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Innover pour demain

Industrie du futur

Publié le 21 septembre 2015

​L’évolution des entreprises vers l’usine du futur repose largement sur la transformation numérique : il s’agit de moderniser les systèmes de production, de l’outil à l’organisation des entreprises grâce aux technologies numériques. Robotique, réalité virtuelle et augmentée, capteurs et logiciels, traitement des données, fabrication additive, contrôle non destructif : autant de technologies qui permettront à l’industrie française de relever les défis de la flexibilité, de l’agilité et de la responsabilité dans l’usine de demain.

​L’essor des robots collaboratifs dans l’usine

Dans l’industrie, les modes de production évoluent progressivement pour augmenter la productivité et la qualité, tout en prenant en compte l’interaction entre l’homme et la machine. La cobotique répond à ces nouveaux enjeux en proposant des outils robotiques collaboratifs, véritables assistants pour l’homme, augmentant ses capacités à résoudre des tâches pénibles tout en s’adaptant automatiquement aux diverses configurations industrielles.

Au sein du CEA Tech, les ingénieurs de l’institut CEA List développent des solutions en R&D dédiées aux problématiques industrielles, au sein du programme Manufacturing avancé. Dans le domaine de la robotique et de la cobotique, ils conçoivent des cobots sensibles en effort, précis et sûrs, qui interagissent avec l’Homme pour l’aider par exemple dans le port de charges lourdes ou l’assister dans la réalisation de gestes pénibles pouvant être des manipulations délicates. Grâce à l’expérience acquise avec le développement du premier exosquelette européen, Hercule, en 2009, avec la société RB3D, les équipes du CEA List conçoivent un nouveau robot de ce type, doté de quatre membres et baptisé EMY. Ainsi constitué d'une évolution des jambes du robot Hercule, il intègre désormais deux bras à sept degrés de liberté commandés en effort. Ce projet est destiné à redonner une mobilité aux personnes tétraplégiques.

ReportageLa robotique
  • Orthèse
    Orthèse, de type exo-squelette, permettant d’assurer une meilleure rééducation du bras en maîtrisant également les mouvements du coude et de l’épaule.
    Crédits photo : C.Dupont/CEA / Date : 20 septembre 2011 / Lieu : CEA Fontenay-aux-roses
    OrthèseAfficher en plein écran
  • Contrôle non-destructif
    Contrôle non-destructif - Inspection ultrasonore d'un rail.
    Crédits photo : P.Stroppa/CEA / Date : 15 avril 2013 / Lieu : CEA Saclay
    Contrôle non-destructifAfficher en plein écran
  • Contrôle non-destructif
    Contrôle robotisé d'un piquage grâce à un capteur conformable.
    Crédits photo : P.Stroppa/CEA / Date : 10 avril 2013 / Lieu : CEA Saclay
    Contrôle non-destructifAfficher en plein écran
  • Cobot
    Cobotique : des robots pour lutter contre les troubles musculo-squelettiques. Associant l’intelligence et l’adaptabilité des hommes à la force des robots, ce cobot démultiplie l’effort humain pour l’assister dans les tâches industrielles pénibles et répétitives.
    Crédits photo : C.Dupont/CEA / Date : 20 septembre 2011 / Lieu : CEA Fontenay-aux-roses
    CobotAfficher en plein écran
  • Bras robotisé
    Bras robotisé pour l'aide aux handicapés. Les personnes handicapés peuvent, en quelques clics de souris sur l'écran de leur ordinateur, guider ce bras équipé de 2 caméras et lui faire attraper puis porter les objets identifiés visuellement.
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 27 octobre 2005 / Lieu : CEA Fontenay-aux-roses
    Bras robotiséAfficher en plein écran
  • Interface tactile
    Nouvelle interface tactile dans les programmes d'interactions homme-machine. Les micro-actionneurs permettent de transmettre des messages en langage tactile.
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 27 octobre 2005 / Lieu : CEA Fontenay-aux-roses
    Interface tactileAfficher en plein écran
  • Robot pour téléopération
    Tests du robot Maestro sur la plateforme de téléopération. Ce bras hydraulique maître-esclave à retour d'effort permet d'utiliser des outils tels que cisaille, visseuse sur maquette en vue de son utilisation en actif sur des chantiers de démantèlement.
    Crédits photo : P.Dumas/CEA / Date : 9 août 2007 / Lieu : CEA Marcoule
    Robot pour téléopérationAfficher en plein écran
  • Drône
    Drône d'hélicoptère. Grâce à sa caméra embarquée, il permet de faire des inspections dans des lieux difficiles d'accès.
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 27 octobre 2005 / Lieu : CEA Fontenay-aux-roses
    DrôneAfficher en plein écran



