MBDA souhaitait robotiser certaines opérations nécessaires à la fabrication de pièces en petites séries, voire à l’unité, en permettant à un opérateur sans compétences en programmation, d’apprendre rapidement au système robotisé le process à réaliser puis d’exécuter le cycle de travail sans supervision humaine. L’exploitation du module logiciel applicatif Repplix de Fuzzy Logic lui a permis de répondre à ses objectifs. Le premier cas d’usage de cette application a été mise en œuvre pour l’opération de nettoyage manuelle et fastidieuse des moules utilisés pour la fabrication des composites.
MBDA est un acteur reconnu de l’industrie aéronautique, spatiale et de l’armement. Il est spécialisé dans la conception de missiles et de systèmes de missiles pour les besoins opérationnels des trois armées (terre, marine et air). Son site de Bourges est dédié à la fabrication mécanique (métallique et matériaux composites) et l’assemblage électromécanique d’équipements de missiles tactiques. Il y est produit de petites séries de pièces composites nécessitant la mise en œuvre de moules. Chaque moule est décapé manuellement avant d’être utilisé en production. Cette opération est complexe du fait de la diversité et du grand nombre de pièces à traiter. Les pièces de chaque série peuvent en outre présenter un encrassement variant tant par sa localisation que son niveau. Le processus de nettoyage est fastidieux et exige la protection de l’opérateur des substances toxiques auxquelles il est exposé.
« Nous souhaitions pouvoir robotiser ce type de tâches qui sont à l’origine de troubles musculo-squelettiques chez nos opérateurs avec une solution présentant l’agilité nécessaire à la prise en charge de la fabrication de pièces en très petites séries voir à l’unité, en limitant au strict minimum les coûts non récurrents de programmation. La programmation d’un robot pour la définition des trajectoires d’un laser de décapage n’est pas adaptée au traitement de petites séries car elle est chronophage et coûteuse. Elle implique, de plus, l’intervention d’un roboticien », rapporte Vincent Rafin, responsable projet Usine du Futur chez MBDA qui a fait appel à Meliad, spécialisé de la préparation de surface et du décapage par procédé laser dans le secteur aéronautique et au fabricant de robots Stäubli pour développer une solution qui réponde à ses objectifs. Stäubli a alors recommandé l’utilisation de la solution de programmation proposée par Fuzzy Logic Robotics. Cette solution vise à simplifier les opérations de programmation, d’intégration et de déploiement d’applications robotisées grâce au logiciel Fuzzy Studio qui permet la mise en service de robots avec un seul et même outil quel qu’en soit le fabricant du robot. Cette solution fournit une représentation numérique fidèle de l’installation robotique. Ce jumeau numérique peut ainsi être manipulé par un opérateur via une interface graphique.
Programmer un laser de décapage à la volée
Fuzzy Logic a donc développé, en coopération avec MBDA, une extension de son logiciel Fuzzy Studio. « Notre solution Repplix lui permet d’automatiser la tâche de l’opérateur en toute autonomie, sans aucune intervention d’un spécialiste et sans réelle formation », indique Ryan Lober, CEO de Fuzzy Logic. La robotisation des applications de décapage laser restait en effet jusqu’alors une opération compliquée. « C’était jusqu’à présent une affaire de spécialiste. Programmer une trajectoire pour une petite série, comme c’est le cas chez MBDA, engendrait des coûts non récurrents trop élevés. Le logiciel Repplix nous offre la possibilité de robotiser nos solutions laser dans un large champ d’applications de réparation ou de maintenance jusqu’à présent difficile à réaliser, » rapporte Jean-Michel Duchazeaubeneix, CEO de Meliad. Pour Denis Gardin, Directeur Innovation et Technologies Futures de MBDA, « cette innovation est l’aboutissement de la vision d’ingénieurs et d’opérateurs de MBDA qui ont su concrétiser en travaillant en collaboration étroite avec des PME une première étape dans la mise en œuvre d’une solution robotique accessible au plus grand nombre de cas d’usage grâce à la programmation par capture non invasive du savoir-faire des opérateurs. »
Un dispositif d’apprentissage portable, mis en œuvre par l’opérateur grâce à son savoir-faire métier, vient apprendre le premier tracé du laser de décapage au logiciel Repplix. Un jumeau numérique de l’installation robotique créé dans Fuzzy Studio permet la surveillance des collisions et la validation de la faisabilité des trajectoires dans l’environnement du robot. La capture de la trajectoire associe plusieurs paramètres du process tels que le déclenchement du laser et sa puissance. L’opérateur, non roboticien, peut aussi modifier les paramètres de trajectoire et process via l’interface graphique, y compris après la phase d’apprentissage. A partir de ce jumeau numérique, le cycle de travail est ensuite lancé. Le robot manipule le laser de décapage selon la capture fidèle de la trajectoire apprise par l’opérateur. La vitesse à laquelle le robot opère, qui peut différer de celle de la phase d’apprentissage, est ajustée directement par le logiciel. Le cycle de nettoyage est réalisé en autonomie par le robot, sans nécessiter de surveillance de la part de l’opérateur. Quelques minutes suffisent pour renouveler l’opération de programmation du robot à chaque nouvelle série de moules.
Productivité et sécurité accrues
La solution développée permet d’exécuter les opérations de nettoyage avec une précision de l’ordre du millimètre. Elle est cependant capable d’aller au-delà pour les applications futures plus exigeantes en termes de précision. Le geste technique de l’opérateur est réalisé avec aisance puisque le dispositif d’apprentissage des mouvements par le robot est représentatif de l’outil réel et qu’il n’est pas directement lié au robot. L’opérateur gère lui-même l’exécution et la planification du mouvement à l’aide du logiciel et des alertes paramétrées.
Le temps de programmation de l’opération de nettoyage de moule a ainsi été significativement réduit, passant de plusieurs heures à seulement quelques minutes. L’automatisation du nettoyage permet également de gagner en productivité tout en diminuant les risques pour l’opérateur.
« Cette brique technologique, qui est duplicable, sera disponible pour ce premier cas d’usage au premier trimestre 2022. De plus, son extension à de nouvelles applications est déjà en cours pour notamment des opérations de sablage, de peinture, de soudage ou de découpe au jet d’eau. Toutes applications partagent un point commun : la programmation de trajectoires complexes d’outils conventionnels. Ce qui nécessiterait le recours à du personnel fortement qualifié, beaucoup de temps de programmation et donc des coûts très élevés. La solution Repplix nous offre la possibilité de les automatiser de manière rentable », se réjouit Nicolas Gautier, Référent Technique Robotique chez MBDA.
