Les usines sans pilote - presque, mais pas tout à fait
Les changements techniques et économiques, la numérisation de la production et l'automatisation à tous les niveaux de la vie entraînent également des changements au niveau de la main-d'œuvre. Les entreprises achètent de plus en plus de robots et remplacent partiellement le personnel par des machines. Les analystes promettent depuis longtemps une réduction rapide du nombre d'ouvriers d'usine grâce à la robotisation. Certains sites industriels ont déjà abandonné le travail manuel, remplaçant les employés par des machines. Mais pour l'instant, les gens sont toujours là. Les cobots - des robots qui coopèrent avec les humains - seraient plutôt l'avenir. Selon la déclaration de la Fédération internationale de robotique, un nouveau record a été établi en 2021 : 3 millions de robots industriels travaillaient déjà dans les usines du monde entier, soit 10 % de plus qu'il y a un an. L’Asie est le plus grand marché mondial pour les robots industriels : 71% de tous les robots achetés en 2020 y sont installés, la Chine en représentant la majorité - 168 400 unités, soit 20% de plus que l’année dernière. C'est le plus grand nombre d'unités jamais enregistré pour un seul pays. Parallèlement, un total de 943 223 robots sont déjà en service en Chine, de sorte que la barre du million a déjà été franchie en 2021. Le deuxième marché le plus important pour les robots industriels après la Chine est le Japon. Cependant, l’économie japonaise a été durement touchée par la pandémie de Covid-19, avec des ventes en baisse de 23% en 2020 et seulement 38 653 robots installés, mais le marché robotique japonais devrait croître de 5% en 2022. Les États-Unis sont le plus grand utilisateur de robots industriels et le troisième au monde. Les attentes globales pour le marché nord-américain sont très positives. Les installations robotiques industrielles voient maintenant un retour aux niveaux d'avant la récession. En 2021, le nombre d'installations automatisées a augmenté de près de +17%. La République de Corée est devenue le quatrième marché de robots en termes d'installations annuelles après le Japon, la Chine et les États-Unis. La Corée présente le niveau de robotisation le plus élevé au monde dans les secteurs de l’électronique et de l’automobile, avec 932 robots pour 10 000 personnes (à titre de comparaison, Singapour, qui se classe deuxième pour cet indicateur, ne compte que 605 robots pour 10 000 personnes, et le Japon 390). Les principaux domaines d'utilisation des robots industriels restent l'électronique et l'automobile. Le cap des 500 000 robots industriels installés dans le monde par an sera franchi dès 2024. Dès 2030, 20 millions d'emplois dans le monde seront remplacés par des robots, selon les analystes d'Oxford Economics. Depuis 2000, 1,7 million d'emplois ont déjà été supprimés grâce aux robots : 400 000 en Europe, 260 000 aux États-Unis et 550 000 en Chine. Selon les statistiques, un robot supprime jusqu'à 1,6 emploi. Les analystes estiment que la robotisation touchera les régions où l'utilisation de la main-d'œuvre non qualifiée prévaut.
Qu'est-ce qu'une automatisation complète ?
Lorsque le volume de la production augmente, dans quelque domaine que ce soit, la solution naturelle est l'automatisation des processus. Ce processus implique l'introduction de nouvelles technologies, d'équipements et de logiciels appropriés. Alors qu'auparavant, dans presque toutes les phases, la production était effectuée manuellement, aujourd'hui, de nombreuses opérations sont réalisées par des machines, des robots et à l'aide de systèmes de conception assistée par ordinateur. L'automatisation peut être appliquée à des processus de production individuels ainsi qu'à leur totalité. L'automatisation complète de la production est introduite pour accroître l'efficacité et la rentabilité et économiser des ressources financières et temporelles. L'automatisation complète de la production est un type d'automatisation industrielle dans lequel toutes les étapes du processus de production, y compris le transport et le contrôle de la qualité des produits, sont réalisées à l'aide d'équipements spéciaux, contrôlés par des programmes et des modes, unis par un système de contrôle commun. L'automatisation complexe comprend presque toutes les étapes de la préparation et de la réalisation des produits : conception, contrôle des équipements des machines pendant la production, collecte et distribution des informations, palettisation, expédition et comptabilité. Le remplacement des humains par des robots facilitera l'introduction de processus automatisés à un coût minimal. À terme, les usines réduiront le nombre d'employés au minimum, voire créeront une production sans homme. Les professions associées à l'empathie et à la créativité "dureront" ; plus longtemps que les autres. Bien qu'un robot ait déjà peint un tableau vendu aux enchères pour 432,5 millions de dollars, la demande de spécialistes intelligents et qualifiés augmentera dans le contexte du remplacement des personnes par des robots.
