Actuellement, bien que les entrepreneurs soient conscients du potentiel de l’intelligence artificielle pour augmenter leur compétitivité, beaucoup hésitent à franchir le pas, doutant de la fiabilité des solutions d’IA. L’Institut Fraunhofer pour la conception de systèmes mécatroniques (IEM) vise à établir la confiance dans les systèmes d’intelligence artificielle. Ses équipes ont combiné IA et technologie de contrôle pour créer un système entièrement fiable : RoboGrinder, une rectifieuse qui élimine jusqu’à 40 % des processus de rectification.
La Fraunhofer-Gesellschaft, fondée à Munich le 26 mars 1949 par des représentants de l’industrie et du monde universitaire, du gouvernement de Bavière et de la République Fédérale Allemande, compte 76 instituts et universités en Allemagne se concentrant sur différents domaines de la recherche appliquée dont elle est devenue un leader et environ 30 000 employés, essentiellement des ingénieurs et des scientifiques. Pionnière en matière de produits innovants, elle détient de nombreux brevets. 70% de ses revenus proviennent de contrats passés avec des industriels ou de contrats spécifiques passés avec le gouvernement.
L’Institut Fraunhofer pour la conception de systèmes mécatroniques
La mécatronique est la combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l’électronique, de l’automatique et de l’informatique en temps réel. Elle est utilisée dans tous les grands secteurs de l’industrie : transports, biens de consommation, biens d’équipement… Les robots, les véhicules autonomes, l’ABS, les disques durs, les machines à laver intelligentes… sont des exemples de systèmes mécatroniques.
Les chercheurs de Fraunhofer IEM se sont donné pour objectif de contrer le scepticisme et de renforcer la confiance dans l’intelligence artificielle, notamment grâce à une technologie de contrôle de ces systèmes.
Steven Koppert, responsable du groupe Trusted Machine Intelligence chez Fraunhofer IEM, explique :
« Nous combinons la technologie de contrôle éprouvée avec la nouvelle intelligence artificielle. Alors qu’une grande partie de la technologie de contrôle est basée sur des modèles physiques et mathématiques qui peuvent être analysés et fiables, l’intelligence artificielle – qui en soi n’est pas particulièrement fiable au début – s’appuie généralement exclusivement sur des données et résout également des tâches créatives. »
RoboGrinder : la rectifieuse intelligente conçue par l’Institut Fraunhofer IEM
RoboGrinder est un exemple concret de la fiabilité d’un système automatisé intégrant l’IA. L’institut l’a conçu pour Düspohl, une entreprise d’ingénierie mécanique.
Jusqu’alors, les rouleaux d’emballage de profilés, à la forme très complexe, qui doivent être rectifiés fréquemment, y étaient meulés manuellement car l’automatisation utilisant uniquement la technologie de contrôle n’est pas aisément réalisable pour le matériau caoutchouteux. En effet, le matériau du rouleau est si élastique qu’il rebondit après le meulage, ce comportement est très difficile à modéliser et à intégrer dans une approche de technologie de contrôle. Alors qu’on pourrait penser qu’en multipliant les processus de meulage, ce serait plus facile, le processus, au contraire devient inefficace. En outre, la qualité de la surface des rouleaux risque se dégrader avec le nombre de processus de meulage. Le recours à l’IA résout ces problématiques.
Steven Koppert explique :
« Nous documentons toutes les erreurs de meulage qui se produisent lors de chaque processus de meulage et l’utilisons pour former un modèle d’intelligence artificielle – ainsi l’IA prend en charge la correction, en particulier lors des ajustements fins. Comparativement, on pourrait dire que la technologie de contrôle sert de glissière de sécurité, tandis que l’intelligence artificielle garantit que la courbe de la route est négociée de la meilleure façon possible. »
Ainsi, le processus peut être automatisé de manière fiable, ce qui est une première. Les entreprises de revêtement de profilés dans l’industrie des composants de construction et du meuble, pourront reproduire elles-mêmes des pièces de rechange dans leur usine, le prototype ne mesurant qu’un mètre sur deux, en quelques minutes.
Uwe Wagner, directeur général de Düspohl, déclare :
« À l’aide de nos machines, nos clients de l’industrie des composants de construction et du meuble produisent une large gamme de modèles et de composants différents. En même temps, ils doivent pouvoir réagir rapidement et facilement aux circonstances des nouvelles commandes. Le système de broyage intelligent serait donc un élément majeur de l’automatisation. »
Réduction des processus de meulage jusqu’à 40 %
Les chercheurs de Fraunhofer IEM ont commencé par cartographier numériquement le processus de broyage. Selon les chercheurs, « RoboGrinder peut éliminer 15 % des opérations de meulage lors du réaffûtage de la taille approximative à la taille spécifiée. L’avantage devient encore plus évident lors du réaffûtage de rouleaux usagés, où le processus de meulage a lieu directement sur la zone sensible – ce qui signifie que le réaffûtage doit être effectué avec une extrême prudence afin de ne pas enlever trop de matière. »
Steven Koppert affirme :
« Grâce au jumeau numérique, nous avons pu montrer que nous pouvions éliminer jusqu’à 40 % du processus de meulage. »
Grâce à RoboGrinder : la taille spécifiée est respectée, la forme de la pièce étant détectée indépendamment par un scanner laser et, autre avantage, le processus d’usinage automatisé très rapide
Les chercheurs mènent actuellement des études paramétriques et travaillent entre autres sur des problématiques liées à la construction. Les premiers prototypes de RoboGrinder seront présentés à la foire de Hanovre fin mai.
