25 % de gain de productivité grâce à la modernisation des machines de production
et à l’intégration de la robotique
Le fabricant canadien Labplas est spécialisé dans la production de sacs et d’accessoires d’échantillonnage stériles déclinés dans les tailles les plus diverses. Ils adaptent leur production aux besoins des clients et, pour ce faire, développent eux-mêmes leurs installations de fabrication. En modernisant ses équipements avec un contrôle sur base PC, Labplas a pu augmenter sa productivité et, de plus, intégrer des robots pick and place pour automatiser l’ensachage, jusqu’alors manuel.
Depuis sa fondation en 1987, Labplas a connu une croissance exponentielle. Situé à Sainte-Julie au Québec, l’entreprise travaille pour des clients issus de l’industrie alimentaire, agricole, vétérinaire et pharmaceutique. Outre des sacs d’échantillonnage stériles, elle leur fournit des kits de test ainsi que des sachets écologiques et biodégradables. Dans ce secteur, l’observation fiable des standards de qualité est cruciale. En effet, les sacs d’échantillonnage stériles doivent renfermer des éponges de prélèvement, des aliments, des médicaments ou des substances organiques qui doivent être testés en laboratoire et protégés de toute contamination.
Sa capacité à satisfaire les souhaits individuels de ses clients est un argument clé de vente de Labplas. C’est pourquoi l’entreprise développe, construit et réalise elle-même ses systèmes de fabrication ultramodernes. Elle a mis au point des machines capables de fabriquer des sacs à partir de différents matériaux, dans des largeurs allant de 3 à 33 pouces, et ce avec des changements minimum sur ses équipements. « De notre point de vue, nous disposons pour ces produits d’une des meilleures plates-formes technologiques au monde. Malgré tout, nous perfectionnons nos installations en permanence en misant sur une automatisation plus poussée afin d’obtenir un débit plus élevé pour plus de produits, tout en restant souples », déclare Benoit Brouillette, directeur général de Labplas.
Accroissement de la production grâce à une technologie de contrôle modulaire
Suite à la modernisation de plusieurs lignes de production de la série MM, Labplas a fait des ajouts de robots ainsi que des caméras GigE afin d’améliorer le débit, la répétabilité et le contrôle de la qualité. Sur ce plan, Labplas accorde de l’importance, avant tout, à la planification minutieuse de la plate-forme de contrôle, jusqu’au niveau des composants, afin que les machines restent suffisamment flexibles pour permettre une production adaptée aux souhaits des clients.
À titre d’exemple, Labplas voulait mettre à niveau sa technique d’assemblage afin de pouvoir déposer dans les sacs d’échantillonnage finis des accessoires, tels que des éponges, des lingettes, des cuillères ou des ciseaux, à l’aide de robots, et non plus manuellement comme auparavant. À cette fin, Labplas a évalué les possibilités offertes par les systèmes d’ensachage FFS (Form Fill Seal) et développé un nouveau procédé pour intégrer dans ces machines un robot delta à 5 axes.
L’objectif était que tous les composants (indépendamment du fabricant) travaillent ensemble en temps réel et que des données puissent être collectées pour le compte rendu et l’optimisation des processus. On voulait accroître le débit et faciliter aux opérateurs et au personnel de maintenance le passage entre différentes lignes. Étant donné que le PLC conventionnel du fournisseur précédent n’était pas en mesure de répondre à ces exigences ni de permettre l’intégration robotique demandée, l’entreprise a jeté son dévolu sur Beckhoff comme nouveau partenaire d’automatisation. Pour ce nouveau projet d’implémentation, le directeur du développement chez Labplas, Christian Fontaine, et son équipe ont travaillé main dans la main avec les ingénieurs d’application et d’assistance de Beckhoff Canada sous la responsabilité du Directeur Régional des Ventes, Ted Sarazin.
Une technologie d’entraînement puissante qui augmente la productivité
Dans le réaménagement des lignes de production, les premiers rôles ont été endossés par le matériel de contrôle de mouvement et le logiciel d’automatisation TwinCAT 3. Labplas utilise désormais des robots sur 15 lignes au total. Les robots Pick and Place et les autres axes d’entraînement sont équipés de servomoteurs AM8000 hautement dynamiques de Beckhoff, pilotés via les servovariateurs EtherCAT AX5000. L’ensemble est raccordé via la technologie monocâble (OCT – one cable technology) qui réduit le câblage car les systèmes de puissance et de retour sont regroupés dans un seul câble. De plus, Labplas a opté pour la carte optionnelle TwinSAFE Drive AX580x avec les fonctions de sécurité intégrées Safe Torque Off (STO) et Safe Stop 1 (SS1).
« Grâce au contrôle préliminaire dynamique intégrée, TwinCAT Kinematic Transformation assure des mouvements très précis même à des vitesses élevées et à une accélération extrêmement rapide. Néanmoins, l’essentiel est que la suite TwinCAT performante permet de piloter en temps réel non seulement les robots Codian, mais aussi l’intégralité de la ligne de machines », souligne Ted Sarazin de Beckhoff.
Matériel évolutif – adapté à l’industrie et à toutes les exigences
Les techniciens et les opérateurs interagissent avec les machines via les écrans de contrôle CP29xx raccordés via la technologie monocâble CP-Link 4 au PC embarqué CX2030. Doté d’un processeur double cœur Intel® Core™ i7, ce puissant contrôleur basé sur PC sert de contrôle principal pour toutes les lignes. Christian Fontaine explique : « Sur la ligne MM9 par exemple, le petit contrôleur intégré doit mettre à disposition la puissance de traitement requise pour l’entraînement de notre machine complexe à 7 axes de mouvement ainsi que d’un robot Delta à 5 axes et de deux autres à 3 axes. Et, en dépit de cela, il doit, en outre, avoir encore suffisamment de largeur de bande CPU pour la surveillance de la qualité et le logiciel d’optimisation. » De plus, le contrôleur Beckhoff supporte aussi des logiciels tiers sous Windows, comme la solution IA de Labplas, développée par l’entreprise pour le contrôle de la qualité, et fournit à cette fin des capacités de calcul suffisantes.
Les cartes compactes EtherCAT à haute densité de Beckhoff sont utilisées pour connecter les capteurs, les valves, les cartes de raccordement, les relais SSR ainsi que d’autres appareils.
Un gain de productivité et de flexibilité
Suite à l’implémentation de la solution de contrôle sur base PC, le retour sur investissement des lignes modernisées a été inférieure à un an. Labplas a augmenté la flexibilité de ses machines afin de pouvoir fabriquer des sacs dans un éventail élargi de tailles tout en diminuant les opérations de modification d’équipement. De plus, les bases ont été jetées pour un contrôle de la qualité amélioré et l’utilisation de robots afin de réaliser des processus de manière rapide et hautement efficiente.
Labplas est parvenu non seulement à accroître la qualité, mais aussi à augmenter le débit des installations, ce qui a débouché sur un gain de productivité de 25 % en moyenne sur les machines mises à niveau.
Liens :
Fiche du membre Beckhoff
www.beckhoff.com/plastics
www.labplas.com
Auteur :James Figy, Senior Content Specialist, Beckhoff Automation USA
Contact :Beckhoff Automation Ltd., Canada, email : sales@beckhoff.ca, www.beckhoff.com