Solutions d'automatisation industrielle : avantages en matière d'efficacité

Un fabricant de matériel électrique de taille moyenne à Pune a constaté des gains de productivité immédiats de 40% en remplaçant l'assemblage manuel de ses disjoncteurs miniatures par une ligne d'assemblage intégrée et automatisée. Six mois plus tard, il a découvert une statistique encore plus impressionnante : le taux de retour sous garantie de ses disjoncteurs miniatures avait diminué de 66%. La station d'étalonnage automatisée, la caméra d'inspection visuelle et la cellule d'assemblage robotisée ont non seulement accéléré l'assemblage des disjoncteurs, mais ont également amélioré la constance et la précision de l'assemblage à des niveaux impossibles à atteindre manuellement. C'est là toute la force des solutions d'automatisation industrielle : les gains d'efficacité opérationnelle tangibles se manifestent dès le premier jour d'utilisation, tandis que les gains qualitatifs se construisent au fil des années. En combinant une efficacité opérationnelle accrue et des améliorations de la qualité, l'automatisation industrielle permet à une entreprise manufacturière de passer du statut de simple producteur de produits de qualité acceptable à celui de fournisseur de produits certifiés et de qualité export, à un coût inférieur à celui de l'assemblage manuel.

Ce que l'automatisation industrielle apporte réellement

Automatisation industrielle Les systèmes de contrôle permettent de piloter des machines et des processus avec une intervention humaine minimale grâce à des technologies telles que les automates programmables industriels (API), les robots, les convoyeurs, les systèmes de vision et les logiciels. Ce terme englobe tout, des cellules de soudage robotisées aux lignes de production entièrement automatisées fonctionnant sans surveillance, sur trois équipes. Les indicateurs de performance sont mesurables pour chaque paramètre de production répondant aux exigences : cadence de production, taux de défauts, coût de main-d’œuvre unitaire, consommation d’énergie et gaspillage de matières premières ; ainsi que la facilité d’augmentation de la production sans embauche de personnel supplémentaire ni augmentation proportionnelle des effectifs.

Recherche publiée par McKinsey & Company Les études sur l'impact de la fabrication numérique et de l'automatisation indiquent que les lignes de production automatisées permettent couramment d'améliorer le débit de 25 à 500 unités par 3 tonnes et de réduire les défauts de 50 à 800 unités par 3 tonnes par rapport à l'assemblage manuel ou semi-manuel. Il ne s'agit pas de chiffres utopiques, mais de l'expérience concrète des fabricants des secteurs de l'automobile, de l'électronique, des dispositifs médicaux et des biens de consommation. Institut de manutention (MHI) Des études similaires indiquent que l'investissement dans l'automatisation est fortement corrélé à une réduction des coûts d'exploitation et à une meilleure homogénéité des produits.

Comment l'automatisation améliore l'efficacité : les chiffres clés

L'argumentaire d'efficacité pour solutions d'automatisation industrielle repose sur quelques métriques irréductibles :

• Débit. Le cycle d'un système de convoyage automatisé est constant et insensible à la fatigue des opérateurs, aux changements d'horaires ou aux différences de formation. Un système de convoyage manuel peut produire environ 300 disjoncteurs avec 10 employés par poste. Un système de convoyage automatique produisant le même nombre de disjoncteurs peut en fabriquer entre 600 et 900 par poste, sous la supervision de deux employés.
• Rendement du premier passage. Toutes les stations automatisées vérifient la conformité des assemblages aux spécifications requises avant leur transmission. Pour ce faire, elles effectuent des contrôles de couple, des tests de continuité et des vérifications visuelles sur tous les assemblages avant leur envoi vers la suite de la chaîne de production. Les assemblages défectueux (ceux qui ne réussissent pas un ou plusieurs de ces trois tests) sont éliminés et ne parviennent donc jamais aux clients. Par ailleurs, dans les secteurs réglementés, la distinction entre “ rappel ” et “ produit certifié ” est clairement établie en raison de ces étapes de vérification.
• Stabilité de l'emploi. L'automatisation réduit la dépendance à une main-d'œuvre nombreuse et qualifiée dans les régions du monde où la main-d'œuvre est rare ou très coûteuse, ou encore où le taux de rotation du personnel est élevé. Les quelques opérateurs restants ont bénéficié d'une formation complémentaire ; ils supervisent la chaîne de montage, assurent la maintenance préventive des équipements et contrôlent la qualité du produit, au lieu d'effectuer la même tâche manuelle toute la journée.
• Gaspillage d'énergie et de matériaux. Les systèmes automatisés utilisent uniquement l'énergie nécessaire à la réalisation d'une soudure (courant de soudage ou chaleur de polymérisation, par exemple). Grâce à un système de rétroaction en boucle fermée, on obtient précisément ce qui est requis, contrairement aux procédés manuels qui entraînent un gaspillage d'énergie. En effet, un opérateur aura tendance à utiliser davantage d'énergie par sécurité lors d'un soudage manuel qu'avec une machine de soudage par contact automatisée utilisant un système de rétroaction en boucle fermée. Ce système ajuste l'impulsion de soudage en fonction de la résistance mesurée, évitant ainsi les soudures à froid et les projections excessives qui se produiraient lors d'un soudage manuel.

