La révolution des robots collaboratifs : l’avenir de l’usine intelligente

(Dan Tri) - Finies les machines géantes enfermées dans des cages de verre, une nouvelle génération de robots entre dans les usines en tant que « collègues ».

Robots collaboratifs : un nouveau levier pour l’efficacité de la production

Le monde assiste à une révolution silencieuse mais profonde dans le secteur manufacturier.

Fini les robots géants enfermés dans des cages de verre comme avant ! Place aux robots « collègues » intelligents, capables de travailler aux côtés des humains en toute sécurité et avec efficacité. Ce n’est plus de la science- fiction, mais une réalité qui se déroule sous nos yeux.

Selon le dernier rapport de McKinsey & Company, le marché mondial des robots industriels a atteint un record de 16,5 milliards de dollars en valeur de nouvelles installations, avec plus de 4,28 millions de robots en service dans des usines du monde entier.

Ce chiffre reflète non seulement la forte croissance du secteur, mais il marque également le début d'une nouvelle ère où les robots ne sont plus une solution de luxe réservée aux grandes entreprises.

La principale différence entre la génération actuelle de robots et les générations précédentes réside dans leur capacité à « coopérer » avec les humains.

Ces robots « collaboratifs » sont conçus pour travailler aux côtés des employés, non pas pour remplacer complètement le travail humain, mais pour le soutenir et améliorer la productivité. Grâce à des capteurs avancés et des systèmes de contrôle intelligents, ils peuvent détecter la présence humaine et adapter leurs mouvements en conséquence, garantissant ainsi une sécurité optimale.

Le marché des robots collaboratifs connaît une croissance impressionnante. De 2,14 milliards de dollars en 2024, il devrait atteindre 11,64 milliards de dollars d'ici 2030, soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) pouvant atteindre 31,6 %.

Ce chiffre reflète la demande croissante des entreprises pour des solutions d'automatisation flexibles et faciles à déployer.

Du projet pilote à l'échelle réelle

L'un des plus grands défis auxquels les entreprises sont confrontées n'est pas le déploiement de robots pilotes, mais la mise à l'échelle de l'application.

Selon une enquête de McKinsey, environ 40 % des dirigeants ont déclaré que, même si leurs projets pilotes de robotique étaient intéressants et suscitaient beaucoup d'intérêt dans le secteur manufacturier, leur valeur commerciale réelle restait floue.

Le marché des robots collaboratifs est en plein essor et connaît une croissance impressionnante (Photo : Genedge).

Cela ne signifie pas que les robots sont inefficaces, mais plutôt que l'approche est essentielle. Au lieu de considérer les robots comme un simple outil à acheter et à utiliser, les entreprises doivent envisager de développer des capacités d'automatisation globales. Il s'agit d'un changement de mentalité important : passer d'un investissement dans l'équipement au développement de capacités opérationnelles.

« La principale différence réside dans le fait que l'automatisation traditionnelle est une solution unique, conçue sur mesure pour une seule application », explique Ujjwal Kumar de Teradyne Robotics. « La nouvelle génération de robots dotés d'IA propose des produits standardisés qui couvrent un large éventail d'applications. Grâce à des logiciels et à quelques différences au niveau de l'outillage, ils peuvent être déployés dans de multiples applications. »

Cela signifie qu'au lieu de nécessiter 100 000 configurations différentes comme avec les technologies précédentes, Universal Robots n'a désormais besoin que de 6 configurations pour desservir 100 000 installations de robots collaboratifs dans le monde entier.

C’est la clé pour réduire considérablement le coût total de possession de la nouvelle génération de systèmes d’automatisation.

L'IA : l'âme de la nouvelle génération de robots

L'intégration de l'intelligence artificielle dans les robots est une tendance de plus en plus marquée. Grâce à diverses technologies d'IA, les robots peuvent accomplir une multitude de tâches avec une efficacité accrue.

L'intelligence artificielle analytique permet aux robots de traiter et d'analyser de grandes quantités de données collectées par leurs capteurs. Cela contribue à gérer la variabilité et l'imprévisibilité dans les environnements extérieurs, les productions à forte mixité et faible volume, ainsi que dans les espaces publics.

Les robots équipés de systèmes de vision par ordinateur, par exemple, analysent les tâches passées pour identifier des schémas et optimiser leurs opérations afin d'obtenir une plus grande précision et une plus grande rapidité.

Les systèmes de vision par ordinateur jouent un rôle important dans la fabrication des robots (Photo : New Ocean).

Les fabricants de robots et de puces investissent depuis peu dans le développement de matériels et de logiciels spécialisés capables de simuler des environnements réels. Cette intelligence artificielle physique permet aux robots de s'entraîner dans des environnements virtuels et de fonctionner en se basant sur l'expérience plutôt que sur une programmation rigide.

