La robotique dans la fabrication automatisée et l'automatisation des entrepôts

Découvrez comment les robots permettent l'automatisation des processus dans les entrepôts et les installations de fabrication du monde entier.

Points essentiels à retenir

  • Les technologies robotiques jouent un rôle clé dans l'automatisation des entrepôts et la fabrication automatisée.

  • L'intelligence artificielle et les technologies de vision par ordinateur permettent aux robots de voir, d'analyser et de comprendre les environnements industriels.

  • Les robots équipés d'une IA exécutent des tâches visant à améliorer la qualité, l'efficacité et la sécurité, sans que la supervision humaine soit nécessaire ou presque.

  • Les robots mobiles autonomes et les bras robotisés industriels permettent d'automatiser les processus de pick and place et de gestion des matériaux.

  • La convergence IT/OT permet aux entreprises de déployer des solutions de périphérie intelligentes qui réduisent les temps d'arrêt et automatisent les processus.

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Transformer la fabrication et l'entreposage avec la robotique

Pour les fabricants industriels et les entreprises d'entreposage, il est de plus en plus difficile de se démarquer dans un environnement concurrentiel en constante évolution.

Les dépenses de consommation sont en hausse, ce qui crée une demande accrue pour un personnel déjà peu nombreux. Aux États-Unis, les dépenses de consommation personnelle ont augmenté de 11,9 % au deuxième trimestre 2021, après une hausse de 11,4 % au trimestre précédent.1 Et dans le même temps, le secteur industriel est confronté à un important déficit de main-d'œuvre. Selon un rapport publié en mai 2021 par Deloitte et The Manufacturing Institute, 77 % de plus de 800 fabricants américains interrogés prévoient d'avoir des difficultés à recruter et à conserver leurs employés en 2021 et au-delà.2

Si vous combinez ces deux facteurs avec une technologie qui évolue rapidement et des concurrents qui innovent constamment, vous obtenez une crise majeure pour les entreprises industrielles.

De nombreuses entreprises se tournent désormais vers l'automatisation industrielle et la robotique, non seulement comme une solution à ces défis, mais aussi comme un moyen d'avancer et de rester en tête de leur marché. Mais qu'est-ce que l'automatisation, comment permet-elle de relever les défis actuels et quelle est la place des robots ?

Qu'est-ce que l'automatisation des entrepôts ?

L'automatisation des entrepôts consiste à utiliser la technologie, comme les robots, pour rendre les processus plus efficaces avec un minimum d'assistance de la part des travailleurs humains.

Jusqu'à récemment, l'automatisation des entrepôts était assurée par des véhicules à guidage automatique (AGV), qui s'appuient sur des trajectoires prédéfinies et des opérateurs humains pour accomplir des tâches telles que la livraison de matériaux. La croissance exponentielle du e-commerce et la demande croissante de technologies flexibles ont mis en évidence les limites des AGV.

Aujourd'hui, l'automatisation des entrepôts peut être assurée par des robots mobiles autonomes (AMR) qui naviguent dans les entrepôts de manière indépendante et assistent les travailleurs humains. Les bras robotisés industriels sont également une technologie d'automatisation courante utilisée pour le ramassage, le placement et le tri des objets. Ces deux technologies sont essentielles au traitement des commandes dans le e-commerce.

Les AMR et les bras robotisés peuvent être enrichis de capteurs de vision (tels que des caméras 2D/3D) et autonomisés par des technologies d'intelligence artificielle (IA) pour améliorer les opérations et prendre en charge des processus innovants. Les robots dotés de la vision et de l'IA peuvent « voir », ce qui leur permet de détecter, de classer, de trier, de ramasser et d'emballer des objets. Ils fonctionnent souvent avec une meilleure précision et une meilleure cohérence que les opérateurs humains, ce qui les rend moins sujets aux erreurs ou aux accidents.

Qu'est-ce que la fabrication automatisée ?

Tout comme les robots sont essentiels à l'automatisation des entrepôts, ils sont également essentiels à l'automatisation des usines.

La fabrication automatisée utilise la technologie pour rendre les processus de production plus efficaces. Il en résulte des rendements plus élevés à des coûts moindres pour les fabricants.

