenant compte de lensemble des cots, notamment ceux lis lexploitation du moyen de production. En effet, le gain ralis lachat peut se rvler drisoire face aux cots et aux risques encourus (retards, perte de production, pannes...) par l'industriel, en cas de mauvais choix techniques ou de lintgrateur.De ce point de vue, la robotisation entrane une relle et rapide rentabilit compare celle dune machine spciale qui, elle, nest pas toujours recon-vertible et ncessite une maintenance plus importante.

    Choix du partenaire (intgrateur ou constructeur de robot)Ce choix doit tre guid en priorit par lexpertise du partenaire dans le secteur dactivit de lutilisateur. Cette expertise doit tre valide par des ralisations similaires et une connaissance du process envisag. Les ressources dtudes pour la conception de linstallation, puis techniques, pour la mise en uvre et le suivi de linstallation sur sa dure de vie sont aussi des critres de choix des partenaires. Lutilisateur privilgiera autant que possible un interlocuteur unique pour lensemble du projet et devra veiller valider la matrise quoffre le partenaire pour les diffrents quipements constitutifs de linstallation.

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  • Robotisation

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    Comment aborder un projet de robotisation

    Les autres critres de choix sont :

    la proximit ou la capacit dintervention,

    la structure et lorganisation interne qui doit tre en adquation avec la taille du projet considr,

    les comptences en SAV,

    la prennit de lentreprise,

    les moyens disponibles pour tester ou simuler les solutions proposes, la capacit raliser des essais grandeur nature,

    la langue des interlocuteurs et intervenants SAV,

    les capacits daccompagnement au dmarrage de linstallation (program-mation des trajectoires, optimisation de process).

    partir de cette tape, la dcision est prise de raliser linstallation, le projet peut commencer.

    Le projet Pour tre viable, un projet de robotisation implique ncessairement linterven-tion d'un chef de projet, surtout lorsque plusieurs fournisseurs sont amens intervenir. Son rle consiste notamment coordonner lensemble des interve-nants, assurer le suivi gnral du projet et garantir les performances globales (planning, cots, etc.).Cette fonction revient l'un des acteurs du projet ou encore une socit spcialise dans lintgration de robots.

    Laspect humain de larrive du robot ne doit pas non plus tre nglig : le personnel doit y tre prpar afin que tous adhrent au projet de robotisation.

    Chacun doit pouvoir mesurer les avantages induits par lintgration de la robotique dans latelier et les nouvelles ambitions de lentreprise. Autant dlments qui peuvent apporter aux salaris une motivation supplmentaire.

    Enfin, la dernire tape ncessaire la russite du projet et au bon dmarrage de linstallation consiste en la formation du personnel : elle est incontour-nable et garantit lutilisation et la maintenance efficaces du matriel comme son volution future. Aussi, avant son arrive, convient-il daborder avec le partenaire de faon approfondie lensemble de ces lments.

    Au final, le succs du projet dpend essentiellement de la rigueur de la mthode employe pour sa mise en uvre.

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    Droulement du projet

    Rception dfinitive tablie

    LUtilisateur LIntgrateur

    Commande passe

    Nommer un chef de projet

    Nommer un chef de projet

    Installation programmation mise en route et test

    Mise en route chez lutilisateur

    Slectionner les personnes former

    Clturer le projet Prise en main de linstallation

    Valider

    tudes

    Rceptionner

    Constitution dune quipe projet manage par le chef de projet et dont la taille

    est en fonction de lampleur du projet

    En relation permanente

    Vallidation de lensemble des tudes

    Fin des tudes et lancement des approvisionnements

    Rception provisoireFormation

    PlanningAu dmarrage du projet, un planning prvisionnel du lancement de laffaire jusqu la rception dfinitive est tabli par le chef de projet en respectant le cahier des charges de lutilisateur et en conformit avec ce qui a t dcrit dans loffre.

    Dune manire gnrale, il se prsente sous cette forme : Jalon lancement de laffaire

    Dure des tudes

    Jalon validation des tudes

    Mise en route et tests

    Jalon rception provisoire

    Dmontage et remontage chez lutilisateur

    Jalon rception dfinitive

    Le dlai entre la commande et la mise en service de linstallation est compris entre trois et six mois pour des quipements courants.

