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08
'25
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Yamaha: Des processus industriels restructurés pour l’arrivée des robots
Les robots industriels automatisent production et conditionnement de façon flexible et économique, grâce à l’expertise des fournisseurs et aux outils de simulation.
www.yamaha-motor.com
Les robots SCARA représentent une solution à la fois rapide et abordable pour déplacer et positionner des objets avec une grande précision.
L’activité de fabrication et de vente est en constante évolution. Au sein des usines, les opérateurs font face à de multiples facteurs de changement, sur les marchés, entre concurrents, législatifs ou liés à l’arrivée d’innovations dans le paysage concurrentiel. Dans cette quête perpétuelle d’amélioration, l’automatisation est un outil puissant qui exige toutefois un investissement financier non négligeable, ainsi que du temps et des ressources. Une planification rigoureuse est donc vitale. Une fois les décisions prises, l’automatisation choisie puis installée fait partie d’un environnement mouvant dans lequel la flexibilité est essentielle.
Automatisation et flexibilité
Alors que les robots sont souvent considérés comme une technologie capable d’effectuer des tâches manuelles laborieuses, ils représentent aussi une alternative flexible, compacte et reprogrammable à l’automatisation industrielle classique. Les machines de formats courants, telles que les robots SCARA et cartésiens, se déclinent également en petites tailles, avec une longueur de bras variable de quelques centimètres seulement à plus d’un mètre. Leur charge utile nominale varie de moins de 1 kg jusqu’à 40-50 kg et, pour les machines SCARA les plus rapides, le temps de cycle peut passer sous la barre d’une seconde. Le large choix en matière de type et de taille offre un maximum de liberté aux planificateurs industriels. Pour commencer, il est possible de remplacer un processus à l’origine de goulets d’étranglement ou bien l’ensemble d’une ligne d’assemblage qui associe des tâches manuelles et une automatisation conventionnelle partielle.
Lorsque l’on envisage une automatisation avec des robots, il est important de bien identifier les emplacements les plus pertinents pour déployer les nouvelles machines, en vue d’une amélioration optimale. Il est généralement conseillé de commencer la mise en œuvre à petite échelle, en recourant à des robots pour un ou quelques processus seulement. À cette échelle, la mise en place d’une solution efficace est assez rapide et le projet peut mettre en lumière d’éventuelles difficultés pour lesquelles des connaissances supplémentaires sont requises avant de passer aux prochaines étapes. L’expérience acquise sera utile au moment d’étendre l’automatisation à d’autres processus au sein de la ligne de fabrication ou, plus globalement, de l’usine.
Réputés pour leur vitesse, leur précision, leur force et leur endurance, ainsi que la flexibilité de leur programmation, les robots offrent divers avantages dans le cadre des processus industriels. Prenons par exemple leur capacité de levage. Certains produits manufacturés, comme les batteries de véhicules électriques, peuvent peser entre 30 et 50 kg alors que d’autres, comme les récipients contenant des liquides (huiles lubrifiantes, nettoyants…), quelques kilos seulement. L’ajout d’un robot SCARA haute vitesse à la fin de la ligne contribue à améliorer la productivité en soulevant et en déplaçant des charges à maintes reprises, tâches qui deviennent usantes pour un opérateur en service. Or la fatigue entraîne un risque accru de blessure. Qui plus est, un robot place l’article exactement dans la position souhaitée, contrairement à un humain, dont la précision se dégrade avec le temps, en particulier lorsque les objets dépassent le kilo.
Mise en œuvre
À l’occasion des récents salons industriels en Europe, Yamaha Robotics a exposé ses solutions d’exécution des processus de fin de ligne grâce à des robots, avec notamment le test et l’assemblage de batteries de véhicules électriques. Ce système de manutention a démontré ses capacités de soulèvement, de positionnement rapide et de placement précis de modules de batteries lithium-ion de 35 kg dans le cadre d’un banc de test électrique, avant l’assemblage des modules dans les batteries.
