Intégration de robots pour l'automatisation des disjoncteurs | Benlong

Le passage mondial vers la fabrication automatisée a transformé l’intégration des systèmes robotiques en l’une des capacités les plus recherchées parmi les propriétaires d’usines et les responsables des achats dans l’industrie des produits électriques basse tension. Que doivent aborder les fabricants de disjoncteurs différentiels, de dispositifs à courant résiduel, de circuits de climatisation, de disjoncteurs modulaires (MCB) ainsi que de robotique industrielle pour l’automatisation de leurs opérations ? Ils ont dépassé la question de savoir s’il faut automatiser pour comprendre comment créer un processus intégré qui utilise des robots industriels, des alimentateurs de pièces, des capteurs et des contrôleurs sur une ligne automatisée.

Dans cet article, nous proposons une description détaillée de l’intégration des systèmes robotiques, les raisons pour lesquelles l’Inde, la Turquie et le Brésil s’intéressent à cette technologie, ainsi que les entreprises qui produisent les technologies de robotique industrielle utilisées par Benlong Automation dans ses processus. Nous avons également décrit l’application de cette technologie dans l’assemblage des poignées de MCB, qui constitue un exemple illustratif des pratiques actuelles dans l’industrie.

Définition du concept d’intégration des systèmes robotiques

En termes simples, l’intégration des systèmes robotiques désigne le processus technique de liaison des robots industriels aux autres composants du processus de production de manière à ce qu’ils fonctionnent comme une unité. Souvent, un bras robotique en soi est presque inutile. Sa véritable valeur n’apparaît que lorsqu’il est placé au bon endroit, programmé pour une fonction spécifique, équipé de dispositifs appropriés de manipulation des composants, dirigé par des capteurs ou des caméras, et géré par un contrôleur central indiquant à chaque maillon de la chaîne de production quand commencer à travailler. L’entreprise qui conçoit cette coordination, écrit la logique de contrôle, construit la structure mécanique et met en service la ligne terminée dans l’usine du client agit en tant que intégrateur de systèmes robotiques.

Pour un fabricant de produits électriques basse tension, il s’agit généralement de combiner des bras robotiques de préhension ou de manutention avec des composants tels que des alimentateurs vibrants, des machines de précision, des postes de rivetage ou de soudage, des bancs d’essai ou des machines de marquage. Le robot ne travaille pas en isolation, mais en conjonction avec d’autres dispositifs — ce qui fait la différence, c’est la manière dont ces derniers sont intégrés. C’est pourquoi les acheteurs doivent moins se concentrer sur la marque d’un robot unique et davantage sur la qualité de l’intégration du système robotique qui le sous-tend.

Il peut être utile de considérer la ligne intégrée comme composée de deux niveaux. Le niveau matériel est constitué d'équipements visibles – robots, alimentateurs, dispositifs de fixation, convoyeurs, stations de test et protections de sécurité. La couche logicielle est composée des éléments invisibles, comprenant la logique PLC, la gestion des recettes et des changements, les données des capteurs et de la vision, ainsi que l'interface permettant à l'opérateur de contrôler le système depuis un écran unique. Un niveau matériel faible est source d'une machine peu fiable, tandis qu'une couche logicielle faible engendre une machine inutilisable. Une intégration forte signifie faire correctement les deux, ce qui est bien plus compliqué que de simplement fixer un robot sur une table.

Pourquoi les usines électriques investissent-elles dans l'intégration robotique

La hausse des coûts de main-d'œuvre et le déclin de la main-d'œuvre qualifiée en assemblage sont les deux principaux déclencheurs. Une cellule manuelle de liaison par poignée ou de rivetage par contact peut nécessiter de cinq à dix travailleurs à chaque poste, tandis qu'une bonne cellule robotisée peut obtenir des résultats similaires avec un ou deux opérateurs gérant le processus. Les économies de main-d'œuvre seules permettent de rentabiliser les investissements pour des opérations en deux ou trois équipes en moins d'un an, ce qui explique pourquoi de nombreuses usines de disjoncteurs commencent à se tourner vers l'automatisation avec ce type d'équipement.

