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1. Use of robots and automated systems and their impact on working conditions in the European Community This paper is the result of a study commissioned by the European Community and comprises four parts glossary of general automation terminology analysis of the factors indicating the level of automation and the degree of interference with the operator or maintenance and repair staff different fields of automation from the manipulator designed for repetitive movements to full scale flexible workshops and integrated manufacturing systems report on the current situation in Europe manipulating industrial robots flexible manufacturing systems programmable controllers mobile robots and driverless vehicles robotics and new technologies possibility of using robot technology in sectors such as agriculture construction public services examples of application for mobile robots and advanced robot technology medicine surgery nuclear industry etc impact of automation on health and safety summaries of accident surveys conducted in Japan Sweden France the United Kingdom and Germany followed by some examples showing the most frequent causes of accidents on site intervention defect in system design failure to comply with standards review of the different regulations standards and guidelines on safety in automation examples of protective measures Automation need not lead to accidents Ac
2. protecteur ou du dispositif d 2 7 s curit L Protecteur cr ant un risque Be 1 3 cause inconnue neutralisation des s curit s action intempestive sur des boutons de commande d faillance sp cifique de composant concept de la commande quelie cause pour l accident autre 8 SUTCOUrS d marrage int tif impossibilit intempesi d arr t r action de la machine au risque Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 469 3 1 2 Accidents et incidents dus des v hicules guidage automatique VGA Une publication r cente du minist re du Travail japonais attire l attention sur ce probl me sp cifique qui est riche d enseignements pour l avenir On constate tout d abord que des ac cidents graves se sont produits dans ce pays mettant en cause les VGA 5 cas d accidents sont relat s dont 3 d c s 1 blessure entra nant plus de 10 jours d arr t de travail et 1 blessure l g re Ces chiffres parlent d eux m mes et nous interpellent pour l avenir en rai son du d veloppement de syst mes di vers munis de moyens de locomotion VGA mais aussi robots mobiles ro bots fixes mont s sur chariots D ailleurs l enqu te japonaise ne se li mite pas cet aspect des choses et relatent un grand nombre d incidents et de presqu accidents encadr no 3 3 2 Etude de quelques cas exem plaires d accidents 3 2 1 Cas d un accident li un
3. 4 2 Aspects g n raux de s curit 4 2 1 Situation pr sente L opinion que les usines robotis es sont des syst mes autonomes de pro duction n est pas seulement partag e parle grand public maisl est galement par nombre de planificateurs qui ainsi oublient que derri re le rideau il y a beaucoup d op rateurs humains qui sont indispensables l accompiisse ment de la production automatis e mais aussi et de fa on non exhaustive pour pr parer transporter le mat riel mettre retirer des l ments cr er mettre jour changer les pro grammes installer les outils tes appareils surveiller la s quence de travail assurer la maintenance r parer quipement Dans la logique de planification d crite ci dessus les op rateurs humains sont regard s comme une composante r siduelle de l automatisation dont on ne peut totalement se passer et qui doit tre maintenue aussi faible que pos sible En fait du point de vue de ia s curit industrielle il serait dramatique de r duire le syst me de production auto matique sa simple composante tech nologique et de limiter le r le de l homme celui d int rimaire ou de bouche trou stop gap au service de la technologie fig 15 M me dans les rares cas o il est pos sible de trouver une solution ad quate de s curit pour chaque cat gorie de personnel les d penses additionnelles requises sont d mes
4. d instituts de recherche et de soci t s industrielles du Royaume Uni travaillant en collaboration dans le cadre du programme international pour la robotique avanc e L ob jectif est de reproduire co t r duit un robot mobile hautes performances capable d identifier l incendie ou les intrus et d teindre de petits feux au moyen d un extincteur portable Il sera m par batteries et mont sur des roues v nitiennes pour lui permettre de gravir des marches et franchir des escaliers en outre il sera compl tement autonome Son ordinateur de bord contient une carte de son environnement modifiable et mise jour Les l ments non r pertori s par exemple un paquet tomb sur le sol un intrus peuvent tre d tect s et identifi s l aide d un ensemble de d tecteurs Si une anomalie est enre gistr e incendie intrus le centre de commande du robot est alert Normalement le robot fonctionnera au moyen de son propre ordinateur de bord maisil sera possible de le faire diriger directement par l quipe du centre de contr le des robots ARR travaille sur un projet de d veloppement de sous syst mes destin s am liorer les capacit s de navigation de ce robot dans un environnement encombr bureau usine lis ont ajout un syst me informatis multiprocesseur hautes performances et des d tecteurs suppl mentaires Cahiers de notes documentaires n 149 48 trimestre 1992 477 ANNEXE 1
5. est arriv En cours d apprentissage En cours d op ration En cours d inspection En cours de r glage En cours de nettoyage Ev nement Collision avec la charge Autres Total ou une partie v nements Activit de la machine R glage en cours d op ration 14 14 Mouvement vers le robot arr t dans une r 1 position inattendue et heurt contre celui ci Maintenance programmation 13 2 15 Divers non pr cis 3 2 5 31 5 36 Total TABLEAU VI TABLEAU VIII Accidents en fonction du si ge des l sions d apr s J Carlsson R partition des accidents en fonction de la sp cialit de l accident Si ge des l sions d apr s J Carisson Doigt 2 Sp ciallt de l accident Main 7 Bras 2 R parateur r gleur contrema tre 12 Dos 4 Op rateur autres personnes 24 T te 6 Cou 1 AN 7 Jambe 2 C tes 1 Dents 1 Totali 36 TABLEAU IX Accidents impliquant les robots industriels d apr s le minist re du Travail japonais Ann e Sans Degr Lie N d occurrence Circonstances de l accident de gravit Situation de travail 1 1978 Un ouvrier qui d pla ait une pi ce mal usin e situ e sur un D c s En cours d op ration tapis roulant fut entra n par ie robot lorsque le dispositif de al a de fonctionnement fin de course fut mis
6. 139 48 9 eo 12 7 8 Stopp 54 non consign 19 Stopp 10 3 5 53 18 7 Le isol ou arr t d ur syst me de s curit 0 7 5 9 3 6 4 25 8 8 39 6 3 Cat gorie du 13 4 6 Non identifi Tous Dont personnel accident accidents graves N 284 N 73 78 68 quipe de maintenance lectriciens monteurs 37 15 13 0 21 programmeurs 14 surveillance 4 9 4 1 4 4 Autres incluant 5 2 1 8 3 passants entreprises ext rieures m canique hydraulique Composant l ctrique quel composant personne n ayant rlan taire sur le site r giags d pistage de faute nettoyage graissage activit du bless Protecteurs r pertori s inad quatse N 221 Sans protecteur 58 26 Protecteur enlev 8 3 8 Protecteur enlevabie ou mobile non verrouill 7 6 9 Ouvertures non prot g es dans une enceinte Protecteur ou dispositif de 4 s curit permettant l acc s des parties dangereuses Sp cifications du syst me de 22 46 20 8 s curit et sa conception insuffisantes Dispositif de s curit neutralis 13 l gitimement 5 8 Dispositif de s curit neutralis et provoquant des fonctions 4 1 8 excessives 3 6 Entretien insuffisant du 6 3
7. aux ateliers flexibles totaux et aux syst mes d automatisation int gr e de production tat des lieux en Europe robots manipulateurs industriels ateliers flexibles automates programmables robots mobiles et chariots sans conduc teur robotique et nouvelles technologies possibilit d entr e dans la robo tique dans des secteurs tels que l agriculture le b timent les services publics exemples d application pour les robots mobiles en robotique avanc e m decine chirurgie nucl aire impact de l automatisation sur l hygi ne et la s curit comptes rendus d enqu tes d accidentologie men es au Japon en Su de en France en Grande Bretagne et en Allemagne suivis par quelques exemples dont l analyse permet de pr ciser les causes les plus fr quentes intervention sur site d faillance de conception du syst me normes mal ap pliqu es rencensement des divers documents r glementaires normatifs et infor matifs sur la s curit en automatisation exemples de protection L accident li automatisation n est pas une fatalit mais peut tre vit si tous les niveaux de la vie du syst me conception construction ma s aussi utilisation l aspect s curit est pris en compte s rieusement au m me titre que les autres grandeurs disponibilit cadences de production Robotique Automatisation Syst me homme machine Accident du travail Incident Mesure de pr vention Indu
8. base Le sch ma des mouvements du bras et l initialisation des mouvements sont difficiles pr voir et peuvent varier du fait de modifications des conditions de production et d environnement il est n cessaire de temps en temps que du personnel de maintenance et de programmation soit l int rieur de l espace restreint alors que la puis sance est disponible aux actionneurs Il peut y avoir interf rence entre l es pace restreint du robotet celui d autres robots ou des zones de travail d autres machines industrielles et quipements Cela peut entra ner des risques de choc d crasement et de rencontre avec des objets par le pr henseur Le type de robot son utilisation et son association avec d autres machines in dustrielles et quipements influence ront la conception et le choix de m thodes de protection Celles ci doivent tre adapt es au travail effectuer et permettre lorsque c est n cessaire la r alisation en toute s curit de la pro grammation par apprentissage de la mise au point de la maintenance de la v rification de programme et du d pis tage de fautes Dans beaucoup d ins tallations il est n cessaire de s appro cher du robot pour r aliser de telles op rations il convient d adapter les m thodes choisies aux risques de l installation ro botis e Avant de concevoir ou de choi sir les m thodes de protection appro pri es il est n cessaire d identifier les sources de
9. bien en vue ce probl me Il en d coule les cons quences sui vantes importance d une proc dure de tra vail il est n cessaire d adopter une proc dure de travail de s curit adap t e au site de production Cela n estpas toujours possible en raison de la conception m me des syst mes et ma chines quiimpose des proc dures dan gereuses par exemple lors d interven tions de maintenance Il est parfois n cessaire d enlever les protecteurs et de consigner le syst me Il faut toujours pr ciser les conditions de s curit etles proc dures suivre en toutes occa sions En fait il faut reconna tre qu une bonne proc dure ne peut pas pallier les insuffisances dues une mauvaise conception Associations de Consirucieurs NORMALISATION LISE i SECURITE administration organismes Etudes e Recherches e De l importance d une bonne infor mation il y a souvent un manque vi dent d informations fournies par les constructeurs aux utilisateurs Il n y a pas assez de pr cisions sur les op ra tions de maintenance et par exemple une connaissance relative l action d coulant de l activation d un compo sant capteurs par exemple Encore plus grave les informations sur les sys t mes de s curit sont notoirement in suffisantes 4 DEMARCHE DE PREVENTION ADAPTEE A L AUTOMATISATION EN GUISE DE CONCLUSION La figure 14 illustre le r seau d acteurs qui sont susceptibles d intervenir l
