L'industrie de l'emballage poursuit sa robotisation

L'industrie de l'emballage doit s'adapter à l'évolution des besoins du marché. Ceux-ci sont la résultante de divers facteurs, comme le renforcement des réglementations, le manque de personnel qualifié et la transformation numérique. Pour convertir ces défis en opportunités, le secteur se tourne notamment vers la collaboration entre l'homme et le robot, et en appelle à l'intelligence artificielle en soutien d'une exploration intensive des données (data mining). Malte Schlüter distingue quatre tendances majeures, susceptibles selon lui de façonner l'avenir de l'industrie de l'emballage. Il les approfondit dans cet article.

Robots collaboratifs

Schlüter voit comme première tendance très claire l'augmentation de la demande de robots collaborants (cobots) pour une utilisation directe, sans équipement protecteur, au milieu des humains. " Il ne s'agit pas d'un déplacement des robots industriels classiques, mais d'une automatisation complémentaire, surtout dans un environnement de co-packing. "

Équipés d'un système de vision, les cobots soulagent le personnel des tâches monotones, fatigantes et physiquement éprouvantes. Par exemple, en orientant correctement des pièces ou en soulevant des charges lourdes. " De quoi contribuer à améliorer l'efficience et la qualité du travail humain. " Les cobots sont conçus dès le départ pour pouvoir fonctionner à proximité immédiate des travailleurs. Autrement dit, en mettant en oeuvre des forces et paramètres d'accélération inoffensifs pour l'humain, ainsi que le définit la spécification technique ISO TS15066.

Mitsubishi Electric planche ainsi actuellement sur le développement d'un nouveau cobot respectueux de la sécurité de l'être l'humain. Les bords et les surfaces sont exécutés de manière à ne présenter aucun risque de blessure. Le cobot est en outre facile à nettoyer, sans recoins susceptibles de piéger la saleté. Sa précision de répétition est la même (± 0,02 millimètre) que celle des robots industriels de Mitsubishi. Les prototypes sont encore en phase de test, mais ils ont déjà été présentés lors de grands salons internationaux.

Une autre caractéristique des cobots est leur simplicité de conduite et leur facilité de programmation. Celle-ci peut être confiée à un personnel qualifié chez l'utilisateur final. De quoi faire l'impasse sur les coûts d'intégrateurs systèmes ou de programmeurs externes. Les cobots peuvent en outre être mis en oeuvre rapidement et avec une grande flexibilité dans de nombreux domaines d'application au sein de l'industrie de l'emballage. Les possibilités vont du réglage manuel du bras robotisé à la position désirée avec contrôle de force jusqu'à la programmation visuelle ou à des interfaces utilisateurs dédiées au calibrage et au paramétrage sur tablettes ou d'autres appareils mobiles.

Robots sans barrière protectrice

La deuxième tendance observée est celle d'un marché de plus en plus demandeur d'alternatives aux grilles, barrières, cages et cellules destinées à isoler les robots industriels. Ces mesures de sécurité occupent un espace de production précieux, entraînent des coûts de nettoyage supplémentaires en zones hygiéniques et excluent une collaboration efficace avec les travailleurs. Elles imposent en outre des procédures de redémarrage complexes après un arrêt d'urgence ou en cas d'ouverture des barrières protectrices.

Une solution consiste à mettre en place des systèmes de sécurité optiques. L'utilisation de scanners à laser est monnaie courante pour la surveillance de zones définies autour du robot. " Divers robots industriels ralentissent leur vitesse de mouvement dès qu'un humain pénètre dans l'espace extérieur. Si la personne accède à une zone où elle court un danger de contact direct, le robot s'immobilise instantanément. "

Plutôt que de sécuriser une zone avec des rideaux lumineux et des scanners laser, on en vient à surveiller des pièces entières avec des systèmes de caméras. À l'avenir, les systèmes de vision seront dotés d'une intelligence artificielle (IA) capable de distinguer à quels moments et endroits des personnes pénètrent dans l'espace de travail du robot, et de réguler sa vitesse en conséquence. De quoi permettre bientôt aux humains d'évoluer autour des robots librement et en toute sécurité.

Intelligence artificielle

La troisième tendance est celle de l'intelligence artificielle (IA). La fonction d'une IA est de permettre au robot de réagir de manière adéquate à des situations imprévues et non programmées. Si, par exemple, ce qui lui est présenté s'écarte de la norme en termes d'orientation, de géométrie ou d'emballage, il ne pourra pas identifier ces irrégularités et y réagir en l'absence d'une IA. Mieux encore, les systèmes robotisés dotés d'une IA et de la visionique correspondante peuvent désormais apprendre à identifier ces écarts et à adapter leur processus. L'IA est également utilisée pour apprendre à des robots intelligents à détecter des défauts de qualité dans des produits à emballer, afin de remplacer ceux-ci par des produits corrects. Ces robots peuvent être déplacés manuellement ou même montés sur des systèmes de transport autoguidés, pour détecter rapidement leur nouvelle position et adapter leur séquence de traitement avec l'aide de l'IA.

Data mining

Le désir d'augmenter le taux de rendement global avec l'aide de la digitalisation alimente la demande d'une exploration plus poussée des données extraites de la production. Autrement dit, le " data mining ", qui constitue la quatrième tendance.

On pense ici en premier lieu à l'analyse des données de recettes et/ou de production à des fins d'évaluation interne. On peut aussi enregistrer l'état et le profil opérationnel de différentes composantes du robot, comme les servomoteurs. De quoi en retirer de précieuses informations sur l'usure des pièces et une éventuelle contamination, par exemple. La base de données ainsi constituée peut alors étayer des stratégies de maintenance prédictive, sources d'économies potentielles considérables en frais d'entretien.

Une autre catégorie importante de données de process peut être utilisée pour la traçabilité des produits et l'information du consommateur, notamment dans le secteur alimentaire. Elles peuvent servir, par exemple, à attester du respect de la chaîne du froid ou aider à retrouver l'origine d'un produit grâce à un code QR sur son emballage. " Chez Mitsubishi Electric, nous pouvons récolter l'ensemble des données des API et des systèmes de contrôle-commande, et les traiter de manière décentralisée à l'aide de technologies informatiques de pointe. Nous économisons ainsi un onéreux espace de stockage dans le cloud et nous disposons d'une manière beaucoup plus économique de contrôler et surveiller la production. "