Objectifs de l'automatisation de l'entreprise
Les objectifs de modernisation des processus de production qui peuvent être atteints grâce à l'automatisation sont :
- Adaptation rapide de la production aux modifications apportées,
- Augmentation de la qualité des produits,
- réduction des coûts de production,
- capacité de production plus élevée,
- un lancement plus rapide des produits sur le marché,
- facteurs de sécurité et d'ergonomie améliorés
Les principaux types d'automatisation sont la portée de leur application
Complexes matériel-logiciel
Les complexes matériels-logiciels sont le système de solutions matérielles et logicielles fonctionnant en parallèle pour accomplir une ou plusieurs tâches homogènes. Grâce à l'introduction de tels complexes, les propriétaires d'entreprises de tous les domaines peuvent améliorer l'efficacité et la rentabilité de la production et réduire le volume des actifs en circulation. Souvent, l'administration de l'appareil peut être effectuée avec n'importe quel navigateur Internet, ce qui minimise les coûts de maintenance. Ces complexes sont équipés d'une surveillance des performances, qui permet une restauration automatique des fonctionnalités en cas d'erreurs. Un logiciel optimisé aide les processus de production à démarrer le plus rapidement possible. Parmi les exemples de complexes logiciels et matériels figurent les postes de travail automatisés, l'analyse vidéo, la vidéosurveillance et les systèmes de contrôle d'accès.
Lignes de production automatisées
Les lignes de production automatisées sont utilisées pour la production de masse de produits nécessitant un traitement en plusieurs étapes. La chaîne de production se compose de postes de travail répartis géographiquement dans une usine reliée par un système de transport de travail mécanisé qui livre les pièces d'un poste de travail à l'autre dans une séquence prédéterminée. L'exploitation des lignes s'effectue majoritairement sans intervention de l'opérateur. Le travail du régleur consiste à contrôler périodiquement le fonctionnement de l'équipement, à charger les pièces en début de ligne et à les retirer en fin de ligne. Grâce à l'utilisation de lignes automatisées, un haut niveau d'économie de production est atteint: le nombre de travailleurs et de machines est minimisé et la zone de production est réduite. De plus, les lignes automatisées améliorent la qualité des pièces et la stabilité de la production.
La robotique dans l'automatisation
La robotique en tant que méthode d'automatisation de la production devient de plus en plus populaire. C'est une partie importante de l'automatisation complète. On suppose souvent que l'introduction de la robotique est spécifique à la production à grande échelle, mais c'est une idée fausse. Les petites entreprises privilégient également les robots industriels, guidées par les nombreux avantages de tels équipements. Parmi les principaux avantages figurent une courte période de récupération, la réduction des coûts de production, à long terme, la minimisation du facteur humain et du taux de rebut, la garantie de la qualité des opérations effectuées, l'augmentation de la maniabilité et de la vitesse de production, la programmabilité et la reconfiguration facile. Aujourd'hui, la plupart des robots sont appliqués dans les opérations de fabrication, divisées en trois catégories : chargement/déchargement, opérations d'usinage, assemblage et inspection. La première catégorie comprend le transport et le chargement/déchargement des matériaux sur un convoyeur ou une machine. Dans les transports, les robots' consiste à déplacer des pièces d'un endroit à un autre. D'autres opérations sont plus complexes, comme placer des pièces sur des palettes dans un ordre calculé par le robot lui-même. Pour le chargement/déchargement des matériaux, un robot équipé d'un préhenseur unique est utilisé. Dans les opérations d'usinage automatisées, le robot contrôle un outil spécifique, par exemple pour le soudage par points et la peinture. Le soudage par points des carrosseries de voiture est l'une des applications les plus courantes des robots industriels aux États-Unis. Les autres opérations de cette catégorie comprennent le ponçage, le polissage et le détourage. Aujourd'hui, les robots industriels sont utilisés dans diverses applications, telles que la médecine, l'alimentation, l'automobile, la métallurgie, l'équipement optique et bien d'autres.
Campagnes inhumaines
L'industrie automobile est le plus grand segment de la robotique. De plus, les industries alimentaires, plastiques et chimiques connaissent une croissance rapide. Les entreprises des pays développés remplacent non seulement les humains par des robots, mais construisent également des halls ou des entrepôts dans lesquels les humains n'ont pas leur place.
