Un outil de production bien carrossé!

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1 Un outil de production bien carrossé! Produire plus vite et plus simplement avec des modules de fabrication standardisés et robotisés Collectif rédactionnel

2 Industries L industrie automobile est la vitrine de la robotique industrielle. Qui n a pas vu ces bataillons de robots s affairant sur des carrosseries, soudant, rivetant ou positionnant des pièces avec une précision extrême? A priori, les choses semblent simples, les robots répétant inlassablement les mêmes mouvements précis. Mais les apparences sont trompeuses: le moindre mouvement du robot est le résultat d une prouesse technologique. Et les tâches n ont de cesse de se complexifier sous la pression du marché: temps de cycle plus courts, rentabilité accrue, fiabilité et flexibilité plus élevées. Parallèlement, les mutations et l innovation techniques obligent les constructeurs à repenser le mode d utilisation des robots. ABB propose une nouvelle approche de la robotique industrielle avec des modules de fabrication standardisés. Le concept marque une étape dans l évolution de la technologie d assemblage de caisses en blanc et simplifie chaque phase du développement et de la fabrication d un véhicule automobile. F ace à la dynamique des produits et des marchés, les constructeurs doivent être très réactifs. Mais il leur faut également résoudre un véritable dilemme: comment accroître la flexibilité de l outil de production sans investir lourdement dans de nouveaux sites et équipements? En choisissant le système d automatisation industrielle polyvalent et flexible par excellence, à savoir le robot. La robotique trouve désormais des applications rentables dans un grand nombre de secteurs industriels et tertiaires. Les technologies connexes, comme l instrumentation, la vision industrielle, la mécanique, le contrôle-commande et les communications, ont fait d importants progrès, dopant les performances des robots. Cette synergie a permis de développer un outil de production épuré, performant et extrêmement adaptatif. De nombreuses innovations techniques trouvent des applications pratiques dans le monde de la robotique: les logiciels anticollisions permettent aux robots de travailler au coude à coude; les nouveaux systèmes experts mettent fin à la mystification de la phase d «apprentissage» du robot (la reprogrammation se faisant également hors ligne, pour ne pas interrompre la production); l utilisation de la technologie Internet qui fait de chaque robot un site web, simplifiant énormément la vie des utilisateurs; enfin, les améliorations apportées aux interfaces homme-machine facilitent le dialogue entre l homme et le robot. Puissance et précision Pendant des années, les constructeurs automobiles furent tributaires du manque de flexibilité des équipements d assemblage général des carrosseries. Chaque modèle de voiture nécessitait une de ces structures en acier massif servant à maintenir les différentes pièces en position pendant leur assemblage. Aujourd hui, toutefois, les robots Revue ABB 2/

3 Industries Photo: Nigel Harniman sont suffisamment puissants pour prendre la relève; ils sont capables de maintenir les pièces en position pendant leur pré-assemblage par soudage par un autre robot et avant le transfert de la caisse vers un autre poste où des milliers de soudures seront réalisées. Outre cette montée en puissance, les robots peuvent également opérer dans des enveloppes de travail élargies et positionner des pièces avec une précision supérieure au millimètre. Cette aptitude leur permet de remplacer des équipements spéciaux et simplifie considérablement la conception des cellules de production. L outillage a de même beaucoup progressé. Les lignes d assemblage dotées uniquement de robots de soudage, de manutention ou maniant une pince à souder asservie se prêtent particulièrement bien à la standardisation. Les outils légers et les changeurs d outils intelligents y ont également leur place. Modules de fabrication standardisés ABB est un partenaire de premier plan pour la fourniture de lignes complètes de production dans l automobile, notamment pour les lignes d assemblage de «caisses en blanc», terme désignant la carrosserie nue du véhicule, assemblée dans l atelier de carrosserie, avant traitement de surface ou peinture. Les évolutions technologiques décrites se sont accompagnées d importants bouleversements sur le marché hyper compétitif de l assemblage de caisses en blanc: réduction du coût total de possession, contraction des délais entre la conception et la production, accroissement du taux d engagement des installations, augmentation de la flexibilité, limitation du nombre de composants et de variantes, et amélioration de la qualité, lancement de la fabrication en simultané du même modèle sur différents sites, ingénierie simultanée nouvelles méthodes d analyse et de traitement des données, personnalisation accrue des produits. En bref, ces changements profonds ont fortement pesé sur la standardisation complète des procédés de fabrication et la simplification des installations. Il n est tout bonnement plus envisageable de poursuivre des stratégies d investissement industriel lourd en capitaux, rigide et personnalisé. La complexité qui fait la supériorité de l automatisation robotisée peut, du même coup, être son talon d Achille. Il devient urgent de développer une nouvelle approche, s ap- 36 Revue ABB 2/2002

