Robotique Un seul interlocuteur pour une infinité de solutions

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De par son expérience et son savoir-faire, JAG Robotics s'est spécialisé dans le développement et l'intégration de solutions robotiques personnalisées.

JAG Robotics dépend du groupe JAG Jakob, qui comprend 6 entités distinctes : respectivement en Suisse pour 4 d'entre elles, en République Tchèque et en Australie.

L'entreprise exploite son propre centre d'innovation robotique à Porrentruy, dans le canton du Jura, en étroite collaboration avec le CEJEF (Centre jurassien d'enseignement et de formation) et tire parti du savoir-faire spécifique de ses filiales R. WICK AG et WHS-Handling spol. s r.o. dans le domaine des cellules robotisées.

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Gilles Salomon, directeur de la succursale JAG Jakob SA à Porrentruy, et Fabien Gindrat, responsable du département robotique, nous en disent plus au sujet des solutions proposées par JAG ­Robotics.

Quels produits et services proposent JAG Robotics ?

Gilles Salomon : En matière de produits, notre gamme comprend : les robots collaboratifs et les robots industriels, qui sont tous deux intégrés sous la forme de postes de travail simples ou de cellules robotisées complexes, les AMRs (robots mobiles autonomes) et les robots « manipulateurs mobiles », qui correspondent à l'assemblage d'une plateforme mobile autonome et d'un ou deux robots collaboratifs.En matière de services, nous concevons et programmons nos propres solutions de robotique et de systèmes de commandes. Ainsi nous livrons des ensembles « clé en main » composés de matériels et de logiciels.

Les opportunités offertes par la robotique dans les domaines de la logistique et de la production nous fascinent également. Nos compétences en la matière reposent sur une longue expérience acquise à travers des solutions dans l'automatisation des techniques de procédés (installations pharmaceutiques et alimentaires). Elles nous permettent d'accompagner les entreprises sur la voie de l'usine intelligente (industrie 4.0) et de l'intelligence artificielle (industrie 5.0).

Selon vous, comment se porte le marché de l'automatisation et de la robotique en Suisse actuellement ?

Gilles Salomon : Selon nos sources et les discussions que nous avons avec nos clients, nous nous rendons compte que le marché de la robotique est en pleine effervescence.

Nous observons 2 cas de figure : de nombreuses entreprises débutent totalement dans l'automatisation de leur production ou de leur logistique interne tandis que d'autres sont déjà équipées, parfois depuis longtemps, et renouvellent et accroissent constamment leur parc robotique. Ceci corrobore les chiffres au niveau mondial, qui indiquent un marché en pleine croissance, de l'ordre de + 200 % entre 2018 et 2030.

La pandémie de COVID a clairement amplifié ce phénomène, poussant en particulier vers plus de digitalisation et de contrôle des installations. Finalement, ceci permet aux opérateurs de se focaliser sur des activités à plus forte valeur ajoutée, dans un environnement plus agréable et plus sûr.

Avec quels fabricants de robots travaillez-vous et quelles marques distribuez-vous ?

Fabien Gindrat : En tant qu'intégrateurs, nous mettons avant tout en place une solution répondant aux besoins du client. Selon l'application, la meilleure solution robotique sera recherchée auprès des fabricants de robots (ABB, Fanuc, Precise Automation, Stäubli, etc.), puis assemblée et testée, avant d'être finalement installée chez le client.

Nous avons par exemple utilisé un robot collaboratif Yumi « 2 bras » d'ABB pour un client spécialisé dans la production de verres saphir pour les endoscopes (cf. Reference Case Blösch sur www.jag.ch) et proposons la gamme de robots CRX de Fanuc pour nos cellules multifonctionnelles SlimCell (cf. présentation sur www.jag.ch).

On voit de plus en plus de cellules robotisées équipées de robots collaboratifs à la place de robots industriels, voire des systèmes mixtes intégrant les deux technologies. Quels sont les critères principaux dans le choix du type de robot pour une cellule automatisée ?

Fabien Gindrat : Ici aussi, le besoin du client est le point départ de la réflexion : nous proposons différents concepts répondant aux panels de travaux et de missions souhaités dans l'entreprise, puis nous faisons évoluer ces concepts en relation avec les équipes. La fréquence des interactions opérateur – robot, leur proximité réciproque et l'analyse de risque (qui est obligatoirement conduite) définiront si un robot collaboratif amène une véritable plus-value à l'installation. L'intérêt dans ce cas est de garantir la sécurité de l'opérateur sans ajout d'un système de sécurité supérieur (en l'occurrence, une cage ou des barrières immatérielles).