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    Comment aborder un projet de robotisation

    Phases de rception Rception des tudesUne fois la commande passe, lintgrateur commencera les tudes. Tout au long de cette phase, tout document fourni par lintgrateur doit tre revu et valid par lindustriel.

    Cette tape est trs importante pour la russite du projet. En effet, toute modi-fication ultrieure demande risque dentraner des cots supplmentaires et des rpercussions sur les dlais de livraison.

    Rception provisoireCette phase se fait souvent chez lintgrateur. Elle permet la validation de lquipement par lutilisateur selon le protocole dfini par le cahier des charges. Elle autorise lintgrateur transfrer la cellule de son atelier vers celui de lutilisateur.

    Rception dfinitiveCette phase seffectue chez lutilisateur aprs une remise en service de lqui-pement dans son atelier. Elle consiste valider tous les fonctionnements en dynamique ainsi que les performances souhaites.

    La fin de cette tape sonne le top dpart de la priode de garantie.

    La formation du personnel la programmation du robot doit tre ralise avant larrive de linstallation ; la formation la conduite de linstallation, quant elle, doit tre dispense au cours de sa mise en route. Enfin, pendant la mise en exploitation, le personnel de maintenance doit tre form au maintien de linstallation.Ces stages de formation pourront se drouler chez l'utilisateur (sur site), ou tre dispenss chez lintgrateur ou le constructeur de robots.Aprs une formation dune semaine, un oprateur est capable de conduire la cellule de production.

    La formation

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    Ce bilan permet lanalyse objective des succs ou des difficults rencontrs dans le droulement du projet.

    Les finalits dun bilan de projet sont : valuer le projet (atteintes des objectifs, raisons des carts), capitaliser le savoir-faire (tirer tous enseignements techniques, de gestion

    ou dorganisation utiles pour les projets futurs), envisager les prochains projets robotiques.

    Nhsitez pas passer du temps dfinir vos objectifs et soigner le cahier des charges.

    Choisissez bien votre partenaire et faites-lui confiance. Structurez le droulement de votre projet. Prparez vos salaris la mise en place du robot. Faites le bilan de votre installation en termes techniques, conomiques

    et humains.Co

    mm

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    n pr

    ojet

    de

    robo

    tisat

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    En conclusion

    Bilan projet

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    La maintenance prventive p.61

    La maintenance curative p.62

    Retrofit p.63

    Autres activits de service aprs-vente p.64

    Support & service

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    RobotisationSupport & service

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    Robotisation

    Support & serviceLa maintenance des robots est capitale. En effet, elle permet de s'assurer de la disponibilit et de la fiabilit des installations dans le temps. Limportance de lvolution technologique rappelle la ncessit de sadapter ces nouvelles performances afin de toujours garantir de meilleures rentabilits.

    La fiabilit des robots sest accrue ces dernires annes. La plupart des four-nisseurs de robots actuellement sur le march annonce un MTBF (Mean Time Between Failure = Temps moyen entre panne) suprieur 50 000 heures. Toutefois, cela ne dispense pas lutilisateur dun entretien rgulier de ses installations.

    Au mme titre quun vhicule, une installation a besoin dtre entretenue, on parlera alors dune maintenance prventive rgulire, afin dviter une usure mcanique trop rapide et de fiabiliser loutil de production. En France, un nombre important de robots, rgulirement entretenus, produisent depuis plus de vingt ans.

    Les oprations de maintenance sont aujourdhui trs simples. Elles sont en gnral effectues une fois par an, et ne durent quune demi-journe deux jours suivant la taille de linstallation.

    La maintenance prventive

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    Sup

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    Support & service

    Les constructeurs de robots proposent des formations afin que les services maintenance puissent assurer eux-mmes ces oprations. Lautre solution, souvent la plus simple et la plus conomique, est de confier cette mainte-nance au constructeur. Celui-ci propose en gnral une gamme tendue et varie de contrats qui permettent de sadapter aux contraintes des utilisateurs. Il existe par exemple des solutions full maintenance (tout inclus) qui permet-tent de matriser totalement le budget maintenance du robot. Pour les quipements priphriques, ce service est assur soit par lintgrateur, soit par le fabricant de lquipement.

