Des robots pour les PME

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SMErobot
Bilan & Perspectives
Des robots pour les PME
Bilan et Perspectives
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SMErobot
Sommaire
Bilan & Perspectives
SMErobot et les nouvelles technologies robotique,
L’évolution de la réglementation sécurité,
Les clés d’une intégration efficace,
Des exemples de réalisations,
Synthèse.
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Bilan & Perspectives
SMErobot et
les nouvelles technologies
robotique
Raccourci vers Final_SME_Project_Video.wmv
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SMErobot
Le projet SMErobot
Bilan & Perspectives
Projet financé par l'Union Européenne (6eme PCRD).
Lancé le 1er mars 2005 pour 4 ans (14,9 M€)
Le Cetim a intégré le consortium SMEEIG en avril 2008 pour transférer
les résultats de SMErobot dans les PME françaises. Avec pour objectif
de :
  Contribuer à l’évolution des référentiels de sécurité sur les
applications collaboratives hommes machines.
  Promouvoir l’intégration de la productique adaptée aux PMEPMI
  Prolonger les travaux de SMErobot par des applications
représentatives en PME-PMI
SMErobot
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Les partenaires
Bilan & Perspectives
Portage
Industrie
Utilisateurs
Intégrateurs
Diffuseurs
Scientifiques
Gestion de projet
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SMErobot
Quels robots pour quelle production ?
Bilan & Perspectives
Classiques   < 1/An   “offline”   ~4* Coût robot   ~5% installaCons   Techniciens qualifiés Photo: KUKA-Roboter GmbH
Pour PME Changement série Programma0on Coût Cellule Capteurs Evolués Maintenance   > 1/Jour   “on-­‐line”, Atelier   <<4*Coût robot   100%   Opérateurs Page 7
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SMErobot
Bilan & Perspectives
SMErobot :
Une famille d’innovations pour les robots
R & D (Moyen) Des robots capables de comprendre des instrucCons humaines. Une interacCon directe, sûre et producCve entre l'homme et le robot. Des systèmes de robots installables en trois jours. (Installer-­‐configurer-­‐instruire) AcCvités relaCves aux innovaCons • 
• 
• 
• 
Démonstrateurs (ObjecCf) ProgrammaCon intuiCve et décochage en fonderie InstallaCon rapide, peCt lots, changements de série (forge) Le robot de soudage pour PME AutomaCsaCon des procédés manuels de travail du bois FormaCon et éducaCon (HCA Index, SMErobot Toolbox) Socio-­‐économiques (Nouveaux business models, LCC) StandardisaCon ExploitaCon, Propriété Intellectuelle Page 8
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Bilan & Perspectives
Programmation Intuitive
Nouveaux moyens d’interfaces et nouveaux usages
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Bilan & Perspectives
Travail collaboratif
homme-robot direct, sûr et productif
Nouvelles architectures et mécanismes robot à bas coûts
Robot sûr et productif travaillant sans barrières
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Bilan & Perspectives
Des systèmes de robots
installables en trois jours.
“Plug-and-Produce”
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Génération de tâches basées sur
les données produit/process
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Bilan & Perspectives
Démonstrateurs
Programmation intuitive et
décochage en fonderie
Installation rapide, petit lots,
changements de série (forge)
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Bilan & Perspectives
Démonstrateurs
Le robot de soudage pour PME
Automatisation des procédés
manuels de travail du bois
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Bilan & Perspectives
L’évolution
de la réglementation sécurité
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Ancien contexte réglementaire et normatif
Bilan & Perspectives
NF EN 292 (1991)
Notions fondamentales
Principes généraux de conception
Directive Machines
98/37/CE
Mise en œuvre de la sécurité et
classification des systèmes :
B : base,
1 : Composants éprouvés,
2 : Notion de surveillance
3 : Redondance,
4:3+4
Détail de la mise en œuvre.
NF EN 1050 (1997)
Appréciation du risque
NF EN 954 (1996)
Parties des systèmes de
commande relatives à la sécurité
NF EN 775 (1993)
Robots manipulateurs industriels
Analyse de risques globale
relative au robot et à la cellule :
AR, Pendant, Commande locale,
Conception et protection de la
cellule robotisée.
Philosophie d’intégration de la
sécurité. Elle précise les éléments
de détail du raisonnablement
prévisible :
- Limiter les efforts,
- Moyens de protection,
- Information
aux des
utilisateurs
Liste
exhaustive
risques
IDAR : Identifier, Diagnostiquer,
Analyser, Rapporter
NF EN 60204-1 (1998)
Equipement électrique
des machines
Norme exhaustive concernant
la totalité des matériels
électriques, leur définition et
leur mise en œuvre.
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Nouveau contexte réglementaire et normatif
Bilan & Perspectives
NF EN ISO 12100 (2004)
Notions fondamentales
Principes généraux de conception
NF EN ISO 14121 (2007)
Directive Machines
2006/42/CE
Mise en œuvre de la sécurité et
classification des systèmes : A, B, C,
D, E. Plus de solutions. Architecture
non obligatoire (fiabilité, contrôle
visuel, …)
EN ISO 11161 (2007)
Systèmes de fabrication intégrés
Prescriptions fondamentales
Appréciation du risque
NF EN ISO 13849 (2007)
Parties des systèmes de
commande relatives à la sécurité
EN ISO 10218-1 (2006)
Robots pour environnements industriels
Robot
Philosophie d’intégration de la
sécurité. NF EN 292 enrichie
Norme en relation avec la NF EN
1050, également enrichie
NF EN 60204-1 (2006)
Equipement électrique
des machines
prEN ISO 10218-2 (2010)
Robots pour environnements industriels
Système robot et intégration
NF E 61-120 (2007)
Gros systèmes de production :
Ligne transfert, …
Electricité
Idem
Robots
Cellules
Evaluations des risques formalisées pour chaque sous système
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Bilan & Perspectives
Cellule robotisée actuelle
Suivant l’analyse de risques…
Avant
"
"
"
"
 