La complexité de la programmation des robots a longtemps été un frein pour de nombreux industriels. Qu'en est-il aujourd'hui et quelles solutions propose JAG Robotics dans ce domaine ?

Gilles Salomon : Le MES (Manufacturing Execution System) développé par JAG Jakob SA offre la possibilité de fonctions (appelées recettes) prédéfinies avec des paramètres ajustables. Ainsi, par une simple action sur un écran, les opérateurs peuvent passer immédiatement d'un type de produit à un autre, ceux-ci étant considérés comme autant d'articles avec des mouvements robot préprogrammés qui leur sont propres.

D'autre part, une formation détaillée des équipes chez le client est assurée par les ingénieurs et techniciens JAG ayant développé le système. Ceux-ci resteront à leur disposition pour toutes questions, demandes de dépannage ou d'évolution ultérieure du système. Grâce à un système de support, les équipes peuvent même, dans le cadre d'un contrat SLA (Service Level Agreement) à haut niveau de réactivité, être accessibles 24 heures / 24, 7 jours / 7.

Les robots collaboratifs sont connus pour leur grande flexibilité et leur capacité à travailler à proximité des humains. Quelles sont les tâches pour lesquelles ils sont le plus efficaces lorsqu'ils travaillent en étroite collaboration avec des humains ?

Fabien Gindrat : Rappelons pour commencer quelques principes de base. Le robot est toujours utilisé pour des tâches répétitives, complexes, ou demandant une cadence ou une précision élevée. Le terme collaboratif regroupe en fait plusieurs niveaux d'interaction homme – robot : il peut s'agir de coexistence, de coopération, de collaboration, ou tout autre type d'action réalisée par un opérateur accompagné d'un robot.

Dans le cadre d'une collaboration étroite, nous essayons de dédier les tâches répétitives et monotones au robot. Ainsi nous préservons les tâches nécessitant de l'expertise pour l'opérateur. Par exemple, le robot s'occupe principalement de tâches de palettisation ou de chargement de postes d'assemblage, où il coopère avec l'opérateur qui réalise un montage complexe. On parle donc de collaboration. Dans le cas où l'interaction est plus faible, comme par exemple le chargement de machines d'usinage automatiques, on parlera de coexistence.

Concernant maintenant les applications typiques de ces robots collaboratifs qui offrent de nos jours une bonne précision et une fiabilité comparable à celle de leurs homologues industriels, elles sont multiples. Ils peuvent réaliser une grande variété de tâches, telles que : le chargement – déchargement de machines, le contrôle qualité, le bin-picking (prélèvement de pièces), différentes opérations de préparation (ponçage, polissage, nettoyage, etc.) et d'assemblage (collage, vissage, etc.), l'emballage, la palettisation – dépalettisation, … ou tout simplement le déplacement de pièces d'un poste à un autre au sein de zones de production ou de zones logistiques.

Lorsqu'il s'agit de manipuler des charges lourdes, quelles sont les solutions robotiques les plus appropriées ?

Fabien Gindrat : L'utilisation de robots industriels est la réponse évidente lorsqu'il s'agit de manipuler des charges lourdes allant jusqu'à plusieurs centaines de kg. Cependant, les gammes les plus récentes de modèles collaboratifs, telles que les CRX de Fanuc, permettent de manipuler jusqu'à 25 kg de charge utile avec 2 mètres de zone d'atteinte, ce qui satisfait déjà à une grande majorité d'applications. Cependant, bien que le robot soit collaboratif, l'application en elle-même ne l'est pas forcément car le risque peut venir de l'objet à transporter ou du processus, et non pas du robot lui-même. Il est donc nécessaire de conduire une analyse de risques dès le début du projet, afin de s'assurer que l'application est bien éligible à la technologie collaborative.

Quant aux « manipulateurs mobiles » évoqués précédemment, eux aussi peuvent être équipés d'un bras robotisé de type industriel ou collaboratif, et offrir les mêmes prestations aux emplacements désirés et décidés par l'utilisateur.

Les systèmes de préhension des robots sont l'équivalent de nos mains. Quels sont vos partenaires dans ce domaine et fabriquez-vous des systèmes de préhension sur-mesure ?

Fabien Gindrat : Nous travaillons de manière régulière avec des systèmes de préhension proposés par des acteurs spécialisés tels que Schmalz, Schunk et OnRobot, qui proposent de larges gammes de produits. Cependant, une proportion importante de réalisations robotiques nécessite le développement et la production de préhenseurs spécifiques en interne, par nos propres équipes. Ici encore, le besoin du client guide le choix des solutions proposées et mises en œuvre.

