Améliorer ses opérations d’emballage grâce à une ensacheuse automatisée et à un palettiseur robotisé

Une usine de maïs automatise sa ligne d’ensachage et de palettisation afin d’améliorer sa production et de diminuer ses coûts de main-d’œuvre. La compagnie Agricor inc., située à Marion, en Indiana, ensache différents types de maïs moulu depuis 1983. Elle achète du maïs jaune produit par des fermiers locaux ou entreposé dans des silos, puis elle le transforme en trois produits différents : du gruau de maïs dégermé, de la semoule de maïs et de la farine de maïs. Initialement, la compagnie ensachait et palettisait les petits formats de sacs manuellement. Cette méthode se révélait toutefois poussiéreuse, inefficace et exigeante en main-d’œuvre; la compagnie décide donc de l’automatiser.

Emballer divers produits

Chaque année, la compagnie mout plus de cinq millions de boisseaux de maïs afin de produire du gruau, de la semoule et de la farine. Étant donné que ces produits n’ont pas la même masse volumique apparente ni le même volume apparent, la compagnie utilise trois formats de sacs de 100 livres et deux formats de sacs de 50 livres afin d’ensacher ses divers produits.

Par le passé, les opérations manuelles d’ensachage et de palettisation nécessitaient de quatre à six opérateurs par quart de travail, selon le format de sac utilisé. Un opérateur faisait passer les sacs remplis par un scelleur de sacs, de un à trois opérateurs empilaient les sacs remplis sur une palette, un opérateur nettoyait les dégâts, essuyait la poussière et remplissait le magasin de sacs vides de l’ensacheuse et un dernier opérateur manoeuvrait un chariot à fourche qui transportait les charges palettisées jusqu’à l’entrepôt.

Problèmes d’ensachage et de palettisation rencontrés

En ensachant et en palettisant manuellement ses divers produits, la compagnie était en mesure de produire des sacs de 100 livres de semoule et de format régulier à une cadence de 5 sacs par minute, des sacs de 100 livres de farine à une cadence de 3 sacs par minute, des sacs de 50 livres de format régulier à une cadence de 7 sacs par minute et des sacs de 50 livres de farine à une cadence de 4 sacs par minute. Afin de maintenir ces cadences et de répondre aux demandes des clients, la compagnie devait toutefois étaler sa production sur trois quarts de travail par jour, six jours par semaine, en plus d’engager un ou deux employés temporaires par quart de travail.

« En fait, nous remédions à notre problème de production en ajoutant de la main-d’œuvre » se rappelle Jack Jones, superviseur de l’entreposage et de l’emballage chez Agricor. « Pour les sacs de 100 livres, nous avions un opérateur qui palettisait les sacs à l’aide d’une machine. Les sacs de 50 livres étaient palettisés manuellement par deux opérateurs, voire trois en période de pointe. Afin de minimiser les risques associés à la manutention manuelle d’un si grand nombre de sacs, nous devions effectuer plusieurs rotations de personnel au cours de chaque quart de travail. Quand j’y repense, je me rends compte que nous avons été très chanceux de ne rencontrer aucun problème d’ergonomie; c’était d’ailleurs une inquiétude constante. »

Selon Steve Wickes, président d’Agricor, un autre problème résidait dans « les variations importantes dans le poids des sacs : le poids des sacs de gruau et de semoule affichait une différence d’environ une livre par rapport au poids cible, et la différence était encore plus importante dans le cas des sacs de farine. Et comme nous avions surtout tendance à trop remplir les sacs, chaque sac rempli nous faisait perdre un peu de produit et réduisait notre marge de profit. »

L’entreprise devait donc améliorer ses opérations d’ensachage et de palettisation, surtout si elle souhaitait augmenter sa clientèle. « Nous ne pouvions plus augmenter notre production, car notre ligne d’ensachage fonctionnait déjà à pleine capacité. Autrement dit, nous étions au point mort, affirme Wickes. Nous devions également augmenter notre précision de remplissage afin de minimiser les pertes de produit, en plus de réduire le nombre d’opérateurs et le temps requis pour ensacher et palettiser les produits. Nous avons donc décidé de complètement automatiser notre ligne d’ensachage et d’améliorer notre équipement de détection de métal afin de garantir une plus grande pureté de nos produits. »