10. cellules robotis es des lignes de robots et des v hicules guid s automatiquement Elle apporte un nouvel clairage fort int ressant On d note 26 d acci dents graves et 1 8 d accidents fa tals 80 des accidents concernent les op rateurs et seulement 13 le per sonnel de maintenance 61 se pro duisent durant des interventions li es au cycle op ratoire tandis que 31 r sultent d interventions de r glage de maintenance et de r paration Pr s de 50 des accidents se produisent quand la machine est en mode auto matique Dans 80 des cas les sys t mes de protection se sont r v l s ina d quats et dans 65 ce sont les sp cifications de s curit qui n taient pas correctes On notera que dans 50 des cas les facteurs humains taient significatifs Commentaires On constate un certain nombre de convergences avec les r sultats de l tude fran aise m me si certains fac teurs ne sont pas toujours compa rables Cela est d certainement des donn es de nature quelque peu diff rente En particulier les accidents rap port s en France ne le sont qu au del d un certain seuil de gravit d o l ab sence des accidents mineurs Les conclusions demeurent pour l es sentiel les m mes gravit de l accident accidents int ressant toutes les par ties du corps humain survenant l oc casion d une intervention ou suite un al a de fonctionnement On notera galement dans l enqu t
11. de l armoire de commande laiss e ouverte e Un YAG passe sous l arri re d un camion l arr t car son pare choc situ un niveau trop bas n tait pas efficace e Un chariot en acier inoxydable fournit un mauvais message au capteur d un VAG Il lui indique qu un YAG vient de quitter l arr t Puis un autre VAG se met en route heurtant le VAG situ en t te e Un YAG heurte un tour mobile mont sur rails pour des travaux de construction e Un YAG se prend dans un fil pendant d une ligne situ e juste au dessus de ses rails Parce que le sol tait mouill un YAG glisse dans un virage e Le capteur d un YAG ne reconna t pas une plaque r fl chissante souill e sur le sol ce qui entra ne une collision e Le capteur du pare chocs ne fonctionne pas cause de contacts insuffisants e Un VAG heurte une plate forme de chargement parce que son barillet tait mal r gl e Pendant des travaux de chargement avec un chariot l vateur l op rateur s aper cevant de l arriv e d un VAG appuie sur le bouton d arr t d urgence Celui ci ne fonctionne pas et le VAG entre en collision avec le chariot l vateur e Apr s un arr t temporaire un VAG se remet en mouvement sans donner l alarme de d part e L indicateur de direction d un VAG ne clignote pas et les personnes se trouvant proximit prennent peur ne sachant pas dans quel sens il se dirige e Un VAG glisse sur une p
12. ou lorsque le danger a t supprim d cider de la responsabilit pour chacune des t ches requises du point de vue de la s curit tablir les plans de travail pour la maintenance les essais le d pistage de fautes et la r paration pr parer les outils les dispositifs les pi ces de rechange concevoir les conditions de travail afin d viter les surcharges faible visi bilit espace restreint visualiser l apparition de dangers et s assurer que le travail peut tre ex cut tout de m me de fa on s re Equipement de protection individu elle L quipement de protection individu elle typique casques chaussures v tements est d une utilit fort limit e en robotique l exception de certaines si tuations sp cifiques l application lunettes de protection pour lasers et soudage masques respiratoires pour pein ture Notons galement qu un constructeur propose un v tement sensible la pres sion qui coupe la puissance robot lors d une collision Ce produit peut tre utile pour les pro grammeurs mais la pr sence d un c ble indispensable pour la liaison et le fait que l arr t soit li une collision pose des probl mes d efficacit et d ac t mises en uvre sur les points sui vants comment est il possible de travailler de fa on s re et ou quels risques existent C est au constructeur du robot de r pondre ces
13. ou par un outil solidaire du bras e Projection une personne peut tre atteinte par une pi ce l ch e ou pro jet e par le robot Elle peut tre bless e galement lors de la projection de m tal fondu fonderies e Coincement une personne peut tre coinc e et bless e l occasion de mouvements du robot entre le bras de ce dernier et des obstacles fixes pro tecteurs fixes autres machines e Risques traditionnels dus la reprise en manuel pour certains quipements robotis s il est pr vu la possibilit d une reprise en manuel l occasion de pannes du dispositif Cette possibi lit bien qu exceptionnelle recr e les conditions d ins curit primitives in h rentes l ancien syst me Les ris ques sont toutefois amplifi s par le fait que le personnel exer ant la fonction de surveillance n a plus forc ment l exp rience pass e On se retrouve confront une situation comparable l occupation d un poste dangereux par un op rateur inexp riment e Autres risques cette derni re cat gorie concerne davantage l applica tion c est dire br lures rayonne ments divers coups d arc En ce qui concerne les robots mo biles les risques sont de m me nature que pour les robots poste fixe On retrouve principalement les risques de collision de coincement mais l espace ouvert de d battement rend la pro babilit d occurrence plus importante dans la mesure o le
14. robot n est pas confin dans un espace sp cifique mais peut voluer dans l espace ou vert 2 3 4 Consid rations nouvelles Les consid rations pr c dentes ne sont pas exclusivement r serv es automatisation d hier et d aujour d hui la plupart demeurent valables pour le futur Toutefois de nouveaux aspects doivent tre ajout s afin de te nir compte au mieux des volutions en Cours Le c ur du probl me du point de vue de la s curit est inh rent h t ro g n it des sous syst mes li s l existence de diff rents types de sous syst mes anciens coupl s avec difficult des sous syst mes r cents bas niveau de s curit prototypes pas encore prouv s L usine de demain sera certainement un lieu o de plus en plus de travail leurs isol s cotoieront des syst mes dangereux On parle de travailleur isol quand il y a conjonction de l isolement et d une situation risque M me si ce probl me volue de pair avec l auto matisation il n en est cependant pas une composante sp cifique Ce pro bl me a fait l objet de deux notes do cumentaires publi es par l INRS Les solutions sont de type organisationnel et de type technique dispositifs d alarme pour travailleurs isol s utili sant des capteurs de perte de verticalit et ou de perte de mobilit L automatisation fait de plus en plus appel l ordinateur intensifiant a n cessit d un
15. robots complexes et surtout de robots mobiles Les fonc tions associ es aux manipulateurs pourront tre elles m mes dangereu ses par exemple dans le cas de l utilisa tion de sources laser De plus l usine devient complexe la pr vention gale ment i convient donc d assurer une formation convenable du personnel tant du point de vue connaissance des syst mes concern s que de celui de la pr vention des risques associ s Cet aspect n est bien s r pas nouveau il n en prend pas moins avec ces sys t mes complexes de production un as pect primordial 3 ACCIDENTS ET INCIDENTS IMPLIQUANT ROBOTS ET ENSEMBLES AUTOMATISES 3 1 Fr quence et gravit des acci dents et incidents connus En remarque pr liminaire il faut cons tater qu il ny a pas de statistiques g n rales et pr cises mais quelques enqu tes limit es aux pays suivants Allemagne France Grande Bretagne Su de Japon Toutefois ces derni res bien qu incompl tes fournissent des informations fort int ressantes sur l ac cidentologie en automatisation m me si les classifications diff rent selon les pays et emp chent parfois une compa raison ais e On notera de nombreuses caract ristiques communes 3 1 1 Accidents et incidents relatifs l aufomatisation en g n ral En Allemagne P Nicolaisen Institut f r Produktions technik und Automatisierung Stutt gart a tudi en 1984 une s rie de 170 accidents et incidents surve
16. sondes et les modules de mod lisation et simulation le manipulateur les unit s terminales de l outil l interface homme ordinateur La prostatectomie par robot a t s lectionn e pour le projet de robotique avanc e Cette op ration banale requiert cependant beaucoup de pratique et pr sente des difficult s d ex cution Elle pourrait gagner en pr cision et en rapidit si elle tait au tomatis e Aide la mobilit des patients PAM Un robot mobile pouvant soulever et d placer ies patients est en cours de d veloppement peut tre command sous contr le de l op rateur une infirmi re ou un aide mais terme il pourrait tre contr l par le patient La structure g n rale comporte une s rie de barres horizontales reconfigurables qui lorsqu elles sont align es forment une surface plane qui peut tre gliss e sous le patient lequel peut tre soulev de son lit le cas ch ant les barres peuvent tre reconfigur es pour ame ner le patient en position assise Les fonctions de contr le du syst me notamment le dispositif anticollision la gestion de la s curit le contr le de la traction la prise du patient la navi gation et l interface avec l op rateur doivent tre ex cut es par un ordinateur et un syst me de supervision r alis s sur de mande R ducation Nombre de d veloppements actuels visent am liorer la qualit de vie de gens souffrant de handicaps moteurs mais ils n
17. suite Intervention en milieu hostile Beaucoup de recherches sont men es dans le monde sur le th me de l automatisation de r paration dans l optique d inter vention en milieu hostile l homme avec n cessit d une grande pr cision dans la manipulation pour raison de s curit nu cl aire chimie Robotique mobile Il s agit d tudes pouss es particuli rement sur le plan de la m canique permettant des robots mobiles de se d placer sur des terrains extr mement difficiles tout en maintenant horizon tale la table de travail T l existence il s agit de recherches sur les syst mes ma tre esclave et la vi sionique permettant d associer homme etrobot pour l ex cution distance d une op ration pr cise entretien de vannes par exemple l aide d un syst me de vision l homme agit dis tance sur une op ration en milieu hostile l aide d un robot ma tre qui transmet par t l commande un robot esclave les ordres de l op rateur Cette association permet une grande pr cision dans la commande ainsi qu une grande flexibilit Association de robots Cette recherche associe plusieurs robots travaillant en symbiose pour une plus grande pr cision dans l ex cution par exemple trois robots peuvent tre associ s dont deux robots manipula teurs et un robot de vision Pour les op rations minutieuses et d licates en nucl aire par exemple le robot de vision recherche la meilleure position
18. une op ration normale de production en automatique source groupe quadripartite Un tour commande num rique en ti rement clos l exception d une porte et d une fen tre d observation en plexi glass tait surveill distance par une personne la vitesse est limit e 800 tours min La pi ce en cours de tournage fut pro jet e l ext rieur de la zone apr s avoir bris la fen tre de plexiglass man quant de peu d atteindre l op rateur L analyse montra qu en fait la vitesse r elle tait de 2000 tours min sans que l on puisse dire si un dysfonctionne ment s tait produit ou si l op rateur avait d lib r ment augment la vitesse en dissimulant cette action Ce type d accidents est commun et met aussi en cause la solidit des fen tres d observation 3 2 6 Facteurs de risque de diff rents personnels Ces diverses tudes de cas concernent un personnel bien identifi savoir r gleur d panneur op rateur Une tude allemande relat e par l IPA de Stuttgart tente d valuer le facteur de risque pour diff rentes cat gories de personnel en le corrigeant par le temps effectif d intervention tableau X Cette tude concerne 130 cas d acci dents intervenus en RFA et d termine un facteur de risque R F WT x 100 avec F la fr quence en des acci dent s cat goriels WT le temps de tra vail savoir le rapport de cette dur e au temps de production en 3 3 Concl
19. B4 85 45 87 88 69 1990 Yesr Fig 8 Evolution du parc des robots en RFA de 1971 1990 doc Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 461 Le parc des ateliers flexibles totaux En 1985 sur les 200 syst mes de ce type install s dans le monde environ la moi ti sont en Europe et le reste ciat entre les USA et le Japon Toutefois l investissement moyen par syst me en Europe est le plus faible Le parc des automates program mables industriels API Les statistiques sur les API comptent parmi les plus difficiles obtenir car la plupart des fournisseurs se sont r fu gi s derri re des forteresses adminis tratives internes qui ne facilitent pas une enqu te Toutefois pour 1990 la revue Axes Ro botique de mai 1991 avance un mar ch mondial se situant entre 15 000 et 17 000 MF un march europ en dans une fourchette de 7 500 MF 8 500 MF avec dans ce dernier cas un taux de progression annuel de 9 10 Si l on estime un co t moyen d auto mate programmable 10 000F il existe des API 3 000F et des syst mes so phistiqu s pouvant atteindre 1 MF on aboutit un nombre moyen d API de 1 5 million install s en 1991 dans le monde et pr s de 750 000 en Europe Ces estimations rendent compte malgr leur origine incertaine de la transformation radicale des syst mes de production Encore faut il ajouter les syst mes sp cifiques base de micro