Amazon économise 22 millions de dollars par an grâce aux robots. Plus de 100 000 robots travaillent sur les sites du détaillant. L'entreprise prévoit d'envoyer 100 000 employés suivre des cours de formation d'ici 2025, après avoir dépensé 700 millions de dollars pour cela.
À l'usine Philips de Drachten, aux Pays-Bas, 128 robots fabriquent des rasoirs électriques dans des ateliers sans éclairage. Avant de créer l'usine, l'entreprise fabriquait des rasoirs de qualité supérieure. Par conséquent, le travail manuel a été réduit au minimum dans l'usine.
L'entreprise a été confrontée à la nécessité de changer rapidement les modèles des rasoirs produits. Le portefeuille de la société comprend 60 gammes d'appareils et 600 modèles. L'usine peut passer d'un modèle à un autre en quelques heures sans personne.
L'entreprise ne sait pas à quoi ressembleront les rasoirs dans dix ans, mais elle a choisi un équipement qui peut être reconfiguré sur de nouveaux modèles à un coût minime. Le rasoir se compose de trois composants principaux assemblés sur des lignes indépendantes. Le système d'assemblage est modulaire, chaque cellule étant déconnectée et connectée sans arrêter la production. Neuf personnes surveillent la qualité de la sortie.
L'usine Audi d'Ingolstadt (Allemagne) emboutit jusqu'à 2 500 voitures par jour. L'atelier de montage fonctionne sans éclairage mais est équipé de détecteurs de mouvement. La lumière s'allume dès que quelqu'un entre dans le magasin. Les 800 robots de soudage de précision effectuent leur travail en continu en quelques secondes.
La particularité de l'usine réside dans la production de machines sur commande. Si le client souhaite un toit ouvrant, un volant sur le côté gauche, ou des couleurs vives, les robots tiennent compte de tous les caprices. Un module particulier est appliqué pour gérer les commandes.
Auparavant, des milliers de soudures de précision étaient réalisées par des soudeurs. L'automatisation a permis de réduire le nombre de personnel et, en même temps, d'augmenter le niveau de qualité. Des employés en direct ont été laissés sur la chaîne de montage finale et dans l'atelier de finition, où l'intérieur du véhicule est installé.
Dans l'usine de téléphones portables de Changying Precision Technology Company à Dongguan (Chine), les robots ont remplacé presque tous les humains. Soixante bras robotisés produisent chaque jour des composants de smartphones sur dix chaînes de montage sans interruption. Un bras de robot remplace le travail de 6 à 8 employés. L'entreprise prévoit de porter le nombre de robots à un millier.
Les lignes sont équipées d'un convoyeur automatisé dont le travail est contrôlé par trois personnes. La surveillance est effectuée à distance. L'amélioration des robots a permis de réduire le nombre de défauts de 25% à 5%. L'augmentation de la productivité a été de 250 %.
En 2012, L'Oréal (France) a automatisé la ligne d'emballage sous blister de son usine de Somerset, en Angleterre.
Pendant plusieurs années, l'emballage sous blister à l'usine était fait manuellement car peu de produits étaient emballés de cette façon. Les principaux inconvénients de l'emballage manuel sont le coût, la faible sécurité et la faible efficacité. L'Oréal avait besoin de robots pour répondre aux normes de vitesse, de fiabilité et de facilité d'utilisation requises.
L'introduction de robots a répondu à la forte demande pour les produits, répondant aux exigences de productivité, de main-d'œuvre, de coût et d'efficacité envisagées au début du projet.
La société néerlandaise MQ Statieven a automatisé sa ligne de production. MQ Statieven produit des trépieds pour l'industrie, les travaux de terrassement, la construction et les chemins de fer. Pour automatiser les processus, ils ont choisi un robot collaboratif conçu pour les opérations intensives. Le robot est capable de soulever des pièces pesant jusqu'à douze kilogrammes.
Chez MQ Statieven, le robot est utilisé exclusivement pour charger la machine. Le système prélève la matière première, prend la matière usinée du mandrin, place la matière première à sa place et place la matière usinée sur la bande transporteuse. De cette façon, les employés sont libérés du travail fastidieux, ce qui leur laisse du temps pour se consacrer à des tâches plus importantes pour développer la production.
La raison de l'automatisation dans l'entreprise est une pénurie de techniciens. Avec un nombre limité de personnes, l'usine ne pouvait travailler dur que pendant une courte période, mais ce n'était pas une solution à long terme. La solution était d'utiliser un robot qui prend en charge le travail monotone.
