L'impact de la pandémie de coronavirus sur l'intérêt de l'industrie agroalimentaire pour l'automatisation

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La pandémie, ainsi que toutes les autres perturbations qu'elle a entraînées, a incité les transformateurs de produits alimentaires et de boissons à envisager au moins l'automatisation. Les travailleurs tombaient malades ou craignaient de tomber malades au travail - une crainte bien trop justifiée dans de nombreux cas. L'automatisation est considérée comme l'un des meilleurs moyens de répondre à cette crainte, dans l'immédiat et, surtout, à l'avenir.

"L'attitude habituelle à l'égard de l'automatisation, de la robotique et de l'intelligence artificielle, en particulier dans l'industrie manufacturière, était celle du diable" parce qu'elles tuent les emplois dans l'industrie manufacturière, explique Max Versace, PDG de Neurala, un fournisseur de logiciels d'inspection pour la vision industrielle. "Mais lorsque la pandémie a frappé, tout d'un coup, il n'y a pas de niveau d'automatisation proche du niveau requis pour que nous puissions continuer la production face aux exigences supplémentaires que la pandémie a mises en place."

La main-d'œuvre a été le problème le plus spectaculaire, celui qui a le plus attiré l'attention, du moins au début de la pandémie. Les travailleurs ne cessaient de tomber malades, en particulier dans les usines de transformation de la viande et de la volaille, qui sont rapidement devenues des centres d'infection dans leurs communautés essentiellement rurales. Entre les cas réels et la peur de la maladie, les transformateurs n'arrivaient pas à trouver suffisamment de personnel pour leurs usines.

La flexibilité a également joué un grand rôle pendant la pandémie, en raison des changements qu'elle a entraînés dans la demande des consommateurs. Dans certains cas, les transformateurs ont dû augmenter la production de certains produits grand public qui étaient soudainement très demandés en raison du stockage dans les garde-manger. Dans d'autres cas, il a fallu produire des produits en portions individuelles et d'autres UGS, ce qui a nécessité des taux plus élevés de changement d'emballage.

"Par exemple, la transformation de la viande comprend un haut degré de travail manuel depuis l'abattage et la dissection jusqu'au tranchage, et donc moins d'automatisation. Alors que l'emballage dans l'industrie de la transformation de la viande comprend déjà beaucoup d'automatisation", explique M. Kopcha. En revanche, la production de chocolat dispose généralement de lignes de processus entièrement automatisées. "Mais ici, l'emballage est moins automatisé, notamment pour les produits de campagne saisonnière, par exemple les citrouilles en chocolat d'Halloween. Avec des emballages et des blisters spécifiques, ceux-ci comprennent beaucoup de travail manuel."

Déterminer quels aspects du fonctionnement d'une usine se prêtent le mieux à l'automatisation est l'une des décisions les plus délicates et les plus difficiles qu'un transformateur puisse prendre. Chaque usine est différente, et les variables sont presque infinies. Cela dit, il existe certains principes généraux qui peuvent être appliqués, en tenant compte à la fois des besoins et du type d'équipement disponible.

"Partout où des solutions existantes existent sur étagère et/ou où un retour sur investissement clair peut être calculé, nous avons tendance à voir ces solutions adoptées en premier et plus rapidement", explique Decker Walker, partenaire et responsable mondial de l'agroalimentaire pour le Boston Consulting Group. "Les AGV [véhicules à guidage automatique], les processus de bras robotisés, le tri, l'inspection visuelle et la détection de corps étrangers sont autant d'exemples où nous avons constaté une traction précoce et rapide."

Pour déterminer le retour sur investissement d'une automatisation potentielle, il est utile d'examiner trois facteurs, explique Mark McGinnis, directeur de l'ingénierie des systèmes chez Applied Manufacturing Technologies : "Le débit, l'ergonomie et la qualité sont les trois principaux facteurs qui permettent de déterminer le retour sur investissement de l'automatisation." De toute évidence, plus le débit augmente, plus le besoin d'automatisation augmente, dit-il. "Si vous travaillez en deux équipes, vous devriez envisager sérieusement l'automatisation. Si vous avez trois équipes, il est peut-être trop tard."

L'ergonomie comporte de nombreux aspects : Les pièces à changer sont-elles trop lourdes pour que les travailleurs puissent raisonnablement les soulever ? Les pièces ou les outils doivent-ils être stockés au-dessus de la tête en raison de contraintes d'espace au sol ? Les employés doivent-ils se pencher ou se baisser de manière répétée, que ce soit dans le cadre des opérations normales ou pour le nettoyage et l'entretien ? Ce sont des signes qui indiquent qu'une machine doit être soit améliorée, par exemple avec des pièces de changement de format servocommandées, soit remplacée.

En ce qui concerne la qualité, l'automatisation peut apporter de la régularité aux opérations, mais son plus grand défi est de traiter des produits irréguliers. Si les produits sont de forme irrégulière ou variables, il est difficile pour l'"automatisation dure", qui fonctionne principalement par des moyens mécaniques, de traiter les produits avec cohérence. Dans ce cas, il est souvent nécessaire d'utiliser des systèmes de vision plus sophistiqués pour localiser et trier les produits, détecter les défauts et exécuter d'autres fonctions, ainsi que des outils sophistiqués pour les bras robotiques, tels que des pinces en caoutchouc ou des ventouses.