20. Facteurs physiologiques surcharge statique attitude posture surcharge dynamique efforts li s une action sur un levier lors d op rations de manutention Facteurs psychologiques sous certaines conditions de travail ils entra nent une surcharge neuro psychique Une robotisation ad quate devrait pouvoir emp cher que ces facteurs puissent avoir une influence n faste sur le personnel et risquent d entra ner des accidents ou des maladies professionnelles Aspects n gatifs les risques Inh rents au syst me homme robot lurgie contre 65 sans qualification et 10 qualifi mais dans d autres sp cialit s Apr s l introduction de la ro botique il y a 5 de sp cialistes pro grammeurs d panneurs 60 de personnel qualifi en m tallurgie et seulement 35 sans qualification Malheureusement nous n avons pu obtenir aucune indication quant au nombre d employ s avant et apr s lin Un robot est un syst me automatique ne n cessitant pas la pr sence hu maine pour effectuer un travail donn Toutefois l homme n est pas syst ma tiquement vinc de son environne ment il intervient divers moments du rant des phases vari es de la vie du troduction de la robotique Mais nous pouvons tre s rs que le nombre apr s est plus faible Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 robot Ces phases sont les suivantes la premi re animation c
21. ations de maintenance d instal lation de stockage et de manutention de d chets nucl aires Un probl me rencontr est celui de la tenue aux rayonnements des syst mes lectro niques en particulier des m moires L utilisation de l ars niure de gallium comme mat riaux est fort prometteuse En raison des cages de Faraday que constituent les enceintes de confine ment il n est pas possible d utiliser des liaisons radio lectriques d o lobli gation actuelle du fit la patte Le domaine du nettoyage est gale ment tr s convoit Bien que l intro duction du robot mobile ne soit pas une obligation absolue toutes les grandes soci t s de nettoyage sont sensibilis es cette r volution Des ro bots mobiles sont d j utilis s pour le nettoyage des quais du m tro Paris bient t des vo tes et des voies Le net toyage des grands ensembles tels que la pyramide du Louvre est trait en par tie par un RMA robot mobile auto nome D apr s les experts les RMA de vraient se d velopper dans ce secteur mais il y a toutefois des probl mes d licats r soudre tels que la fiabilisation de ces robots et la formation du per sonnel appel les conduire Actuel lement les op rateurs sont des ing nieurs Si l on veut viter un rejet de ce type de nettoyage il faudra former la conduite le personnel actuellement charg du nettoyage par des moyens traditionnels Dans les mines ils son
22. avail temp rature de ia surface du mat riel ou de l quipement temp rature de l air dans la zone de travail bruit au poste de travail vibrations infrasons trasons umidit de l air mobilit de lair ionisation de l air niveau de radiations ionisantes dans la zone de travail tension dans le circuit lectrique avec risque de contacts directs ou indirects niveau d lectricit statique niveau de rayonnement lectromagn tique champ lectrique champ magn tique clairement intensit de la lumi re contraste r duit r verb ration lumineuse directe pulsation du flux lumineux niveau de rayonnement infrarouge l Jc Facteurs chimiques ils sont li s l effet de produits chimiques qui peuvent p n trer dans l organisme humain par l appareil respiratoire le syst me digestif ou ventuellement travers le rev tement cutan En fonction de leur action sur l organisme les sous groupes suivants sont re cens s les toxiques g n raux les irritants les sensibilisants les canc rog nes les mutag nes exer ant une influence sur la fonction de reproduction l Facteurs biologiques ils Sont inh rents des objets biologiques dont l action sur les personnes peut provoquer des maladies lubrifiants huiles de coupe produits pour nettoyage et lavage de pi ce
23. ble compar aux API com muns Le parc des robots mobiles et des chariots sans conducteur Voil galement un domaine bien dif ficile valuer car il est en pleine ex tension et recouvre des applications di verses II y a tout d abord le chariot de manutention de pi ces sans conduc teur dont la t che est limit e la ma nutention il faut ensuite mentionner le robot fixe install sur chariot mobile mais aussile robot mobile con u etr a lis pour se mouvoir dans l usine avec une grande autonomie Les quelques chiffres indicatifs en notre possession sont ceux de l institut am ricain Ensighs quiestime le march am ricain 8 milliards de dollars pour 1993 et annonce que 10 des robots fabriqu s annuellement d s le d but de cette d cennie devraient tre install s sur un Chariot mobile Cette pr vision si elle tait v rifi e aurait des cons quences importantes sur le niveau de risques dans les usines et par cons quent sur la pr vention mettre en uvre Nous pouvons citer un autre chiffre national celui l concernant les cha riots filoguid s install s en France qui seraient de l ordre de 3 000 2 2 Grandes tendances pr visibles court et moyen terme 2 2 1 La robotique en combinaison avec les nouvelles technologies doit tre consid r e sous trois aspects les nouvelles techniques de production ro botis e l aspect concernant le d ve loppement du robot proprement dit e
24. bre de robots install s dans une entreprise ou dans un pays et le niveau d automatisation correspondant D o l importance des donn es relatives aux robots m me si d autres composants d automatisation pr sentent gale ment un int r t ind niable automates programmables robots mobiles ma nipulateurs simples Le parc actuel des robots En ce qui concerne les robots les don n es les plus compl tes sont celles fournies par l IFR international fede ration of robotics r actualis es par l IPA de Stuttgart 460 Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 TABLEAU i Evolution comparative des parcs robotiques en Europe au Japon et aux Etats Unis Ann es Japon USA Europe 1983 30 000 8 000 13 700 1984 44 000 13 000 20 500 1985 65 000 20 000 30 000 1986 87 000 26 000 40 000 1987 106 000 30 000 46 000 1988 152 000 35 000 53 000 1989 220 000 37 000 67 000 1990 240 000 45 000 80 000 Sur le tableau on constate que l Eu rope au sens large se place au se cond rang toin derri re le Japon mais bien plac e devant les USA La Communaut europ enne totalise pr s de 66000 unit s qui repr sentent 80 6 de celles d nombr es en Eu rope et 18 des robots install s dans le monde La figure 6 montre nettement l envol e japonaise avec pr s de 240 009 robots mais aussi en Europe la forte pouss e en Allemagne qui pr c de largement l Italie la Fran
25. ce et la Grande Bretagne as 5 E S ih 5 D La distribution des robots par pays et par nombre de salari s dans l indus trie fig 7 fait appara tre une forte ro botisation par nombre de salari s pour le Japon la Su de et la RFA De 1983 1990 le nombre de robots install s au Japon a t multipli par 8 tandis qu en Europe et aux USA les facteurs de mul tiplication taient voisins 5 8 et 5 6 res pectivement Il est particuli rement int ressant d ob server la forte croissance des robots en Allemagne durant les 20 derni res an n es fig 8 car cela est certainement Fig 6 Distribution des robots par pays doc IFF IPA d c 90 r v lateur de l volution pr visible dans d autres pays de la Communaut europ enne est vident que cela aura un retentissement sur l hygi ne et la s curit dans les pays concern s partir de 1980 l volution est sensible pour aboutir en 1989 une croissance de pr s de 27 par an On notera toutefois que la France et la Grande Bretagne ne suivent pas le m me d ve loppement malgr un nombre res pectable de robots install s 11 000 en France et 7 000 en Grande Bretagne ces 2 pays occupent les derni res places si l on observe la r partition du nombre de robots pour 10 000 salari s Domaines d utilisation des robots en RFA fig 9 Les applicationstraditionnelles le sou dage point point le soudage
26. cidents can be avoided if at all stages in the life of the system design construction and use the safety aspect is considered as seriously as other factors availability production rates etc Robotics Automation Man machine system Occupational accident Prevention Industry European community Robots et ensembles automatis s Impact de leur utilisation sur les conditions de travail au sein de la Communaut europ enne La Direction Sant et S curit DG5 de la Commission des Communaut s Europ ennes a confi l Institut national de recherche et de s curit NRS une tude intitul e Utilisation des robots et ensembles auto matis s et leur impact sur les conditions de travail au sein de la Commu naut Europ enne 1 JP Vautrin service Electronique S curit des syst mes centre de recherche de l INRS Nancy en collaboration avec R Edwards inspecteur principal du Health and safety executive HSE Birmingham et P Nicolaisen consultant en s curit robotique Stuttgart Cette note issue d une tude confi e FINRS par la Communaut euro p enne est constitu e de quatre parties glossaire des termes relatifs 4 l automatisation en g n ral analyse des facteurs indiquant le niveau d automatisation et le degr d interf rence avec l op rateur ou l intervenant diff rents domaines de l automatisation depuis le manipulateur asservi des mouvements r p titifs jusqu
27. e rentrent pas dans la cat gorie des quipements de travail Tou tefois certains robots de r ducation sont sp cifiquement con us comme des postes de travail pour permetire l op ra teur d voluer dans un environnement de travail et pourraient ce titre entrer dans le domaine quipements de travail Ces robots de r ducation en cours de d veloppement seront confront s au probl me de l interaction homme machine tels que la fiabilit du syst me de commande la qualit des logiciels ainsi que les syst mes de supervision et de contr le Au nombre des projets int ressants contr le d un manipulateur via une articulation d paule contr le d un robot via les mouvements de la t te robotique interactive pour assistance des personnes qui n ont plus enti rement l usage de leurs mains dans leur travail au sein de l in dustrie manufacturi re robot personnel pour un mode de vie ind pendant unit de soins command e par micro ordinateur pour le foyer ou l h pital poste de travail robotis pour le bu reau destin manipuler des dossiers ou des livres lourds contr leur actionn par la langue pour manipulateur mont sur chaise roulante robot d alimentation pour des personnes en foyer souffrant d un handicap moteur extr me unit mobile robotis e de r ducation Lutte contre l incendie S curit SAFFAR Ce robot est actuellement d velopp par un groupe d univer sitaires
28. e britannique l importance du facteur humain dans la gen se de ces accidents donc l im portance accorder la formation En L sions n ayant pas n cessit l hospitalisation incidents Autres l sions ayant entrain Amputation lhospitalisation 11a Gravit des l sions Membre inf ri inf rieur Rte R p SX AA f SA R Ny ZA R RY SAS 7 Membre X3 sup rieur S Tronc 11b Si ge de la l sion Autre personnel mr installateur 1 11c Cat gorie du personnel acci dent Maintenance pr ventive Visite surveillance Travail Pour un normal r glage Pour sa ung mise Kit au point Suite un incident 114 Activit de l accident l origine de l accident Autre Mode r glage Mods semi automatique a Mode automatique 11e Etat et mode de marche du sys t me lors de accident Syst me semi automatique automatique Syst me incluant robot ou manipulateur 42 111 Syst me l origine de l accident Fig 11 R sultats de l enqu te r alis e en France sur 54 accidents survenus entre 1983 et 1988 outre on devra tre attentif au fait que la pr vention technique et les sp cifi cations de s curit sont souvent insuf fisantes et expliquent en partie au moins l accident En donn es compl mentaires sur les 284 accidents recens s 52 sont sur venus lors de mouvements progra
