Entièrement automatisée ou semi-automatisée : choisir la bonne stratégie de production

La décision d'automatiser ou non la chaîne d'assemblage des disjoncteurs miniatures (MCB) chez le fabricant de matériel électrique de Wenzhou était déjà prise. La question portait désormais sur le niveau d'automatisation. Une chaîne de production entièrement automatisée permettrait à l'entreprise de n'employer que deux opérateurs par poste, tout en produisant un disjoncteur calibré et testé toutes les quelques secondes ; toutefois, cela nécessiterait un investissement important. Une chaîne d'assemblage semi-automatisée serait moins coûteuse ; cependant, elle conserverait certaines opérations manuelles de chargement et de transfert, et produirait moins de disjoncteurs par poste en raison du nombre plus élevé d'employés impliqués dans le processus d'assemblage. Le choix entre une chaîne d'assemblage automatisée et semi-automatisée aura un impact majeur sur la rentabilité de l'usine pour la prochaine décennie. Il est donc essentiel de bien comprendre les définitions des termes “ automatisé ” et “ semi-automatisé ”, les avantages de chaque système et la manière d'évaluer le retour sur investissement avant de faire un choix.

Définition des termes : où se situe la limite ?

Entièrement automatisé Dans une production entièrement automatisée, toutes les tâches sont effectuées par des machines (alimentation, traitement, transfert du produit d'une machine à l'autre, etc.) sans intervention humaine tout au long du cycle de production normal. Les opérateurs sur la chaîne de production surveillent en permanence la machine, l'approvisionnent en consommables et traitent les alarmes, mais ne manipulent pas le produit. La production semi-automatisée automatise l'ensemble du processus principal (soudage, étalonnage, test et impression), mais nécessite toujours une intervention humaine pour charger les pièces sur le dispositif de fixation, les transférer entre les différentes machines ou décharger le produit final. Alors qu'une station d'étalonnage semi-automatisée peut étalonner automatiquement un disjoncteur après son chargement par l'opérateur, un système entièrement automatisé utilise un robot ou un convoyeur pour acheminer le disjoncteur jusqu'à la station ou au dispositif de fixation sans intervention humaine. (Études industrielles de…) McKinsey & Company L'article sur les stratégies d'automatisation de la production souligne que les investissements les plus réussis en matière d'automatisation se déroulent souvent par étapes, en automatisant d'abord les étapes de processus les plus critiques — même si la manutention des matériaux reste manuelle — et en ajoutant une intégration complète plus tard, à mesure que le volume et la confiance augmentent.

Comparaison pratique des deux approches

Quand choisir le semi-automatisé : la voie pragmatique

A semi-automatisé Une ligne de production semi-automatisée peut s'avérer très avantageuse si le budget d'investissement est limité, si les volumes de production ne justifient pas une ligne entièrement intégrée, ou si la gamme de produits évolue suffisamment pour qu'un système de manutention entièrement automatisé nécessite une reprogrammation constante. Par exemple, un fabricant produisant des disjoncteurs miniatures (MCCB) de différentes tailles sur une même ligne peut choisir d'automatiser les stations d'étalonnage et de test (opérations critiques), tout en conservant le chargement et le déchargement manuels. Le processus peut ainsi être exécuté de manière constante là où il est critique, et au volume actuel, le coût de main-d'œuvre lié au chargement et au déchargement des produits est acceptable. Cette approche de l'automatisation est aujourd'hui très courante dans l'industrie de la fabrication électrique et constitue souvent une étape progressive vers une automatisation complète. Benlong Automation fournit des lignes semi-automatisées et entièrement automatisées pour la production de disjoncteurs miniatures (MCB) et de disjoncteurs miniatures à plaques (MCCB), et de nombreuses stations semi-automatisées, telles que… Banc d'étalonnage thermique semi-automatique MCB — sont conçues avec des interfaces mécaniques et de contrôle qui permettent leur intégration ultérieure dans un système de manutention entièrement automatisé, sans remplacement du poste central.