Avantages de l'automatisation par secteur d'activité

Équipements électriques et protection des circuits

Pour les fabricants d'appareils tels que les disjoncteurs miniatures (MCB), les disjoncteurs de puissance (MCCB), les disjoncteurs à courant alternatif (ACB), les contacteurs et les parafoudres (SPD), l'automatisation permet de résoudre un problème de fabrication spécifique : la nécessité d'assembler, d'étalonner et de tester chaque unité. Tous les disjoncteurs sont des dispositifs de sécurité et ne peuvent être testés par lots ; chaque unité doit être étalonnée individuellement. L'étalonnage manuel est lent, dépendant de l'opérateur et sujet à des variations. Les lignes de production automatisées d'étalonnage et de test, comme celles conçues et réalisées par Benlong Automation, étalonnent les caractéristiques de déclenchement thermique et magnétique de chaque disjoncteur en quelques secondes, conservent les données d'étalonnage et rejettent tout appareil hors spécifications. Ainsi, chaque disjoncteur se déclenchera systématiquement selon la courbe caractéristique spécifiée, indépendamment des variations introduites par un banc d'étalonnage manuel. Pour une explication détaillée de l'ingénierie de ces systèmes, consultez notre guide sur Qu'est-ce qu'une ligne de test automatique MCB ? explique chaque station et sa fonction.

Composants automobiles et véhicules électriques

L'industrie automobile, pionnière dans l'automatisation à grande échelle, connaît un besoin croissant de solutions robotisées en raison de la transition rapide vers les véhicules électriques. Par exemple, l'assemblage des batteries, l'électronique de puissance et les bobines des moteurs électriques doivent être assemblés (par exemple, soudés) et testés avec une précision impossible à atteindre par un assemblage manuel. Les constructeurs automobiles font fonctionner leurs lignes d'assemblage automatisées à des cadences beaucoup plus rapides (les temps de cycle se comptent désormais en secondes) et ont intégré des systèmes de contrôle qualité en ligne afin d'éviter l'installation d'assemblages défectueux sur les véhicules.

Dispositifs médicaux et produits pharmaceutiques

Pour fabriquer des dispositifs médicaux, les fabricants ont besoin de processus éprouvés et d'une traçabilité complète. Les systèmes automatisés d'assemblage et d'inspection y contribuent grâce à une documentation détaillée (paramètres de soudage, couples de serrage, résultats d'inspection visuelle, etc.) nécessaire aux démarches réglementaires. Il ne s'agit pas seulement d'un gain d'efficacité grâce à l'automatisation ; c'est aussi la garantie que chaque unité a été produite conformément au processus défini.

Transformation des aliments et des boissons

Les lignes automatisées de remplissage, de bouchage, d'étiquetage et de conditionnement réduisent les risques de contamination par contact humain. Elles sont plus rapides, plus propres et génèrent moins de déchets que les lignes semi-automatisées. De plus, leur nettoyage est facilité car il s'effectue sur place, sans démontage.

Pour une analyse plus large du rôle de l'automatisation dans ces différents secteurs, consultez notre aperçu de Qu'est-ce que l'automatisation ? fournit le contexte fondamental.

Les quatre types d'automatisation et leur place

L'utilisation de quatre catégories de base d'automatisation industrielle établit une méthode standardisée pour adapter une solution d'automatisation à un besoin de production.

• Automatisation fixe (rigide) : Une ligne d'assemblage dédiée à la production d'un seul type de produit. Cette ligne d'assemblage de disjoncteurs miniatures (MCB) produira une gamme de disjoncteurs à cadence maximale. Bien que nécessitant un investissement initial important, elle offrira le coût unitaire de production le plus bas.
• Automatisation programmable : Dispositifs reprogrammables pour plusieurs produits d'une même gamme (ex. : cellule de soudage robotisée pour différents types de cartes électroniques). Volume moyen et flexibilité.
• Automatisation flexible (souple) : Les systèmes qui permettent un changement minimal de produit, utilisant généralement des robots à vision et un outillage modulaire, conviennent à la fois à la fabrication sous contrat et à la variation de la gamme de produits.
• Automatisation intégrée : La vision de l'Industrie 4.0 se concrétise grâce à un système informatique intégré où toutes les informations de conception sont directement intégrées à la production, et où chaque poste communique avec un système central d'exécution de la fabrication (MES).

Coûts et avantages de l'automatisation

Le retour sur investissement se calcule non seulement sur la main-d'œuvre économisée, mais aussi sur l'augmentation du rendement, la réduction des rebuts et les coûts évités liés aux retours sous garantie et aux contrôles qualité. Un fabricant qui amortit son investissement en 36 mois sur une ligne de production de disjoncteurs miniatures entièrement automatisée acquiert, de fait, un avantage concurrentiel durable pendant toute la durée de vie de l'équipement, soit 10 à 15 ans.