29. e co activit homme automatisme source Japonaise accident corporel d une personne cras e entre un v hicule automatique et un pilier dans une usine de fabrication de papier Alors qu il chargeait des rouleaux de papier non trait sur des v hicules au tomatiques puis les fixait Sur une ma chine enduire installation destin e enduire le papier de r sine synth tique un travailleur a eu l abdomen cras entre un v hicule qui arrivait et un pilier Lorsque l interrupteur de mise en route est actionn les v hicules s achemi nent automatiquement proximit de l emplacement o leur charge un rou leau de papier doit tre plac e sur la machine enduire Alors que la victime tait occup e son travail conform ment aux modalit s prescrites le v hicule a effectu son vi rage et s est rapproch de la machine enduire Le travailleur se penchant au dessus de la voie partir du poste situ sur la partie avant droite de cette machine n a pas vu le v hicule s ap procher de lui par derri re et a eu le ventre cras entre le poteau de c blage et le pilier 9 5 cm entre le deux Causes de l accident 1 La victime se penchait au dessus de la voie l avant du v hicule automa tique en cours d approche 470 ENCADR N 3 Enqu te japonaise recensant des incidents mettant en cause des v hicules guid s automatiques VAG e Un YAG heurte les portes
30. e disposait d un ensemble de r gles op ratoires concernant ce pro Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 c d mais elles n taient pas enti re ment mises en pratique Contre mesures n cessaires 1 En plus de l alarme installer un m canisme d arr t d urgence sur le v hi cule pour viter tout contact impr vu avec les travailleurs 2 D placer le pilier pour m nager un espace suffisant avec le poteau de c blage du v hicule et am nager la console du contr le de serrage en un lieu appropri 3 D ployer davantage d efforts pour am liorer le programme de sensibili sation des travailleurs la s curit et s assurer qu ils suivent plus scrupuleu sement les r gles op ratoires pres crites 3 2 2 Cas d un accident li une in fervention de maintenance source HSE accident corporel d une per sonne intervenant pour maintenance dans un site de stockage automatis Un syst me de stockage automatis tant en panne un d panneur p n tra dans le site afin d identifier le d faut en l occurrence un d tecteur de position Suite la d connexion de ce compo sant un signal lectronique fut envoy l armoire de commande qui eut pour cons quence de mettre en marche le syst me de stockage Le d panneur fut mortellement bless Le syst me n avait pas de protections telles que protecteurs fixes entourant l installation portes acc s verrouill s De plu
31. ec inter connexions entre les diverses compo santes fabrication gestion qualit as sist es par ordinateur que dans une coupe horizontale entre transport ma nutention li faut galement insister sur e couple homme syst me qui pose galement des probl mes d interfa age dans les modes automatiques mais encore plus dans les modes d interventions r glage programmation d pistage de d fauts Dans la mesure o l on tend vers une automatisation int gr e du syst me de production il est imp ratif d int grer la s curit dans cette d marche globale il fautdonc pr coniser une d marche de type SAO s curit assist e par or dinateur Dans cette optique deux approches sont possibles soit l utilisation de dis positifs de protection lectronique ca m ra vid o barrages supervis s par ordinateur soit directement la gestion Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 465 de la s curit par un ordinateur sp cialis o un ordinateur central en sup posant r solus tous les probl mes de s curit positive relatifs cette tech nologie L automatisation se d veloppe tr s ra pidement dans nos pays industrialis s Les nouvelles techniques et technolo gies pr sentent souvent des risques lev s pouvant souvent induire des ac cidents dramatiques les mouvements des robots sont amples en robotique fixe rapides impr vus pour l homme dans les cas de
32. en uvre 2 1981 Apr s un r glage le commutateur de d marrage fut pouss D c s En cours de r glage le manipulateur qui tait vers l arri re a avanc et a coinc l ouvrier contre la machine 3 1978 Un robot de soudage se mit en mouvement de mani re intem 7 jours En cours d op ration pestive en cours d op ration L ouvrier qui p n trait ce mo d arr t al a de fonctionnement ment l dans la zone d op ration fut projet par le manipu lateur contre la machine 4 1981 Les protecteurs avaient t enlev s sur le robot pour un r glage 3 jours En cours d op ration La main de l ouvrier fut entra n e lorsqu il souleva une pi ce d arr t absence de protecteur 5 1979 Suite un al a de fonctionnement du robot que l ouvrier tenta Pas d arr t En cours d op ration de r parer sans couper l alimentation sa main fut coinc e entre al a de fonctionnement le manipulateur et la pi ce en cours d assemblage 1979 Durant l inspection d un robot le manipulateur se mit fonc Pas d arr t Durant une inspection tionner de fa on erratique et heurta la main de l ouvrier 7 1981 Pendant l apprentissage du robot le manipulateur se mit Pas d arr t Durant l apprentissage fonctionner de fa on erratique et percuta le corps de l ouvrier 8 1981 Alors qu un ouvrier s appr tait nettoyer un quipement an Pas d arr t En cours d op ration nexe dans la zone op rationnelle du robot sans couper l ali durant un nettoyage partie
33. es exemples de protec TABLEAU XI Mesures pour une conception plus s re Cat gories de mesures Exemples en robotique R duction des risques degr s de risque aire d effet _ Protecteurs couverture de l aire de danger source Le Vitesse r duite en programmation Espace r glable des limites de mouvements Cl tures pas de pi ces projet es Freins efficaces Cha nes Mise en s curit des conducteurs Transition en tat de s curit suite l apparition de d faillances m thodes de s curit positive Surveillance des c bles courts circuits Protection contre les collisions limiteur de puissance moteur Diverses mesures pour la commande Protection contre les red marrages Maintien du freinage Possibilit d intervention en manuel afin d amener le syst me rapidement sous contr le R duction des d faillances de compo sants et des d fauts de fonctions R duction du risque d des erreurs humaines Tol rance aux fautes Commutation d arr t d urgence Commutation marche Commutation validation Composants de secours Protection de surcharge Surdimentionnement Redondance active passive Protection contre les dommages Influences de l environnement Surveillance de marche et maintenance pr ventive Conception ergonomique bo tier de programmation armoire de commande Aide au diagnostic Protection contre l
34. es surcharges Protection contre les d marrages intempestifs Avertissements rapides d tats dange ee reux du syst me Proc dure rapide de remise en marche apr s un arr t d urgence Visualisation d tat de marche Visualisation de d faut Avertissement avant la mise en mouvement du robot 476 Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 teurs consistent interdire ou pro t ger l ensemble de la zone robotis e Il est possible galement d envisager une protection de type anticollision consistant rev tir les axes de robot d un dispositif d tectant l approche ou la collision avec le personnel entra nant de ce fait l arr t des mouvements Mesures organisationnelles de s curit En ce qui concerne l industrie tradition nelle cet aspect est souvent n glig en faveur des mesures techniques Ce pendant en production automatis e les mesures organisationnelles de s curit deviennent essentielles au m me titre que les mesures techniques En rai son d une part de la complexit crois sante des syst mes et d autre part de augmentation des activit s telles que a programmation la maintenance te d pistage de fautes il devient plus dif ficile de mettre en place des solutions techniques id ales ou de les pr voir sans des mesures d accompagne ment organiser les activit s manuelles re quises qui peuvent tre ex cut es hors de la zone dangereuse
35. est dire toutes les fonctions de concep tion de planification de fabrication de qualit g r es par ordinateur Le syst me peut tre analys en coupe verticale qui montre les intercon nexions entre fonctions ou bien au ni veau le plus proche de la production par une coupe horizontale qui met en vidence des sous syst mes fonction nels tels que stockage transport ma nutention 2 EVOLUTION TECHNIQUE 2 1 Evaluation du parc actuel des ro bots et ensembles automatis s Deux facteurs influencent l valuation du parc r el des robots et ensembles automatis s la prise en compte variable selon les sources et les pays de ce qu est r el lement un robot maigr une d finition internationale pr cise et accept e par tous Les japonais par exemple ont parfois tendance inclure des mani pulateurs simples dans leurs statis tiques les sources d information contes tables que ce soit par les associations nationales de robotique ou par les constructeurs les chiffres fournis sont souvent inexacts Dans le premier cas ils sont parfois sur valu s afin de mettre en valeur le haut taux de tech nicit du pays concern Dans le se cond ils sont quelquefois manipul s pour des raisons de confidentialit et de concurrence Quoi qu il en soit ces valuations m me inexactes n en recouvrent pas moins une r alit industrielle Ily a sans doute une forte corr lation entre le nom
36. estif d une machine voisine ou m me loi gn e L activation accidentelle d un capteur de production peut entra ner la mise en uvre d une op ration de transfert 5 Les effets des erreurs humaines o des d faillances de composants ne peuvent pas toujours tre appr ci s avec exactitude La d faillance d un composant critique peut conduire l op ration incorrecte d une machine 6 L tat de la machine pendant les interventions est significatif Il peut tre n cessaire d intervenir avec des sources d nergie encore pr sentes De plus l tat de la machine peut tre Associations d employeurs Associations professionnelles Consultants Fig 14 R seau d innovation technologique 472 Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 m connu au moment de l interven tion La machine peut tre capable de mouvements en raison de l activation d un capteur de production du mou vement normal d une partie de la ma chine ou de mouvements r siduels pression restante dans un cylindre 7 Les normes existantes qui viteraient les accidents si elles taient bien mises en uvre ne le sont pas ou le sont de fa on incorrecte Les concepteurs les constructeurs et les utilisateurs au raient d les adopter mais ne l ont pas fait en raison de l ignorance r elle ou simul e Cela est vrai en particulier pour les petites et moyennes entre prises l enqu te men e en Allemagne par l IPA met
37. et non pas directement des robots in dustriels au sens strict Leur degr de gravit est faible moyen 1 17 jours d arr t Cependant J Carlsson note que certains de ces accidents auraient pu avoir des cons quences graves et m me dramatiques Le r glage en cours d op ration et la r paration sont responsables de plus de 80 des ac cidents relat s Cela montre que les ac cidents en robotique ne surviennent pas g n ralement durant des condi Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 tions normales d exploitation mais suite des al as de fonctionnement Au Japon Le minist re du Travail du Japon a pro c d de son c t une tude des ac cidents impliquant des robots indus triels Elle concerne la surveillance de 190 usines qui utilisent des robots dans le processus de production Elle recense 13 incidents sans cons quences dramatiques o toutefois des situations de presqu accidents sont apparues et 11 accidents dont 2 mor tels tableau IX En fait jusqu fin 1984 5 accidents mortels sur robots et 11 sur machines commandes nu m rique se seraient produits au Japon compte rendu de mission rapport in terne du Laboratoire national d es sais TABLEAU V Activit de l accident au moment de la collision d apr s J Carlsson TABLEAU VII Incidents impliquant les robots industriels Phase dans laquelle l incident