    Certains constructeurs de robots proposent galement des solutions de tlmaintenance. distance, des ingnieurs peuvent se connecter au robot, surveiller les paramtres de performances et alerter lutilisateur en cas de drive afin dintervenir avant la panne.

    Le service dassistance tlphoniqueLes fournisseurs de robots ont mis en place des services de hotline tlphonique. Des ingnieurs et techniciens sont lcoute des utilisateurs et rpondent aux questions. La plupart de ces hotlines sont ouvertes 24 h/24. Les solutions de tlmaintenance peuvent tre utilises pour se connecter au robot, diagnostiquer lorigine dune panne et parfois mme rsoudre le problme distance.

    Les pices de rechangeLa loi europenne oblige les fabricants de machine maintenir un stock de pices de rechange pour une dure de dix ans minimum.

    Chez les fournisseurs de robots, des spcialistes en pices de rechange sont l pour conseiller les clients et proposer des rponses adaptes leurs besoins spcifiques.

    Stock dlocalis de pices dtaches Stock de pices dtaches consignes

    La maintenance curative

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    vice Liste de pices de rechange de premire urgence

    Livraison de pices de rechanges 24 h/24, 7 j/7 Rparations de pices de rechange

    Voici quelques exemples de solutions que sauront vous proposer les fournis-seurs de robots.

    Les formations Il est important de sensibiliser et de prparer le personnel ce nouvel outil de production. Cette tape est primordiale et essentielle la russite de lintgration du robot dans l'entreprise.

    Larrive du premier robot dans une usine est souvent synonyme de crainte pour le personnel. Il est donc trs important que toutes les personnes amenes utiliser cet outil puissent suivre une formation et ainsi dmys-tifier ce produit quest le robot. Il convient de pr-senter ce matriel comme le formidable outil qu'il est, qui permet de prendre en charge les oprations rp-titives et/ou dangereuses, et ainsi de faire voluer le personnel vers des tches plus valorisantes.

    Les constructeurs et distributeurs de robots industriels proposent des formations adaptes aux applications et au niveau des stagiaires : Formation dutilisation (conducteurs/oprateurs) Formation de programmation de base Formation de perfectionnement Formation de maintenance Formation des applications ddies

    etc.

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    Support & service

    Gnralement, les stages sont organiss chez le constructeur ou parfois directement sur le site utilisateur.

    Aprs plusieurs annes dutilisation, certains robots installs dans des environ-nements particulirement difficiles ont besoin dtre rnovs. Il est opportun de radapter le robot aux nouvelles performances technologiques.

    Les constructeurs pourront proposer une remise en tat complte du robot et des priphriques. Si un utilisateur souhaite prolonger la vie de son quipement et ainsi repartir sur une nouvelle production de plusieurs annes, des experts peuvent proposer un retrofit complet de linstallation.

    Les quipes techniques de service aprs-vente des constructeurs ou intgra-teurs sont en mesure dintervenir dans de nombreux autres domaines : modifications dinstallations existantes transferts industriels dinstallation programmation des trajectoires audit de dinstallations pour optimisation et amlioration audit de scurit

    Autres activits de service aprs-vente

    Retrofit

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    Les appuis financiers p.67

    Les appuis techniques p.70

    Constructeurs et intgrateurs p.74

    Liens utiles

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    RobotisationLiens utiles

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    Robotisation

    Liens utiles

    La robotisation en tant que telle ne bnficie pas ce jour de dispositif daide au financement spcifique. Les PME pourront toutefois interroger les structures de financement et daccompagnement relatives aux objectifs viss par leurs projets.

