Contribution à la prise en compte des dimensions humaines lors des projets de transformation industrielle - Cas de la cobotique

Contribution to the consideration of human dimensions in industrial transformation projects - The case of cobotics

• Auteur / Autrice : Mouad Bounouar
• Direction : Ali Siadat, Richard Béarée, Tahar Hakim Benchekroun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie industriel (AM)
• Date : Soutenance le 29/11/2021
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCFC - Laboratoire de Conception, Fabrication et Commande. Metz - LCFC - Laboratoire de Conception, Fabrication et Commande. Metz
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Sagot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ali Siadat, Richard Béarée, Tahar Hakim Benchekroun, Alain Garigou, Marie-Pierre Lemoine, Hélène Chanal, Khalifa Mansouri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Garigou, Marie-Pierre Lemoine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ergonomie

Thèses et écrits académiques

Robots industriels

Mots clés libres

Robotique collaborative

Cobotique

Ergonomie

Conception centrée utilisateur

Collaborative robotics

Cobotics

Ergonomics

User-Centered design

Résumé

La robotique a connu des évolutions diverses et rapides. En moins d’un demi-siècle ce domaine a traversé différents niveaux d’évolution, transformant ainsi le travail et impactant de plus en plus la place de l’opérateur humain dans les systèmes de production. Passant d’une époque où l’intégration d’un robot signifiait une automatisation complète ; désormais, une robotisation n’implique pas forcément une suppression de l’activité humaine, car des nouvelles générations de robots dits ‘collaboratifs’ sont apparues. Ces robots collaboratifs, appelés aussi cobots, peuvent partager le même espace de travail, ainsi qu’un ensemble de tâches avec les opérateurs.Dernièrement, ces cobots sont présentés comme une clé de modernisation et de compétitivité des entreprises, en combinant le savoir-faire et le pouvoir décisionnel de l’être humain avec la force, l’endurance et la précision du robot. Cette combinaison est présentée comme une solution potentielle pour répondre aux besoins de flexibilité et d’agilité liées à la variabilité de production et à la mondialisation de la concurrence en offrant des nouvelles possibilités d’assistance pour des tâches parfois difficilement automatisables, tout en contribuant également à l’amélioration des conditions de travail.Comme la majorité des nouveaux dispositifs technologiques, les cobots donnent lieu à un débat autour d’un ensemble de questions, englobant la sécurité des futurs utilisateurs, la rentabilité des investissements et leurs impacts sur la performance et sur les conditions de travail des opérateurs humains.De par la multiplicité de ces enjeux, la conception des systèmes cobotiques est une excellente opportunité de discuter l’aspect multi-enjeux lié à la transformation de l’industrie et l’introduction des nouvelles technologies dans les systèmes de production.Au-delà de l’étude de faisabilité technique de la collaboration humains-robots, ce sujet de thèse vise à favoriser une transformation industrielle prenant en compte l’ensemble des enjeux liés à la cobotique (sécurité, performance, facteurs organisationnels et humains), en mettant à disposition des acteurs de conduite des projets de transformation des outils d’aide à la conception prenant en compte ces différents enjeux.Dansce cadre, trois contributions principales ont été développées et mises en pratique durant la préparation de cette thèse de doctorat :- Tout d’abord, un cadre méthodologique de conduite des projets cobotiques. Il vise à orienter les équipes de conception des systèmes cobotiques de passer par un processus de conception itératif, participatif, prenant en compte le travail réel et favorisant l’acceptabilité du futur système co-construit avec les différentes parties prenantes du projet ;- Ensuite, une approche ergonomique d’analyse du travail actuel dans une perspective de cobotisation. Elle vise à permettre à l’équipe de conception de comprendre la valeur du travail humain pour gérer la variabilité industrielle au quotidien et d’identifier les tâches à viser en priorité par l’éventuel système cobotique ;- Enfin, une méthodologie d’évaluation des futurs systèmes englobant des indicateurs humains, économiques et industriels.

Robotics has undergone various and rapid evolutions. In less than half a century, this field has gone through different levels of evolution, transforming work and impacting more and more the place of the human operator in production systems. From a time when the integration of a robot meant complete automation, nowadays, cobotization does not necessarily imply the suppression of human activity, as new generations of so-called 'collaborative' robots have appeared.These collaborative robots, also called cobots, can share the same workspace and a set of tasks with operators.Lately, these cobots are presented as a key to modernization and competitiveness of companies, by combining the know-how and decision-making power of the human being with the strength, endurance and precision of the robot. This combination is presented as a potential solution to meet the needs of flexibility and agility related to production variability and the globalization of competition by offering new possibilities of assistance for tasks that are sometimes difficult to automate, while also contributing to the improvement of working conditions.Like most new technological devices, cobots give rise to a debate around a range of issues, including the safety of future users, the profitability of investments and their impact on the performance and working conditions of human operators.Because of the multiplicity of these issues, the design of cobotic systems is an excellent opportunity to discuss the multi-issue aspect related to the transformation of industry and the introduction of new technologies in production systems.Beyond the technical feasibility study of human-robot collaboration, this thesis aims to promote an industrial transformation considering all the issues related to cobotics (safety, performance, organizational and human factors), by providing the project management teams of transformation projects with design assistance tools that consider these different issues.Within this scope, three main contributions have been developed and put into practice during the preparation of this PhD thesis:- First, a methodological framework for managing cobotic projects. It aims at guiding the design teams of cobotic systems to go through an iterative and participative design process, taking into account the real work and enabling the acceptability of the future system co-constructed with the different stakeholders of the project;- Secondly, an ergonomic approach of analysis of the current work in a perspective of cobotization. It aims at allowing the design team to understand the value of human work to manage the industrial variability on a daily basis and to identify the tasks to be targeted in priority by the eventual cobotic system;- Finally, a methodology for evaluating future systems that includes human, economic and industrial indicators.