L'avenir de l'automatisation industrielle

Plusieurs tendances façonnent la prochaine génération de solutions d'automatisation industrielle. L'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique s'intègrent de plus en plus aux applications des lignes de production : un système de vision basé sur l'IA peut détecter un défaut subtil qu'un système conventionnel ne remarquerait pas, et un algorithme d'apprentissage automatique peut prédire une panne de moteur plusieurs jours à l'avance. Les jumeaux numériques – répliques virtuelles de la ligne de production physique – permettent à un fabricant de simuler le lancement d'un nouveau produit, d'optimiser l'agencement de la ligne et de former les opérateurs avant même l'installation de la première machine. Enfin, la convergence des technologies opérationnelles (TO) et des technologies de l'information (TI) fait de chaque poste automatisé une source de données alimentant une plateforme d'analyse centralisée. Cette plateforme offre une visibilité en temps réel sur la production, aussi bien au directeur d'usine qu'au PDG.

Pour les fabricants de matériel électrique, l'avenir est déjà en marche. La ligne de contrôle des disjoncteurs miniatures (MCB) qui calibre chaque disjoncteur et stocke les données d'étalonnage dans une base de données cloud n'est pas un concept lointain : c'est une réalité. Benlong Automation conçoit… Lignes de test automatiques MCB et Lignes de production automatiques MCCB qui assurent aujourd'hui cette intégration de données, car le disjoncteur de demain sera non seulement plus sûr, mais aussi plus intelligent, et la chaîne de production qui le construira devra l'être également.

Foire aux questions

Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ?

Automatisation industrielle L'automatisation consiste à appliquer des technologies telles que les robots, les automates programmables, les convoyeurs, les capteurs et les logiciels pour fabriquer des produits en minimisant, voire en éliminant, l'intervention humaine. Elle peut être mise en œuvre au moyen d'un seul poste automatisé ou en intégrant une ligne de production complète dans un système unique.

Quels sont les 4 types d'automatisation ?

Il existe quatre types d'automatisation : l'automatisation fixe (dure) pour la production de grands volumes de produits uniques, l'automatisation programmable pour les lots de produits produits, l'automatisation flexible (souple) pour les lignes de produits mixtes et l'automatisation intégrée où les connexions informatiques et de données gèrent la production à tous les points d'une usine.

Qu’est-ce que la règle des 80/20 en matière d’automatisation ?

Lors de l'automatisation des processus, les gains de qualité les plus importants (80%) sont obtenus en automatisant les tâches critiques et de haute précision les plus sujettes aux erreurs humaines (20%). Par conséquent, se concentrer sur ces tâches critiques permettra d'obtenir le meilleur retour sur investissement.

Quels sont les 5 meilleurs outils d'automatisation ?

Les outils d'automatisation utilisés dans les processus de fabrication comprennent les automates programmables industriels (API), les robots industriels, les systèmes d'inspection par vision, les véhicules à guidage automatique (AGV) et les logiciels MES. Chaque type d'outil d'automatisation joue un rôle spécifique dans la détection, le contrôle, le déplacement, la vérification et la gestion des données sur une ligne de production automatisée.

Références

• McKinsey & Company — Fabrication numérique et Industrie 4.0 — Recherche sur l'impact de l'automatisation sur la productivité, la qualité et le coût de la production.
• Institut de manutention (MHI) — Rapport annuel de l'industrie — Données sur les tendances d'investissement et les taux d'adoption de l'automatisation dans les différents secteurs manufacturiers.
• Société internationale d'automatisation (ISA) — Normes et ressources pédagogiques pour l'automatisation industrielle et les systèmes de contrôle.
• Monde de l'automatisation — Publication sectorielle couvrant les technologies d'automatisation, leurs applications et des études de cas dans tous les secteurs manufacturiers.

L'efficacité et les avantages de solutions d'automatisation industrielle Il ne s'agit pas de promesses pour l'avenir, mais de l'expérience concrète de tous les fabricants qui ont automatisé une opération critique et constaté une augmentation de la production, une diminution des défauts et une baisse du coût unitaire. Qu'il s'agisse d'un disjoncteur, d'un dispositif médical ou d'un composant automobile, la logique est la même : automatiser d'abord les opérations répétitives et de haute précision, investir dans les tests et la vérification qui permettent de passer du statut de produit “ assemblé ” à celui de produit “ certifié ”, et enfin, mettre en place une ligne de production qui génère des données autant que des produits. Benlong Automation conçoit et réalise des systèmes automatisés d'assemblage et de test pour le secteur de la fabrication électrique, car un disjoncteur protégeant un circuit doit lui-même être fabriqué avec la précision qu'un processus automatisé et vérifié est seul à pouvoir garantir.