Bien que les robots aient été originellement développés pour réaliser les tâches difficiles et trop risquées pour les employés du secteur industriel, l’industrie 4.0 est en train de transformer les robots pour les rendre plus rapides et plus précis que leurs homologues humains. Par conséquent, l’adoption de la technologie robotique est une des tendances actuellement observées dans les secteurs de la fabrication et de l’approvisionnement.
Cela ne fait aucun doute : l’utilisation de robots se démocratise dans le secteur industriel. Les usines de fabrication du monde entier intègrent d’ores et déjà des robots dans leurs processus de production, d’inspection, de prélèvement, d’entreposage et de logistique.
Selon le rapport sur la robotique dans le monde de 2021 publié par la Fédération internationale de robotique (International Federation of Robotics, IFR), 517 385 robots industriels auraient ainsi été installés dans les usines du monde entier. La demande en robots est en hausse constante.
Ceci étant dit, quel est l’impact réel des robots sur la productivité du secteur de la fabrication ?
1. Les robots optimisent la cadence de production
La cadence est un des indicateurs de productivité d’une usine, et les robots peuvent optimiser la cadence, car ils finissent généralement les tâches leur étant assignées plus rapidement.
Par exemple, le constructeur automobile historique General Motors (GM) a été l’une des premières entreprises à utiliser des robots dans ses usines de fabrication. Leur productivité augmenta nettement en 1961 lorsque le premier robot industriel, le Unimation Robot, fut introduit dans le processus de production des voitures. Celui-ci peut réaliser plus de 90 % des points de soudure sur l’extérieur des voitures GM, ainsi que sur d’autres pièces, ce qui accélère grandement la production.
L’impact de Unimation sur le secteur industriel a permis aux autres robots industriels d’évoluer et d’être adaptés en fonction des avancées technologiques. Les robots Delta réalisent par exemple des tâches simples et répétitives, comme les prélèvements et l’emballage. Le secteur alimentaire a été l’un des premiers à bénéficier de robots Delta en 1992.
Actuellement, la demande en robots destinés au secteur alimentaire est en hausse. Selon un rapport de Vantage Market Research, ce secteur fait face à un besoin important d’accroître sa productivité. De plus, la valeur du marché mondial de la robotique alimentaire, qui représentait 1,843 milliard USD en 2021, atteindrait 3,795 milliards USD d’ici 2028. Au cours de la période de prévision, le marché mondial devrait croître à un taux de croissance annuel composé de 12,8 %.
Parmi les usines de production ayant bénéficié de l’intégration de robots pour améliorer leur productivité, citons l’exemple de Nestlé. Selon les rapports, l’utilisation de robots chargeurs de palettes aurait augmenté la productivité des usines de production de chocolat Nestlé de 53 %.
L’Agence pour le commerce international des États-Unis a commenté l’impact des robots sur la croissance de la productivité. Selon elle, le nombre d’heures passées par les employés à travailler a baissé de 2,7 % et la densité de robots industriels a augmenté de 1 % avec l’adoption de robots.
Résultat, de nombreuses usines intègrent des robots à leur système de production afin d’atteindre une productivité plus élevée en raccourcissant les temps de cycle : le processus de production est accéléré, démontrant ainsi qu’un rendement plus élevé est possible.
2. Les robots réduisent les coûts de fabrication
Les robots et l’automatisation robotisée des processus (robotic process automation, RPA) comptent parmi les meilleures stratégies de réduction des coûts, et les fabricants peuvent en tirer des bénéfices importants. Ils peuvent investir les profits générés dans des innovations et des activités à valeur ajoutée permettant d’améliorer la productivité, ou renforcer la productivité de leur main d’œuvre en proposant des bonus ou des augmentations de salaire.
Voici comment les robots peuvent permettre de réduire les coûts d’exploitation :
Les robots réduisent les coûts de main d’œuvre
Les fabricants investissent dans leurs employés, du processus d’embauche aux formations, en passant par les salaires. Puisque les usines de fabrication ont besoin de nouveaux travailleurs presque tous les ans, des sommes considérables sont dépensées en salaires, formations et avantages sociaux, notamment en indemnités de licenciement, en assurances, et en cotisations à la Sécurité sociale et aux caisses de retraite. Le temps de formation implique également des coûts accessoires, car des travailleurs expérimentés prennent sur leur temps de travail pour former leurs nouveaux collègues.
En 2016, Foxconn, un fabricant de composants électroniques fournissant Apple, Samsung et Amazon, aurait installé 10 000 robots. Après avoir déployé des robots sur sa ligne de production pour y effectuer des tâches répétitives, réalisées jusqu’ici par des travailleurs, Foxconn a permis à son personnel de se tourner vers des tâches à plus haute valeur ajoutée dans le processus de fabrication.
Cet exemple démontre que les robots peuvent s’occuper des tâches répétitives et sans intérêt, et permettre aux travailleurs de se concentrer sur les tâches créatives nécessitant un cerveau humain. À mesure que les robots s’occupent des tâches difficiles, la rétention des employés augmente grâce à un lieu de travail rendu plus ergonomique.
En outre, la pandémie de COVID-19 a eu un impact sur la productivité de presque tous les secteurs, et a souligné l’importance des robots pour résoudre les problèmes de main d’œuvre, comme la pénurie de travailleurs qualifiés.
Les robots réduisent la consommation énergétique
La consommation énergétique occupe une part conséquente des coûts d’exploitation d’une usine. La plupart des robots ne nécessitent pas de ventilateur, d’air conditionné, de lumière ou d’autres commodités de base, ce qui aide à réduire les coûts liés à la consommation énergétique.