Lorsqu'il s'agit de déplacer et de manipuler des charges légères, quelle solution robotique est la plus adaptée ?

Gilles Salomon : Les robots « manipulateurs mobiles » sont la grande tendance du moment. Ils offrent la possibilité de réaliser des tâches variées, ceci sur différents emplacements au cours de leur parcours.

Leur trajectoire est automatiquement adaptée à l'environnement lorsqu'ils se déplacent vers les différents points de missions : ils évitent les utilisateurs et les obstacles. Ils peuvent également prendre l'ascenseur ou franchir des portes.

Munis des préhenseurs adaptés, les « MoMas » peuvent en fait réaliser les mêmes tâches qu'un robot collaboratif statique (voir la liste citée précédemment), tout en se déplaçant au sein d'un bâtiment entier.

Les manipulateurs mobiles peuvent également être efficacement employés pour des opérations d'analyse au sein des laboratoires (en biologie, pharma, chimie, alimentaire) ou pour le transport de pièces ou d'unités de stockage. L'intégration de technologies de vision 2D – 3D et de lecteurs de données (code-barres, datamatrix, RFID, etc.) est alors nécessaire, et le couplage peut être réalisé avec des outils d'intelligence artificielle tels que ceux proposés par notre partenaire Atinary à Lausanne.

L'utilisation de robots mobiles et de systèmes d'automatisation complexes et autonomes est de plus en plus courante. Comment tous ces systèmes communiquent-ils entre eux ?

Gilles Salomon : L'utilisation du JAG MES (Manufacturing Execution System) est ici la solution élémentaire. Ce noyau autorise la communication en différents protocoles entre une grande variété d'éléments, tous nécessaires tels que les machines de production et d'analyse, les équipements de stockage et de transport, les systèmes supérieurs de type ERP / WMS / LIMS, le bâtiment, les logiciels propres à chaque client, les ordinateurs et automates, … et bien sûr les opérateurs et les superviseurs.

Vous avez développé votre propre système de gestion des processus industriels baptisé JAG MES. Pouvez-vous nous en dire plus à propos de ce logiciel ?

Gilles Salomon : JAG MES a été développé en interne par des spécialistes en technique de procédés et en automation. En effet, il fallait initialement répondre à des besoins très spécifiques et pointus de clients pharmaceutiques et biotech. Depuis, JAG MES a été déployé dans d'autres industries.

Il existe deux versions de ce logiciel :

• MES Advanced est conçu pour les usines de production importantes, complexes et hautement automatisées. Il s'agit d'une application validée selon les critères de la FDA (Food & Drug Administration aux USA). Elle est donc particulièrement adaptée aux industries pharmaceutiques et biotechnologiques.

• MES Standard est conçu pour une large gamme d'applications dans les domaines de l'automatisation industrielle, de la robotique, de l'automatisation des infrastructures et de l'industrie des procédés.

Les modules les plus utilisés sont les suivants : articles, recettes, paramètres, inventaires, protocoles de lots, alertes et alarmes, authentification des utilisateurs, planification, maintenance. Mais d'autres modules existent, et des fonctions spécifiques à chaque client sont développées quotidiennement.

Une des forces de JAG Jakob S.A est de proposer des solutions clés en main à sa clientèle. Comment se déroule une étude de cas typique pour un nouveau projet du premier contact avec le client à la livraison de la solution prête à l'emploi ?

Fabien Gindrat :

• 1. Prise de contact et définition des besoins du client. C'est la phase la plus importante !

• 2. Proposition de différents concepts et convergence vers la solution la plus adaptée. Nous avons à ce stade la possibilité de réaliser des rendus numériques en 3D et des animations de la solution robotique grâce à notre outil « Digital Factory ».

• 3. Offre sur la base du concept final sélectionnée

• 4. Commande des pièces adéquates auprès d'une grande variété de fournisseurs et de sous-traitants, assemblage mécanique et électrique (coffrets) dans nos locaux, fine-tuning et « FAT » (Factory Acceptance Test)

• 5. Implémentation et tests fonctionnels chez le client

• 6. Mise en route opérationnelle et « SAT » (Site Acceptance Test)

• 7. Service après-vente et assistance avec hotline

On entend encore souvent les arguments suivants de la part de certains industriels : notre entreprise est trop petite pour automatiser notre production. Ou encore : nous travaillions comme cela depuis des années et ça fonctionne très bien. Comment le TRS peut-il aider ces entreprises à prendre une décision et quelle est le délai moyen pour amortir un investissement de ce type ?

