Les robots mobiles autonomes sont plus que de la manutention automatisée
Zebra Technologies, un fabricant d'outils pour numériser et automatiser les flux de travail, avait déjà augmenté les travailleurs de première ligne dans de nombreux secteurs avec ses scanners de codes-barres et ses appareils mobiles portables des ordinateurs. L'ajout de robots mobiles autonomes (AMR) à ses offres grâce à l'acquisition de Fetch Robotics semblait être une bonne prochaine étape.
Lorsque l'acquisition a été conclue en 2021, Zebra, dans le Lincolnshire, dans l'Illinois, a obtenu deux fers, comprenant à la fois des muscles et des cerveaux.
À une extrémité du spectre, il offre désormais une technologie capable d'accomplir des tâches lourdes et brutales telles que soulever, transporter et tirer des objets lourds. Après la programmation, Fetch et d'autres AMR utilisés dans la fabrication peuvent agir seuls pour décharger des camions sur un quai, transporter des matériaux au stockage et les mettre sur une étagère, transporter des composants vers une ligne de fabrication, devenir une partie virtuelle de cette même ligne, et même sortir les poubelles.
L'autonomie des AMR appelle des comparaisons avec les voitures autonomes, mais ces robots ont déjà mis en place des normes de sécurité pour garantir qu'ils peuvent fonctionner en toute sécurité autour des humains.
À l'autre extrémité du spectre, les AMR peuvent disposer de "cerveaux" logiciels sophistiqués capables d'appliquer l'intelligence artificielle à la gestion logistique. Leurs applications peuvent analyser les travaux qui doivent être effectués et associer les tâches individuelles aux actifs disponibles pour effectuer le travail.
"C'est exactement notre objectif, l'orchestration", a déclaré Daniel Theobald, fondateur et CIO de Vecna Robotics, Waltham, Mass. "C'est comme être un grand maître aux échecs."
Comment obtenez-vous le meilleur débit dans votre établissement, même s'il est dynamique et imprévisible ? Les camions arrivent en retard, les gens ne se présentent pas au travail et les équipements tombent en panne. Theobald a déclaré que l'utilisation du logiciel d'orchestration Pivotal de Vecna doublait à lui seul le débit dans une installation d'expédition sans aucune ressource supplémentaire lorsqu'il était utilisé pour aider à déterminer les meilleures affectations en temps réel.
"Cela semble probablement incroyable, mais la raison pour laquelle cela fonctionne si bien est que le débit d'une installation est finalement limité à un moment donné en raison d'un seul goulot d'étranglement", a déclaré Theobald. « Et les êtres humains ne sont pas doués pour déterminer [en temps réel] où se trouve ce goulot d'étranglement. C'est ce à quoi l'IA est bonne, en regardant le système dans son ensemble, en tenant compte de milliers de variables.
Pourquoi tout cela est-il important ? En termes simples, les AMR permettent aux machines et aux humains de faire ce qu'ils font le mieux.
Les machines sont douées pour fournir les muscles nécessaires à la réalisation des travaux. Ce n'est pas le cas des humains, dont le corps souffre lorsqu'ils essaient d'accomplir des tâches physiques au-delà de leurs capacités. Avec les machines, l'ingénierie peut être appliquée pour supporter des charges plus lourdes. Lorsque leurs batteries s'épuisent, elles peuvent être rechargées. Si quelque chose se casse, la pièce peut être réparée ou une nouvelle installée.
Intelligence augmentée pour la planification
Les humains, malheureusement, ne sont pas non plus doués pour prendre en compte tous les facteurs qui affectent les performances dans une usine, mais c'est ce que les logiciels avec IA fonctionnant sur le serveur de l'entreprise ou dans le le cloud est vraiment bon.
Le logiciel robotique basé sur le cloud de Fetch Robotics, FetchCore, a la capacité non seulement d'optimiser les robots ou d'optimiser les travailleurs humains, mais aussi de les optimiser collectivement de manière hautement productive et efficace, a déclaré Jim Lawton, vice-président et directeur général. de l'automatisation robotique chez Zebra Technologies/Fetch Robotics.
"Ce que nous sommes capables de faire chez Zebra, c'est d'optimiser à la fois les AMR et les personnes", a déclaré Lawton. "Donc, si j'ai besoin d'une chose spécifique, je peux les coordonner pour que la personne et le robot se présentent en même temps, au même endroit, et fassent ce qu'ils doivent faire. Ensuite, la personne est guidée vers sa prochaine tâche, et le robot est guidé vers sa prochaine tâche et vous courez constamment de manière beaucoup plus optimisée.