Les spécialistes de MQ Statieven ont rendu le robot mobile. Ils le déplacent rapidement d'une machine à l'autre avec un chariot avec une pompe, et il faut simplement 15 minutes pour l'installer, donc l'automatisation dans la petite production devient plus efficace. Selon le propriétaire de l'entreprise, le coût du cobot est récupéré en un an, à condition qu'il ne soit utilisé que pendant les quarts de jour.
L'efficacité du robot est bien supérieure à celle d'un humain. Le robot peut travailler sans interruption, ce qui augmente la productivité quotidienne de 12 %. En outre, le robot peut changer de matériau à un rythme de 12 à 20 secondes. En moins d'un an d'utilisation, sa productivité a augmenté d'environ 30 %. Et ce n'est pas tout ce que le robot a à offrir.
Isomo (ISOlation Modern) est une célèbre marque belge qui produit des panneaux en polystyrène. Isomo vend 40% de ses produits en Belgique. Ensuite, il y a la France, un marché potentiellement porteur pour les panneaux de petite taille, que l'entreprise souhaitait exploiter au plus vite. Le problème était que la ligne d'emballage isolante utilisée n'était pas adaptée aux petits formats et freinait ainsi le développement du nouveau marché. Au départ, le processus d'emballage était à moitié manuel.
En août 2011, une nouvelle ligne automatisée a été mise en place pour traiter les cartes de plus petite taille plus rapidement et plus efficacement.
La nouvelle ligne est équipée de deux robots pour le déchargement et la manipulation des piles de planches. Le premier robot prend les panneaux du premier robot, et le second, équipé de pinces spéciales, prend le nombre nécessaire de planches et les envoie à la machine à emballer. Un ordinateur contrôle toute l'installation.
En plus de doubler la capacité d'isolation de l'emballage (considérant qu'il s'agissait du principal obstacle) et d'augmenter l'échelle de production, l'entreprise a réduit le processus de production de trois à deux équipes.
Sans personnel et coûteux
La transition vers la fabrication numérique implique la conception et la construction d'une usine à partir de zéro. La création d'usines intelligentes implique la robotisation et la mise en œuvre d'un concept numérique. Les systèmes deviennent plus complexes et l'intelligence artificielle analyse les données et prend des décisions sans intervention humaine - ces processus conduisent à l'émergence d'un concept tel qu'une usine éteinte. L'usine sans personnel commence par l'étape de conception du produit, le jumeau numérique et d'autres technologies. Vient ensuite le cadre de la production, de la logistique et de l'utilisation du produit fini. Les projets d'usines sans être humains nécessitent des investissements importants non seulement dans les équipements mais aussi dans les infrastructures. Lancer un projet de grande envergure comporte avant tout des risques économiques et prend beaucoup de temps. L'économie d'un projet est déterminée par la période de récupération, qui est traditionnellement inférieure à trois ans. Un autre problème rencontré par une entreprise qui décide de construire une telle usine est la suffisance d'expertise, de ressources et d'équipements de bonne qualité. Il est difficile de construire des installations de production sans personnel dans les industries à croissance rapide. Souvent, les entreprises en quête d'automatisation raccourcissent le moment des tests. C'est pourquoi les robots produisent des rejets. Par conséquent, même les usines sans personnel ont besoin d'humains. De nombreux experts estiment qu'un ou deux spécialistes sont demandés par zone de production, et une équipe d'au moins 5-6 personnes est nécessaire pour une usine entière avec 8-10 régions. Dans le même temps, ils estiment qu'il est raisonnable d'abandonner complètement les services humains dans les installations de production dangereuses.
L'homme est sous-estimé
Le milliardaire Elon Musk voulait remplacer complètement les humains à l'usine automobile Tesla, mais il a renvoyé les employés à la section d'installation des sièges de la salle d'exposition. Le fait est que les robots ne peuvent pas reproduire les mouvements d'un humain et bien exécuter la tâche. Elon Musk a admis qu'il était pressé de remplacer le personnel. Il estime que les humains sont sous-estimés, car un humain et un robot obtiennent ensemble de meilleurs résultats qu'en travaillant seuls. Une nouvelle dimension émergera lorsque l'intellect humain et l'intelligence artificielle seront réunis. L'avenir de la fabrication réside dans la coopération entre les humains et les machines. C'est pourquoi le marché des robots collaboratifs augmentera rapidement, de 44,5 % par an jusqu'en 2025, pour atteindre environ 8,5 milliards de dollars. La demande de robots collaboratifs pour l'assemblage intelligent de pièces et d'éléments électroniques, où l'action mécanique seule ne suffit pas, connaît la croissance la plus rapide.