Quand opter pour une automatisation complète : l’engagement envers la mise à l’échelle

Lorsque la production atteint des niveaux élevés, que la conception du produit reste inchangée et que sa qualité ne doit être affectée par aucune variable liée à l'opérateur grâce à une ligne de fabrication entièrement automatisée, alors ce type de ligne sera choisi pour produire chaque année des millions de disjoncteurs destinés aux marchés d'exportation, où un seul produit défectueux pourrait entraîner un audit. Les disjoncteurs seront acheminés vers la ligne depuis une trémie, calibrés, testés, marqués et triés automatiquement. Le rendement de ce processus sera uniforme, le temps de cycle prévisible (grâce à l'automatisation) et les données fourniront un historique complet et traçable des pièces produites. Benlong's Ligne d'assemblage automatique MCB Voici un exemple de cette configuration : un système intégré qui reçoit des composants à une extrémité et livre des disjoncteurs testés et certifiés à l’autre. Pour comprendre la séquence d’assemblage et de test d’une telle ligne, consultez notre guide sur Qu'est-ce qu'une ligne de test automatique MCB ? explique chaque station en détail.

Les quatre types d'automatisation et leur place respective dans la semi-automatisation et l'automatisation complète.

En utilisant un système de classification de base pour la finition industrielle, un système non automatisé, semi-automatisé ou entièrement automatisé peut généralement être classé par rapport à d'autres systèmes en fonction de leur niveau d'automatisation.

• Automatisation fixe (dure)Un système de production automatisé a été mis en place pour la fabrication d'un seul type ou modèle de produit (MCB), et bien que le fabricant ait une grande capacité à produire ce type de produit, sa capacité à produire de nombreux types de produits différents est limitée (manque de flexibilité).
• Automatisation programmableL'automatisation programmable désigne les équipements permettant la production multiple et automatique de différents types de produits finis grâce à la modification d'une recette de fabrication. Un bon exemple d'automatisation programmable en application est un banc d'étalonnage semi-automatisé (associé à d'autres équipements) qui peut être reprogrammé à l'aide d'une nouvelle recette afin de modifier le calibre du disjoncteur du circuit.
• Automatisation flexible (souple)Il est possible de modifier la position et l'agencement des machines pour permettre la production de différents produits sans nécessiter la même configuration (ce qui est plus problématique en usinage qu'en assemblage). Ce concept s'applique notamment à la fabrication de produits électriques lorsqu'une ligne de production spécifique est utilisée pour fabriquer différents types de disjoncteurs.
• Automatisation intégréeToutes les stations de ce système intégré (entièrement automatisé) communiquent entre elles. Ce point est désigné comme la ligne automatisée avec MES centralisé ; c’est ici que les systèmes semi-automatisés et entièrement automatisés se rejoignent au moment de la transition vers l’automatisation de la manutention des ébauches et des produits finis, et qu’ils fournissent conjointement des données à la base de données centrale.

Principaux fabricants de systèmes de production automatisés

Le marché international compte de nombreuses grandes plateformes de groupes, ainsi que des spécialistes plus petits et plus ciblés. De nombreuses organisations renommées participent à l'automatisation de la production en s'intégrant au projet global. Cependant, à l'échelle mondiale, au-delà des grandes multinationales, on trouve de nombreuses entreprises régulièrement citées dans le cadre de projets industriels (de manière générale).

• Automatisation ATS (Canada): En tant que fournisseur mondial de solutions d'automatisation, nous sommes devenus l'un des leaders mondiaux dans de nombreux secteurs d'activité. Notre engagement envers la qualité de nos produits et le soutien de nos clients se traduit par notre capacité à collaborer avec un vaste portefeuille de clients internationaux.
• Rockwell Automation (USA): Les systèmes de production automatisés comprennent tous les types de solutions de production (partielles, complètes) qui incluent les éléments de base de l'automatisation et du contrôle (automates programmables industriels - API -, systèmes intégrés (variateurs) et architectures de contrôle intégrées programmables) nécessaires à la réalisation des processus d'automatisation industrielle et de production automatisée.
• FANUC (Japon): FANUC est le plus grand fabricant de robots au monde et fournit toute la solution de manutention robotisée nécessaire à de nombreux processus d'assemblage automatisés.

• Benlong Automation (Chine) : Benlong est un fabricant spécialisé dans les lignes d'assemblage et de test automatisées et semi-automatisées pour l'industrie électrique basse tension. Son offre couvre l'ensemble des besoins, des bancs d'étalonnage semi-automatisés autonomes aux solutions entièrement intégrées. Lignes de production automatiques MCCB, Benlong possède une expertise particulière en matière d'étalonnage, de tests et de gestion des données, compétences essentielles à la certification électrique. Pour un acheteur du secteur électrique, Benlong propose l'ingénierie spécialisée dont un intégrateur généraliste aurait besoin pour acquérir ces compétences, et ce, sans dépasser son budget.

