Tout le monde est aujourd'hui confronté à un choix. Allez-vous vous-même acheter cette ligne de robots ou allez-vous la louer ou la prendre en leasing et la faire entretenir par un service externe dans le cadre d'un contrat tout compris ? Ci-dessous, nous allons vous présenter la position de Behrens Metalware sur ce point. Sachez dans tous les cas que si vous souhaitez investir de manière judicieuse dans des robots, vous avez tout intérêt à assister à ce débat qui se tiendra à Machineering.

L'intégration de robots dans l'industrie manufacturière peut impliquer plusieurs contraintes : de longs délais d'exécution, des investissements financiers considérables, la formation des opérateurs, sans oublier des budgets de maintenance à long terme si les entreprises optent pour des plans d'achat ou de leasing. Un fabricant peut aussi adopter le modèle RaaS (Robots as a Service) et confier la mise en service, l'intégration et la maintenance à un tiers.

Commencez par tenir compte de votre modèle de production et de croissance

Le meilleur choix dépend des obstacles qu'un fabricant souhaite surmonter. Voulez-vous que l'intégration des robots vous permette de créer des processus entièrement nouveaux ou préférez-vous intégrer des robots dans des processus existants ? L'investissement dans de tout nouveaux processus peut s'articuler autour des grands robots industriels en cage que nous voyons apparaître un peu partout. Les robots collaboratifs plus compacts (cobots) sont quant à eux parfaitement adaptés à l'intégration dans des processus existants. Le coût et les options d'assistance varient considérablement entre les deux.

La question de l'achat/leasing/RaaS ajoute un tout nouvel enjeu financier, quel que soit le type de robot et la nature de l'intégration qu'un fabricant envisage. Avec autant de facteurs à prendre en compte, il n'y a pas de formule universelle, et on se retrouve donc avec la réponse la plus frustrante qui soit, qui est : "Euh, ça dépend !"

Le cas de Behrens à Winona – Seaux et bidons en métal

Behrens Metalware, qui est établie à Winona, dans le Minnesota, a dû faire face à tous ces choix lorsqu'elle a commencé à recourir à la robotique pour résoudre de sérieux problèmes de fabrication. L'entreprise a procédé à l'implémentation de deux types d'intégration de robots très différents mais résolument efficaces, pour pouvoir disposer de la flexibilité nécessaire au déploiement ultérieur de la technologie.

Contraintes en matière de main d'œuvre et bien-être au travail

Behrens a longtemps envisagé d'utiliser des robots en raison du coût élevé et de l'indisponibilité générale de la main-d'œuvre, du désir de libérer les travailleurs des tâches rébarbatives, salissantes et dangereuses, et des avantages de qualité constants qui vont de pair avec l'automatisation. Les préoccupations relatives aux contraintes en matière de main-d'œuvre ont en fin de compte forcé la décision.

"La stratégie de déploiement de ces robots n'a qu'un seul objectif, à savoir réduire nos coûts de main-d'œuvre", explique Bill Bellingham, vice-président de la production chez Behrens. Son entreprise fabrique des produits métalliques simples tels que des poubelles, des pots et des jardinières, qui ne nécessitent pas de main-d'œuvre qualifiée. "Même en tenant compte de la hausse des frais d'expédition, nos coûts de main-d'œuvre sont cinq fois plus élevés qu'au Mexique", explique Bellingham. Même si Behrens trouvait les tarifs acceptables, l'entreprise ne pouvait pas pour autant trouver les travailleurs dont elle avait besoin. "Il nous manquait 34 personnes dans l'usine. Et nous embauchions des gens à un rythme que nous n'avions jamais connu chez Behrens auparavant. Mais pas assez vite", indique Bellingham. "Notre décision a été prise lorsque nous n'avons plus réussi à trouver des travailleurs. Il fallait que nous fassions quelque chose."

Le robot industriel de Fanuc au cœur de la cellule de fabrication automatisée de boîtes métalliques de Behrens Metalware.

Grands robots, grands investissements

Pour atteindre l'objectif principal du premier projet, Behrens a acheté un grand robot industriel au géant japonais de l'automatisation Fanuc. À lui seul, ce robot représentait un investissement de 1,5 million de dollars américains, un investissement si important qu'il a dû être approuvé par le conseil d'administration. Cependant, la création d'une toute nouvelle unité de production a rendu l'achat du robot très intéressant. Et ce dernier demeure un équipement fixe permanent.