Cette efficacité et cette optimisation sont essentielles dans le secteur manufacturier, où des pénuries chroniques de main-d'œuvre existaient avant même la Grande Démission qui a commencé en 2021 pendant la pandémie. Des opérations efficaces peuvent également libérer du temps pour la mise à niveau des compétences nécessaires pour maintenir l'engagement et la pertinence des travailleurs dans un monde où l'automatisation doit littéralement faire le gros du travail.
Les AMR peuvent-ils faire partie de la chaîne de montage ?
Flex Ltd., un sous-traitant mondial de 24 milliards de dollars basé à San Jose, en Californie, a commencé à utiliser les AMR il y a environ 10 ans et compte aujourd'hui plus de 300 de les manutentionnaires autonomes dans ses plus de 100 emplacements. Leurs robots sont utilisés dans les opérations, l'usine, l'entrepôt, la logistique, le dépôt de service, la réparation et la conservation du matériel.
"L'élément principal des AMR est qu'ils nous aident en matière de sécurité et d'ergonomie et qu'ils soutiennent également nos opérations dans l'industrie 4.0, où les choses sont connectées", a déclaré Murad Kurwa, vice-président de l'ingénierie de fabrication avancée.
Grâce à l'utilisation des AMR, Flex a réalisé environ 20 000 heures de travail en gains de productivité, selon les chiffres fournis par l'entreprise.
"Les robots mobiles automatisés sont plus qu'une nécessité pour Flex", a déclaré Kurwa. "Nous utilisons les AMR dans de nombreux domaines pour prendre en charge le mouvement des matières premières, l'inventaire des travaux en cours, amener les produits finis au poste de chargement pour l'expédition et diverses autres tâches qui libèrent notre capacité humaine pour se concentrer sur des tâches plus qualifiées dans la transformation des produits. et répondre aux attentes de nos clients.
Flex voit un rôle plus large pour ses AMR à l'avenir, au propre comme au figuré.
La société a commencé à étudier la connectivité 5G pour les AMR, et a réalisé des travaux de validation de principe et des projets pilotes.
"La 5G en remplacement du Wi-Fi/LTE actuel fournit un spectre de signal plus large avec un réseau privé, permettant aux récepteurs tels que les AMR de fonctionner en continu sur une plus longue distance sans perte de signal ni latence, ce qui peut entraîner le blocage des AMR, », a déclaré Kurwa.
L'une des possibilités pour les AMR chez Flex est de devenir une partie virtuelle d'une chaîne de montage, ce qui rend l'atelier de production plus flexible et capable de se convertir à différents projets. L'entreprise envisage également d'utiliser des AMR pour connecter le transport entre les marches d'une ligne mobile où il y a un monument (par exemple, un four) qui ne peut pas être déplacé.
"Au lieu d'avoir un flux linéaire, l'AMR peut venir récupérer la pièce et faire le tour de ce monument et se connecter à l'étape suivante en utilisant le moyen de transport au-dessus de l'AMR", a déclaré Kurwa.
La plus grande erreur serait de ne pas exploiter pleinement les capacités des AMR, a déclaré Theobald.
"Une partie de la magie ici est de savoir quelles sont les premières tâches qui sont le mieux traitées par cette technologie, car nous sommes encore au début de cette courbe d'adoption", a-t-il déclaré. "Vous savez que choisir les bonnes premières tâches peut faire une énorme différence."
Par exemple, considérez le propriétaire d'une usine qui remplace les chariots élévateurs qui étaient auparavant conduits par des travailleurs humains par des chariots élévateurs sans conducteur et continue comme si de rien n'était. Ils ignorent le fait que l'équipement sans conducteur a tout un ensemble d'attributs - il ne prend pas de pauses, il ne se fatigue pas, il peut fonctionner pendant des quarts de travail entiers, son horaire est coordonné et planifié avec l'IA - qui sont différents de et dépasser les limites des travailleurs humains.
"Généralement, ce n'est pas la bonne approche", a déclaré Theobald. "Souvent, il vaut la peine de repenser vos flux de travail."
La variabilité donne aux AMR une chance de briller
Une fois que les travailleurs humains ont un AMR, ils veulent qu'il soit facile à déployer.
