La robotique diminue la complexité

Dans les secteurs cosmétiques et pharmaceutiques, les systèmes robotisés jouent un rôle de plus en plus important pour réduire la complexité sur les lignes pour les fabricants de machines (Marchesini, Optima) et leurs clients, en recherche constante d’économies et de performance. Ces assistants sont intégrés directement aux systèmes de remplissage et d’emballage pour gagner en flexibilité, réactivité et rapidité. Certains d’entre eux, les cobots ou robots collaboratifs, interagissent avec l’homme afin de réaliser toutes les tâches répétitives avec précision et régularité. Le cas d’usage le plus courant vise les opérations de pick&place. Et cela va jusqu’à l’intégration de l’intelligence artificielle pour avoir des machines plus personnalisées, autonomes et performantes.

Disponibilité, rapidité, conformité : la robotisation est devenue un must pour augmenter la capacité des usines. Et répondre, par là-même, aux nouvelles exigences du consommateur final, notamment en matière de délais de livraison. C’est la conviction de Marchesini, l’un des principaux fabricants de machines pharmaceutiques, qui utilise des robots sur ses machines depuis plus de 20 ans. L’enjeu étant selon Darran Cariasi, directeur commercial Division Pharma Marchesini Group de «proposer à ses clients des machines capables de traiter les produits plus rapidement que leurs concurrents sur le marché grâce à des chaînes plus flexibles sans cesse réaménagées». Il y a un enjeu de performance, via l’automatisation, face à une compétition croissante. Et pour proposer des solutions innovantes sur les procédés de conditionnement, la démarche privilégiée par Marchesini dès le départ a été d’intégrer les robots à ses machines pour avoir des solutions compactes, qui intègrent jusqu’au contrôle et pilotage. «Dans cet esprit, nos robots et logiciels de gestion sont développés, produits et assemblés en interne», précise-t-il. Le moyen selon lui d’apporter un niveau de flexibilité supérieure, tout en étant conforme aux exigences des industries pharmaceutiques et cosmétiques.

Allier quantité à qualité
La multiplicité des formats et des références est une caractéristique bien connue du secteur cosmétique, en particulier sur les flacons et bouchons de shampoings ou encore les gels douches. L’intérêt du robot prend ici tout son sens pour réduire la complexité des lignes et accélérer le processus de production grâce aux changements de formats automatisés. C’est ce qui a poussé Optima à développer sa première application robotique pour détecter, à l’aide d’une caméra, les flacons en vrac et les trier à l’aide d’un préparateur. «Pour les cosmétiques et articles d’hygiène, nous avons le plus souvent une vingtaine de produits différents remplis et emballés sur une même machine», indique Klaus Hahn, responsable du centre de compétence Optima Consumer Competence, qui veille avec ses fabricants de robots à adapter la cinématique aux besoins spécifiques de qualité et de sécurité de ses clients. Dans les systèmes de tri flexibles (Optima RH2-5) pour les contenants, bouchons, ou encore pompes à sprays, des robots à cinq axes sont utilisés pour prélever les produits verticaux ou horizontaux sur différents plateaux, en remplissant deux fonctions principales : tourner et pivoter. Autre exemple : la remplisseuse multi-usages Optima combine plusieurs robots à six bras et un convoyeur ovale pour conditionner des médicaments à valeur ajoutée très différents (y compris des principes hautement actifs) dans trois types de contenants et dans six formats différents. Elle fonctionne au rythme de 100 unités par minute, ce qui ne représente pas une cadence optimale sur la ligne, selon Cyrille Zimmermann, chef de projet chez Optima. «Il ne s’agit pas de produire de la quantité, mais de la qualité avec une flexibilité maximale», pointe-t-il.

Mission du cobot : assister l’opérateur
L’accent est résolument mis sur l’innovation pour les fabricants de machines. Parmi les grandes tendances, figurent également les «cobots» ou robots collaboratifs, dont la mission est d’assister l’opérateur selon une répartition des tâches prédéfinies. Les deux partagent donc le même espace de travail. Un cobot peut, par exemple, aider l’opérateur à récupérer la marchandise sur des racks en hauteur ou exécuter une partie d’un packaging. Plusieurs formes existent : le bras articulé, l’exosquelette que l’opérateur porte sur lui, ou la navette autonome capable de suivre le magasinier sur son parcours. «C’est en fin de ligne que les cobots gagnent du terrain pour optimiser la logistique, souligne Klaus Hahn. Et cela, pour réaliser plusieurs tâches régulières et répétitives. Les flacons de shampoing sont ainsi remplis, puis stockés, ensuite étiquetés et emballés». Dans le e-commerce, les marques ajoutent souvent dans leurs emballages des échantillons ou encore des dépliants promotionnels. Ces opérations peuvent être effectuées par une combinaison de cobot et d’AGV (véhicule à guidage automatique), qui transportent des pièces, des outils, de la matière première, des emballages… «Ces schémas optimisés sont d’autant plus pertinents pour assurer la cadence, à un niveau de qualité toujours égal, pendant les pics d’activité», ajoute-t-il.

Gagner en agilité avec l’IA
La cobotique en plein essor n’existerait pas sans la connectivité pour communiquer, les technologies d’assistance au geste, les systèmes de vision et de modélisation pour reproduire des mouvements complexes, et également l’intelligence artificielle pour prendre les bonnes décisions. Toutes ces briques technologiques s’emboitent pour gagner en réactivité et productivité sur les lignes de fabrication et de conditionnement.
Un cap a été franchi selon Marchesini avec l’intégration de l’intelligence artificielle dans les robots pour les transformer en «entités autodidactes», selon Darran Cariasi. Ce qui augmente la flexibilité, la facilité d’utilisation et les performances des machines. C’est dans ce sens que le fabricant italien s’est récemment associé à Eyecan, une start-up issue d’un spin-off avec l’université de Bologne, pour développer une solution d’IA capable d’apprendre aux robots créés dans les ateliers de Marchesini «à penser et fonctionner de manière autonome». «On fait appel à l’IA sur nos robots en particulier pour les applications de prélèvements, qui intègrent une caméra pour diriger les bras robotiques, identifier et saisir un objet (comme une ampoule en verre ou une seringue) avec précision et régularité pendant le cycle d’emballage», continue-t-il. L’analyse avancée des images de production permet à l’opérateur de programmer le robot et de prendre des décisions éclairées par la donnée. Exemple : retirer de la ligne les défauts ou anomalies tels qu’une ampoule ébréchée ou une seringue mal assemblée. «Grâce à EyeCan et aux algorithmes de machine learning, on peut programmer nos robots à l’aide d’un autre robot tuteur, pour qu’ils reconnaissent de manière autonome n’importe quel objet, dans n’importes quelles conditions, sans avoir besoin d’une intervention extérieure», conclut Darran Cariani. Cela va dans le sens de la simplification pour l’entreprise et l’opérateur.