La manipulation des modules de batteries de véhicules électriques en fin de ligne au moyen d’un robot SCARA a illustré le soulèvement ainsi que le placement précis à haute vitesse d’objets lourds
La précision est l’un des atouts des robots SCARA. Des machines plus petites peuvent réaliser des tâches d’assemblage de précision comme l’emmanchement en force de composants ou le vissage. D’ailleurs, les visseuses pneumatiques sont déjà utilisées couramment sur les postes de montage afin d’aider les opérateurs à travailler rapidement tout en appliquant le bon couple de serrage. Mais des erreurs subsistent. Par exemple, lorsqu’une vis doit être insérée dans un trou profond. Il en manque parfois parce que les opérateurs ne peuvent pas voir si une vis a été mise ou non. L’automatisation du processus de vissage garantit alors que chaque élément sera bien enchâssé et serré correctement.
L’installation d’un robot au niveau d’une station de travail spécifique permet d’effectuer une tâche (p. ex. vissage) tout en améliorant nettement le rendement global et l’assurance qualité de la ligne de fabrication. Un robot articulé, ou cobot, exécute la tâche de la même façon qu’un humain, avec une meilleure répétabilité. Sinon, un robot SCARA, intégré à un distributeur de vis adapté au sein d’une cellule de travail compacte, peut offrir une répétabilité supérieure ainsi qu’un temps de cycle extrêmement rapide. Le contrôle de la fluidité des mouvements, qui caractérise les robots SCARA, en fait une solution idéale pour la dépose d’adhésifs durcissables à l’air, de produits d’étanchéité ou de scellement.
Une autre approche fréquente consiste à installer des robots pour des processus hors ligne, comme le test des assemblages électroniques, la personnalisation ou la configuration individuelle des produits avant leur stockage ou leur envoi au client. En 2024, Yamaha a dévoilé une solution capable de configurer les connecteurs électriques selon les instructions présentes dans un fichier en réseau. Cette cellule comprend un robot SCARA qui sélectionne et charge l’outil de poinçonnage adéquat, puis la vision intégrée vérifie que les bons contacts ont bien été poinçonnés, sans bavures. Le processus est guidé par code-barres pour éviter les erreurs et la même opération peut être effectuée sur plusieurs connecteurs différents. Autre démonstration : le chargement et le déchargement automatiques et précis des assemblages électroniques depuis le banc de test pour vérifier la continuité électrique des circuits imprimés au moyen d’un robot cartésien.
Les robots cartésiens peuvent déplacer des objets et effectuer des processus avec beaucoup de précision
Sélection et optimisation
La mise au point d’une solution clé en main requiert tout un ensemble de compétences pour concilier robots, logiciels, outils spécifiques et intégration système. Pour veiller à ce que les robots fonctionnent le plus efficacement possible, les flux de travail et la disposition physique de l’usine doivent parfois être ajustés.
C’est là que les outils de simulation aident grandement, pour planifier les lignes de production, sélectionner le type d’automatisation adaptée à chaque processus et optimiser le temps de cycle et le rendement. Les logiciels de simulation fournissent les outils pour créer des modèles numériques des lignes de fabrication et ainsi visualiser la disposition et les flux de travail avant leur mise en place physique. Ils mettent aussi en évidence les éventuels goulets d’étranglement et autres lacunes du système en simulant le flux des matériaux et des processus, ainsi que les interactions entre les robots, les autres automates et le personnel au sein de l’usine. La simulation, à l’aide d’outils tels que le simulateur robotique de RCX Studio de Yamaha, permet de tester plusieurs configurations, placements d’équipements et flux de travail, de façon à ce que les équipes trouvent la structure la plus efficace avant d’investir dans le matériel ou de procéder à des changements physiques sur site.
En partenariat avec ses agents commerciaux agréés et ses intégrateurs système, Yamaha ne cesse de mettre au point de nouvelles cellules robotisées pour répondre à des problématiques de fabrication spécifiques. Son expérience lui permet désormais de trouver rapidement les solutions aux obstacles les plus fréquemment rencontrés.
Conclusion
Grâce aux robots, l’automatisation offre une solution efficace pour augmenter la productivité industrielle tout en conservant la flexibilité nécessaire pour s’adapter à l’évolution des besoins de fabrication ou des caractéristiques des produits. Qu’ils soient installés en ligne ou sur des processus autonomes hors ligne, les robots peuvent être ajoutés progressivement pour démontrer que cette approche est pertinente et gagner en expérience avant de passer à la suite : l’automatisation de l’intégralité d’une séquence.