"Nous avons eu la possibilité de le prendre [le robot industriel] en leasing, mais cette solution passe par le fabricant et il y a beaucoup de risques pour ce dernier, si bien que le coût du leasing en devient très élevé. Il y avait en effet un risque que nous finissions par dire : "Dites, nous n'en voulons plus, reprenez-le". Auquel cas, le fournisseur se serait retrouvé avec un robot invendable.

Le plan d'intégration comprenait l'achat de nouvelles machines pour entre autres dérouler, alimenter, estamper et sceller les boîtes, en vue de remplacer plusieurs processus manuels nécessaires à la production de couvercles de poubelles. La planification de la nouvelle cellule robotisée a débuté en novembre 2020, et l'intégrateur a achevé les opérations d'intégration de la cellule en avril 2022.

Après avoir pris en compte les nombreux facteurs liés à ce projet, Behrens a estimé qu'il faudra deux ans pour que le robot de Fanuc soit rentabilisé. "Nous avons tenté de recenser toutes nos dépenses avec l'ancien processus. La main-d'œuvre, les temps d'arrêt, les déchets... 1,5 million de dollars, c'est un achat considérable pour une entreprise comme la nôtre. Cela a nécessité beaucoup d'analyses, ainsi que des mois et des mois de travail minutieux", explique Bellingham.

Le processus de fabrication manuel des couvercles de boîtes métalliques nécessitait trois personnes pour une production d'environ 2.000 couvercles par service. La cellule automatisée nécessite quant à elle une seule personne pour exécuter ce même processus, et produit environ 3.000 couvercles par service.

Bill Bellingham, vice-président de la production chez Behrens (à droite), inspectant les opérations du cobot dans l'usine.

La location de robots permet d'atteindre des résultats plus rapidement

La planification de l'intégration basée sur les cobots a débuté en décembre 2021. Rapid Robotics, dont le siège se trouve à San Francisco, a installé les quatre cobots sur quatre lignes de production distinctes en avril 2022, par coïncidence le même mois où le robot industriel a été mis en ligne. Les cobots percent des trous sur le côté d'un seau métallique où est ensuite fixée la poignée. Le loueur a également fourni un système de commande simple qui fonctionne via des iPads et a pris seulement deux semaines pour procéder à une intégration qui, d'après Bellingham, aurait pris bien trois à quatre mois si celle-ci avait dû être réalisée en interne.

"Nous payons [pour chaque cobot] mensuellement, comme s'il s'agissait d'un employé", explique Bellingham. "Chaque cobot nous coûte au fond aussi cher qu'un employé. Mais la différence est que les cobots peuvent faire jusqu'à trois services par jour. Après un seul service, ces équipements nous font donc gagner plus l'argent."

Lorsque les cobots ont été mis en service, la vitesse de la ligne n'a pas augmenté, contrairement à la cadence de production de la ligne, qui a clairement été améliorée. "Avant d'intégrer le cobot sur les lignes, rien sur la ligne ne permettait vraiment de suivre de l'ouvrier, qui travaillait à son propre rythme", explique Bellingham. "Maintenant, le cobot surveille la ligne et travaille selon la cadence que nous avons nous-mêmes fixée."

Une fois cette cadence normalisée, Behrens s'est rendu compte qu'un seul riveteur ne pouvait pas tenir le rythme, et a de ce fait décidé d'ajouter une deuxième personne à la ligne. Suite à ces ajustements de base, le rendement a augmenté d'environ 10 %, et les temps d'arrêt ont reculé d'environ 12 % sur chacune des quatre lignes.

Qui se charge de l'entretien – Coût total de possession

Lorsque l'on se demande s'il faut acheter un robot, le prendre en leasing ou adopter le modèle RaaS, la question de l'assistance continue peut entrer en ligne de compte. En tant que propriétaire du robot industriel, Behrens est responsable de la maintenance préventive et réactive. En novembre 2021, Behrens a envoyé quatre opérateurs au siège de Fanuc à Chicago pour une semaine de formation (ce qui lui a coûté plusieurs milliers de dollars par opérateur), afin que ceux-ci apprennent à programmer, dépanner et entretenir le robot. Six membres de l'équipe se sont également rendus chez l'intégrateur pour y suivre une formation sur le fonctionnement de l'ensemble de la cellule automatisée.