Alors que les robots sont utilisés dans l'industrie manufacturière depuis des décennies, l'introduction récente de l'IA est en train de révolutionner la façon dont les entreprises fonctionnent. L'IA permet aux robots de mieux accomplir leurs tâches et d'en assumer d'autres. Par exemple, les robots peuvent désormais inspecter les pièces au fur et à mesure de leur fabrication afin de détecter les problèmes en temps réel et d'améliorer la qualité et le rendement global des produits ou des processus. Les bras robotisés alimentés par l'IA améliorent la sécurité dans certains secteurs industriels en accomplissant des tâches complexes dans des environnements dangereux où les travailleurs humains risqueraient de se blesser ou de subir des dommages graves. L'IA facilite également le recyclage et le réapprentissage des robots lorsqu'ils sont réaffectés à des tâches différentes. Cela peut réduire le coût des opérations et permettre aux travailleurs humains de se concentrer sur des missions plus complexes et de plus grande valeur.

Les robots étant polyvalents, ils peuvent être utilisés dans l'ensemble de l'installation de fabrication ou de la chaîne de montage pour des tâches telles que le soudage, la peinture, le découpage et l'inspection en ligne. En outre, ils travaillent souvent aux côtés des humains pour les protéger des aspects banals, stressants ou dangereux du processus de fabrication, notamment le fait de soulever, de déplacer ou de tenir des objets lourds.

Comment atteindre l'automatisation des entrepôts et la fabrication automatisée

Avant que les entreprises industrielles ne puissent tirer pleinement parti de l'automatisation robotisée dans les ateliers ou les entrepôts, elles doivent être en mesure de capturer, d'agréger et d'analyser les données et les informations provenant de plusieurs capteurs, applications et processus plus proches de la source.

Cet objectif peut être atteint par la convergence IT/OT, c'est-à-dire l'intégration de la technologie de l'information (IT), le matériel et les logiciels qui traitent les données avec la technologie opérationnelle (OT), les systèmes qui contrôlent les opérations industrielles. Cette consolidation crée une plateforme réactive et interconnectée qui permet aux entreprises d'ajuster les systèmes opérationnels en temps quasi réel, ce qui contribue à réduire les temps d'arrêt, à automatiser les processus et à élaborer des solutions nouvelles et innovantes.

Grâce à ces nouveaux systèmes convergents, les entreprises peuvent intégrer des solutions et des capacités de périphérie industrielles, innovantes et intelligentes, qui permettent de réduire davantage les coûts et d'augmenter les bénéfices. Cela comprend : Les AMR alimentés par l'intelligence artificielle (IA) qui permettent d'automatiser la fabrication et la logistique pour améliorer l'efficacité ; les bras robotisés industriels équipés de la vision par ordinateur pour détecter les défauts des produits, lire les code-barres et confirmer la position correcte des étiquettes sur les produits ; ou encore les robots collaboratifs (cobots) avec capteurs intégrés pour aider en toute sécurité les travailleurs humains dans la gestion des matériaux.

Avantages de la robotique dans les entrepôts et la fabrication

Une fois que les entreprises ont atteint la convergence IT/OT, elles peuvent utiliser efficacement la robotique pour automatiser les processus et obtenir plusieurs autres avantages :

 