Gilles Salomon : On dit souvent qu'on ne gère bien que ce que l'on peut mesurer. Le TRS (taux de rendement synthétique) est un indicateur de performance qui permet de mesurer la productivité d'un équipement. Mettre en place les indicateurs permettant de mesurer cette performance conduit intuitivement à l'analyse des causes de non-performance. Donc même à ce stade, une petite entreprise verra déjà un gain. Une fois mis en place, le monitoring de la performance permet de découvrir des causes insoupçonnées de baisse de performance et amène à plus de maîtrise de l'outil de production. L'objectif est atteint lorsque les mesures sont mises en place pour améliorer la situation. On pense souvent à produire plus mais on peut aussi mieux produire, de manière plus régulière afin d'avoir un minimum de rebus.

Si l'analyse du TRS conduit à une mesure de mise en place de solution robotisée, le ROI (retour sur investissement) est généralement attendu en 3 ans : c'est la cible de la majorité des clients. Mais certains projets, en particulier dans la robotique mobile, atteignent un retour sur investissement plus rapide, dès 1 ou 2 ans.

Vos projets sont-ils toujours personnalisés ou proposez-vous également des solutions standards ?

Gilles Salomon : Dans la majorité des cas, en tant qu'intégrateur en robotique nous implémentons une solution qui répond aux besoins spécifiques d'un client : il s'agit de solutions personnalisées.

Mais, avec nos cellules multifonctionnelles « SlimCell » ou notre « MoMa » (manipulateur mobile), nous avons également un compromis intéressant entre une solution standard et une solution sur-mesure.

En effet, la base est existante mais se trouve personnalisée pour les besoins de chaque client. Nous avons à disposition le robot mobile autonome, le robot collaboratif ainsi que les softwares nécessaires à leurs fonctionnements. Mais des équipements et des réglages spécifiques sont apportés afin de correspondre aux tâches du client, par exemple : la programmation s'il doit prendre un ascenseur, les modes de préhension et de stockage des pièces, l'identification individuelle des pièces / box / palettes, les interfaces graphiques, etc.

La pénurie de composants électroniques devient un vrai casse-tête pour de plus en plus d'entreprises. Avez-vous également des problèmes à ce niveau et quelles solutions avez-vous mis en place pour l'atténuer ou y remédier ?

Fabien Gindrat : Nos propres systèmes PLC (automates programmables PdiCS, panelPCs BDS, …) sont des composants essentiels d'une installation automatisée, qu'elle soit robotique ou non. Ils sont disponibles du stock à Brügg.

Nous restons naturellement dépendants de nos fournisseurs de composants électroniques, mais nous avons une stratégie d'achats et de stockage très conservatrice, ce qui nous prémunit en partie des fluctuations actuelles.

Un possible manque d'énergie pour cet hiver est une source croissante de préoccupation pour de nombreuses entreprises. Qu'est-ce que l'automatisation et les robots peuvent apporter pour gérer plus efficacement sa consommation énergétique ?

Gilles Salomon : Une gestion centralisée globale d'une ligne de production via le JAG MES permet de mettre en fonction les robots et les machines nécessaires au bon moment : ainsi il n'y a pas de redondance des systèmes et l'énergie est économisée. L'entreprise est également nettement plus agile pour passer d'une production à une autre.

De plus, des cellules peuvent être mises en mode « stand-by » lorsqu'un problème est détecté, en amont ou en aval : moins d'énergie est ainsi consommée en attente de la remise en route de la ligne de production.

Également, la mesure des énergies consommées (électricité, air comprimé, vide) permet d'analyser le fonctionnement d'une machine et d'une chaine de production globale. D'éventuelles fuites générant des pertes d'énergies peuvent être rapidement détectées et solutionnées.

Enfin, signalons également 2 tendances techniques actuelles :

• Travailler avec des actionneurs et préhenseurs électriques plutôt que pneumatiques qui sont moins énergivores.

• Intégrer des préhenseurs et des outils plus légers (en matériaux composites plutôt qu'en métal) ainsi que des robots modernes, plus économes en énergie.

En dernier lieu, nous avons également installé des systèmes de batterie sur certaines cellules afin que celles-ci puissent terminer ou interrompre une tâche proprement lors de coupure d'électricité. L'objectif est de protéger les produits à haute valeur- ajoutée en évitant un arrêt imprévu qui pourrait endommagé ou détruire le produit. MSM

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