Le numérique « booste » le poste de travail

Le recours croissant au numérique est devenu incontournable pour optimiser l’outil de production, dès sa conception, mais aussi simuler la réalisation de tâches ou superviser le fonctionnement des robots. La réalité virtuelle et la réalité augmentée contribuent ainsi de façon croissante à la formation industrielle et l’apprentissage de certaines techniques de maintenance.

Des équipes du CEA conçoivent de nouveaux logiciels de simulation interactive en Réalité Virtuelle (RV) pour des applications industrielles. Ces technologies permettent soit de simuler la manipulation et les interactions de l’ensemble des systèmes, pièces rigides, articulées ou déformables (câbles) directement sur les maquettes numériques, soit de valider un scénario incluant l'opérateur pour étudier l’ergonomie du poste de travail par l'introduction de son avatar dans la simulation dynamique.

Les chercheurs utilisent également la Réalité Augmentée (RA) pour faciliter la maintenance ou former des opérateurs. En superposant à la réalité une représentation numérique de la scène agrémentée d’informations textuelles et iconographiques, on peut ainsi montrer à l’utilisateur l’outil à manipuler et le geste précis à effectuer. A plus long terme, les spécialistes du CEA-List imaginent renvoyer vers le poste de travail n’importe quelle information issue des bases de données de l’entreprise pour repérer, par exemple, un défaut sur une pièce à partir de l’historique de ceux constatés sur d’autres pièces semblables produites par l’industriel.  



Analyser des masses de données

Aujourd’hui, le nombre de données disponibles ne cesse d’augmenter du fait de l’accroissement des supports de communication et de diffusion de l’information : réseaux sociaux, web, réseaux de capteurs, etc. La gestion de ces données devient un véritable enjeu notamment dans le secteur de l’industrie pour la réalisation de choix stratégiques en marketing, commerce, conception de nouveaux produits ou maintenance.

Les équipes du CEA conçoivent des outils d’analyse et de description automatique de données non structurées pour en extraire de la connaissance. Ces données sont ensuite (re)transmises de manière simple et exploitable aux propriétaires-utilisateurs en particulier dans un contexte industriel. Les chercheurs rédigent un ensemble de textes, de résumés ou d’analyses en lien avec l’étude de données accessibles sur les réseaux sociaux et Internet. Ils travaillent également sur la recherche d’images, sur le traitement sémantique de documents ou de flux multimédia en lien avec des sujets spécifiques parfois sensibles pour les entreprises.

Dans ce cadre, les chercheurs collaborent avec des industriels spécialisés dans la veille et l'intelligence économique, la gestion électronique de documents, le marketing ou le tourisme. Dans le secteur de la publicité personnalisée, du suivi web ou de l’e-commerce, les chercheurs effectuent de la reconnaissance d’objets à partir d’images. Pour cela, la plateforme ELISE, outil de reconnaissance d’objet hybride lancé par le CEA, utilise des technologies innovantes de vision par ordinateur. L’objectif est d’annoter et de rechercher des images au sein de très grandes bases de données (100 millions d’images) de manière très précise et rapide.



CND :
du contrôle non destructif pour l’industrie

Déjà utilisé dans l’industrie de l’aéronautique, du transport et de l’énergie, pour le contrôle de constituants importants (structures, pièces moteurs, trains d'atterrissage, réacteurs, turbines), le contrôle non destructif (CND) est devenu une des composantes essentielles de l’usine de demain.