    Ces objectifs peuvent se classer selon les orientations suivantes :

    Lamlioration des conditions de travailLe Fonds pour lamlioration des conditions de travail (FACT) a pour objet dapporter une aide financire, verse sous forme de subvention, aux entre-prises et aux branches professionnelles concevant et mettant en uvre des mesures damlioration des conditions de travail et contribuant une meilleure prvention des risques professionnels. Loriginalit de ce fonds est dapprhender les projets dposs par les demandeurs dans une approche globale des conditions de travail, prenant la fois en compte les facteurs techniques, organisationnels et humains des situations de travail. Une attention particulire est galement porte lassociation de lensemble des personnels et de leurs reprsentants au montage du projet port par lentreprise ou la branche professionnelle.

    Les appuis financiers

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  • Robotisation

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    Liens utiles

    La gestion du FACT est confie lAgence nationale pour lamlioration des conditions de travail (ANACT).

    Agence nationale pour lamlioration des conditions de travail (ANACT) 4, quai des troits 69321 Lyon Cedex 05 tl. : 04 72 56 13 13 E-mail : [email protected] : www.anact.fr

    Lhygine et la scuritVous souhaitez amliorer les conditions de sant et de scurit au travail au sein de votre entreprise. Sous certaines conditions, vous pouvez obtenir une aide financire en signant un contrat de prvention avec votre caisse rgionale dassurance maladie (CRAM) ou votre caisse gnrale de scurit sociale (CGSS).

    Le contrat de prvention intervient entre la CRAM ou la CGSS et lentre-prise souscrivant une convention nationale dobjectifs. Celle-ci fixe un programme de prvention spcifique la branche d'activit dont elle relve. Ces contrats dfinissent les objectifs sur lesquels lentreprise sengage, et les aides, en particulier financires, que la CRAM ou la CGSS apporte.

    Cependant, la signature dun contrat de prvention nest possible que si votre organisation professionnelle a sign au pralable une convention dobjectif avec la Caisse nationale de lassurance maladie des travailleurs salaris (CNAMTS).

    Dautre part, la CRAM ou la CGSS peut, dans certains cas, accorder l'entreprise une diminution temporaire de son taux de cotisation.Site : www.risquesprofessionnels.ameli.fr/fr

    Linnovation de procdLorsquil sagit de mettre au point de nouveaux procds, les apports de la robotique (la productivit, la rptabilit et la qualit des rsultats) peuvent savrer extrmement utiles. Dans de nombreux cas, les solutions de robotisa-tion du march doivent tre adaptes ou compltes par des dveloppements spcifiques afin dobtenir des performances qui permettront lentreprise de bnficier dun avantage comptitif par rapport ses concurrents.

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    ilesLa conception de telles installations demande souvent de faire preuve

    dapproches innovantes sappuyant sur des concepts originaux ou des tech-nologies mergentes qui peuvent prsenter des risques lors du dploiement industriel. Il est donc ncessaire de pouvoir compter sur une gestion structure du projet de robotisation qui identifie rigoureusement les risques lever depuis la faisabilit du procd jusqu ladoption du produit par le client.

    OSEO Innovation dispose dun trs puissant rseau dexpertises pour la structuration et lvaluation des projets dinnovation et peut apporter un financement adapt pour partager les risques lorsque le caractre innovant et la solidit de la construction du projet sont dmontrs. Ce financement est ralis sous forme davance remboursable et varie en fonction de la nature du projet et de la taille de lentreprise. La rencontre du charg de mission OSEO Innovation en charge de votre rgion vous permettra didentifier les conditions dligibilit de votre projet.Site : www.oseo.fr

    Lamlioration de la comptitivitPour les projets de robotisation plus classiques, il peut savrer utile de consulter les organismes intervenant dans le domaine du dveloppement conomique de votre rgion afin didentifier les opportunits de financement dont votre projet pourrait bnficier.

    Les chambres de commerce et dindustries locales pourront vous orienter vers les bons interlocuteurs. Site : www.cci.fr

    Le diagnostic dopportunit de robotisation Lorsque le projet de robotisation en est encore au stade de lide, il peut tre profitable pour le dcideur ne disposant pas dun recul suffisant dans le domaine de sappuyer sur un regard extrieur pour largir sa vision. Il pourra sagir aussi bien de cibler le poste de travail o une robotisation aurait le plus dintrt que didentifier le type de solution adapt au contexte particulier de lentreprise.