La qualité et la traçabilité sont un autre facteur important. Les marchés d'exportation sont impitoyables : de nombreux disjoncteurs échouant à un audit en Europe ou à une vérification de certification dans le Golfe peuvent signifier la perte du contrat entier pour le fabricant. Les lignes automatisées enregistrent tous les cycles, rejettent les assemblages défectueux et fournissent un historique traçable des données d'approvisionnement, ce qui est impossible à réaliser sur des lignes manuelles. Pour les usines expédiant vers l'Inde, la Turquie, le Brésil et le Moyen-Orient, cela est une nécessité et non un luxe.

Le troisième moteur est le débit. Lorsque les volumes de commandes augmentent plus rapidement qu'une usine ne peut embaucher et former du personnel, l'intégration du système d'automatisation est souvent la seule manière de monter en capacité sans une augmentation proportionnelle des effectifs et du taux d'erreur. Une ligne robotisée correctement intégrée offre des temps de cycle prévisibles, une qualité uniforme et la possibilité d'ajouter de la capacité en reproduisant des cellules éprouvées plutôt qu'en réinventant le processus à chaque nouvelle commande.

Les marques de robots intégrées par Benlong Automation

Le choix du robot dans la ligne de Benlong Automation pour un grand client dépend de l'application du robot, de la charge, de la vitesse de fonctionnement et, très souvent, des exigences du client. De nombreuses multinationales préfèrent déjà utiliser certaines marques de robots dans leurs unités de production à travers le monde et exigent que Benlong sélectionne un robot correspondant à leur choix en termes de disponibilité des pièces détachées et d'amélioration de la formation du personnel. C'est la raison pour laquelle Benlong travaille avec toutes les plateformes robotiques populaires, au lieu de se fier à un fournisseur spécifique. Les marques les plus souvent utilisées par l'entreprise sont FANUC, KUKA, KAWASAKI, EPSON et ABB.

FANUC

FANUC, le fabricant japonais connu pour ses robots jaune vif, possède l'une des plus grandes bases installées au monde et est reconnu pour sa fiabilité, sa longévité et ses divers modèles capables de servir différents usages, allant des bras robotiques compacts de table aux modèles puissants et robustes. Les modèles FANUC sont fiables pour des utilisations telles que la cueillette à grande vitesse, ce qui explique la popularité de la société auprès des clients recherchant un robot capable de fonctionner en continu avec un minimum de temps d'arrêt.

KUKA

KUKA, l'entreprise allemande célèbre pour ses robots orange, a établi sa réputation dans la fabrication automobile, apportant ainsi son expérience dans la fabrication de robots articulés lourds et flexibles à l'industrie manufacturière. Les robots KUKA sont largement utilisés pour des tâches impliquant de longues distances à atteindre, de grandes zones de travail ou la nécessité de coordonner les mouvements de plusieurs bras robotiques. KUKA dispose également d'une plateforme de programmation et de contrôle flexible très appréciée des clients.

KAWASAKI

Kawasaki Robotics est l'un des pionniers de l'industrie robotique. Ses robots sont connus pour leur construction robuste et leur polyvalence, car ils sont capables d'effectuer diverses tâches telles que la distribution d'articles, l'assemblage, etc. Les fabricants qui recherchent un robot fiable soutenu par un réseau de service mondial choisiront Kawasaki Robotics.

EPSON

Epson est associé aux robots SCARA et six axes, qui fonctionnent particulièrement bien dans l'assemblage de composants électriques. Les composants tels que les interrupteurs sont petits et doivent être placés rapidement avec précision, ce qui est la force exacte des robots Epson.

ABB

ABB est un groupe d'ingénierie basé en Suède. Les robots ABB IRB sont disponibles pour presque toutes les industries manufacturières, et leur programmation est facilitée par un excellent logiciel de simulation de programmation ABB.

L'essentiel n'est pas qu'une technologie soit meilleure que les autres. L'idée de l'intégration système consiste plutôt à choisir un robot pour chaque application et à garantir que l'ensemble du processus d'assemblage fonctionne sans accroc.

Tâches robotiques courantes sur une ligne d'assemblage de disjoncteurs

Les nouveaux acheteurs d'automatisation pensent généralement à un automate réalisant l'ensemble de l'opération. En réalité, les robots n'effectuent que quelques fonctions spécialisées tandis que des stations spécialisées accomplissent les tâches détaillées. La connaissance de cette séparation est essentielle pour les départements d'approvisionnement afin de définir correctement le projet.