Différentes possibilités d’automatisation

Wickes et Jones contactent plusieurs fournisseurs d’équipements d’ensachage et de palettisation. « Nous leur avons dit que nous cherchions une ensacheuse automatisée, un scelleur de sacs et un palettiseur robotisé qui seraient en mesure de traiter nos trois produits sans que nous ayons à effectuer des tonnes d’ajustements à chaque changement de produit, déclare Jones. Nous leur avons également dit que les équipements de la ligne d’ensachage devaient être installés dans une superficie restreinte; les fournisseurs devraient probablement concevoir une ligne de convoyeurs et un plan de disposition sur mesure afin d’intégrer tous les équipements dans un si petit espace. De plus, les anciens équipements devaient être enlevés et les nouvelles machines, installées sur une période de temps très courte, car nous devions maintenir notre cadence de production. En fait, le fournisseur disposait de deux fins de semaine consécutives, soit environ 96 heures, pour installer l’ensemble de la ligne d’ensachage. »

Lorsque Wickes et Jones comparent les divers éléments de chaque proposition, un fournisseur se démarque. « Pour chaque fournisseur, nous avons examiné le coût des équipements et de l’installation, le design et la qualité des équipements, la gestion de projets et le service après-vente. Nous avons conclu qu’un seul fournisseur nous proposait la solution la mieux adaptée à notre situation et à notre budget, affirme Wickes. Avant de prendre une décision définitive, nous avons expédié nos trois produits au fournisseur afin qu’il puisse effectuer des tests, puis nous avons visité une de ses installations à Toronto en plus de discuter avec un autre client en Saskatchewan. Étant donné que les tests ont démontré que l’ensacheuse du fournisseur pouvait facilement traiter nos trois produits et que les clients auxquels nous avons parlé n’avaient que des commentaires positifs, nous avons décidé d’acheter une ensacheuse automatisée pour sacs à gueule ouverte, un scelleur de sacs automatique et une cellule de palettisation robotisée. »

Le fournisseur en question est le Groupe Équipements Industriels de Premier Tech (IEG), dont le siège social est situé à Rivière-du-Loup, au Québec. IEG conçoit et fabrique des équipements d’ensachage, de palettisation, de dosage et de sécurisation des charges. Ses systèmes personnalisés et entièrement automatisés conviennent parfaitement aux produits secs en vrac.

L’ensacheuse automatisée et la cellule de palettisation robotisée

L’ensacheuse à haute cadence de la série PTK-1700 ensache des produits en poudre ou en granules. Elle utilise des sacs à gueule ouverte en papier, en polyéthylène et en polypropylène croisé et peut atteindre une cadence de 25 sacs par minute selon les caractéristiques du sac. L’ensacheuse, dont toutes les surfaces en contact avec le produit sont faites d’acier inoxydable, assure un processus exempt de poussière grâce à son contrôle total des sacs; elle est donc idéale pour les produits de qualité alimentaire et les applications qui présentent des exigences élevées en matière d’hygiène.

La cellule de palettisation robotisée de la série AR-200 peut prendre des sacs en provenance de quatre lignes différentes et palettiser jusqu’à 28 sacs par minute selon les caractéristiques du sac, la hauteur de la charge palettisée, la configuration de la cellule et d’autres facteurs.

Le contrôleur du robot comprend une interface utilisateur conviviale qui montre des dessins des équipements et de leur disposition afin de faciliter les opérations en mode manuel. L’interface affiche aussi les recettes préprogrammées; ainsi, l’opérateur peut y accéder rapidement pour effectuer un changement de format de sac ou de patron de palettisation.

Le palettiseur automatisé place automatiquement les palettes vides et les feuilles de fond, et son bras robotisé comprend un préhenseur à doigts munis d’un système d’ajustement en largeur.