"Les gens comprennent très bien leurs processus", a déclaré Lawton. «Ils n'ont pas nécessairement besoin de comprendre la robotique. Nous avons donc développé une technologie permettant aux gens de définir très simplement leur espace, leur flux de travail. »
Historiquement, il fallait 300 heures pour programmer un robot, mais l'AMR de Fetch Robotics peut être opérationnel en une journée, a-t-il déclaré. Programmer l'AMR signifie généralement le conduire dans une usine. Avec Fetch Robotics, les utilisateurs utilisent une méthode de glisser-déposer pour configurer le logiciel FetchCore.
"Vous devez être en mesure de mettre quelque chose en place et de le faire fonctionner très rapidement dans une installation et celle-ci doit pouvoir s'adapter aux variations normales que vous voyez dans un environnement typique", a-t-il déclaré. "C'est là qu'un AMR brille vraiment."
En fin de compte, une usine peut disposer d'un parc hétérogène d'AMR, tous dotés de leur propre logiciel de gestion de parc. Que faire alors pour les faire travailler ensemble ?
Si certains de vos robots proviennent de Vecna, vous êtes prêt. En effet, son logiciel Pivotal est indépendant du type de ressource dans un scénario de gestion des tâches. "Cela pourrait être un humain, pourrait être notre robot, pourrait être un robot d'un autre fournisseur, pourrait être une pièce d'équipement à commande manuelle", a déclaré Theobald. "Il a la capacité d'attribuer des tâches à n'importe lequel d'entre eux en fonction de leurs capacités, de leur emplacement et de leur disponibilité."
En attendant, MassRobotics, Boston, un centre d'innovation à but non lucratif pour la robotique et les appareils connectés que Theobald a cofondé, a publié une norme d'interopérabilité, MR Interop, pour les rapports de gestion de robot à flotte. Il est également en train de créer la prochaine version de la norme pour permettre l'attribution de tâches aux robots. MassRobotics travaille également sur une norme d'interopérabilité pour les chargeurs.
"Nous espérons qu'à l'avenir, le logiciel de gestion de flotte de n'importe quelle entreprise pourra simplement utiliser MR Interop et ne pas avoir besoin de s'intégrer directement à ces autres robots", a-t-il déclaré. "MR Interop est une norme qui facilite ce processus."
La norme d'interopérabilité a déjà un effet. Des entreprises comme FedEx ont déclaré qu'elles n'achèteraient pas de robots non conformes à la norme d'interopérabilité MassRobotics, a déclaré Theobald. FetchCore a la capacité de gérer la flotte d'un groupe hétérogène d'AMR de différents fournisseurs, mais ne l'a pas encore fait, a déclaré Lawton.
En ce qui concerne Flex, même s'il utilise des centaines de robots de trois fournisseurs, aucun d'entre eux ne se mélange dans la même installation, a déclaré Kurwa.
Avoir des AMR qui se connectent et fonctionnent ensemble n'aide pas seulement l'utilisateur. Cela a également un effet sur la croissance de l'industrie elle-même. "Les industries n'évoluent pas tant que ce problème d'interopérabilité n'est pas compris, nous avons donc décidé de retirer une page de l'industrie informatique ou de l'industrie du téléphone portable", a déclaré Theobald. «Vous pourriez parler de l'industrie de la bande vidéo, de tout le truc entre VHS et bêta. Il s'agit généralement de processus très compliqués qui prennent parfois des décennies et ralentissent considérablement l'adoption de ces types d'outils par les clients. »
La croissance des AMR génère des accessoires et des logiciels tiers
À mesure que l'utilisation de robots mobiles autonomes augmente, le besoin de logiciels pour contrôler les flottes d'AMR de fournisseurs disparates et d'accessoires haut de gamme augmente également à utiliser avec eux.
Un fabricant d'AMR, Mobile Industrial Robots (MiR), d'Odense, au Danemark, a délibérément créé un robot à plate-forme ouverte.
"Considérez-nous comme un simple robot de base avec une batterie lithium-ion de 48 volts, et nous permettons aux gens de construire ce qu'ils veulent sur le robot", a déclaré Matt Charles, directeur des ventes, Midwest et Canada. "Vous pouvez mettre un bras robotique sur le dessus et cela serait alimenté par notre batterie et communiquerait dans les deux sens à notre robot, quand bouger, quand partir."
Bien qu'un bras robotisé soit possible, les trois principaux modules de dessus de chariot pour les AMR de MiR sont un plateau de convoyeur, un système de goupillage pour attacher les chariots et un élévateur de palettes, a déclaré Charles.