  • Efficacité et productivité accrues. Les robots peuvent effectuer toute une série de tâches, y compris celles qui sont complexes, de niche et hautement répétitives et variables, sans avoir besoin de se reposer ou de faire des pauses. Cela permet d'effectuer la production, les inspections de sécurité ou d'autres tâches de manière perpétuelle pour augmenter le rendement.
  • Amélioration de la qualité des produits. Pour les tâches qui exigent une précision extrême, les entreprises peuvent tirer parti de la précision, de la cohérence et de l'exactitude innées offertes par les bras robotisés. Les robots équipés de caméras et autonomisés par l'IA améliorent la qualité des produits en effectuant des inspections en temps réel sur les chaînes de montage et en réduisant le besoin de retouches.
  • Amélioration de la sécurité des travailleurs et de l'ergonomie de l'environnement de travail. Les tâches qui nécessitent l'accès à des environnements dangereux, exigent des mouvements très répétitifs et pénible ou impliquent la manipulation de produits chimiques ou de substances dangereuses, peuvent augmenter considérablement le risque de blessure des travailleurs humains. En utilisant des robots dans de tels scénarios, les entreprises peuvent maintenir les travailleurs hors de danger et éviter les blessures éventuelles.
  • Augmentation des économies de coûts. En améliorant l'efficacité et le contrôle de la qualité, en réduisant le gaspillage et les temps d'arrêt, l'utilisation de robots pour l'automatisation peut se traduire par des économies pour les entreprises.
  • Réduction du gaspillage. Lorsqu'ils sont programmés correctement, les robots peuvent accomplir des tâches délicates dans des limites de tolérance extrêmement étroites. L'absence de variation dans la fabrication d'un produit peut contribuer à éliminer les défauts, les pièces détachées, le besoin de retouches et, finalement, le gaspillage.
  • Des temps de cycle plus rapides. La réduction des temps de cycle de fabrication constitue l'une des raisons les plus courantes pour lesquelles les fabricants intègrent des robots dans leurs opérations. Ils se tournent vers les robots pour leur capacité à fonctionner à des vitesses supérieures à celles des travailleurs humains, leur fiabilité à effectuer des tâches sans pause et leur précision opérationnelle. Tous ces éléments peuvent contribuer à optimiser les temps de cycle.

Technologie d'automatisation des entrepôts et de la fabrication robotisés

Les robots les plus couramment utilisés dans l'automatisation des entrepôts et de la fabrication sont les suivants :

Robots mobiles autonomes (AMR)

Un robot mobile autonome est un type de robot qui utilise l'intelligence artificielle, un ensemble sophistiqué de capteurs et des technologies de calcul pour interpréter son environnement et s'y déplacer de manière indépendante. Les caméras et les capteurs permettent aux AMR de détecter et d'éviter les obstacles grâce à l'inférence d'IA pendant qu'ils se déplacent pour effectuer des tâches.

Bras robotisés industriels

Les bras robotisés industriels sont rapides, fiables et précis. Ils sont utilisés dans les usines pour automatiser les tâches répétitives telles que la peinture, la soudure ou le rodage des pièces. Dans les entrepôts, les robots sont utilisés pour le ramassage et le tri des marchandises sur les convoyeurs de distribution afin de répondre aux commandes des consommateurs. La polyvalence des bras robotisés, tant au niveau des applications que de l'environnement, constitue un avantage essentiel. Pouvant être programmés pour accomplir un large éventail de tâches dans de nombreux environnements différents, ils constituent le type de robots le plus couramment utilisé dans l'automatisation industrielle.

Cobots

Les cobots (également appelés robots collaboratifs) sont des robots dotés de fonctions de sécurité intégrées qui leur permettent de partager en toute sécurité des espaces avec des travailleurs humains afin de les aider à accomplir davantage. Selon l'Association for Advancing Automation, les quatre types de cobots sont les suivants : limitation de la puissance et de la force, arrêt contrôlé par la sécurité, vitesse et séparation et guidage manuel.

Applications d'automatisation industrielle

La flexibilité et la polyvalence des opérations constituent l'un des principaux avantages de l'intégration de la robotique dans les entrepôts et les usines. Voici quelques-unes des façons dont les robots sont utilisés aujourd'hui :

Pick-and-Place

Les robots « pick-and-place » sont généralement utilisés dans la fabrication et la logistique modernes. Ils sont équipés de systèmes de vision par ordinateur avancés qui leur permettent d'identifier, de saisir et de déplacer des objets rapidement et efficacement afin d'augmenter la vitesse de production.

Palettisation

Grâce à l'utilisation d'un palettiseur robotisé, le processus de placement des marchandises ou des produits sur les palettes devient plus précis, plus rentable et plus prévisible. Il libère également les travailleurs humains de l'exécution de tâches qui présentent un risque de blessure.

Gestion des matériaux

Les robots de gestion des matériaux peuvent rendre l'entrepôt sûr et efficace en veillant à ce que les marchandises et les matériaux soient correctement stockés, faciles à trouver et transportés correctement. L'automatisation de ces processus peut accélérer la livraison des marchandises aux clients, prévenir les accidents du travail et améliorer l'efficacité d'une installation.