 
 
 
Protection périmétrique
Accès avec demande préalable
Arrêt avec rupture d’énergie
Pendant filaire
Maintenant
"
"
"
"
 
 
 
 
Fenêtres d’interaction
Arrêt ou ralentissement
Remise en marche automatique
Butées logicielles de sécurité
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Cellule robotisée à l’avenir…
SMErobot
Bilan & Perspectives
Demain
Suivant l’évaluation de risques…
" 
" 
" 
" 
Vitesse robot suivant distance
Détection de personnes (volume)
Distance de sécurité par rapport
aux mouvements de l’opérateur
Restriction des efforts
"
"
"
"
 
 
 
 
Poste de chargement/déchargement
Espace restreint dynamique
Guidage du bras du robot manuellement
Passage temporaire dans la zone
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Bilan & Perspectives
Evolutions technologique et réglementaires
ouvrent de nouvelles perspectives pour la robotique en PME
Quelles clés pour une
intégration efficace ?
SMErobot
Bilan & Perspectives
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Approche ACH
Automatisation Centrée sur l’Homme
QuesCon + Commentaire EvaluaCon + + + + Robot Impact sur le retour sur inves6ssement Système (périphérie) Fréquentes illusions sur les bénéfices Strictement nécessaire mais Intérêt de l’analyse insuffisante Produc0vité poten0elle Flux de produc0on Ges0on des compétences mé0er Défis Futurs Stratégie d’Entreprise Souvent négligée Peu fréquente Bénéfices à court terme Bénéfices à long terme Nécessaire et Indispensable Valeur ajoutée robo0que Produc0vité intégrée Page 20
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Démarche d’intégration
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Bilan & Perspectives
Vision du développement de la PME Points d’appui et Poten6els d’améliora6on de la situa6on actuelle 1 -­‐ Définir les aTendus de l’intégra0on de la solu0on produc0que et les critères d’évalua0on de sa réussite 2 -­‐ Prendre en compte les expériences et les savoirs faire existants Intégrer une soluCon de producCque 3 -­‐ Choisir la meilleure façon de réaliser et d’intégrer la solu0on Imaginer et évaluer Les op6ons possibles 4 -­‐ MeTre en œuvre, qualifier, exploiter et maintenir une solu0on robo0sée rentable dans la durée Déploiement opéra6onnel de la solu6on SMErobot
Bilan & Perspectives
Démarche classique d’intégration
d’équipement de production
PME Cahier des charges Consulta6on Intégrateur Offre Le processus d’investissement binaire Go – No Go (Cahier des
Charges- Offre ROI) peut conduire à des blocages de décisions
  La spécification de besoin : Quel doit être son périmètre ?
  Comment comprendre la proposition de l’intégrateur et assumer
les risques simultanés ? (Incertitude marché, performance et
évolution procédé, Maintenance, Qualification, adaptation aux
défis futurs)
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Bilan & Perspectives
Nécessité d’une phase en amont de la
spécification
Réflexion Besoins PME Produit, marché, contexte Choix Cahier des charges Coopéra6on Intégrateur Poten0el technologique Offre   Une phase de réflexion pour identifier les solutions porteuses de
valeur
  Des étapes menées conjointement sur le plan du besoin et de la
technologie
  Identifier les exigences produit – process - marché
  Imaginer les schémas de solutions en réponse
  Valider les concepts
  Augmenter la Valeur Ajoutée amenée par l’équipement
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Bilan & Perspectives
Cas du Robot de fonderie
Atelier démonstrateur D1
  Discussion lancée sur les spécifications du
démonstrateur D1, qui vont au delà de la précision
demandée par les participants à l’atelier d’évaluation.
  Une des PME participantes intègre déjà des robots :
  Elle vend maintenant la stabilité des côtes obtenues.
(Capabilité process)
  Elle a obtenu des nouveaux marchés grâce a des
précisions meilleures que celles obtenues
manuellement.
  Elle a amélioré la rentabilité de ses cellules robotisées