38. eurs de fa on de grandeurs g n rale d placement m caniques lectriques d organes assurant les chimiques distance fonctions ci dessous vitesse acc l ration pression d bit b Site ouvert changeant construction b timent travaux publics c Autres nucl aire laboratoire de chimie de biologie Fonctions assur es Asservissement d une grandeur Limitation de cette m me grandeur Transport Manipulation Fig 1 Dichotomie industriel non industriel Fig 2 Dichotomie action m canique contr le de processus gt Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 457 de nouveaux robots dans les secteurs nucl aires hospitaliers et agricoles se ront apport es car ils auront naturel lement un impact sur tes conditions du travail du personnel concern m me s ilne s agit pas de machinerie au sens strict du terme Cette d marche est l gitim e par le titre de la Directive qui a trait aux quipements de travail en g n ral En ce qui concerne le terme condi tions de travail il a t interpr t comme g n ral comprenant l hygi ne au poste de travail la pr vention des accidents du travail l ergonomie L automatisation a des effets contra dictoires On observe des aspects prin cipalement positifs comme l loigne ment du personnel des zones et des produits dangereux la diminution de la fatigue musculai
39. hez le cons tructeur l apprentissage apprentissages direct par syntaxeur par t l com mande l la v rification de trajectoire le r glage l l entretien le d pannage le d pistage de dysfonctionnement Durant toutes ces phases l homme peut tre en relation normale ou acci dentelle avec les parties mobiles du ro bot Le personnel susceptible de lap procher peut tre identifi de fa on non exhaustive les techniciens chez le constructeur les op rateurs lors des op rations d apprentissage les r gleurs et techniciens sp cia lis s en soudure par exemple les personnes travaillant sur d autres machines proximit du robot les visiteurs le personnel distrait Dans la plupart des cas on aboutit un syst me homme robot plus o moins complexe mettanten contact un homme avec un robot et ses prolon gements pince outil pi ce manipu l e Les robots ne cr ent pas de risques vraiment nouveaux par rapport des syst mes traditionnels comportant des organes en mouvement Toutefois la pr sence d nergies tr s importantes et le d placement d organes mobiles anim s de mouvements rapides 2 10 m s parfois impr vus cr ent des conditions sp cifiques d accidents e Collision une personne peut tre bless e lors du mouvement du robot par une partie de celui ci le bras par exemple une pi ce en cours de ma nipulation
40. interfa age entre l homme et le syst me tous les niveaux du sys t me sous syst me robot sous sys t me machine sous syst me ordina teur En fait l introduction des nouvelles techniques et technologies change a nature de la fatigue subie par l homme cette derni re devient men tale et psychique Comme nonc par R Troxler SUVA Suisse l occasion du colloque de lA SS Association in ternationale de la s curit sociale en mai 1988 Friedrichshafen l am na gementorganique du travaiisur crans et postes de commande ou plus exac tement la pr sentation de l information rev t une importance de plus en plus grande afin de minimiser les erreurs d information et de signalisation donc ies risques L outil de lautomaticien devenant de plus en plus l cran de visualisation il est craindre une augmentation de la fatigue visuelle des op rateurs Ce probl me est d j bien connu pour les secr taires et d ailleurs de tout person nel utilisant des syst mes de traitement de textes Il est cependant craindre si lon n y prend garde une augmen tation du risque Il faut toutefois d mystifier ce risque en le limitant au probl me de lumi re et de contraste en liminant les risques se condaires que repr sentent les rayon nements non ionisants et ionisants dont le niveau est faible Au 1 3 nous avons insist sur l im portance des infterconnexions tant dans une coupe verticale av
41. ique Augmentation des mutations de postes Diminution des mutations de postes les mu tations de production ne concernent pas l homme Nouvelles sources de risques cr es par le robot Elimination des zones risques presse forge Cahiers de notes documentaires n 49 4 trimestre 1992 463 Il ne peut en tre autrement puisqu il s agit d une modification importante des moyens de production dans les industries manufacturi res Cette influence peut se r v ler positive ou n gative selon les cas Bien que ta robotique soit principalement appli qu e dans le but d atteindre une meil leure productivit industrielle il est in d niable en outre qu elle permet une transformation du travail et par voie de cons quence qu elle permet d esp rer une am lioration des conditions de ce lui Ci En revanche la robotique par sa na ture m me ou en raison de moyens in suffisants de pr vention mis en place peut entrainer des contraintes pour l homme et m me des risques nou veaux dont on commence appr hen der la nature et les cons quences Aspects positifs la robotique comme moyen de promotion de la pr vention Contrairement aux machines semi au tomatiques comme les presses par exemple qui n cessitent une pr sence humaine dans leur voisinage les ro bots industriels durant leur phase au tomatique fonctionnent hors pr sence du personnel Cette technique conduit donc l
42. is que de nombreux syst mes d aide sont disponibles pour les as pects technico conomique de la con ception des robots industriels ques tionnaires pour l analyse de poste de travail banques de donn es et cata logues pour divers composants pro grammes pour CAO collections de 50 lutions prouv es programmes pour calculs de rentabilit il existe une norme demande non satisfaite con cernant l aspect humain en g n ral Les aides requises pour la planification des mesures de s curit industrielle peuvent tre distribu es entre les 2 do maines suivants d finition du probl me et objectifs c est dire analyse de risque t ches dangereuses personnesexpos es ob jectifs de s curit EDUCATION ET FORMATION LA SECURITE EQUIPEMENT ET PROTECTION INDIVIDUELLE Fig 18 Spectre des mesures de s curit CONCEPTION SURE processus quipement manufacturier solution du probl me et r alisation c est dire gamme de solutions s lection int gration et installation 4 2 3 Gamme des mesures de s curit Dans les publications sur la s curit in dustrielle et aussi dans les normes et les guides de bonne pratique il est usuel de distinguer les diff rentes me sures de s curit par rapport diff rents points de vue comme le principe sous jacent ou l objet de la mesure prise tout en r alisant une diff rencia tio
43. iste couverte d huile et percute un poste de chargement e Des vibrations inhabituelles provoqu es par une roue motrice cass e sont l origine d un d placement de la charge par inadvertance e la suite d un probl me de freins deux YAG se percutent Les freins d un YAG tombent en panne unilat ralement provoquant le tournoiement du v hicule L utilisation 24 h sur 24 du YAG n cessite le remplacement des piles plusieurs fois par jour e la suite d une baisse de la pile l unit de contr le du YAG ne peut plus fonctionner correctement ce qui conduit des dysfonctionnement e Les piles de tous les VAG se d t riorent en m me temps entra nant l arr t complet de la production d une usine 2 Le dispositif de s curit sans contact du v hicule tait con u pour mettre un son d avertissement en cas de re p rage de tout obstacle se trouvant dans sa zone dangereuse mais il n tait pas quip d un m canisme d immobilisation du v hicule 3 La console du contr le du serrage n tait pas install e en un lieu respec tant les conditions de s curit et au cune protection telle qu une barri re n tait pr vue pour viter le contact entre l op rateur de cette console et le v hicule 4 L espace interm diaire entre le pilier et le poteau de c blage du v hicule taittel qu il existait un risque que l op rateur se fasse coincer entre eux 5 L usin
44. l mentation sa main fut heurt e par le manipulateur 9 1981 Un robot d assemblage tait en cours de r paration quand il Pas d arr t En cours de r paration d marra soudainement la main du travailleur fut heurt e 10 1981 Un robot d assemblage tait en cours de maintenance quand Pas d arr t En cours de maintenance un assistant de l ouvrier mit en route le robot Le manipulateur heurta la main de l ouvrier 11 1982 L ouvrier utilisait une soufflette pour d gager les copeaux d un Pas d arr t En cours d op ration tour sur lequel les pi ces taient transport es par le robot lorsque sa main fut coinc e entre le robot et la pi ce lors d un nettoyage partiel Cahiers de notes documentaires n 149 48 trimestre 992 467 En France Une enqu te sur 54 accidents survenus entre 1983 et 1988 a t men e par questionnaire ferm L analyse des donn es recueillies a permis de fournir les principaux indi cateurs de ces accidents savoir la gravit des l sions l activit de l acci dent le si ge de la l sion l tat de marche du syst me lors de l accident la cat gorie du personnel accident et le syst me l origine de l accident fig 11 En Grande Bretagne Une tude plus r cente a t men e sur 284 accidents survenus entre le 18r avril 1987 et le 31 mars 1991 Cette tude g n rale concernant l automatisation comprenait des machines et syst mes commande num rique des
45. l arc l assemblage et la manutention de pi ces ainsi que l association robot machine outil repr sentent 75 des robots install s en RFA en 1990 lais santloin derri re les applications mer gentes que sont la peinture l encol lage l barbage le moulage Les 4 derni res ann es renseignent sur la croissance des divers types d appli cations fig 10 Les pentes significa tives de l accroissement montrent le d veloppement de lassemblage de l association robot machine outil de la manutention de pi ces en g n ral du moulage du soudage l arc et de la palettisation Le soudage point point continue malgr tout se d velopper Les autres applications peinture en collage inspection malgr un nom bre significatif de robots install s stagnent encore Industrial robots installed State end 1989 En sise D D Robot Istaitation in Federal Republic of Germany Industrial robots installed per 10 000 production workers wage and salary earners Fig 7 Distribution des robots par pays et par nombre de salari s doc IFF IPA d c 90 PO PT A Fig 9 Domaines d utilisation des robots en RFA doc IFF IPA d c 90 Fig 10 Robots industriels et leurs applications en RFA doc IFF IPA d c 90 Britain IFF IPA d c 90 i 2 o oO Number of Industrial Robots nn B 75 76 7 18 79 Q7 82 83
46. l effectif humain permanent ou temporaire qui intervient sur le site de l usine Le syst me nerveux est l ensemble de l organisation de l information et des circuits de d cision de l usine c est le software de l usine les quipements correspondants sont inclus dans le syst me physique Le syst me flux de produits est le flux physique de tous les composants en trant dans l usine qu il s agisse de ma ti res premi res d articles de condi tionnement de semi finis de pi ces de rechange de fournitures pour les ordi nateurs La diff rence essentielle entre l usine de demain et celle d aujourd hui porte sur trois aspects augmentation de l interface entre les 4 sous syst mes flexibilit des flux de mati re et de produits afin de r pondre un march mouvant informatique passant d une fonction de constat celle d aide la d cision Fig 3 IHustration de la coactivit homme machine 1 3 1 Les robofs comme moyens de manutention Les robots peuvent servir mouvoir les pi ces les outils de production ou les deux la fois Manutention de pi ces On retrouve de fa on g n rale les fonctions transport et travail sur la pi ce associ es la fonction manuten tion La figure 3 illustre la fabrication tradi tionnelle o l homme intervient pour les fonctions de transport et de manuten tion la machine assurant la fabrica tion L automation d un tel
47. lateur industriel 7dus trial manipulator robot Manipulateur plusieurs degr s de libert commande automatique reprogram mable multi op rations mobile ou non destin tre utilis dans les applica tions d automatisation industrielle R seaux locaux oca area networks Moyens de communication entre divers syst mes machines ordinateurs ter minaux Robot mobile mobile robot Le robot est mont sur une base mobile command e automatiquement qui est en fait un chariot ou un v hicule auto guid Syst me automatis de production Il n existe pas de d finition reconnue d un syst me automatis Toutefois dans les travaux normatifs de l ISO TC 184 WG4 un syst me automatis est d fini par sa composition Une configuration mi nimale d un syst me automatis est compos e de 2 o plusieurs machines industrielles incluant un syst me de manutention de mat riau de syst me s lectroniques pro grammable s ou au minimum de moyens d action de coordination entre machines Syst me expert expert system Sys t me bas sur des r gles ou des connaissances utilisant un programme dans lequel entrent des r gles de conception et d o l on ressort un guide ou une solution pour r soudre un pro bl me d ing nierie par exemple T l manipulateur ie emanipulator Manipulateur con u pour effectuer un travail dans un milieu diff rent et ou loign de celui