Pour contrer la pénurie de main-d'œuvre tout en maintenant les demandes de production, Yamaha Motor Co., Ltd, en collaboration avec Tier IV et eve autonomy, a introduit des véhicules électriques autonomes sur ses sites de production pour déplacer les produits à l'intérieur et entre les bâtiments. Grâce à des capteurs de vision 3D, au système d'exploitation Autoware de Tier IV et aux processeurs Intel® Xeon® pour le calcul haute performance, ces véhicules sans pilote alimentés par l'IA fonctionnent à l'intérieur et à l'extérieur, naviguent dans des chemins étroits, des marches et des pentes et s'adaptent automatiquement à leur environnement, évitant les obstacles et les personnes en cours de route.

Technologies Intel®

En tirant parti des technologies Intel®, des solutions de bout en bout et de l'écosystème mondial de partenaires, les entreprises peuvent développer, déployer et intégrer plus facilement des robots dans leurs flux de travail, ce qui accélère le temps nécessaire pour obtenir des avantages commerciaux positifs et des innovations révolutionnaires.

Les processeurs Intel® pour les utilisations IoT et embarquées offrent les puissantes capacités de calcul et les fonctions intégrées nécessaires au traitement des données à la périphérie et à la transmission d'informations critiques en temps quasi réel. Les produits Intel® RealSense™ permettent aux robots de percevoir leur environnement et de comprendre les objets. Une gamme robuste de caméras stéréo à détection de profondeur et de suivi permet la création d'une carte de disparité et le SLAM (Cartographie et localisation simultanées), qui sont essentiels pour assurer la performance des AMR et des bras robotisés dans des environnements multiples et des conditions variables.

Avec la distribution Intel® du kit d'outils OpenVINO™, les développeurs peuvent convertir et optimiser les modèles afin d'obtenir des performances élevées pour les applications d'inférence de deep learning. Le kit d'outils facilite également le processus de développement et permet une écriture unique et un modèle de déploiement universel.

Notre kit de développement logiciel Edge Insights for Autonomous Mobile Robots permet aux développeurs de concevoir, de construire et de déployer facilement des applications AMR de bout en bout.

Intel® Edge Controls for Industrial permet aux fabricants désireux de faire passer leurs opérations au niveau supérieur de faire évoluer leurs systèmes de contrôle industriel vers une architecture définie par logiciel. Cela permet une gestion simplifiée et une adoption plus rapide de nouvelles solutions de pointe.

Les solutions de vision par ordinateur basées sur la technologie Intel® pour l'Industrie 4.0 réunissent le matériel et les logiciels permettant d'alimenter les systèmes de vision par ordinateur, de fabrication intelligente et de contrôle industriel essentiels aux solutions robotiques, à l'automatisation intelligente des processus, à la maintenance prédictive, à l'inspection par vision automatisée pour la détection des défauts et bien plus encore.

Le rôle intégral d'Intel dans la robotique pour l'automatisation des entrepôts et de la fabrication

Les entreprises d'entreposage et de fabrication qui fonctionnent dans un environnement en constante évolution recherchent des moyens novateurs non seulement pour survivre aux nouveaux défis, mais aussi pour prendre de l'avance. L'automatisation par les robots peut accroître la productivité, renforcer la sécurité des travailleurs et améliorer la qualité des produits. Grâce à des solutions de bout en bout, à une expertise inégalée et à un écosystème mondial de partenaires, Intel autonomise les entreprises de toutes tailles qui se lancent dans l'automatisation robotique.

Un système de fabrication automatisé est un système qui utilise la technologie, comme les solutions robotiques, pour rendre les processus de production plus efficaces.

Il est possible d'automatiser toute une série de processus dans les entrepôts, qu'il s'agisse de tâches simples, comme le déplacement des stocks, ou de tâches plus difficiles, comme la navigation des chariots élévateurs, dans toute l'installation. Parmi les exemples d'autres processus qui peuvent être automatisés, citons le ramassage, le tri, l'emballage, l'expédition et les retours de colis.

L'automatisation des entrepôts est importante car elle permet aux entreprises de toutes tailles d'être compétitives dans un secteur très concurrentiel. Elle permet aux organisations d'accroître leur efficacité, de réduire leurs coûts, d'améliorer la sécurité et la satisfaction des travailleurs, de renforcer le service à la clientèle et d'accroître la satisfaction des clients.