Foire aux questions

Quelle est la différence entre automatisé et semi-automatisé ?

L'automatisation complète des opérations prend en charge l'alimentation, la production, le transport, le contrôle et le tri des produits finis sans intervention humaine. Dans un système semi-automatisé, les opérations de base sont automatisées, mais un opérateur est nécessaire pour le chargement, le déchargement et le transport des pièces. La principale différence entre les deux systèmes réside dans la nature des pièces traitées : une catégorie est définie par les pièces elles-mêmes, tandis que la qualité du processus de base relève d'une autre catégorie.

Quels sont les 4 types d'automatisation ?

L'automatisation se divise en quatre catégories : l'automatisation fixe (ou rigide), utilisée pour la production en grande série d'un seul produit ; les systèmes automatisés programmables, utilisés pour la production par lots ; et l'automatisation flexible (ou souple), utilisée pour la production de gammes de produits variés. Enfin, ces quatre formes d'automatisation sont interconnectées grâce à l'utilisation de systèmes et de technologies informatiques intégrés.

Que signifie semi-automatisé ?

Semi-automatisé L'étalonnage, les tests, le soudage et l'impression sont des étapes importantes réalisées automatiquement par une machine, mais le chargement/déchargement par un opérateur humain entre chaque cycle ne nécessite pas l'intervention de l'opérateur pour contrôler l'opération de fabrication proprement dite – ceci est réalisé grâce à l'équipement utilisé pour produire les pièces.

Quelle est la différence entre un pistolet semi-automatique et un pistolet automatique ?

Avec les équipements semi-automatisés, un opérateur appuie sur un bouton pour lancer un cycle de fonctionnement ; en revanche, avec les systèmes entièrement automatisés, aucune intervention humaine n'est requise pour la mise en place du processus. Les pièces circulent dans le système automatisé par convoyeur ou un système similaire, et l'ensemble du processus, de l'alimentation au tri, se déroule automatiquement, sans manipulation ni intervention manuelle.

Quel est le délai de retour sur investissement typique pour l'automatisation ?

La plupart des investissements en automatisation sont rentabilisés en 18 à 36 mois, grâce aux économies de main-d'œuvre, à l'amélioration de l'efficacité des processus, à la réduction des déchets et des rebuts, et à la diminution des coûts de garantie. De plus, les postes de travail semi-automatisés présentent généralement des délais de retour sur investissement bien plus courts que les postes entièrement automatisés, du fait d'un investissement initial moindre.

Une ligne semi-automatisée peut-elle être ultérieurement transformée en ligne entièrement automatisée ?

Absolument, les postes de travail semi-automatisés peuvent être conçus avec des interfaces mécaniques et de contrôle pour la manutention automatisée. Benlong a conçu ses bancs d'étalonnage et de test semi-automatisés en prévoyant des mises à niveau pour intégrer ce type d'automatisation. Ainsi, un fabricant peut choisir d'automatiser la manutention uniquement lorsque le volume de production et le budget le justifient, ce qui lui permet de conserver l'ensemble de ses postes existants.

Références

• McKinsey & Company — Stratégies d'automatisation de la production — Recherches sur l'économie de l'automatisation et l'approche progressive des investissements dans le secteur manufacturier.
• Rockwell Automation — Systèmes d'automatisation et de contrôle industriels — Produits et conseils pour la fabrication semi-automatisée et entièrement automatisée.
• FANUC Corporation — Robots industriels et automatisation — Solutions de manutention robotisée pour les cellules de production automatisées et semi-automatisées.
• Société internationale d'automatisation (ISA) — Ressources et normes pédagogiques pour les professionnels de l'automatisation.

Le choix entre automatisé et semi-automatisé La production n'est pas une compétition à un seul vainqueur. Les lignes semi-automatisées constituent le choix pragmatique, progressif et économique pour le fabricant qui doit automatiser dès maintenant les étapes critiques pour la qualité et intégrer la manutention ultérieurement. Les lignes entièrement automatisées répondent aux exigences de volume, de constance et de données d'un marché exigeant en matière de certification. La plupart des fabricants de matériel électrique commencent par un étalonnage et des tests semi-automatisés – étapes qui influent directement sur la certification des produits – et ajoutent la manutention automatisée à mesure que les volumes augmentent. Benlong Automation conçoit les deux types de lignes, avec la même rigueur d'ingénierie et la même compréhension du processus de certification électrique, car la solution idéale est celle qui correspond à la réalité commerciale actuelle et qui peut évoluer avec elle.