    Certaines rgions accompagnent ces dmarches dans des schmas de type FRAC (Fonds rgional daide au conseil). Vous pourrez obtenir des prcisions auprs des services conomiques de votre rgion.

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    Liens utiles

    CETIM Le CETIM (Centre technique des industries mcaniques) accompagne depuis de nombreuses annes les industriels de la mcanique dans les dmarches dautomatisation de leurs procds de production. Le CETIM a t parte-naire du projet europen SMErobot (www.smerobot.org) pour sa diffusion en France. Il poursuit actuellement cette dmarche dans le cadre dactions collectives rgionales traitant des spcificits du dploiement des projets robotiques en PME.

    Les interventions du CETIM dans le domaine de la robotique se concentrent plus particulirement sur les axes suivants :

    Lexpertise des procds mcaniciens : soudage, usinage, peinture Des ouvrages spcifiques ont par exemple t rdigs pour lautomatisation des procds de soudage et de pliage.

    La conception densembles ou de sous-ensembles mcatroniques : du choix de capteurs jusquau dimensionnement de transmissions mcaniques.

    La conformit des installations la directive europenne 2006/42/CE notam-ment sous langle des exigences essentielles de scurit et dergonomie.

    Laccompagnement de projets de robotisation depuis lidentification des exigences technico-conomiques jusqu la qualification fonctionnelle des solutions mises en uvre.

    Pour le CETIM, llaboration de solutions robotiques types, prconfigures par application, constitue une voie davenir. Le soudage et la peinture ont historiquement fait lobjet de personnalisations aujourdhui matures. De nombreux domaines, au-del du packaging, qui constitue le premier march du robot industriel actuel, restent conqurir. Cest un contexte favorable des dmarches de cration collaborative et le CETIM veut sinscrire dans ce mouvement.Contact CETIM : Service Question Rponse tl. : 03 44 67 32 82 Site : www.cetim.fr E-mail : [email protected]

    Les appuis techniques

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    SYMOP Le SyMOP (Syndicat des entreprises de technologies de production) 240 entreprises regroupant 16 000 salaris et ralisant un chiffre daffaires

    de 2 milliards deuros. Une organisation dirige par les professionnels pour les professionnels. Laffiliation une puissante fdration, la Fim Fdration des industries

    mcaniques (29 syndicats de la mcanique, 3 000 entreprises) 12 groupes :

    Machines-outils Automatismes et logiciels Assemblage Soudage brasage coupage Machines bois Machines pour lindustrie papetire Machines pour lindustrie des arts graphiques Machines pour lemballage et le conditionnement Mtrologie quipements, composants et outils Robotique Robotcaliser Vision industrielle

    Les missions du SymopReprsenter les professions runies au sein du Syndicat des entreprises de technologies de production, faciliter le dialogue entre professionnels en toute convivialit et transmettre dune voix unie les messages de la profession vers les interlocuteurs extrieurs (secteurs clients, mdias, pouvoirs publics, socit civile).

    Tenir ses adhrents informs de lactualit de la profession, assurer une veille informationnelle et prospective.

    Aider les dirigeants dentreprises et leurs quipes optimiser leurs projets : accompagnement des dmarches engages et cration, si ncessaire, de nouveaux outils (actions organises sur des sujets varis : conomie, marchs et statistiques, lgislation, normalisation, communication, salons).

    Mener ensemble des projets innovants pour amliorer encore la visibilit et la notorit de la profession et de ses entreprises en profitant de la force de laction collective.

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    Liens utiles

    En 2005, le Groupe Robotique du SyMOP a lanc le projet Robotcaliser , Robotiser pour ne pas dlocaliser, pour contribuer au dveloppement de la robotique dans les pme franaises o elle est sous-utilise*, et favoriser ainsi lamlioration de leur comptitivit.tl. : +33 1 47 17 67 17Site : www.symop.com Site : www.robotcaliser.com*(contrairement la situation constate en Italie et en Allemagne)

    Institut de soudureDepuis sa cration il y a cent ans, lInstitut de soudure apporte aux industriels son expertise dans de nombreux domaines cls :

    Les matriaux et leur comportement en service,

    Les technologies dassemblage,

    Les contrles non destructifs,

    La rglementation des quipements sous pression,

    La formation et la certification de personnel.