La simulation représente un outil puissant pour travailler sur l’optimisation des processus, du positionnement des robots sur la ligne et du temps de cycle afin d’utiliser au maximum chaque équipement. Les compétences et les connaissances de contributeurs extérieurs, notamment le fournisseur des robots et l’intégrateur système, sont indispensables pour trouver une solution à la fois efficace et optimisée.
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L’activité de fabrication et de vente est en constante évolution. Au sein des usines, les opérateurs font face à de multiples facteurs de changement, sur les marchés, entre concurrents, législatifs ou liés à l’arrivée d’innovations dans le paysage concurrentiel. Dans cette quête perpétuelle d’amélioration, l’automatisation est un outil puissant qui exige toutefois un investissement financier non négligeable, ainsi que du temps et des ressources. Une planification rigoureuse est donc vitale. Une fois les décisions prises, l’automatisation choisie puis installée fait partie d’un environnement mouvant dans lequel la flexibilité est essentielle.
Automatisation et flexibilité
Alors que les robots sont souvent considérés comme une technologie capable d’effectuer des tâches manuelles laborieuses, ils représentent aussi une alternative flexible, compacte et reprogrammable à l’automatisation industrielle classique. Les machines de formats courants, telles que les robots SCARA et cartésiens, se déclinent également en petites tailles, avec une longueur de bras variable de quelques centimètres seulement à plus d’un mètre. Leur charge utile nominale varie de moins de 1 kg jusqu’à 40-50 kg et, pour les machines SCARA les plus rapides, le temps de cycle peut passer sous la barre d’une seconde. Le large choix en matière de type et de taille offre un maximum de liberté aux planificateurs industriels. Pour commencer, il est possible de remplacer un processus à l’origine de goulets d’étranglement ou bien l’ensemble d’une ligne d’assemblage qui associe des tâches manuelles et une automatisation conventionnelle partielle.
Lorsque l’on envisage une automatisation avec des robots, il est important de bien identifier les emplacements les plus pertinents pour déployer les nouvelles machines, en vue d’une amélioration optimale. Il est généralement conseillé de commencer la mise en œuvre à petite échelle, en recourant à des robots pour un ou quelques processus seulement. À cette échelle, la mise en place d’une solution efficace est assez rapide et le projet peut mettre en lumière d’éventuelles difficultés pour lesquelles des connaissances supplémentaires sont requises avant de passer aux prochaines étapes. L’expérience acquise sera utile au moment d’étendre l’automatisation à d’autres processus au sein de la ligne de fabrication ou, plus globalement, de l’usine.
Réputés pour leur vitesse, leur précision, leur force et leur endurance, ainsi que la flexibilité de leur programmation, les robots offrent divers avantages dans le cadre des processus industriels. Prenons par exemple leur capacité de levage. Certains produits manufacturés, comme les batteries de véhicules électriques, peuvent peser entre 30 et 50 kg alors que d’autres, comme les récipients contenant des liquides (huiles lubrifiantes, nettoyants…), quelques kilos seulement. L’ajout d’un robot SCARA haute vitesse à la fin de la ligne contribue à améliorer la productivité en soulevant et en déplaçant des charges à maintes reprises, tâches qui deviennent usantes pour un opérateur en service. Or la fatigue entraîne un risque accru de blessure. Qui plus est, un robot place l’article exactement dans la position souhaitée, contrairement à un humain, dont la précision se dégrade avec le temps, en particulier lorsque les objets dépassent le kilo.
Mise en œuvre
À l’occasion des récents salons industriels en Europe, Yamaha Robotics a exposé ses solutions d’exécution des processus de fin de ligne grâce à des robots, avec notamment le test et l’assemblage de batteries de véhicules électriques. Ce système de manutention a démontré ses capacités de soulèvement, de positionnement rapide et de placement précis de modules de batteries lithium-ion de 35 kg dans le cadre d’un banc de test électrique, avant l’assemblage des modules dans les batteries.
La manipulation des modules de batteries de véhicules électriques en fin de ligne au moyen d’un robot SCARA a illustré le soulèvement ainsi que le placement précis à haute vitesse d’objets lourds
La précision est l’un des atouts des robots SCARA. Des machines plus petites peuvent réaliser des tâches d’assemblage de précision comme l’emmanchement en force de composants ou le vissage. D’ailleurs, les visseuses pneumatiques sont déjà utilisées couramment sur les postes de montage afin d’aider les opérateurs à travailler rapidement tout en appliquant le bon couple de serrage. Mais des erreurs subsistent. Par exemple, lorsqu’une vis doit être insérée dans un trou profond. Il en manque parfois parce que les opérateurs ne peuvent pas voir si une vis a été mise ou non. L’automatisation du processus de vissage garantit alors que chaque élément sera bien enchâssé et serré correctement.
