La prochaine révolution de l’industrie automobile verra les robots apprendre des humains

L’industrie automobile utilise des robots depuis plus d’un demi-siècle. Le soudage, la peinture et la manutention de lourds panneaux de carrosserie sont devenus si automatisés qu’il serait difficile d’imaginer une usine automobile moderne sans robots industriels. Pourtant, des milliers de personnes travaillent encore à l’assemblage final.

La raison n’a rien de sentimental. Les humains sont des manipulateurs polyvalents exceptionnellement performants. Ils peuvent sentir du bout des doigts si un connecteur s’est bien verrouillé, repérer un faisceau électrique parmi d’autres composants, ajuster un mouvement lorsqu’une pièce est mal alignée et comprendre, sans reprogrammation, ce qu’il faut faire lorsqu’un véhicule doté d’un équipement différent arrive sur la ligne de production. À l’inverse, un robot industriel conventionnel est extraordinairement rapide et précis tant que son environnement reste exactement conforme à ce qu’un ingénieur a programmé. Les constructeurs automobiles veulent désormais réduire cet écart.

400 000 robots ne signifient pas 400 000 emplois supprimés

Toyota a clairement placé le sujet au premier plan en estimant qu’environ 400 000 robots pourraient être nécessaires pour moderniser le réseau de production de l’entreprise, des autres sociétés du groupe et de ses principaux fournisseurs. Selon Reuters, Toyota pourrait consacrer chaque année environ 1 000 milliards de yens, soit quelque 5,4 milliards d’euros au taux de change actuel, à l’automatisation à partir de 2028.

Le chiffre de 400 000 est colossal, mais il doit être interprété correctement. Il ne s’agit ni de 400 000 robots humanoïdes ni d’un projet visant à remplacer autant de travailleurs. Ce chiffre comprend des robots industriels conventionnels, de nouvelles solutions d’automatisation ainsi que le remplacement d’équipements existants. Selon les estimations, 150 000 robots pourraient être destinés aux propres usines de Toyota, le reste concernant l’ensemble du réseau de production. (reuters.com)

Ce qui compte, en revanche, c’est la nature du travail que réalisera la prochaine génération de robots.

Les premières vagues d’automatisation ont d’abord pris en charge les tâches pour lesquelles les robots surpassaient les humains en vitesse, en force et en répétabilité. La prochaine vague cible les activités dans lesquelles les humains se sont jusqu’ici montrés plus flexibles que les robots.

Une usine automobile est un environnement étonnamment difficile pour un robot

Le soudage par points d’une carrosserie est une tâche presque idéale à automatiser. Un robot saisit toujours le même outil, se déplace jusqu’à un point connu et exécute une opération précisément définie. Le même cycle est répété des milliers de fois. L’assemblage final est un tout autre monde.

Un robot doit alors saisir des pièces de formes différentes, manipuler des matériaux souples, brancher des connecteurs, poser des joints, acheminer des câbles et travailler aux côtés d’êtres humains. Pour compliquer encore les choses, des véhicules dotés de groupes motopropulseurs, d’équipements et d’intérieurs différents peuvent se succéder sur la même ligne de production. Une personne résout presque inconsciemment nombre de ces problèmes. Il faut apprendre au robot à reconnaître un objet, à le saisir correctement, à exercer la force appropriée et à réagir à une situation que le programmeur n’avait pas anticipée dans le détail.

C’est pourquoi la prochaine avancée majeure ne réside pas simplement dans une meilleure main robotisée. Elle nécessite de la vision artificielle, des capteurs de force et tactiles, de l’intelligence artificielle ainsi que des systèmes d’apprentissage capables de transformer une démonstration humaine en action exécutée par un robot.

Toyota veut numériser les gestes d’un maître artisan

Le robot ELEY de Toyota donne une bonne indication de la direction prise par ces développements. L’Embodied Learning robot for Enhanced Yield, ou robot d’apprentissage incarné pour un rendement accru, est un robot à deux bras d’environ 50 kg, monté sur roues, qui apprend à partir de mouvements montrés par des humains.