    Aujourdhui, lInstitut de soudure met son savoir-faire au service des entre-prises pour les aider produire mieux et moins cher tout en prservant la scurit des personnes, des installations et de lenvironnement.

    Les services proposs ont trois finalits majeures :

    Assurer la conformit et le meilleur niveau de qualit des constructions neuves,

    Accrotre la productivit et la comptitivit en fabrication soude,

    Augmenter la scurit et la dure de vie des installations, rduire les temps darrt et les cots de maintenance.

    Dans cette perspective, lInstitut de soudure :

    Cre des solutions innovantes,

    Conseille les industriels,

    Forme et qualifie les femmes et les hommes,

    Inspecte et contrle les installations,

    Scurise les matriels.

    tl. : +33 1 49 90 36 00Site : www.isgroupe.com

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  • Robotisation

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    Lien

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    CRITTCRITT : Centres dinnovation et de transfert technologique

    missions Aider les PME-PMI accder des procds de fabrication performants par

    lautomatisation, les technologies nouvelles, lorganisation de la production. Aider au dveloppement de produits nouveaux, faisant appel de la

    mcanique, des automatismes, de llectronique. Accompagner lentreprise dans la ralisation de ses projets dans les domaines

    prcits.

    Pour satisfaire ses missions, le CAAPI propose les prestations suivantes : tude davant-projet de nouveaux procds de fabrication, pour lancer de

    nouveaux produits, ou amliorer la performance dun procd existant. Cette phase saccompagne souvent dessais et de maquettage pour vrifier la faisabilit des nouvelles solutions techniques proposes.

    tude de nouveaux produits, avec essais et prototypage.

    Comptences Organisation de la production Informatique industrielle Automatisation de la production Gestion de projet Machines spciales Automatismes lectronique

    Secteurs dactivit Tous secteurs industriels

    prestations aux entreprisestude de faisabilit Avant-projetoptimisation de procds existants Dveloppement de produits nouveauxFormationtl. : +33 5 63 48 14 48Site : www.admi.net/evariste/crittSite : www.critt.net E-mail : [email protected]

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    Liens utiles

    membres du groupe robotique du Symop

    Entreprise Tlphone site web

    ABB France Division Robotique 01 34 40 25 51 www.abb.com/robots

    ACTEMIUM 03 23 59 22 20 www.actemium.com

    ADEPT TECHNOLOGY France 04 50 02 81 16 www.adept-technology.fr

    AIR LIqUIDE WELDING France 05 49 94 31 55 www.airliquidewelding.com

    AMADA Europe 01 49 90 76 04 www.amada.fr

    BONNEFON SOUDURE 02 40 75 63 83 www.bonnefonsoudure.fr

    CERMEX 03 80 70 71 00 www.cermex.fr

    COMAU FRANCE 01 30 16 61 00 www.comau.com

    DE-STA-CO France 01 39 96 50 00 www.destaco.com

    FABRICOM SYSTEMES D'ASSEMBLAGE 03 81 26 72 60 www.fabricomautomation.com

    FANUC ROBOTICS France 01 69 89 70 00 www.fanucrobotics.fr

    FARMAN SYSTEMS 02 47 77 10 00

    HUGUET INGNIERIE 02 51 29 10 60 www.groupe-huguet.fr

    KUKA AUTOMATISME & ROBOT 01 69 31 66 00 www.kuka.fr

    NEW-MAT 01 39 81 02 37 www.new-mat.fr

    RB3D 03 86 46 92 58 www.rb3d.com

    SEPRO ROBOTIqUE 02 51 45 47 00 www.sepro-robotique.com

    STUBLI 04 50 65 62 87 www.staubli.com

    TECHNOMARK 04 77 22 25 91 www.technomark.fr

    TECHPLUS 04 50 03 97 10 www.techplus.net

    THYSSENKRUPP SYSTEM ENG 03 89 83 32 40 www.thyssenkrupp-krause.fr

    VISIO NERF 02 41 30 00 10 www.visionerf.com

    YASKAWA FRANCE 02 40 13 19 19 www.motoman.fr

    Constructeurs et intgrateurs

    [4,5,6,7] Robo.indd 74 29/07/11 16:29:33

  • Robotisation RobotisationGlossaire

    75

    > ANACT Agence nationale pour lamlioration des conditions de travail

    > ANVAR Agence nationale de valorisation de la recherche (voir OSEO)

