Depuis leur introduction en 1961 par l'inventeur George Devol, les systèmes robotiques ont pris une place cruciale dans les industries de fabrication modernes. Lorsque ces premiers robots industriels ont commencé à exécuter des tâches répétitives monotones, ils ont rapidement remplacé les ouvriers sur les chaînes de montage classiques, ce qui a permis d'élaborer des processus de fabrication de meilleure qualité, plus sûrs, plus efficaces et plus réguliers.
À mesure que le matériel et les logiciels de ces robots industriels se sont améliorés, les systèmes automatisés complexes sont rapidement devenus la norme pour les processus de fabrication haut de gamme. Avec l'arrivée de l'intelligence artificielle, les robots autonomes deviennent aujourd'hui la nouvelle frontière de l'industrie, avec les mêmes objectifs que pour leurs prédécesseurs : améliorer la sécurité, l'efficacité et la qualité des processus, tout en limitant les problèmes d'origine humaine pouvant nuire à la fabrication et à la gestion des installations.
Pour autant, leur introduction peut se révéler à la fois complexe et risquée dans certaines circonstances. Cette article évalue les avantages et les inconvénients des robots autonomes dans l'industrie, ainsi que la valeur ajoutée qu'ils peuvent éventuellement apporter au développement de l'Industrie 4.0.
Qu'est-ce qu'un robot industriel autonome ?
Alors que les robots industriels classiques sont programmés pour exécuter une série unique d'actions répétitives, les robots autonomes ne répètent pas d'actions particulières. Ils sont au contraire programmés pour exécuter des tâches avec un minimum d'interaction de la part des humains et sont capables d'adapter leur fonctionnement à diverses situations. Ils peuvent travailler aux côtés de travailleurs en chair et en os ou, dans certains cas, remplacer totalement ces derniers à des postes de fabrication.
Dans les applications modernes, les robots industriels autonomes n'ont pas entièrement remplacé les humains, mais ils se substituent à eux dans des tâches que ceux-ci ne devraient pas faire, font mal ou ne veulent pas faire. Leur déploiement a déjà entraîné de formidables gains de productivité pour les applications dans lesquelles ils ont été introduits, mais cette technologie doit encore beaucoup progresser pour que l'Industrie 4.0 devienne une réalité et pour qu'ils occupent tous les postes de fabrication dans tous les secteurs.
Inconvénients des robots autonomes dans le secteur de la fabrication
Coûts d'investissement
Le principal obstacle à l'utilisation de la plupart des robots autonomes dans les applications de fabrication et dans l'Industrie 4.0 est leur coût initial. Pour mettre en place des robots autonomes, il faut consentir des investissements conséquents, mettre au point l'intégration de ces robots dans la chaîne logistique existante, assurer leur formation tangentielle et modifier la chaîne logistique pour qu'elle puisse les accueillir.
Dans certaines applications, telles que la gestion des stocks dans les entrepôts, l'arrivée de robots autonomes est plus facile à gérer et les facteurs de forte augmentation des coûts peuvent être maîtrisés. Toutefois, des applications haut de gamme comme la construction automobile peuvent avoir besoin de robots autonomes hautement personnalisés, prêts à l'emploi et conçus spécifiquement en vue de tâches très spécialisées.
Savoir-faire fonctionnel
La gestion opérationnelle des robots autonomes peut s'avérer très délicate. Bien que le but visé par leur utilisation dans l'industrie soit de soulager les travailleurs humains de certaines tâches, leur entretien nécessite des techniciens hautement qualifiés. En robotique autonome, le matériel lui-même est souvent très complexe et sensible. Il utilise des processeurs, des capteurs et des systèmes électromécaniques à haut débit et ultrasensibles. En outre, les logiciels qui pilotent les robots autonomes sont encore plus complexes que le matériel et nécessitent des centres de données pour former les modèles d'IA qui contrôleront les robots de façon autonome. Toute modification des systèmes matériels ou logiciels fait appel à une équipe de techniciens et d'ingénieurs et à une série de ressources.
Avantages des robots autonomes dans le secteur de la fabrication
Bien que le ticket d'entrée pour installer des robots autonomes dans l'industrie soit très élevé, leur utilisation dans un grand nombre de chaînes logistiques industrielles est synonyme d'énormes avantages.