Les experts du CEA réalisent des recherches qui regroupent la majorité des techniques d’inspection utilisée dans le domaine du contrôle non destructif : ultrasons et ondes guidées, méthodes électromagnétiques, radiographie et tomographie. Le CEA List a développé la plateforme de simulation et de modélisation multi-techniques CIVA pour concevoir, optimiser et démontrer les performances des méthodes industrielles de CND.

Directement accessible aux industriels, la plateforme GERIM2, est quant à elle destinée au développement de nouvelles méthodes pour le contrôle non destructif. Les recherches qui y sont menées permettront à la fois de valider de nouveaux modules de simulation des contrôles réalisés, de développer des algorithmes de reconstruction inédits, et de créer des partenariats en matière de modélisation hybride, statistiques et traitement de données. Lancée par le CEA et Digiteo, cette plateforme joue un rôle important pour le déploiement des technologies innovantes de CND auprès des industriels.



Logiciels du futur
et réseaux interconnectés

Autre domaine de la construction de l’usine du futur, les logiciels et réseaux interconnectés. Les chercheurs du CEA mettent au point des algorithmes et des outils logiciels pour traiter et analyser une grande variété de données issues d’appareils de mesure (biologie, industrie agroalimentaire, contrôle de procédé…) ou de réseaux de capteurs (bâtiments, équipements industriels, véhicules…). Ces données sont difficiles à interpréter car souvent très volumineuses et complexes ou hétérogènes. Au CEA, les chercheurs les rendent exploitables à travers différentes méthodes dans le but de concevoir des outils d’analyse de résultats ou d’aide à la décision, y compris en système complexe lorsque l'environnement comprend de multiples acteurs.

Enfin, pour garantir la sécurité des données qui transitent sur ces réseaux, le CEA List développe également des méthodes de conception et de vérification de logiciels.


​Qu’est-ce que l’usine du futur ?


Numérique, créative, propre,
fonctionnelle et rentable, l’usine du futur est l’avenir de l’entreprise, plaçant au cœur de son fonctionnement l’homme avec, à sa
disposition, des technologies de pointe dans de nombreux domaines, et s'ouvrant sur son écosystème.


Vue d'une usine moderne
Vue d'une usine moderne. 
© coolman327 Fotolia


Qu’est-ce que le manufacturing avancé ?

Il s'agit d'un ensemble de technologies innovantes permettant d’améliorer
la fabrication des produits sur tout leur cycle de vie, depuis leur conception, leur production, en passant par leur distribution, jusqu’à leur fin de vie et leur recyclage.


Robot collaboratif Sybot pour aider l'opérateur dans la réalisation de tâches difficiles
Robot collaboratif Sybot pour aider l'opérateur dans la réalisation de tâches difficiles.
© Francis Rhodes/CEA


Ce cobot, réalisé avec la société RB3D, démultiplie l’effort humain pour l’assister dans les tâches industrielles pénibles
Ce cobot, réalisé avec la société RB3D, démultiplie l’effort humain pour l’assister dans les tâches industrielles pénibles et répétitives.
© P.Stroppa/CEA
















Vue d'artiste symbolisant l'analyse de données
Vue d'artiste symbolisant l'analyse de données.
© Fotolia.com





Qu’est-ce que
le contrôle
non destructif ?


Le contrôle non destructif (CND) est un ensemble de méthodes qui permet d’évaluer l'intégrité des pièces mécaniques ou des matériaux, sans les
dégrader, et de contrôler l’évolution des défauts, de la phase de production jusqu’à l'utilisation. Le CND est basé sur différentes techniques telles que les ultrasons sans contact, l’imagerie magnétique et la tomographie X.


Inspection ultrasonore d’un rail
Inspection ultrasonore d’un rail.
© P.Stroppa/CEA


Vue d'artiste de logiciels
Vue d'artiste de logiciels. © kentoh Fotolia

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