Les fonctions les plus fréquemment réalisées par les robots dans les lignes d’assemblage électrique sont l’alimentation et le chargement des matériaux, où le bras du robot est chargé d’alimenter les dispositifs et de remplir les magasins afin de garantir que la ligne soit toujours approvisionnée en matériaux ; la surveillance des machines signifie soit le chargement, soit le déchargement des pièces de la station d’assemblage ou de moulage ; le transfert signifie que le dispositif robotique déplacera les articles fabriqués d’un processus à l’autre au lieu d’un convoyeur ou d’un opérateur ; le transfert pour test implique de remettre les produits finis à un dispositif effectuant des tests et des accréditations ; et la palettisation et l’emballage en fin de ligne, qui se réfèrent aux opérations d’empilage, d’emballage et d’étiquetage des disjoncteurs approuvés. Étant donné que les bons intégrateurs attribuent tous ces rôles à la solution la moins coûteuse et la plus fiable, ces tendances impliqueront fréquemment l’utilisation d’un robot alors qu’un simple chargeur ou convoyeur suffirait.

La valeur cachée : données, logiciels et vision machine

Le bénéfice le plus ignoré de l’intégration des robots est la donnée elle-même. Chaque action du robot, lecture de capteur ou rejet effectué est capturé et enregistré avec un horodatage, et suivi jusqu’à un dispositif spécifique. Cela transforme essentiellement la ligne de production en une mine d’or de données pour un fabricant de disjoncteurs, car elle peut désormais fournir des informations sur les rendements par poste, les défauts par station, et des enregistrements détaillés de l’historique de production de chaque disjoncteur produit et expédié. Ainsi, lorsqu’un client étranger demande des informations, complètes avec la documentation de l’opération d’exportation, elles sont désormais disponibles en un clic.

La vision machine a déjà rejoint cette tendance. Une caméra opérée par un robot peut vérifier si la poignée est correctement positionnée, si un ressort dans l’assemblage est présent au bon endroit ou si le marquage sur le bloc est facilement visible. Le besoin d’inspection manuelle disparaît grâce à la cellule de travail guidée par photo.

Intégration robotique dans l’assemblage de la poignée et du lien MCB

Pour voir comment ces principes fonctionnent en pratique, considérez l’une des stations éprouvées de Benlong : la machine d’assemblage automatique de la poignée et du lien MCB. Cette machine assemble la poignée de commande et le lien métallique d’un disjoncteur miniature en utilisant une table indexée rotative de précision, deux alimentateurs vibrants en bol, des capteurs intégrés et un mécanisme automatique de rejet. Elle fonctionne à 30 à 50 assemblages par minute, remplace trois à cinq opérateurs manuels, et rejette les unités défectueuses avant qu’elles ne passent à l’étape suivante — offrant un rendement constant que l’assemblage manuel ne peut atteindre.

À elle seule, c’est déjà une cellule hautement automatisée. Dans le cadre d’un projet d’intégration plus large, un robot peut être ajouté pour charger les poignées et les liens dans les alimentateurs, transférer les assemblages terminés à la station suivante, ou palettiser les disjoncteurs finis — le tout coordonné par le même automate programmable industriel (API). C’est l’essence de l’intégration robotique: prendre une machine autonome performante et l'intégrer dans un flux continu assisté par robot qui nécessite presque aucune manipulation manuelle entre les stations.

D'une cellule unique à une ligne entièrement intégrée

Une station poignée-lien ne vit que rarement isolée. Dans une usine complète de disjoncteurs, elle se trouve aux côtés du rivetage des contacts, de l'assemblage des chambres d'arc, de l'étalonnage, des tests de déclenchement magnétique et thermique, du marquage laser, ainsi que du tri et de l'emballage. Benlong’s Ligne d'assemblage automatique MCB intègre ces opérations en un flux continu unique, avec des robots et des convoyeurs déplaçant les pièces entre les stations sous contrôle centralisé.

Décider quelle part de cette ligne automatiser est une véritable question commerciale, et non une conclusion évidente. Certains fabricants bénéficient d'une ligne entièrement automatisée avec deux opérateurs par poste ; d'autres sont mieux servis par une configuration semi-automatisée qui conserve certaines étapes manuelles pour limiter les coûts d'investissement. La comparaison de Benlong’s entre assemblage entièrement automatisé et semi-automatisé examine les compromis, afin que les acheteurs puissent adapter leur niveau d'automatisation à leur volume, budget et gamme de produits avant de s'engager dans une conception.