« Notre vision est de créer des robots polyvalents capables d'aller partout où les humains peuvent aller, de comprendre et de manipuler leur environnement en harmonie », explique Marc Theermann de Boston Dynamics.

Ce n'est que lorsqu'ils sont capables d'accomplir ces trois tâches qu'on obtient un robot véritablement polyvalent. Depuis 30 ans, nous travaillons sur la capacité de nos robots à « aller partout », et nous avons acquis une grande maîtrise dans ce domaine. Désormais, nos robots peuvent aller presque partout où un humain peut aller.

Les deux prochains défis qu'ils tentent de relever sont la compréhension et la manipulation sémantiques. C'est à cela qu'ils consacrent la majeure partie de leur temps.

Ce sont là les éléments de base qui permettent le déploiement à grande échelle que l'on prévoit pour ce type de robots.

Une technologie révolutionnaire

Une autre avancée importante dans le domaine de la robotique est la technologie du jumeau numérique.

Les jumeaux numériques sont des répliques virtuelles de systèmes physiques qui reproduisent en temps réel leurs homologues du monde réel. Ces modèles utilisent les données de capteurs et de machines pour simuler le comportement et les performances de leurs homologues physiques.

En fournissant une représentation numérique détaillée, les jumeaux numériques permettent une surveillance, une analyse et une optimisation continues des systèmes qu'ils répliquent. Cette technologie est particulièrement précieuse pour atténuer les risques liés aux déploiements de robots.

Comme le souligne Ujjwal Kumar : « Grâce à un jumeau numérique, certains des risques que vous évoquez disparaissent. Vous pouvez désormais déployer un nouveau système automatisé dans un environnement virtuel, le tester, le perfectionner, puis, à partir de ce même jumeau numérique, télécharger le code dans l’environnement de production. »

Le jumeau numérique est une réplique virtuelle de systèmes physiques qui reflète leurs homologues du monde réel en temps réel (Photo : Future).

Cela permet aux entreprises de simuler et d'optimiser leurs systèmes de production grâce au jumeau numérique avant tout investissement. Elles peuvent ainsi espérer un retour sur investissement en un à trois ans et minimiser les risques d'intégration avec leurs systèmes informatiques et opérationnels existants, facilitant l'adoption de la robotique.

Une tendance croissante en robotique, qui continuera de se développer cette année et au-delà, est le développement des manipulateurs mobiles, communément appelés MoMa.

Ces robots industriels sont le résultat de la combinaison des tâches effectuées par les bras robotisés, telles que saisir, soulever ou déplacer des objets, avec la capacité des robots à naviguer dans l'espace.

Le MoMa comprend un robot mobile autonome (AMR) intégré à un bras robotisé équipé d'outils appropriés.

Les robots manipulateurs mobiles peuvent effectuer des tâches de fabrication prédéfinies sur les équipements ou récupérer des composants sur la chaîne de production ou dans l'entrepôt. Cette flexibilité permet le transport automatisé des matériaux vers n'importe quel emplacement, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la production et de la gestion des entrepôts.

Cette mobilité étend non seulement le rayon d'action des robots, mais leur permet également de s'adapter à l'évolution de la configuration des usines et de répondre aux besoins d'une production flexible et mobile.

Au lieu d'être fixe à un seul endroit, MoMa peut être déployé de manière flexible en fonction des besoins de travail, optimisant ainsi l'utilisation des ressources et améliorant l'efficacité globale.

L'un des plus grands obstacles à l'adoption de la robotique a toujours été le coût d'investissement initial élevé, en particulier pour les petites et moyennes entreprises (Photo : ITG Technology).

L'un des principaux obstacles à l'adoption de la robotique a toujours été le coût élevé des investissements initiaux, en particulier pour les petites et moyennes entreprises.

Le Robot as a Service (RaaS) change la donne en permettant aux entreprises de déployer des robots sur un modèle d'abonnement ou de location plutôt que de les acheter directement.

Le modèle RaaS offre plusieurs avantages, notamment l'évolutivité, la résilience et la flexibilité, ce qui en fait un choix idéal pour les missions de recherche et de sauvetage, la surveillance environnementale, la fabrication, l'agriculture et l'exploration spatiale.

Le RaaS aide les entreprises à développer leur production locale sans prendre de risques financiers importants, permettant ainsi aux fabricants qui produisent près de chez eux de rapprocher leur production de leurs marchés de consommation sans sacrifier leur rentabilité.

Défis et opportunités à venir

Malgré des perspectives positives, l'industrie de la robotique reste confrontée à d'importants défis. L'un des principaux obstacles réside dans le manque de compétences de la main-d'œuvre actuelle.