ROEQ (prononcé RO-eek, et dont le nom est une version abrégée de « équipement robotique »), Vissenbjerg, Danemark, est le principal fournisseur d'accessoires haut de gamme de MiR. En fait, la société a été créée spécifiquement pour construire des modules sur chariot pour les MiR AMR, y compris des chariots, des rouleaux supérieurs, des élévateurs et des racks. Les cofondateurs de ROEQ, Michael E. Hansen et Benni S. Lund, ont été appelés à MiR en leur qualité précédente d'ingénieurs-conseils et ont vu une opportunité qui les a amenés à créer une entreprise.
"C'est là qu'ils ont découvert une lacune sur le marché dans le sens où ils disposaient d'une excellente technologie, d'une excellente plate-forme pour déplacer les choses, mais l'ensemble de l'écosystème devait être complet avec les bons outils pour pouvoir ramasser, déposer et des matériaux de transfert », a déclaré Shermine Gotfredson, directrice des ventes mondiales chez ROEQ. "Et c'était le chaînon manquant."
Leur premier produit a été le TMC 300, un support de dessus de chariot, qui est toujours en production. Les dernières nouvelles offres de ROEQ sont le TMS-C500 Ext et le S-Cart500Ext, qui sont conçus pour fonctionner ensemble. La nouvelle combinaison module/chariot double efficacement la charge utile du MiR 250 AMR de 250 kg à 500 kg. Le module supérieur TMS-C500 Ext permet également de transporter des charges jusqu'à 1,2 m de long sans compromettre la sécurité.
Bien que ROEQ ait jusqu'à présent aligné son activité sur les robots MiR, les propriétaires d'usines ne sont peut-être pas aussi fidèles. Alors même que les constructeurs proposent des logiciels pour gérer leurs AMR, parvenir à l'interopérabilité avec une flotte de robots hétérogènes est plus compliqué. "C'est un défi commun aux fabricants, et il y a beaucoup de pression pour l'interopérabilité et les interflottes qui peuvent se mélanger et travailler ensemble", a déclaré Charles. "C'est quelque chose vers quoi nous travaillons et il y a d'autres entreprises qui développent également des solutions."
L'une de ces sociétés est AWS (Amazon Web Services Inc.)
Bien qu'il soit possible de modifier le logiciel de contrôleur d'un AMR pour agir en tant que gestionnaire de flotte pour les robots de fournisseurs disparates, AWS a créé AWS IoT RoboRunner pour fournir l'infrastructure permettant d'intégrer des robots mobiles de certains fournisseurs avec des systèmes de gestion du travail et la robotique de construction applications de gestion de flotte. Plus tôt cette année, RoboRunner était en avant-première dans un environnement de laboratoire et devait être déployé peu de temps après dans les environnements de production.
En plus de fournir l'infrastructure pour la création d'applications de gestion de flotte, AWS IoT RoboRunner fournit deux bibliothèques de logiciels (une bibliothèque de gestionnaire de tâches et une bibliothèque de passerelle de flotte) ainsi que des exemples d'applications, ce qui permet aux développeurs de créer plus facilement leurs applications de gestion robotique sur haut de AWS IoT RoboRunner.
En outre, AWS IoT RoboRunner élimine le besoin de nombreuses intégrations entre différents systèmes de contrôle de robot et le système de gestion du travail d'une usine. Au lieu de cela, tous les systèmes s'intègrent à AWS IoT RoboRunner et le service connecte automatiquement tous les systèmes intégrés.
En outre, AWS IoT RoboRunner permet aux développeurs de créer plus facilement des applications de gestion avec la bibliothèque de développement du gestionnaire de tâches. Cette bibliothèque est également fournie avec un exemple d'application d'orchestration de tâches qui inclut une fonctionnalité de gestion d'espace partagé. Les développeurs peuvent utiliser cet exemple d'application comme point de départ pour accélérer le développement de leur application.
"De plus en plus de clients dans les secteurs de la fabrication, de la logistique et des biens de consommation utilisent la robotique et des systèmes autonomes dans leurs opérations, mais ont du mal à gérer ces systèmes pour orchestrer des tâches robotiques complexes telles que la sélection d'objets et l'inspection dans des entrepôts à travers des flottes ou des robots", a déclaré Eric Anderson, directeur général, robotique et systèmes autonomes, AWS. « Avec AWS IoT RoboRunner, nous permettons aux clients d'intégrer, de gérer et d'orchestrer plus facilement la robotique dans leurs opérations et de rendre leurs systèmes autonomes plus intelligents, sur la base de la même technologie utilisée dans les centres de logistique et de distribution d'Amazon.