L’automate programmable du système de palettisation utilise la protection « Collision guard software » de FANUC, qui permet de prévenir les dommages accidentels au préhenseur du robot ou aux autres équipements. De plus, la cellule de palettisation est entourée de plusieurs clôtures de sécurité de huit pieds de haut munies de portes à verrouillage réciproque qui assurent la sécurité de l’opérateur pendant les opérations.

Installer les équipements d’ensachage

La compagnie engage un mécanicien-monteur (Industrial Maintenance Specialists) et un entrepreneur-électricien (Rex Collins Electric) de la région afin d’installer les nouveaux équipements. Le soir du vendredi 15 février 2008, l’équipe du mécanicien-monteur, les ingénieurs du fournisseur et les opérateurs d’Agricor commencent à désinstaller la vieille ensacheuse. « Nous avons sorti la veille ensacheuse de l’usine et nous avons installé la nouvelle, se rappelle Jones, et la fin de semaine suivante nous avons installé le palettiseur robotisé, les convoyeurs et les autres équipements. Pendant ces deux fins de semaine, nous avons respecté notre horaire d’installation : le dimanche soir, nous étions prêts à reprendre notre production. C’était vraiment impressionnant, car nous devions faire preuve d’une grande précision en raison de nos contraintes d’espace. En fait, un des équipements est situé à seulement trois pouces du mur : cela montre à quel point la disposition du système est compacte. »

Maintenant, la compagnie emploie seulement trois opérateurs par quart de travail pour faire fonctionner sa ligne d’ensachage : le premier surveille l’ensemble des équipements, le deuxième est responsable du nettoyage, et le troisième manœuvre le chariot à fourche. À l’heure actuelle, la compagnie produit les sacs de 100 livres de semoule et de format régulier à une cadence de 9 à 11 sacs par minute, les sacs de 100 livres de farine à une cadence de 7 à 9 sacs par minute, les sacs de 50 livres de format régulier à une cadence de 15 sacs par minute et les sacs de 50 livres de farine à une cadence de 8 à 10 sacs par minute. Pour tous ces formats de sacs, l’ensacheuse affiche une précision de ±4 onces.

Améliorer les opérations d’ensachage de la compagnie

Depuis l’installation de sa nouvelle ligne d’ensachage et de palettisation automatisée, la compagnie a réduit ses coûts de fonctionnement et de main-d’œuvre de façon significative. « La nouvelle ligne d’ensachage fonctionne si rapidement que notre production est maintenant répartie sur deux quarts de travail, cinq jours par semaine, pour atteindre la production désirée, explique Wickes. Et le palettiseur robotisé a réduit nos coûts de main-d’œuvre, car en période de pointe nous n’avons plus besoin d’engager des employés temporaires afin de palettiser les sacs de 50 livres. Il a également éliminé les risques de problèmes d’ergonomie reliés à la manutention manuelle d’un grand nombre de sacs. »

La précision de l’ensacheuse a augmenté la marge de profit de la compagnie en réduisant les pertes de produit. « Nous sommes très satisfaits, déclare Jones. La marge d’erreur des pesées est minime; nos clients sont contents, car ils obtiennent exactement la quantité de produit qu’ils ont commandée. De plus, le nouveau détecteur de métal nous procure une meilleure tranquillité d’esprit étant donné que nous pouvons garantir la pureté de nos produits. »

Wickes et Jones sont tous les deux satisfaits de la formation post-installation et du service après-vente offerts par le fournisseur. « Les ingénieurs du fournisseur ont fait du très bon travail pour former nos opérateurs en fonction des nouveaux équipements, et cela a vraiment accéléré le processus d’adaptation, affirme Wickes. Bien qu’il nous reste encore beaucoup de choses à apprendre étant donné que les équipements sont encore relativement nouveaux, nous nous améliorons constamment. De plus, le fournisseur est toujours prêt à nous écouter et à nous aider. Si nous avons un problème, nous pouvons rejoindre le service technique jusqu’à dix heures du soir : il suffit d’appeler pour obtenir des réponses par téléphone, un service qui nous a grandement aidés. »