La main-d'œuvre actuelle ne possède pas l'expertise nécessaire pour déployer et gérer des robots autonomes. Si cette situation a engendré une pénurie de main-d'œuvre, une solution consiste à rendre les robots plus accessibles grâce à des programmes de formation ciblés, afin de doter les travailleurs des compétences requises.

Les progrès technologiques ont dépassé les cadres actuels d'éducation et de formation. Les travailleurs se retrouvent souvent mal préparés à la manipulation des systèmes robotiques modernes, de la programmation à la maintenance.

Ce déséquilibre ralentit l'adoption de l'automatisation et aggrave la pénurie de main-d'œuvre, les entreprises peinant à trouver du personnel qualifié.

Pour remédier à ce problème, il est nécessaire de mettre à jour les programmes d'enseignement afin d'y inclure les technologies avancées de robotique et d'automatisation.

Les partenariats avec l'industrie peuvent offrir une formation pratique et une expérience concrète grâce à des stages et des apprentissages. Comme le souligne Ani Kelkar de McKinsey : « Lorsque nous avons interrogé des dirigeants sur les obstacles rencontrés, 61 % d'entre eux ont indiqué que l'un des principaux freins était le manque de ressources internes pour mettre en œuvre un bon plan d'affaires, même en présence de celui-ci. »

La main-d'œuvre actuelle ne possède pas l'expertise nécessaire pour déployer et gérer des robots autonomes (Photo : Mecalux).

Pour déployer des robots avec succès, les entreprises doivent passer d'une approche axée sur l'efficacité pure à une approche privilégiant la flexibilité.

Ujjwal Kumar conseille aux dirigeants de repenser l'automatisation sous l'angle de la flexibilité, et non plus seulement de l'efficacité. Les outils d'automatisation traditionnels ont été conçus pour des environnements de production à haut volume et faible variabilité. Or, le marché actuel exige de l'agilité.

Impacts sociaux et sur le travail

On s'inquiète souvent de la capacité des robots à remplacer le travail humain. Or, en réalité, les robots, notamment les robots collaboratifs, complètent le travail humain plutôt que de le remplacer complètement.

« Il ne s’agit pas de remplacer des personnes », souligne Ani Kelkar. « Il s’agit de rendre le travail plus sûr, plus flexible et plus valorisant ; cela permet aux travailleurs de se concentrer sur des tâches à plus forte valeur ajoutée. De nombreuses tâches répétitives n’exploitent pas pleinement les compétences de nos employés. »

L'automatisation de ces tâches, associée à des investissements dans le renforcement des capacités, contribue à améliorer les compétences de la main-d'œuvre et à préparer l'avenir des opérations.

En effet, selon Deloitte Consulting, 2 millions de nouveaux emplois manufacturiers pourraient être créés d'ici 2025. Cela reflète la tendance des robots à créer plus d'emplois qu'ils n'en suppriment, notamment dans les domaines de l'ingénierie, de la maintenance, de la programmation et de l'exploitation des systèmes.

Les défis liés à la main-d'œuvre, notamment le vieillissement de la population et le désintérêt croissant pour les emplois en usine, favorisent l'adoption des robots.

Par exemple, les États-Unis manquent de 400 000 soudeurs, tandis que l’Europe a signalé plus de 200 000 postes vacants dans le secteur de la construction en 2020.

Les robots comblent ces lacunes en effectuant des tâches répétitives et exigeantes en main-d'œuvre, ce qui en fait des atouts précieux pour les petites et grandes entreprises.

Nouvelles perspectives technologiques pour l'avenir

La robotique connaît de nouvelles avancées majeures. L'intelligence artificielle générative est intégrée aux robots afin de créer des comportements plus intelligents et adaptatifs.

Ces projets visent à créer un « moment ChatGPT » pour l'IA physique, lorsque les robots pourront comprendre et interagir avec leur environnement aussi naturellement que les humains.

Les technologies de capteurs avancées rendent les robots plus sensibles à leur environnement.

Des capteurs bioniques sont en cours de développement afin d'offrir des capacités de détection aussi fines que la peau humaine. Les progrès réalisés dans le domaine des pinces de préhension s'inspirent du vivant pour obtenir une force de préhension élevée avec une consommation d'énergie quasi nulle.

La robotique en essaim ouvre la possibilité de déployer de nombreux petits robots travaillant ensemble pour accomplir des tâches complexes.

Cette approche offre plusieurs avantages, notamment l'évolutivité, la résilience et la flexibilité, faisant de la robotique en essaim un choix idéal pour les missions de recherche et de sauvetage, la surveillance environnementale, la fabrication, l'agriculture et l'exploration spatiale.

Source : https://dantri.com.vn/cong-nghe/cuoc-cach-mang-robot-hop-tac-tuong-lai-cua-nha-may-thong-minh-20250905101445097.htm