De plus, il existe des robots économes en énergie, comme ceux utilisés dans l’usine Nike pour produire des parties de chaussures. Ces robots utilisent l’électricité statique ou l’électro-adhésion pour produire des pièces en 50 secondes.
Dans le cadre de l’industrie 4.0, les usines intelligentes promeuvent la durabilité. Les robots, combinés à l’intelligence artificielle (IA) et à l’Internet industriel des objets (Industrial Internet of Things, IIoT), sont les principaux facteurs permettant aux usines intelligentes d’économiser de l’énergie.
Une usine intelligente comme celle d’Infineon offre des composants, des produits et des solutions efficaces énergétiquement et durables pour les machines, notamment les robots. Puisque l’une des missions du fabricant est de développer des produits plus respectueux de l’environnement, ses processus de production utilisent eux-mêmes moins d’énergie, en tirant profit de diverses technologies, de machines et de robots. Infineon intègre des robots collaboratifs (ou cobots) ainsi que des robots dotés d’IA à ses processus de fabrication.
3. Les robots contribuent à la réduction des déchets
Selon les principes de fabrication allégée (ou lean manufacturing), le mot « déchet » désigne tout élément sans valeur ajoutée : dans les opérations de fabrication, cela inclut les déchets dus au transport, à l’inventaire et aux déplacements, le temps d’attente, la surproduction, le surtraitement, ainsi que les défauts.
Réduire les déchets signifie donc accroître la productivité. Par conséquent, de nombreuses usines adoptent diverses stratégies visant à réduire et éliminer les déchets, par exemple en optimisant la technologie de fabrication par l’intégration de robots.
Voici comment les robots peuvent permettre de réduire et éliminer les déchets :
Les robots réduisent les temps d’arrêt et améliorent le processus de transport de produits ou de matériaux
Les robots aident à réduire les temps d’arrêt dans la production en réalisant les tâches leur étant assignées de façon efficiente, parfois avec l’aide des travailleurs. Il est même possible que les robots prédisent la durée de vie de l’équipement (à l’aide d’algorithmes de maintenance intégrés). Les fabricants peuvent tirer profit de ces informations pour planifier la maintenance et éviter ainsi les temps d’arrêt.
Les robots mobiles autonomes améliorent l’efficacité du transport de matériaux au sein des usines de fabrication. Ils sont programmés intelligemment et sont équipés de caméras et de capteurs leur permettant de se déplacer dans l’usine avec précision et en toute sécurité. Les périodes d’inactivité peuvent être éliminées, car un robot mobile autonome travaille de façon constante en suivant son programme. En plus de réduire les temps d’arrêt, les fabricants peuvent optimiser les fonctionnalités des robots pour empêcher les accidents courants, notamment ceux dus aux véhicules, comme les chariots élévateurs.
Les robots réduisent la production de produits défectueux et améliorent la qualité des produits
Les robots travaillent avec un haut niveau de fiabilité et de précision. Ils font ce pour quoi ils ont été programmés. S’ils peuvent offrir une production élevée dès le départ, ils offriront toujours une production élevée de façon constante.
Résultat, les robots aident non seulement à réduire la quantité de produits défectueux, mais ils permettent également d’éliminer certains processus, comme les opérations de retouche et de tri.
Les robots raccourcissent les processus des tâches complexes
L’industrie automobile constitue un exemple simple de secteur ayant éliminé certains processus de production grâce à l’intégration de robots. Le processus de prélèvement et de manipulation de charges lourdes nécessite beaucoup de travail manuel, ainsi qu’un équipement supplémentaire. Un robot peut quant à lui soulever des objets lourds tout seul.
Conclusion
Les robots ont clairement contribué à améliorer la productivité des usines de fabrication de diverses façons, notamment en augmentant la cadence et en réduisant les temps d’arrêt, les déchets matériels et les produits rejetés. Ils réduisent les coûts liés à la formation, aux consommables et à la consommation électrique, sans pour autant compromettre la qualité des produits, facilitent le travail du personnel humain, et optimisent les processus de fabrication existants.
Une productivité plus élevée ouvre la porte à plus d’innovations, qui peuvent à leur tour simplifier d’autres tâches de fabrication. Dans le monde de l’industrie 4.0, où émergent les usines intelligentes, les processus standard des usines de fabrication sont en transformation constante, et les robots deviennent de plus en plus utiles.
Par conséquent, la demande en robots est de plus en plus forte. Si les robots classiques ont permis jusqu’ici d’améliorer la productivité des usines, imaginez ce que pourraient accomplir demain des robots dotés d’IA, des robots autonomes et des cobots ?
Eric Whitley occupe depuis plus de 30 ans une place notable dans le monde de la fabrication. En plus des nombreuses publications et des livres qu’il a écrits au sujet de divers thèmes relatifs à la fabrication, vous connaissez peut-être Eric pour sa contribution au programme de maintenance productive totale d’Autoliv ASP ou aux programmes de certification en gestion de l’université d’État de l’Ohio, où il a officié comme professeur adjoint.
Suite à une longue carrière de consultant en fiabilité et amélioration métier, Eric a rejoint L2L, où il occupe actuellement le poste de directeur de la fabrication intelligente. Son rôle est d’aider les clients à découvrir et mettre en œuvre l’approche pragmatique et simple de L2L en matière de transformation numérique d’entreprise.
Eric est marié depuis 35 ans et vit dans le nord de l’Utah. Quand il ne travaille pas, Eric aime passer du temps sur son bateau, une canne à pêche à la main.