48. les de travailler de fa on autonome dans des environnements non structur s Ces robots devraient tre intelligents dot s de capacit s de d tection et aptes prendre des d cisions en temps r el ainsi que des mesures ad quates pour faire face des situations impr vues Il existe plusieurs projets en collabora tion sur le plan international dans les domaines suivants construction de tunnels dont l exploitation mini re g nie civil et construction applications sous marines m decine s curit et lutte contre l incendie applications do mestiques L annexe 1 liste un certain nombre de projets pilotes en cours d tude 2 3 Cons quences possibles au ni veau de la s curit La robotique et l automatisation d une fa on g n rale ont une incidence sur l hygi ne et la s curit tableau Il TABLEAU II Effet de la robotisation Aspects n gatifs Perte de travail ou perte d un savoir faire ou maintien de t ches manuelles r siduelles Transfert un travail identique conservant un stress de m me nature ou changement de type de stress et de l inten sit correspondante passage d un stress physique un stress mental Aspects positifs Cr ation d un nouveau travail pius qualifi maintenance programmation R duction de l effort physique R duction du stress mental limination de la monotonie du poste cycle de travail fixe Isolations sociale et phys
49. m m s 20 lors de mouvements en cha n s 33 suite l actionnement pour des causes diverses de capteurs 42 468 Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 suite des mouvements intempestifs 40 suite une consignation d faillante 26 suite une d faillance de syst mes de s curit fig 12 Une tude allemande conduite par le BIA sur 83 accidents cons cutifs la d faillance du syst me de com mande apporte un compl ment utile d informations sur l accident d auto matisation fig 13 Interventions mineures int gr es au cycle op ratoire ou destin es garder la machine an op ration 174 eoit 61 D blocaga suite 48 17 al as Alimentation 37 13 Nettoyage 33 116 R glage da machine pi ce Op ration normale 27 9 5 Interventions majeures en relation avec la mise en uvre de la machine ou auite des al as 88 solt 31 D pistage de fautes 27 9 5 et entretien Mise au point Rectification de PTEE fautes et entretien 27 9 5 programme Autre Personne trang re au site Non connue Non Fig 12 R sultats de l enqu te men e en Grande Bretagne par le HSE Fig 13 R sultats de l enqu te men e en RFA par le BIA N 284 40 1 Pied 9 I FF 1 4 1 T te sp cifi Etat et mode de marche du syst me lors de l accident 284
50. min les diverses connexions afin de favoriser sa compr hension l autre une s curit industrielle 10 tapes du probl me la solution e Identification du probl me et ana lyse e D finition des objectifs Limite de l aire de planification Analyse du poste de travail pr liminaire d taill e e Gamme de solutions pour les fonctions requises Evaluation de solution alternative et choix Conception du syst me d tail l e Installation et essai e Evaluation objectifs r sultats e Am lioration r vision 9 tapes pour une s curit indus trielle e Diff rents probl mes de s curit industrielle analyse de risques Objectifs de s curit industrielle prenant en compte les aspects r glementaires Aire de probl me aire de risque lt aire de pianification choisie Gamme d activit s dangers po tentiels pour diverses cat gories de personnel e Gamme de solutions t conception dispositifs de s curit mesures d s curit organisa tionnelle dispositifs de s curit duelle formation indivi e Evaluation choix en accord avec les crit res de s curit industrielle prenant en compte les param tres techniques organisationnels et co nomiques e Int gration des mesures de s curit dans les solutions g n rales e Evaluation des mesures de s curit e Am lioration r vision Tand
51. n en termes de qualit Nous suivons ici une classification par objet des mesures de s curit fig 18 DISPOSITIF DE SECURITE technique MESURES ORGANISA TIONNELLES DE SECURITE Cahiers de notes documentaires n 149 48 trimestre 1992 475 Conception s re La conception s re est tr s complexe aborder mais il est possible d tablir un petit nombre de cat gories de me sures parmi les plus importantes voir tableau XI avec quelques exemples La conception s re doit tre associ e trois aspects la cat gorie des mesures de s curit choisies par exemple la r duction du risque de laquelle composants et sous syst mes sont tirer les exigences minimales et souhai t es de la s curit industrielle plani fi e les possibilit s de mener bonnes fins une o plusieurs solutions Dispositifs de s curit On engiobe sous ce terme tous les l ments de s curit qui offrent une pro tection active et ne peuvent pas tre mis en uvre par une action d lib r e de l homme lls sont fond s principale ment sur la s paration entre l homme et la zone dangereuse soit par une protection mat rielle pro tecteurs murs interdisant toute ap proche par une d tection de l approche et ou du contact par des barrages im mat riels des planchers sensibles des d tecteurs d intrusion coupant les mouvements dangereux En fait tous c
52. nus dans le monde impliquant des robots ou d autres machines associ es tableaux Il et IV 466 TABLEAU ill Accidents et incidents relat s par P Nicolaisen Demarrage soudain et non programm D signation 1 N Remarques Rapport d accidents impliquant les robots 54 15 dus une protection insuf industriels et les syst mes associ s fisante t 4 Rapports d incidents impliquant les robots 94 18 dus une protection insuf industriels et les syst mes associ s fisante Rapports d accidents impliquant des ma chines de structure semblable celle des 13 robots industriels Rapports d incidents impliquant des ma chines de structure semblable celles des 9 robots industriels Total 170 TABLEAU V Causes des 170 accidents ou incidents relat s par P Nicolaisen Cause Non arr t de la machine ou du robot Mouvements incontr l s N Remarques dont 13 4 accidents et 9 inci 56 dents impliquant le syst me de commande Incidents impliquant la pince ou l outil 25 Total 170 N nombre d accidents ou d incidents En Su de J Carisson quant lui rapporte les r sultats d une enqu te effectu e en Su de pendant la p riode 1979 1988 Elle concerne au totai 36 accidents dont la r partition en fonction des di vers param tres est pr sent e dans les tableaux Y VIII La plupart de ces ac cidents impliquent des manipulateurs
53. o se trouve l op rateur qui le commande en temps r el ven tuellement avec l assistance d un au tomatisme XAO X assist par ordinateur computer assisted X Techniques permettant d aider la r alisation de fonctions diverses X l aide d ordina teur s CAO conception assist e par ordinateur FAO fabrication QAO qualit GPAO gestion de produc tion IAO ing nierie PAO planifi cation interaction indirecte une action par tie de A passe par B C avant de re venir sur La totalit Un syst me est compos d l ments ou sous syst mes Cela ne signifie pas qu ilest seulement la somme de ses l ments Le syst me est un fout non r ductible ses parties Le fout implique l apparition de qualit s mergentes que ne poss daient pas les parties L organisation C est le concept central de la syst mique C est l agencement de relations entre composants qui produit une nou velle unit poss dant des qualit s que n ont pas ses composants L organi sation rev t deux aspects qu il faut analyser s par ment l aspect struc turel et l aspect fonctionnel La struc ture renseigne sur la hi rarchie sous forme d organigramme La fonction d crit le programme Les deux aspects sont compl mentaires La complexit La logique cart sienne tend vers la sim plification des ph nom nes en limi nant l incertain l inconnu ou l al a toire Dans un s
54. oigner l homme des ma chines etdes produits trait s Cet loi gnement est en soi un facteur de s curit Rappelons que sur les presses travailler le m tal froid l accident est cons cutif la coincidence entre la descente de l outil et l entr e de la main de l op rateur dans la zone de travail Cette co ncidence est li e des dys fonctionnements au niveau de la ma chine ou des protecteurs La robotique et de fa on g n rale l automatisation des moyens de production liminent naturellement les risques m caniques durant les phases automatiques du ro bot Cet loignement de la zone de tra vail du robot n est cependant pas sys t matique et une pr sence humaine inopportune est toujours redouter Sur les machines traditionnelles les facteurs responsables d accidents ou de maladies professionnelles peuvent tre class s en cing groupes de fac teurs physiques chimiques biolo giques physiologiques psychologi ques cf encadr n 2 ll est connu que a robotique a une in fluence positive sur la qualification du personnel Une tude men e en Alle magne par la soci t Audi dans ses usines le confirme Avant l introduction de la robotique il y avait seulement 25 de personnel qualifi en m tal 464 ENCADR N 2 Facteurs physiques chimiques biologiques physiologiques et psychologiques de risques Facteurs physiques mission de poussi res ou de gaz dans la zone de tr
55. ors de la mise en uvre d une politique de pr vention Les diff rentes tapes sont les suivantes la r glementation la normalisation les documents de type guide lines les sp cifications de s curit les re commandations des services de pr vention Ces actions sont bien s r placer dans le cadre europ en cf R solution du Conseil du 7 mai 1985 concernant une nouvelle approche en mati re d har monisation technique et de normali sation 85c 136 01 4 1 Consid rations g n rales 4 1 1 Philosophie de s curit Dans le domaine de l automatisation les robots occupent une place sp ciate et privil gi e G n ralement ce qui est adapt la robotique l est galement par extension l ensemble des sys t mes automatis s C est pourquoi les observations pr liminaires contenues dans le document normatif ISO 10218 noter que les experts europ ens ont beaucoup contribu la r daction de ce document qui vient d tre repris en norme europ enne peuvent tre consid r es comme une excellente r f rence sur la philosophie de s cu rit prendre en compte afin d as surer une pr vention adapt e cette forme de production Les caract ristiques de fonctionne ment des robots peuvent diff rer de celles des autres machines et quipe ments Les robots peuvent avoir des mouvements forte nergie dans un volume s tendant bien au del de leur
56. ouveaux moyens tels que intelligence artificielle reconnaissance de comportements syst mes experts appr hension de environnement vision sensations de froid de r sistance locomotion robots autonomes sur rail guid s automatiquement commande mixte commande par programme com mande manuelle t l manipulation Applications de l automatisation de nouveaux domaines dans de nou velles branches de l industrie A l origine les premi re applications de la robotique sont apparues dans l in dustrie automobile en Europe aux USA au Japon Ce d veloppement se poursuit et s intensifie dans la mesure o des fonctions qui taient rest es manuelles sont automatis es Toutefois on assiste gaiement une entr e de la robotique dans les sec teurs suivants le b timent et les tra vaux publics l agriculture et la sylvi culture l extraction mini re la cons truction navale le recyclage les ser vices publics h pital nettoyage r paration et inspection d installations publiques ponts et routes les stations de remplissage l espace l industrie ali mentaire conditionnement abattoir boucherie les travaux sous marins 2 2 2 Les applications des robots mobiles autonomes RMA En ce qui concerne l industrie nu cl aire l application est une obligation li e l effet Tchernobyl Dans ce cas il s agit de faire voluer un robot mobile en environnement nucl aire pour des op r