    > BEA Bureau dtudes automatismes

    > BEM Bureau dtudes mcaniques

    > BEE Bureau dtudes lectriques

    > CAO Conception assiste par ordinateur

    > CETIM Centre dtudes techniques des industries mcaniques

    > CE ATEX Normes europennes rgissant linstallation de machines en ambiance explosible

    > CCI Chambre de commerce et dindustrie

    > CGSS Caisse gnrale de scurit sociale

    > CHSCT Comit Hygine, scurit et conditions de travail

    > CNAM Caisse nationale dassurance maladie

    > CNAMTS Caisse nationale dassurance des travailleurs salaris

    > Cobotique Robotique collaborative

    > CRAM Caisse rgionale dassurance maladie

    > FACT Fonds pour lamlioration des conditions de travail

    > FRAC Fonds rgional daide au conseil

    [4,5,6,7] Robo.indd 75 29/07/11 16:29:34

  • glossaire

    76

    > IHM Interface homme-machine

    > MTBF Mean Time Between Failure : Temps moyen de fonctionnement entre deux pannes

    > OSEO Nouveau nom de lANVAR

    > ROI Return On Investment : Retour sur Investissement

    > R&D Recherche et dveloppement

    > SCARA Selective Compliant Assembly Robot Arm

    > TMS Troubles musculo-squelettiques

    [4,5,6,7] Robo.indd 76 29/07/11 16:29:40

  • Robotisation

    77

    Cette brochure a pu tre ralise grce la participation active des entreprises et organismes suivants :

    ABB

    Air Liquide Welding

    Cetim

    Fanuc

    FSA groupe GDF Suez

    Stubli

    Symop

    Techplus

    Yaskawa

    Un grand merci aux rdacteursde cette brochure :

    [4,5,6,7] Robo.indd 77 29/07/11 16:29:45

  • 79

    Robotisation

    Notes

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  • Robotisation

    Techniquesde l'Ingnieur

    mode demploi

    Russir son projet de robotisation

    Ru

    ssir

    son

    pro

    jet

    de

    rob

    otis

    atio

    nRobotisation

    mo

    de

    de

    mp

    loi

    iSBN : 978-2-85059-127-3

    dans un contexte industriel difficile, de nom-breuses Tpe-pme franaises sont amenes dlocaliser pour survivre, voire cesser compltement leur activit.des solutions existent pourtant qui peuvent les aider dvelopper leur adaptabilit et renforcer leur comptitivit. la robotique apporte justement des rponses concrtes pour relever ces dfis.Toutefois, des rticences investir dans la robotisation persistent, des dirigeants ou

    leurs quipes sinterrogent : est-ce rellement adapt ma production ? le cot de mise en place nest-il pas trop lev ? Cela ne va-t-il pas engendrer des suppressions demploi ?les membres du Symop (Syndicat des entreprises de techno-logies de production) se mobilisent pour combattre les ides reues et mieux faire connatre les avantages dcisifs que la robotique offre aux entreprises mais aussi les prcautions prendre, les conseils suivre ainsi que les contacts cls pour mener bien un projet de robotisation.Cet ouvrage pratique rpondra donc vos questions et vous guidera tape aprs tape vers ladoption de solutions roboti-ques adaptes votre entreprise, quels que soient sa taille et son secteur dactivit.

    Robotisationmode demploi

    Maquette et mise en page ralises par les Editions T.I.

    Avec le soutien du ministre de lconomie, des Finances et de lindustrie

    Avec le soutien de la direction Gnrale de la Comptitivit de lindustrie et des Services (dGCiS)

    Couv Robotisation 2011.indd 1 29/07/11 16:02:10