4 1 Cellules de soudage par points puyant sur des solutions standards, visant à simplifier, à rationaliser et à optimiser toutes les lignes de production composant l assemblage de caisses en blanc comme les systèmes d assemblage général, les lignes d assemblage des sous-ensembles et des ouvrants. 2 Systèmes d assemblage général La solution: les modules de fabrication standards. Eléments de standardisation Le parc installé de robots ABB dépasse aujourd hui les unités. Depuis de nombreuses années, au fur et à mesure que les besoins en équipements plus fiables, plus flexibles et rapidement opérationnels se font plus pressants sur le marché de l assemblage de caisses en blanc, nous développons des solutions robotisées pour les ateliers de carrosserie. Ces solutions sont toujours élaborées en liaison étroite avec les clients afin d optimiser les investissements et tous les coûts de production, tout en gagnant en fiabilité et en flexibilité. Offrir une gamme de solutions de base modulaires est, pour ABB, au centre de sa démarche de standardisation de nombreux procédés de fabrication automobile. Ceuxci exploitent les progrès technologiques les plus récents, comme l augmentation de la capacité de charge des robots, la modularisation des préhenseurs et la simplification de l interface homme-machine (IHM), pour élaborer des «mini-ateliers d assemblage». La mise en production est facilitée par l utilisation accrue d outillages de mise en géométrie qui permettent au robot lui-même de manipuler et positionner les pièces, sans aucun dispositif ou équipement spécial. Trois systèmes de base ABB servant à élaborer des modules de fabrication standards complets sont: Cellules de soudage par points Systèmes d assemblage des sous-ensembles Systèmes d assemblage général Revue ABB 2/

5 Industries 3 Module de lignes d assemblage général SpotSupply SpotTimer SpotWare SpotStick SpotGun SpotPower SpotPanel SpotCable SpotStand SpotDress 4 Modules et ligne complète basés sur les cellules des soudage par points ABB SpotSupply SpotTimer SpotWare SpotStick SpotGun SpotPower SpotPanel SpotCable SpotStand SpotDress Cellules de soudage par points ABB propose une gamme de cellules de soudage par points modulaires pour la préparation des composants et sous-ensembles de carrosserie. Construites à partir d éléments standardisés, ces cellules peuvent fonctionner de manière autonome ou s intégrer à d autres cellules pour équiper des lignes d assemblage et ilôts de préparation. La production par lots est possible grâce à des changeurs d outils rapides. Ces cellules peuvent intégrer jusqu à quatre robots travaillant de concert pour souder points/heure. Au sein de chaque cellule, une des armoires de commande des robots (maître) synchronise toutes les opérations de la cellule. Chaque cellule peut être configurée comme une zone de sécurité distincte. Systèmes d assemblage de sousensembles Systèmes standard ABB pour l assemblage des principaux sous-ensembles comme les planchers, compartiments moteur, côtés de caisse, ouvrants (portes, capots, coffres) et 38 Revue ABB 2/2002

6 pavillons. Leur modularité permet une adaptation très rapide aux changements de fabrication. Ils incluent un système de changement d outils, différents outils pouvant être insérés sans ralentir les cadences de production. Ils peuvent être adaptés à différents volumes de production, des pièces prototypes aux grandes séries. Systèmes d assemblage général Les lignes d assemblage général servant à fabriquer des carrosseries complètes et qui nécessitent des préhenseurs de mise en géométrie, peuvent être équipées des nouveaux systèmes d assemblage général d ABB. Un outil d interverrouillage triangulaire garantit le maintien en position des pièces avec une précision extrême. Ce nouveau système d assemblage général ABB utilise trois robots qui saisissent les côtés de caisse, les positionnent et les maintiennent fermement pendant que d autres robots soudent. Le système est conçu pour une précision sans compromis et peut résister aux secousses liées aux opérations de soudage. Des systèmes aux modules et lignes complètes La simplicité et la modularité de ces éléments autorisent une standardisation poussée avec de véritables modules «prêts à produire» et donc une solution identique pour tous les sites de production. Dans une usine en vraie grandeur, les modules individuels sont configurés comme illustré en 1 à 3. Le pari de la simplicité Finies les lignes d assemblage aux outillages spéciaux ou équipements complexes! Place aux modules prêts à produire standardisés d ABB, offrant simplicité et flexibilité de configuration. Adapté et configuré en fonction des besoins de chaque client, ce concept transformera le mode d implantation et d organisation des ateliers de carrosserie 4, 5. Il fera également évoluer les stratégies des constructeurs automobiles, en termes de diversification des produits, de capacités de production, d installation simultanée au sein de différents sites et de sous-traitance des pièces fabriquées. Un tel concept a pour ambition d accélérer l évolution de la technologie d assemblage des caisses en blanc et de simplifier le processus complet de développement et de fabrication des véhicules automobiles. (ab) 5 Différents systèmes standards sont combinés pour former l atelier de carrosserie complet. Sousensembles Pavillon Ouvrants Compartiment moteur Caisse assemblée Plancher avant Soubassement assemblé Assemblage général Plancher arrière Côté de caisse Ouvrants Cellules de soudage ModulFlex Sertisseuses Revue ABB 2/