Le robot ne s'est planté qu'une seule fois, obligeant Fanuc à faire intervenir un de ses techniciens pour effectuer la réparation. Behrens se charge elle-même du reste. L'entretien et la réparation du cobot, en revanche, incombent entièrement à Rapid Robotics. "Nous avons eu des problèmes avec l'un de nos bras cobots, ce qui a amené le revendeur à nous envoyer un nouveau bras et un technicien pour l'installation", raconte Bellingham. "Ils ont démonté un bras et en ont installé un nouveau sans que cela ne nous coûte un centime de plus."

Les robots inspirent l'amélioration continue

L'intégration de deux types de robots très différents dans deux types d'opérations industrielles très différentes a mis en évidence les avantages potentiels et les très nombreuses applications de la robotique chez Behrens, suscitant ainsi un véritable enthousiasme à l'égard de cette technologie.

"L'adoption d'une nouvelle technologie entraîne un grand nombre de doutes (Disposons-nous vraiment des connaissances nécessaires en interne ? Voulons-nous vraiment prendre ce risque ? Etc.). Une fois que vous avez déployé quelques robots et que ceux-ci ont prouvé leur efficacité, il n'y a pratiquement plus de risques", explique Bellingham. "Il y a trois ans, ici chez Behrens, le mot 'robot' nous faisait toujours un peu peur. Mais aujourd'hui, lorsque nous parlons de robots, les discussions se font beaucoup plus constructives."

Les cobots permettent notamment de concrétiser des projets d'amélioration continue, comme l'application automatique d'étiquettes sur une ligne de production de seaux. Chaque seau métallique comporte deux lignes de soudure, entre lesquelles l'étiquette du produit doit être apposée. Les cobots doivent donc repérer ces lignes pour pouvoir faire des trous aux bons endroits.

Behrens a compris qu'elle pouvait exploiter davantage ces données de position en ajoutant des étiqueteuses automatiques en aval. Les données de position sont transmises par les cobots aux étiqueteuses, qui assurent une apposition nette, propre et régulière des étiquettes.

Deux des cobots sont utilisés sur une ligne pouvant fabriquer jusqu'à quatre produits différents. L'équipe technique de Behrens a conçu deux 'blocs de changement rapide' qui peuvent être glissés sur et hors de la ligne, conçus pour maintenir différents produits à des endroits similaires, minimisant ainsi la nécessité de déplacer le cobot lors des changements.

"Notre ingénieur adorait travailler sur ce type de projet. Il a véritablement adhéré à cette nouvelle technologie, et les cobots sont désormais devenus 'ses robots'", poursuit Bellingham. Certains opérateurs hésitent actuellement encore à adopter cette technologie par crainte que les robots ne finissent par remplacer les humains dans les tâches qui ne nécessitent aucune qualification particulière. Nous incitons toutefois nos opérateurs à se créer de nouveaux emplois avec les cobots afin qu'ils puissent eux aussi apporter leur propre valeur ajoutée dans cette nouvelle aventure."

À retenir

Ne laissez personne vous faire croire qu'il n'existe qu'une seule approche robotique permettant de répondre à tous vos besoins en matière d'automatisation. L'automatisation offre une certaine flexibilité, mais soyez flexible lorsque vous planifiez vos intégrations et votre parcours d'investissement. Dans tous les cas, faites bien votre travail de recherche et n'oubliez pas que la qualité de l'intégrateur et de votre équipe prime sur le choix des fournisseurs de robots.

En fonction de vos modèles d'entreprise et de croissance, vous devez comprendre que la robotisation n'est la solution idéale que si vous greffez les bons modèles d'investissement et de service sur la manière dont votre production doit évoluer, et si vous parvenez en parallèle à comprendre quelles opportunités supplémentaires votre cobot et votre robot peuvent vous offrir dans le cadre du développement de votre production. Tout cela n'est pas nécessairement prévisible au moment de l'achat.