en y intégrant la réalisation d’opérations de contrôle et
de conditionnement.
  A contrario une autre PME n’est pas intéressé par ces
solutions car ses marchés ne les demandent pas.
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En synthèse
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Bilan & Perspectives
  L’intégration profonde de l’équipement dans les processus d’activité
de l’entreprise est une condition indispensable pour obtenir le niveau
de performance globale attendue,
  La définition d’une solution rentable repose sur son adaptation :
  au positionnement de l'entreprise sur ses marchés futurs,
  aux avancées technologiques de la robotique,
  aux nouveaux usages autorisées par la réglementation sécurité,
  Le modèle économique de rentabilité d’une cellule robotisée en PME
ne peut être que prospectif,
  Les relations avec l’intégrateur doivent être étroites et s’installer dans
la confiance.
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Bilan & Perspectives
Exemples de scénarios d’usage &
Schémas types de solution
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Réduire le coût machine en usinage
Bilan & Perspectives
Contexte industriel
  Centre d’usinage
  Investissement élevé
  Procédé maitrisé
  Travail répétitif chargement
déchargement
Besoin
  Allonger le temps d’ouverture
poste pour réduire le taux horaire
  Cadence 60 pièces/heure
Contraintes
  Espace au sol réduit
  Proximité des régleurs
Solution type
  Robot approvisionnement sans
barrière
Photo Motoman
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Bilan & Perspectives
Améliorer des conditions de travail &
Réduire le coût de production en fonderie
Contexte industriel
  PME Fonderie d’aluminium
  Séries courtes
  Grande variété de pièces
Besoins
  Réduire la pénibilité du travail
  Gagner en répétabilité
  Réduire le coût de l’opération
Contraintes
  Limiter l’investissement
  Robustesse du procédé.
  Dispersion des pièces de fonderie
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Solution type
  Robot porteur de pièce et scie à ruban
  Zone de chargement partagée
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Améliorer la maîtrise du procédé composite
Bilan & Perspectives
Contexte industriel
  Aéronautique,
Besoins
  Grande dimension
  Série de petite taille
  Améliorer les performances de
précision et de répétabilité de la
pose,
  Réduire les coûts de fabrication
et d’investissement
Contraintes
  Développer une tête de tissage
  Produire des pièces d’une haute
complexité de par leurs
dimensions ou leurs formes
Solution type
  Robot de grande taille,
  Solution mobile (montée sur rail
assurant l’accroissement du
volume de travail
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Usinage économique 5 axes robotisé
Bilan & Perspectives
Contexte industriel
  Plate forme d’usinage CETIM
Besoins
  Réduire l’investissement et les
coûts d’exploitation des moyens
de production 5 axes
Contraintes
  Adapter :
Solution type
  Robot porteur de broche
  La capacité d’usinage
(matériaux, opérations)
  la qualité d’usinage
Photo STAUBLI
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Bilan & Perspectives
Cas du Robot de fonderie
Atelier démonstrateur D1
  Discussion lancée sur les spécifications du
démonstrateur D1, qui vont au delà de la précision
demandée par les participants à l’atelier d’évaluation.
  Une des PME participantes intègre déjà des robots :
  Elle vend maintenant la stabilité des côtes obtenues.
(Capabilité process)
  Elle a obtenu des nouveaux marchés grâce a des
précisions meilleures que celles obtenues
manuellement.
  Elle a amélioré la rentabilité de ses cellules robotisées
en y intégrant la réalisation d’opérations de contrôle et
de conditionnement.
  A contrario une autre PME n’est pas intéressé par ces
solutions car ses marchés ne les demandent pas.
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