Un opérateur montre une tâche au robot à l’aide de dispositifs de commande dédiés. Le système recueille les données issues de ces démonstrations et les utilise pour entraîner un modèle permettant au robot de répéter la tâche de manière autonome.

Toyota a présenté le système en lui faisant plier des tee-shirts. Après environ 1 500 essais et deux semaines, ELEY était capable de répéter la tâche presque sans erreur. Plier un tee-shirt ne transformera pas en soi la production automobile. Mais la manière dont le robot apprend pourrait le faire.

Avec un robot industriel traditionnel, les ingénieurs conçoivent l’intégralité d’un processus automatisé autour d’une opération précise. Dans le cas d’un robot apprenant, le geste pourrait être montré par une personne qui sait déjà effectuer le travail. Cela change le point de départ de l’automatisation.

L’expérience des salariés pourrait être l’actif le plus précieux

Depuis des décennies, la philosophie de production de Toyota s’appuie sur des professionnels hautement qualifiés et expérimentés. L’industrie japonaise emploie le terme takumi pour désigner ces maîtres. Le problème se pose lorsque le savoir pratique accumulé pendant des décennies quitte l’entreprise avec un salarié qui part à la retraite.

Tout ne peut pas être consigné dans une instruction de travail. Un opérateur d’assemblage expérimenté peut sentir à la main si une pièce est correctement emboîtée. Il peut reconnaître à un bruit que quelque chose ne va pas ou modifier automatiquement son geste lorsqu’un composant réagit légèrement différemment de d’habitude.

L’une des principales promesses des robots apprenants est la possibilité de convertir une partie de ces connaissances tacites en données.

Si un robot apprend une opération précise auprès du meilleur salarié de Toyota, le robot suivant n’a, en principe, pas besoin de tout réapprendre depuis le début. Le modèle ainsi entraîné peut être perfectionné et partagé, ce qui permet au savoir-faire d’une personne de devenir un actif pour l’ensemble du réseau de production.

Il s’agit d’un changement bien plus profond que la simple installation d’un bras robotisé supplémentaire sur une ligne d’assemblage.

Pourquoi les robots n’ont-ils pas tous besoin d’être humanoïdes ?

La tendance actuelle en robotique est aux humanoïdes. L’argument est convaincant : les usines, les outils et les systèmes logistiques ont été conçus autour du corps humain. Si un robot possède deux bras, deux jambes et une portée comparable à celle d’un humain, il n’est pas nécessairement indispensable de reconstruire l’usine autour de lui.

Mais la forme humaine n’est pas automatiquement la meilleure solution d’ingénierie.

Marcher sur deux jambes nécessite de l’énergie, un système de commande complexe et un maintien permanent de l’équilibre. Sur le sol lisse d’une usine, un robot à roues peut être plus simple, moins cher, plus stable et plus économe en énergie.

L’ELEY de Toyota utilise des roues.

Hyundai Motor Group emprunte une autre voie. Boston Dynamics, qui appartient au groupe, développe Atlas, un robot humanoïde électrique, et Hyundai prévoit de commencer à utiliser des humanoïdes dans ses activités de production en 2028.

Atlas présente une configuration générale de type humain, mais Boston Dynamics ne cherche pas à reproduire précisément l’anatomie humaine. Ses articulations électriques permettent au robot d’effectuer des mouvements qui seraient impossibles, ou du moins extrêmement inconfortables, pour un être humain.

Une expérience intéressante se dessine ainsi dans l’industrie automobile. Toyota explore notamment des robots manipulateurs apprenants montés sur roues, tandis que Hyundai mise sur un humanoïde grandeur nature. Les deux groupes tentent de résoudre le même problème : faire travailler un robot polyvalent dans un environnement conçu par des humains pour des humains.

Le principal concurrent des robots reste l’automatisation conventionnelle

Dans l’enthousiasme suscité par les humanoïdes, une question importante est souvent oubliée : pourquoi utiliser un robot polyvalent coûtant 100 000 € lorsqu’une machine spécialisée plus simple peut exécuter la même opération pendant 20 ans d’affilée ?