C'est l'une des raisons pour lesquelles l'emballage en fin de ligne, comme les encaisseuses et les palettiseurs, présente un fort potentiel d'automatisation, explique Steve Mulder, responsable régional de l'industrie des produits de grande consommation chez Rockwell Automation. "Nous avons constaté au fil du temps qu'à mesure que l'on se dirige vers l'emballage, la fin de ligne et la logistique, l'automatisation diminue peu à peu." Comme les clients exigent des charges plus spécialisées, il est de plus en plus courant de créer ces charges dans l'usine, plutôt que de les décomposer et de les reconditionner dans un entrepôt ou un centre de distribution.

Dans les opérations, en particulier dans le domaine de l'emballage, il faut souvent faire un choix fondamental entre flexibilité et haut débit. Plus de l'un signifie moins de l'autre - du moins selon la sagesse conventionnelle. Ce problème s'est intensifié pendant la pandémie, lorsque les transformateurs ont dû à la fois faire des pivots rapides entre les UGS et faire tourner certaines d'entre elles très longtemps, pour répondre à une demande accrue.

Depuis des dizaines d'années, les fabricants d'équipements ont progressé dans la lutte contre la dichotomie entre flexibilité et débit en intégrant le changement automatique, souvent à l'aide de servomoteurs pour repositionner les pièces de la machine. Mais le changement de format par servomoteurs est coûteux et, dans tous les cas, le changement de format ne représente qu'une partie de la perte de temps liée à la production d'unités de stock multiples. La vérité fondamentale est que plus une machine peut accueillir de tailles, plus elle sera lente à exécuter l'une de ces tailles.

M. Mulder donne l'exemple d'une encartonneuse dont le pas, ou la distance entre les unités, est de 12 à 15 pouces. Le pas doit correspondre à la largeur du carton plus quelques centimètres supplémentaires. Si un client professionnel, tel qu'un club store, arrive et souhaite des cartons plus grands, l'encartonneuse doit soudainement avoir un pas de 18 pouces. Si le convoyeur fonctionne à une vitesse constante et maximale, un pas plus large ralentira l'étuyeuse, ce qui augmentera le temps de remplissage des petits cartons.

Selon les observateurs, la robotique, bien qu'initialement aussi coûteuse, voire plus, que les servomoteurs sur les machines, offre la possibilité de maintenir à la fois un débit élevé et une grande flexibilité. Deux développements en cours rendent les robots plus polyvalents et capables d'ajouter de la valeur en de multiples points.

Les systèmes de vision s'améliorent, à la fois en termes de ce qu'ils sont capables de reconnaître et de la façon dont ils se coordonnent avec d'autres équipements. De plus, les robots collaboratifs, ou "cobots", sont conçus avec des limitations de leur portée et de leur vitesse de mouvement qui leur permettent de travailler en toute sécurité à proximité des employés.

D'autres technologies émergentes ont le potentiel d'apporter une autre dimension au traitement et à l'emballage. C'est le cas de ce que l'on pourrait appeler les convoyeurs sans courroie. Il s'agit de systèmes de manutention qui s'appuient sur des pièces autonomes pour transporter une charge utile.

Rockwell propose de tels composants, que M. Mulder appelle des "chariots indépendants", sur son système de manutention iTrak. Ils utilisent des enroulements du type de ceux que l'on trouve dans les moteurs électriques, mais aplatis, pour créer un champ électromagnétique qui interagit avec un rail et propulse la pièce. Le résultat est une machine qui peut varier le rythme de sa manutention instantanément, accélérant et ralentissant selon les besoins.

Les convoyeurs sans courroie ont le potentiel d'alléger l'un des problèmes les plus épineux auxquels les entreprises alimentaires sont confrontées pendant et, surtout, après la pandémie : maintenir la distance sociale. Par exemple, si les carcasses d'animaux se déplaçaient sur une ligne de découpe de manière indépendante, au lieu d'être attachées à une courroie ou suspendues à une chaîne, elles pourraient en théorie être accélérées d'une station à l'autre, puis ralenties ou arrêtées selon les besoins.

La question de savoir si et comment établir une distance permanente est l'une des choses que les entreprises alimentaires devront décider lorsque la pandémie sera retombée. L'un des principaux facteurs de la planification à long terme est de savoir si ces plans doivent inclure une autre pandémie.

Dans une enquête réalisée par AIB International, 78 % des dirigeants du secteur de l'alimentation et des boissons ont déclaré qu'ils se préparaient activement à une future pandémie mondiale, 30 % d'entre eux s'attendant à ce qu'il y en ait une autre dans les quatre prochaines années et 50 % dans la prochaine décennie.

"Je pense que les entreprises vont toutes parler et envisager des réponses appropriées aux perturbations du secteur, y compris une future pandémie", déclare M. Maddox de Bank of America. "D'après les conversations que nous avons eues avec nos clients au fil des ans, cela s'est déjà produit et cela continuera.

"Ce qui est différent aujourd'hui, c'est que nous disposons d'un exemple réel sur lequel nous pouvons nous baser et dont nous pouvons tenir compte dans notre planification future", poursuit-il. "Je prévois une augmentation des dépenses d'investissement au cours des prochaines années, car les entreprises continuent d'investir dans des machines qui serviront à plusieurs fins."

Même lorsque la distanciation n'est pas possible, l'automatisation - en particulier les technologies de dernière génération - a toujours le potentiel d'économiser de la main-d'œuvre. L'intelligence artificielle peut traiter et comparer des dizaines de variables dans un processus pour les mettre en corrélation avec les déviations qui conduisent à des défauts du produit - en fait, aller à la racine d'un problème beaucoup plus rapidement que les humains. L'Internet industriel des objets (IIoT) ouvre de nouvelles perspectives pour la surveillance et la maintenance des équipements, permettant une vigilance en temps réel avec moins d'intervention humaine.