Stabilité de la main-d'œuvre et de l'utilisation
L'un des avantages les plus significatifs des robots autonomes est que leur efficacité augmente à mesure qu'ils effectuent des tâches monotones. Cela permet parallèlement aux travailleurs humains de consacrer leurs compétences professionnelles à des tâches à plus forte valeur ajoutée. Les robots collaboratifs sont essentiels à la productivité et à l'utilisation de la main-d'œuvre dans l'industrie. Un robot autonome travaillant sur une chaîne de montage, par exemple, pourra exécuter des tâches sans être constamment supervisé, ce qui permettra aux intervenants humains de ne surveiller que ponctuellement de nombreux robots et de travailler en conjonction avec ces robots pour exécuter des tâches stratégiques non automatisables.
Réduction du taux d'erreur
L'orgueil incommensurable des êtres humains n'a d'égal que leur imprécision : les humains font des erreurs. Des robots bien entraînés peuvent sensiblement réduire les erreurs dans les processus de fabrication puisqu'ils peuvent être plus sensibles aux conditions dans lesquelles ils travaillent, plus précis dans leurs actions et moins sujets aux distractions, à la fatigue, aux blessures et aux pauses exigées par la nature.
Coûts à long terme
Bien que l'investissement initial pour les acquérir puisse être extrêmement élevé, les robots autonomes peuvent à long terme revenir beaucoup moins cher qu'une main-d'œuvre humaine. Les robots autonomes ont la capacité de faire baisser les coûts directs et indirects des processus de fabrication. Leur plus grande précision permet de réduire les coûts directs en gaspillant moins de matières premières, en limitant la quantité de matériaux de fabrication nécessaires et en réduisant les coûts de main-d'œuvre.
Les robots autonomes ne posent pas les problèmes généralement associés à la main-d'œuvre humaine, comme les primes de rendement, les coûts liés à l'inflation, les assurances, les congés payés, etc. Ils peuvent en outre réduire les coûts d'exploitation indirects d'une entreprise, comme les fournitures, les fluides, le matériel de bureau, les pots de départ occasionnels et même les espaces de stationnement.
Renforcement de la sécurité humaine
L'un des apports les plus fondamentalement précieux des robots autonomes dans l'industrie est leur contribution fondamentale à une meilleure sécurité de la main-d'œuvre humaine. Leurs applications les plus recherchées dans l'automatisation industrielle se trouvent dans des environnements de fabrication à haut risque tels que la métallurgie, l'industrie alimentaire, les processus chimiques ou le traitement des matières premières. Dans toutes les applications où des vies humaines peuvent être menacées et où il est possible d'agir pour les préserver, les coûts initiaux d'un passage à l'automatisation paraissent bien faibles en regard de la réduction des risques.
Amélioration de la collecte de données
À mesure que le monde est de plus en plus automatisé et documenté, l'adoption de stratégies de numérisation de la chaîne logistique s'accélère. Par exemple, la manutention automatisée des colis optimise le processus de transfert de ces colis, mais elle améliore aussi fortement le processus de documentation de la manutention. Plus la robotique automatisée peut intervenir, plus elle est à même de suivre numériquement le trajet des colis, ce qui permet d'en documenter chaque étape et d'optimiser au maximum les chaînes logistiques opérationnelles.
Comparaison des coûts et des avantages de la robotique dans la construction automobile
Comme dans presque tous les secteurs industriels, l'univers des robots autonomes peut encore être amélioré pour les applications de fabrication. Les coûts initiaux sont souvent un obstacle pour la plupart des entreprises. Pourtant, la valeur ajoutée par la mise en service de robots autonomes est indéniable. Les améliorations de bout en bout apportées aux processus de l'Industrie 4.0 et aux chaînes logistiques industrielles peuvent optimiser la productivité de la main-d'œuvre, renforcer la sécurité des travailleurs, réduire les coûts d'exploitation et limiter les risques d'erreurs humaines. Il va sans dire que le secteur de la fabrication cherche à entrer le plus vite possible dans l'ère de l'Industrie 4.0 à mesure que l'adoption des robots autonomes se généralise dans le monde entier, tout comme le milieu du XXe siècle a vu les robots gagner rapidement en popularité.