L’installation d’un robot au niveau d’une station de travail spécifique permet d’effectuer une tâche (p. ex. vissage) tout en améliorant nettement le rendement global et l’assurance qualité de la ligne de fabrication. Un robot articulé, ou cobot, exécute la tâche de la même façon qu’un humain, avec une meilleure répétabilité. Sinon, un robot SCARA, intégré à un distributeur de vis adapté au sein d’une cellule de travail compacte, peut offrir une répétabilité supérieure ainsi qu’un temps de cycle extrêmement rapide. Le contrôle de la fluidité des mouvements, qui caractérise les robots SCARA, en fait une solution idéale pour la dépose d’adhésifs durcissables à l’air, de produits d’étanchéité ou de scellement.
Une autre approche fréquente consiste à installer des robots pour des processus hors ligne, comme le test des assemblages électroniques, la personnalisation ou la configuration individuelle des produits avant leur stockage ou leur envoi au client. En 2024, Yamaha a dévoilé une solution capable de configurer les connecteurs électriques selon les instructions présentes dans un fichier en réseau. Cette cellule comprend un robot SCARA qui sélectionne et charge l’outil de poinçonnage adéquat, puis la vision intégrée vérifie que les bons contacts ont bien été poinçonnés, sans bavures. Le processus est guidé par code-barres pour éviter les erreurs et la même opération peut être effectuée sur plusieurs connecteurs différents. Autre démonstration : le chargement et le déchargement automatiques et précis des assemblages électroniques depuis le banc de test pour vérifier la continuité électrique des circuits imprimés au moyen d’un robot cartésien.
Les robots cartésiens peuvent déplacer des objets et effectuer des processus avec beaucoup de précision
Sélection et optimisation
La mise au point d’une solution clé en main requiert tout un ensemble de compétences pour concilier robots, logiciels, outils spécifiques et intégration système. Pour veiller à ce que les robots fonctionnent le plus efficacement possible, les flux de travail et la disposition physique de l’usine doivent parfois être ajustés.
C’est là que les outils de simulation aident grandement, pour planifier les lignes de production, sélectionner le type d’automatisation adaptée à chaque processus et optimiser le temps de cycle et le rendement. Les logiciels de simulation fournissent les outils pour créer des modèles numériques des lignes de fabrication et ainsi visualiser la disposition et les flux de travail avant leur mise en place physique. Ils mettent aussi en évidence les éventuels goulets d’étranglement et autres lacunes du système en simulant le flux des matériaux et des processus, ainsi que les interactions entre les robots, les autres automates et le personnel au sein de l’usine. La simulation, à l’aide d’outils tels que le simulateur robotique de RCX Studio de Yamaha, permet de tester plusieurs configurations, placements d’équipements et flux de travail, de façon à ce que les équipes trouvent la structure la plus efficace avant d’investir dans le matériel ou de procéder à des changements physiques sur site.
En partenariat avec ses agents commerciaux agréés et ses intégrateurs système, Yamaha ne cesse de mettre au point de nouvelles cellules robotisées pour répondre à des problématiques de fabrication spécifiques. Son expérience lui permet désormais de trouver rapidement les solutions aux obstacles les plus fréquemment rencontrés.
Conclusion
Grâce aux robots, l’automatisation offre une solution efficace pour augmenter la productivité industrielle tout en conservant la flexibilité nécessaire pour s’adapter à l’évolution des besoins de fabrication ou des caractéristiques des produits. Qu’ils soient installés en ligne ou sur des processus autonomes hors ligne, les robots peuvent être ajoutés progressivement pour démontrer que cette approche est pertinente et gagner en expérience avant de passer à la suite : l’automatisation de l’intégralité d’une séquence.
La simulation représente un outil puissant pour travailler sur l’optimisation des processus, du positionnement des robots sur la ligne et du temps de cycle afin d’utiliser au maximum chaque équipement. Les compétences et les connaissances de contributeurs extérieurs, notamment le fournisseur des robots et l’intégrateur système, sont indispensables pour trouver une solution à la fois efficace et optimisée.
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