Les constructeurs automobiles doivent répondre à cette question pour chaque projet d’automatisation. Si un robot réalise un million de fois la même soudure, il n’a besoin ni d’intelligence artificielle, ni de jambes, ni de mains semblables à celles d’un humain. Un robot industriel spécialisé accomplira probablement cette tâche plus rapidement, à moindre coût et de manière plus fiable. L’avantage économique d’un robot polyvalent apparaît lorsque les tâches changent.

Si la même machine peut trier des pièces le matin, installer des composants l’après-midi et apprendre une tâche entièrement nouvelle pour le millésime suivant, son prix d’achat plus élevé commence à se justifier.

C’est pourquoi l’indicateur le plus important pour la prochaine génération de robots n’est ni la capacité de levage ni la vitesse de marche. Le temps nécessaire pour leur apprendre une nouvelle tâche compte davantage.

La Chine impose le rythme

La robotisation répond également à une logique concurrentielle très concrète. L’industrie automobile doit développer simultanément des véhicules électriques, des technologies de batteries, des logiciels et de nouveaux procédés de production. Les constructeurs chinois raccourcissent toujours davantage les cycles de développement des modèles, tandis que la concurrence sur les prix fait que chaque heure de production compte.

Une usine automobile conventionnelle représente un investissement colossal. Si un nouveau modèle impose de reconstruire une grande partie de la ligne de production, cela consomme du temps et de l’argent. En théorie, une robotisation flexible promet de rendre l’usine moins dépendante d’un modèle particulier.

Un robot auquel une nouvelle opération peut être enseignée au moyen de logiciels et de démonstrations permettrait à un constructeur de modifier sa gamme sans repenser l’intégralité de la chaîne d’automatisation.

Cela pourrait s’avérer bien plus important qu’une réduction directe des coûts de main-d’œuvre.

Les humains ne disparaîtront pas des usines, mais leur travail changera

La manière la plus injuste de décrire la robotisation serait de la résumer à la formule « un robot égale un emploi supprimé ». L’économie d’une usine automobile est plus complexe. Un robot peut effectivement reprendre un travail auparavant effectué par une personne. Cela concerne en particulier les opérations répétitives, physiquement exigeantes et peu ergonomiques.

Parallèlement, une usine automatisée toujours plus complexe a besoin de personnes pour apprendre aux robots, les surveiller, les entretenir et les réparer. La demande augmente pour les compétences en automatisation, en logiciels, en données et en maintenance. La pression la plus forte s’exercera probablement sur les opérations simples et répétitives. Plus le travail d’une personne est standardisé et prévisible, plus son automatisation est facile à justifier économiquement.

Hiroki Nakajima, vice-président de Toyota, a décrit l’objectif de l’entreprise comme un monde dans lequel les humains et les robots travaillent ensemble, plutôt qu’une situation où les robots remplaceraient simplement les humains. Il s’agit de l’objectif affiché par l’entreprise, et non d’une garantie que l’automatisation ne réduira pas à l’avenir le besoin de certains types de travail.

Au bout du compte, 400 000 robots comptent moins qu’un seul robot apprenant

L’estimation de 400 000 robots avancée par Toyota fournit un titre spectaculaire, mais, pour la prochaine décennie de l’industrie automobile, une question bien plus importante pourrait être de savoir si un robot peut apprendre une nouvelle compétence auprès d’une personne, puis la transmettre à un autre robot.

Si la réponse reste négative, l’automatisation poursuivra sa trajectoire habituelle. Les robots deviendront plus rapides et plus précis, mais chaque nouvelle opération nécessitera toujours un coûteux travail d’ingénierie.

Si la réponse devient positive, la nature même de l’usine automobile changera.

La ligne de production ne serait alors plus composée uniquement de machines programmées pour des tâches fixes. À leurs côtés apparaîtrait une catégorie de machines dont les missions pourraient être modifiées par logiciel et auxquelles de nouvelles compétences pourraient être enseignées à partir d’un exemple humain. Le robot ne serait alors plus un simple équipement d’automatisation. Il deviendrait un ouvrier qualifié numérique.