57. pos sible afin de fournir aux autres des informations tr s pr cises permettant d affiner l op ration en cours Robotique agricole Des recherches importantes sont en cours dans le monde Une vingtaine de projets d envergure sont en cours de d veloppe ment Des prototypes sont actuellement exp riment s robots cueilleurs d asperges de fleurs de safran robots animaliers traite automatique des vaches tonte des moutons robots forestiers abattage d arbres transport de grumes INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE ET DE S CURIT 30 rue Olivier Noyer 75680 Paris cedex 14 Tir part des Cahiers de notes documentaires 48 trimestre 1992 n 149 ND 1895 N CPPAP 804 AD PC DC du 14 03 85 Directeur de la publication D MOYEN ISSN 0007 9952 ISBN 2 7389 0249 9
58. processeurs PES qui sont con us et r alis s pour une application donn e Aucun chiffre ne peut tre avanc dans ce domaine mais il est certainement beaucoup plus faible que celui des API En ce qui concerne ces dispositifs le probl me de s curit fait l objet de deux assertions parfaitement antagonistes Les API n ont jamais t aussi s rs Pour traiter les s curit s il est pour le moins dangereux de faire confiance au seul automate qui rendent bien compte des pro bl mes nouveaux que posent les sys t mes dits PES comportement sous d faut interne comportement en pr sence de perturbations lectromagn tiques fiabilit et s curit des logiciels Pour r pondre la question principale Puis je d cider en toute qui tude de r aliser l automatisation de mon pro 462 cessus en faisant appel des syst mes programmables sans cr er de risques pour fe personnel charg de son ex ploitation il est n cessaire de continuer sinon d engager des tudes dans ces do maines nouveaux Toutefois il faut mentionner l existence d automates programmables d di s la s curit bas s bien souvent sur le principe de la redondance avec en plus renforcement des autocontr les ex Triconex aux USA Siemens en Alle magne T l m canique en France On les trouve bien souvent sur des ins tallations complexes en contr le de processus Leur nombre est relative ment fai
59. processus con siste rendre automatique le transport de pi ces et de mat riaux par lutilisa tion de chariots sans conducteur de convoyeurs et automatiser la ma nutention par un robot manipulateur par exemple Dans cette optique 3 types de relations peuvent tre mis en uvre type dissociation des 3 fonc tions typeB associationtransport ma nutention ex robot mobile manipu lateur e type C association manutention machine outil ex robot manipula teur Manutention d outil Le robot se substitue totalement ou partiellement aux autres machines On distinque quatre types de manutention d outils fabrication manuelle robot avec outil machine outil universelle o machine outil sp cifique Manutention d outil et de pi ce Il s agit soit de robot avec terminal mul tifonction soit de syst mes avec pos sibilit de remplacement outil pr hen seur 1 3 2 Syst mes de fabrication et sous syst mes Les sous syst mes du robot seul peuvent tre les suivants cin matique commande syst me de mesure termi nal Dans le cas d un syst me robo tique les sous syst mes associ s au soudage l arc par exemple sont il lustr s figure 4 On notera que la commande centrale agit sur le robot mais aussi sur la table tournante l ap pareillage de soudage les dispositifs de s curit La figure 5 illustre divers degr s d au tomatisation dans le cas d un proces su
60. questions instructions op ratoires cours pour programmeurs et personnel de maintenance Toutefois l utilisateur doit de son c t ceptation par le personnel pr voir une formation adapt e son personnel formation au sujet des dis positifs de s curit de la simulation de d fauts travail s r red marrage apr s collision qui vont bien au del des ins tructions usuelles et des explications sur la s curit commun ment com prise quelles pr cautions de s curit ont t prise Formation la s curit enseigne ment comment les mettre en uvre quelle maintenance et quelle pro c dure de r paration n cessitent elles Il est essentiel d informer le personnel pour lequel les mesures de s curit ont ANNEXE 1 Projets de robotique avanc e pilot s par le Royaume Uni Assistance en chirurgie Une tude a r v l que la voie la plus prometteuse r sidait dans des interventions combinant des techniques aussi peu invasives que possible une haute pr cision et la technologie des syst mes d imagerie m dicale La plupart d entre elles concernent la t te mais cela ne veut pas dire que le robot d assistance chirurgicale SARAH doive remplacer le chirurgien SARAH constitue en fait un outil de haute technologie permettant l intervenant humain d atteindre de meilleurs r sultats en un temps plus court Il utilise cinq modules le contr leur intelligent de haut niveau les
61. re la dissociation entre le travail de l homme et les cycles machine Mais il subsiste des aspects n gatifs si l on n y prend garde les nouveaux risques lors des interven tions n cessaires l accroissement des accidents lors de la coactivit homme automatisation L objet de cette tude sera de mon trer l impact actuel et pr visible de l automatisation sur les conditions de l homme au travail Il faut d s pr sent insister sur les probl mes de qualification de for mation et de bien tre au travail qui de toute vidence ont et aurontune influence correctrice sur les acci dents 1 3 D veloppements sur les syst mes et les l ments Guy Benchimot repr sente le con cept usine par l interaction de quatre syst mes Le syst me physique production ma nutention stockage inclut les automa tismes et l informatique industrielle n cessaires son fonctionnement de m me que les quipements pour la maintenance et la s curit le sous sys t me nerg tique le sous syst me b timents Transport Manutention Fonction de la machine outil Chariot a robot pick and place meulage transporteur robot portique tournage gt convoyeur robot SCARA presse grue manipulateur Soudage v hicule guid forgeage automatiquement moulage assemblage 458 Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 Le syst me humain englobe la totalit de
62. rents ordres des quences de montage peuvent tre obtenus rapidement par intercon nexion des syst mes d informations Un tel syst me donne un fabricant la possibilit de r pondre ses besoins de diversification des produits de d lai court et lui permet d accepter de nom breuses modifications m me tr s fr quentes Automate programmable industriel industrial programmable controller Composant lectronique base de mi croprocesseur s qui comporte une m moire programmable par un utilisateur non informaticien l aide d un langage adapt Cette m moire permet le stoc kage des instructions composant les fonctions d automatisme Un automate programmable a pour fonction de commander mesurer et contr ler au moyen des modules d entr es et de sor ties diff rentes sortes de machines ou de processus en environnement indus triel Automatisation C est le proc d qui permet d ex cuter une activit un pro cessus ou une fonction de machine sans intervention humaine Toutefois l automatisation peut coagir avec l homme qui peut soit entrer des infor mations soit effectuer certaines t ches Cahiers de notes documentaires n 149 48 trimestre 1992 ENCADR N 1 D finitions dans le cas de syst mes dits semi au tomatiques Automatisation int gr e du syst me de production computer integrated manufacturing Approche globale de l automatisation de l usine prenant en compte tous le
63. risques et d valuer les risques associ s Les mesures techniques de pr ven tion des accidents sont bas es sur deux principes fondamentaux l absence de personnes dans l es pace contr l pendant le fonctionne ment automatique l limination des risques ou au moins leur r duction pendant les inter ventions par exemple apprentissage v rification de programme dans l es pace contr l L observation de ces principes im plique plusieurs actions la cr ation d un espace contr l et d un espace restreint Une conception de la cellule robo tis e permettant que le plus grand nombre de t ches soit effectu l ex t rieur de l espace contr l des mesures de s curit compen satoires dans le cas d interventions l int rieur de l espace contr l Telle est la philosophie de s curit largement accept e dans le monde et plus particuli rement en Europe Tou tefois des divergences existent selon les pays mais elles ne portent pas notre sens sur des points fondamen taux On peut noter par exemple la va leur de la vitesse r duite en program mation le domaine d application du dispositif de validation linterverrouil lage la consignation Bien s r ces di vers points ne sont pas neutres en ce qui concerne la politique de pr vention mais ils ne sont pas d terminants pour opposer irr m diablement les poli tiques nationales de pr vention
64. rs vari s des petites ma chines de la taille d une fraiseuse verticale sur lesquelles une t te fixe dirige le faisceau laser vers un banc en passant par des lasers adapt s sur de grands portiques jusqu des syst mes tr s souples dont le laser est mont sur le terminal du robot Les robots de d coupage sont traditionnellement des lasers de classe 4 Toutefois une conception soign e de l enceinte peut autoriser la classe 2 Dans certains types de lasers tels ceux mont s sur portique mouvement libre en XY et limit en Z il est possible de r aliser des enceintes de classe f en utilisant un cran de protection rapproch e au tour de la sortie du faisceau Tr s souvent on a recours des barri res de s curit install es au tour du banc de la machine elles assurent ga lement une protection contre des dangers d ordre m canique Pour un syst me dans lequel la t te mettrice est fix e en position verticale et dirige le faisceau vers le bas il est relativement simple de s assurer que le laser b n ficie d un confinement s r on peut am nager des obturateurs physiques et des inter rupteurs limiteurs pour viter toute mise en service du laser s il n est pas au dessus du banc la partie inf rieure de ce dernier pouvant tre con ue de mani re ne pas r fl chir l faisceau et y r sister acc l ration charge nominale trans port e meilleure manutention et d autre part par l addition de n
65. s il n y avait aucune information au sujet de l entretien et du d pannage L op rateur devait en fait se d brouil ler pour faire au mieux L accident aurait t vit si d une part l on avait proc d une consignation correcte de l installation et si d autre part dans le manuel d entretien et de d pannage l on avait indiqu claire ment les cons quences possibles d une action sur des composants cri tiques en particulier sur le d tecteur de position 3 2 3 Cas d un accident li une in tervention sulte un al a de fonction nement source INRS accident cor porel d une personne effectuant une br ve op ration de nettoyage suite un al a de fonctionnement Le syst me comprend un robot alimen tantun ensemble automatis pour cou l e automatique de culasses en alu minium d clenchement de cycle manuel En cours d exploitation l op rateur a voulu ter une bavure d alu minium rest e dans le moule avant de relancer le cycle suivant Pendant ce temps le syst me a effectu un nou veau cycle blessant celui qui avait p n tr dans le cycle malgr les con signes L analyse montre l vidence plusieurs d fauts sur ce syst me En particulier il n y avait pas de protecteurs m ca niques autour du site ce qui autorisait un acc s facile De plus le recyclage par le bouton re lance cycle ne n cessitait qu une ac tion manuelle impulsionnelle et non une action mainten
66. s aspects de fabrication mais aussi de gestion Cellule robotis e Comme il n y a pas de d finition convaincante nous nous en tiendrons sa composition La cel lule robotis e comprend te robot quipement et logiciel c est dire le manipulateur mobile ou non l quipement de puissance et le syst me de commande te terminal o les terminaux tous les quipements dispositifs o capteurs n cessaires pour que le robot accomplisse sa t che touteinterface de communication qui met en uvre et contr le le robot pour autant que ces dispositifs p riph riques soient supervis s par le syst me de commande du robot Chariots et v hicules autoguid s au tomatically guided vehicles Ce type de v hicule motoris est capable de se d placer automatiquement l aide de sys t mes de guidage non m caniques Electronique programmable ou pro gramm e programmable electronic Appellation des syst mes lectroniques bas s sur un processeur et capables d effectuer des calculs au sens large Les composants en sont les entr es la m moire le s processeurs les sor ties le logiciel Intelligence artificieile artificial intel ligence Domaine de l informatique dont le but est de comprendre l intelli gence humaine en la mod lisant l aide d un ordinateur afin de construire un syst me qui agisse de fa on intelli gente soit seul soit en association avec l homme Robot manipu