Comment choisir un intégrateur de systèmes robotiques

Le robot est une commodité ; l'intégration ne l'est pas. Deux intégrateurs peuvent utiliser le même bras FANUC ou ABB et obtenir des résultats très différents, car la vraie valeur réside dans la connaissance des processus, la conception des outillages et l'ingénierie de contrôle. Lors de l'évaluation d'un partenaire, les acheteurs du secteur électrique doivent peser plusieurs facteurs avec soin.

L'expertise sectorielle compte plus que la taille pure. Un intégrateur généraliste qui construit principalement des lignes automobiles peut ne pas comprendre les particularités des composants de disjoncteurs, tandis qu'un spécialiste ayant construit des centaines de lignes MCB et MCCB anticipera les problèmes avant qu'ils n'apparaissent. L'expérience de Benlong’s dans la fabrication électrique basse tension depuis 2008 est le type de profondeur sectorielle qui raccourcit les projets et réduit les risques — un point approfondi dans son guide pour choisir un explique comment l'automatisation des lignes de production améliore la cohérence des composants, et les.

• Flexibilité de marque – disposition à considérer FANUC, KUKA, Kawasaki, Epson, ABB ou la norme habituelle du client, plutôt que d'insister sur une seule marque.
  Portée complète – toute l'ingénierie, les outils, les logiciels, les tests et l'intégration réalisés par une seule entreprise.
  Production et efficacité éprouvées sur des produits similaires confirmées par des tests d'acceptation.
  Programme de service mondial – fourniture de pièces détachées, diagnostics et service pour les clients qui ne peuvent pas se permettre de longues interruptions.

  Pour être un partenaire qualifié, il faut présenter des machines opérationnelles, fournir des temps de cycle réalistes et réaliser une analyse comparative des retours sur investissement pour la production manuelle et automatisée sur le produit du client.

Pourquoi les acheteurs étrangers stimulent la demande

La majeure partie de la demande actuelle provient des fabricants qui exportent des marchandises. En Inde, un nombre rapidement croissant de fabricants de disjoncteurs modulaires (MCB) et de disjoncteurs différentiels (RCCB) ont un besoin urgent d'augmenter simultanément la production et la qualité afin de réaliser des projets d'infrastructure nationale et des commandes à l'étranger. En Turquie et au Brésil, des fabricants avec une longue histoire modernisent d'anciennes lignes manuelles pour rester compétitifs sur le marché des importations à bas coût et répondre aux normes croissantes de qualité des produits. Pour toutes ces entreprises, l'automatisation robotisée intégrée offre les mêmes avantages : productivité accrue, nombre réduit de défauts, coût de main-d'œuvre inférieur et niveau requis de traçabilité pour satisfaire les exigences des acheteurs internationaux.

Travailler avec un intégrateur étranger soulève de nombreuses questions pratiques, et les clients ont raison de les considérer à l'avance. La mise en service à distance, des procédures d'acceptation claires, une documentation en anglais, la formation vidéo des opérateurs et des délais garantis pour la fourniture de pièces détachées deviennent des enjeux importants lorsque vous travaillez avec une entreprise située à des milliers de kilomètres. C'est là que l'expérience de l'entreprise de fabrication spécialisée s'avère précieuse.

Conclusion : L'intégration est le véritable avantage concurrentiel

L'intégration des robots est une étape importante pour les fabricants de disjoncteurs et d'équipements électriques basse tension afin de transformer l'assemblage de robots efficaces en une ligne de production produisant des produits certifiés. Le fabricant des robots — FANUC, KUKA, Kawasaki, Epson ou ABB — est beaucoup moins important que les solutions d'ingénierie appliquées. Benlong Automation a été capable de concevoir, construire et mettre en œuvre des lignes d'assemblage et de test utilisant une plateforme robotique particulière qui s'adapte parfaitement à la tâche, aussi complexe soit-elle — de la production d'interrupteurs à clé simple à l'assemblage automatique complet de disjoncteurs modulaires.

Si vous souhaitez mettre en œuvre un projet d'automatisation, la première étape est de contacter l'équipe d'ingénierie de Benlong et de partager avec elle votre produit et la production attendue. À partir de ces informations, les ingénieurs développeront la solution la plus optimale et effectueront une comparaison complète des retours sur investissement entre la production manuelle et automatisée.

Huang Xiaolei | Benlong Automation