67. s de per age et meulage Selon le degr d automatisation la fabrication passe d un syst me commande ma nuelle celui d un atelier flexible o toutes les fonctions sont automatis es 1 3 3 Automatisation int gr e du syst me de fabrication Probl me des interconnexions L une des tendances possibles de l usine de demain est l volution vers une approche globale de l automati sation dans l usine prenant en charge tous les aspects de fabrication du pro duit mais aussi de la gestion avec len semble des interconnexions TELLE safety facilities operator rotary welding table jig workpiece workpiece handling transport facility facility industrial robot welding facility Fig 4 Syst me robotique et sous syst me pour le soudage larc doc IFF IPA d c 90 PRODUCTION FACILITIES FOR DRILLING AND MELLING CJ Manual LIT Automated Manually controlled universal miling machine Universal milling machine with manua NC Drilling and Manu Flexible milling facturing m nu machining cell with facturing centre with pallet system storage Fig 5 Degr d automatisation d un processus de per age meulage doc IFF IPA d c 90 Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 459 Cette automatisation int gr e met en uvre la CAO la PAO la QAO c
68. strie Communaut europ enne 1 GENERALITES Her L interaction entre deux l ments peut tisation relation classique de cause effet Afin de bien caract riser l automatisa 7 elation temporelle dans laquelle un tion 6 indicateurs sont propos s dont v nement est suivi avec un certain quatre sont emprunt s aux travaux du d calage d un v nement B groupe de travail r uni en 1988 par le relation dite de r troaction ou de minist re du Travail fran ais feed back 1 Ce document fait l objet d une publication concert e en anglais et en allemand Cahiers de notes documentaires n 149 48 trimestre 1992 455 456 il est imp ratif de circonscrire au mieux les domaines d investigation souhait s par la Communaut Euro p enne dans le cadre de la convention CE INRS Pour aboutir cette clarification il est n cessaire de d finir un certain nombre de termes sp cifiques l au tomatisation qui font l usine d au jourd hui et encore plus celle de de main Atelier flexible total fu scale flexible manufacturing system Syst me dans lequel le contr le de production la pla nification et le syst me de fabrication automatique sont interconnect s afin de donner rapidement des consignes la fabrication En d autres termes les demandes de modifications de pro gramme les chargements de sp cifi cations tes diff
69. t les applications de nouveaux do maines Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 Nouvelles techniques de production L emploi de asers de puissance comme outil de d coupage de sou dage mais aussi pour graver ou traiter par effet thermique des mat riaux en surface est en forte progression De puis plusieurs ann es les sources laser sont devenues plus compactes afin de faciliter leur implantation voire leur in t gration directe dans les machines 2 Lorsqu ils agit de travailler froid sans modifier les propri t s m caniques et physiques des mat riaux la d coupe par jet d eau hyperbare est actuelle ment la technique la plus appropri e capable de s imposer l o le laser n est pas adapt Charg e d abrasifs l eau peut ainsi couper acier pierre compo site ou tout autre objet solide avec une grande pr cision Cependant lorsque les cadences ne sont pas trop rapides la d coupe plas ma oxyg ne pr sente galement cer tains avantages D veloppement des robots propre ment dits Le d veloppement du robot se poursuit d une part dans le domaine de l am lioration des performances vitesse 2 Le d veloppement r cent des lasers solides YAG offre aujourd hui la possibilit de conduire le faisceau par fibres optiques ce qui permet de les associer ais ment des robots industriels polyar ticut s selon 6 axes Les quipements de d cou page laser sont d ailleu
70. t d j utilis s titre exp rimental pour le per age de parois et le placement d explosifs Sur les chantiers du b timent cette in troduction est une ventualit Les fac teurs qui militent dans ce sens sont les dangers sur les chantiers les derni res statistiques d accidents sur chantiers en France montrent Fur gence d actions dans ce domaine la difficult du recrutement de per sonnel la qualit du produit demand la maintenance C estainsique destentativessont faites d une part dans le d placement de charges masses de 50 kg de longues distances et d autre part dans le d placement d outils lissage de dalles et pon age de bal vres asp rit s des plafonds et des murs Des prototypes sont galement disponibles pour la manutention de barres de b ton la peinture et l ignifugeage de poutres m talliques En travaux routiers il y a d j m ca nisation tr s importante sur les chan tiers 2 2 3 Applications exemplaires de robotique avanc e Lors d un sommet de l OCDE en 1982 il a t convenu que la robotique avan c e devrait faire sp cifiquement l objet d un programme international de ro botique avanc e IARP Dans le cadre de ce programme on a list un ventail de domaines d application non indus triels pour lesquels les robots indus triels existants n taient pas adapt s Il fallait d velopper une nouvelle g n ration de robots avanc s capab
71. travail manuel sur une ligne de soudage ro botis e par exemple soit pour effec tuer intervalles r guliers un entretien du syst me changement d lectrodes par exemple soit de fa on intermit tente en r ponse des dysfonction nements du syst me ou de l usine mais aussi pour modifier les param tres du syst me ou de l usine 1 2 Champ couvert par l tude Deux dichotomies peuvent tre effec tu es l une selon le type de milieu d ap plicatif fig 1 l autre selon le type d ac tions de l lectronique programmable fig 2 I est entendu qu il ne rentre pas dans le champ de cette convention de pren dreenconsid rationl lectronique pro grammable L objectif est d analyser application en milieu industriel de type production manufacturi re et de type b timent travaux publics fig 1 On ex clut volontairement l automatisation de type contr le de processus dans l in dustrie chimique et nucl aire Toutefois afin d clairer au mieux la Communaut europ enne des infor mations concernant les perspectives Electronique programmable Milieu Milieu non L L industris industris a Site fix dans le sens d Domestique Domaines prinei de site tabli usine Productique production Chimie services divers h pitaux transports agriculture travaux sous marins Actions Commande de relais de Contr les et r gulation mot
72. ue ce qui permettait la personne de d clencher le cycle suivant tout en pouvants introduire sur le site de production 3 2 4 Cas d accident li une op ration de d pistage de faute source groupe quadripartite accident cor porel d une personne sur une ligne ro botis e de soudage dans l industrie au tomobile Sur une ligne de soudage un techni cien et un r gleur observaient le fonc tionnement d un robot depuis la sortie du flux des voitures par une ouverture faite dans les protecteurs fixes entou rant l installation Cette op ration de d pistage de fautes tait n cessit e par des d fauts constat s sur des sou dures En se rapprochant davantage pour mieux observer ils occult rent le faisceau de la cellule photo lectrique contr lant le passage des voitures Le robot s arr ta bien que la situation ne respecta pas la proc dure normale d entr e qui se faisait par une porte acc s verrouill e Ils purent commen cer observer les soudures le robot arr t Un des deux hommes informa un lectricien travaillant pr s de l que la cellule avait t franchie mais ce der nier ne comprit pas l intervention et crut qu on lui demandait de remettre en marche Il r activa la cellule et le robot l armoire de commande Le robot continua son cycle heurtant l un des hommes et le projetant sur le second heureusement sans cons quence f cheuse 3 2 5 Cas d un accident intervenant durant
73. ur es par rapport aux maigres r sultats atteints Fig 15 Ilustration de l homme utilis maladroitement dans un syst me automatique Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 473 4 2 2 Planification orlent e s curit Compte tenu dela situation d crite pr c demment il faut mettre en place une strat gie de planification Elle doit tre bas e sur un v ritable sys t me homme machine fig 16 qui permettra de consid rer les diff rentes activit s humaines les fonctions tech niques requises et la gamme des me sures de s curit correspondantes Elle doit prendre en compte qu un sys t me et ses l ments ne sont pas sta tiques mais n cessitent un d velop pement Avant que l application ne soit r alis e une d cision pr liminaire d cisive a d j d tre prise du point de vue de la s curit conception du robot conception des machines et dispositifs modes op ratoires vari s comme les modes automatiques semi automa tique programmation maintenance fig 17 Dispositifs de s curit protection individuella Fig 16 Syst me homme machine tendu KONSTRUE N ON nl me p Y Ad 2 A gt Fig 17 Etapes du d veloppement d un syst me robotis 474 Cahiers de notes documentaires n 149 4 trimestre 1992 S curit formation ducation Les proc dures suivantes d crivent l une une conception syst me dont on a li
74. usions partielles 1 En g n ral les accidents proc dent d interventions dans les sites de pro duction 2 Ces interventions peuvent tre li es enti rement o partiellement au cycle op ratoire ou bien sont relatives des op rations de maintenance de r pa ration ou de changement de para m tres TABLEAU X Facteurs de risques cat goriels Fr quence F Groupe risque Programmeur r gleur 57 Equipe de nettoyage 26 Equipe de r paration 4 Op rateurs 13 Temps de travail WT Facteur de risque R 5 1 140 5 520 5 80 85 15 _ __ _ oo Cahiers de notes documentaires n 149 48 trimestre 1992 471 3 Ces accidents sont souvent caus s par une d faillance de conception du syst me due des causes diverses les besoins d intervention n ont pas t pris en compte c est dire que la conception a t pens e seulement pour les op rations normales et pas pour les al as de production les solutions adopt es ne sont pas appropri es et ne permettent pas des interventions en s curit ou encoura gent m me la neutralisation des sys t mes de s curit l acc s demeure possible par con ception durant ie mode automatique 4 Les difficult s de production concer nant une zone du site peuvent se pro pager d autres parties Par exemple la mise en marche d un convoyeur peut conduire un d marrage intemp
75. yst me la complexit est partout Il est n cessaire de la conserver quitte admettre qu on ne puisse en saisir et comprendre toute la richesse Le degr de complexit d pend la fois du nombre de ses l ments et du nombre et des types de relations Le niveau d automatisation Les quatre concepts pr c dents per mettent de d crire un syst me auto matis On comprend ais ment que selon le degr d interaction d orga nisation et de complexit le syst me puisse tre aux deux extr mes soit un automatisme simple appel aussi au tomatisme rigide ou fixe accomplissant la seule fonction pour laquelle il a t con u et r alis soit un atelier flexible total soit m me un syst me de produc tion avec automatisation int gr e Le niveau de l intervention humaine Toutefois cette analyse propos e par A Meyer ne concerne apparemment que le syst me technologique Afin de rendre compte au mieux de la r alit du syst me homme automatisation il faut consid rer sur le plan de l interaction et de l organisation l influence de l homme op rateur ou personnel d in tervention Cette pr sence humaine enrichit galement la complexit et doit tre comprise comme incluse dans la totalit En fait l intervention humaine doit tre prise en compte autant pour l aspect structurel que pour te fonctionnel Elle peut tre n cessaire soit comme partie du cycle de production poste de

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