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Les robots s'attaquent à la transformation des aliments

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En raison des variables de l'industrie alimentaire, telles que la taille et la forme des produits, la dernière frontière de la robotique est la transformation des aliments

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Le traitement des aliments en grandes quantités a traditionnellement posé de nombreux problèmes aux robots et aux cobots, et a pris du retard par rapport à d'autres industries. Les aliments ont une variété de formes et de tailles et peuvent être de nature délicate. Ces variables peuvent constituer un défi lorsqu'un robot tente de saisir un article. Le délicat a souvent des exigences strictes en matière de qualité, ce qui le rend encore plus difficile à saisir (pensez aux fraises).

Les commandes de robots non automobiles représentent maintenant 58 % du total nord-américain. Les ventes unitaires au seul secteur de l'alimentation et des biens de consommation ont augmenté de 29 % en 2021 par rapport à 2020, selon l'Association for Advancing Automation (A3).

"Davantage d'industries ont reconnu que la robotique pouvait aider à inverser les baisses de productivité et à occuper les emplois répétitifs dont les travailleurs humains ne veulent pas. Ce n'est plus un choix de déployer ou non des robots et l'automatisation", déclare Jeff Burnstein, président de l'A3. "C'est désormais un impératif absolu. Comme nous le croyons depuis longtemps - et les utilisateurs continuent de le confirmer - les robots aident les entreprises à être compétitives, créant ainsi plus d'emplois pour faire face à leur croissance."

Les robots et les cobots sont utilisés de diverses manières dans la transformation alimentaire primaire et secondaire, partage A3. Parmi les applications courantes et émergentes, citons

La cueillette et la mise en place des fruits et légumes

Découpage et tranchage robotisés pour les fruits de mer ou le bœuf

Distribution robotisée pour la décoration de gâteaux

Nettoyage robotisé pour maintenir des environnements de travail sûrs

Robots de triage guidés par la vision pour les fruits et légumes

Palettisation et dépalettisation (emballage)

Certains robots peuvent même fabriquer des pizzas sans aucune intervention humaine.

Cobots

Contrairement aux robots industriels, les robots collaboratifs travaillent aux côtés des humains. Ils ne les remplacent pas. Les cobots sont faciles à programmer, ce qui permet aux producteurs d'aliments et de boissons de s'adapter rapidement aux nouveaux produits et aux exigences de livraison. Les bras des robots collaboratifs peuvent être reprogrammés, déplacés et redéployés, de sorte que même les petites installations peuvent gérer plusieurs lignes ou passer de la production au conditionnement sur le même espace

Les cobots sont généralement plus faciles à programmer que les robots industriels classiques, car ils peuvent être programmés par des non-experts et sont préférés pour une mise en œuvre rapide. Ils sont utilisés, entre autres, pour la manutention, l'assemblage, l'enlèvement de matériaux, les contrôles de qualité et le conditionnement des aliments.

Outils de bout de bras

Selon l'A3, l'un des progrès les plus importants de la technologie robotique pour la transformation des aliments a été l'introduction de pinces plus avancées. Il existe aujourd'hui des pinces souples qui peuvent manipuler rapidement, mais en douceur, des produits alimentaires sensibles comme les fruits et les légumes. D'autres types de préhenseurs, tels que les préhenseurs à vide, se sont également révélés prometteurs pour la manipulation d'articles délicats ou de forme irrégulière. De nombreuses pinces avancées sont associées à une technologie de vision robotique robuste pour guider le bras robotique, lui permettant de compenser les variations de forme des produits. Cela permet d'améliorer la précision et la cohérence des applications de traitement.

Les robots utilisent des pinces, qu'il s'agisse de pinces à vide, de pinces pneumatiques, de pinces hydrauliques ou de pinces servo-électriques, pour manipuler les articles. Le préhenseur à vide utilise une ventouse en caoutchouc ou en polyuréthane pour saisir les articles et offre un haut degré de flexibilité.

Nous avons voulu connaître le point de vue d'un fournisseur de robotique pour savoir comment la robotique est utilisée dans la transformation des aliments. Nigel Smith, président de TM Robotics, nous a parlé de ce sujet.

FE : Il n'a pas été facile d'ajouter des robots/cobots à l'industrie de la transformation des aliments en raison de la nature inhérente des aliments - différentes formes, tailles, etc. Comment les robots/cobots ont-ils été utilisés dans l'industrie de transformation F&B ces derniers temps ?

NS : Les robots collaboratifs en sont encore à leurs balbutiements par rapport aux types de robots traditionnels, il n'est donc pas surprenant qu'ils soient moins présents dans l'industrie alimentaire que dans d'autres industries. En raison de la nature sous haute pression de la transformation des aliments - qui exige une production rapide, peu de déchets et des temps d'arrêt minimaux - la plupart des installations s'en tiennent aux types de robots qu'elles connaissent et auxquels elles font confiance, qu'il s'agisse de SCARA, de cartésiens ou de 6 axes.

L'une des caractéristiques les plus précieuses des robots destinés à la transformation des aliments est un système de vision adéquat pour gérer les difficultés liées au traitement des articles de forme irrégulière. Le TSVision3D de Shibaura Machine est un bon exemple de la manière de gérer cette difficulté. Cette technologie utilise plusieurs caméras pour améliorer la vision du robot, lui permettant de voir la forme d'un article et de le ramasser de la manière la plus efficace. Ce qui est important pour les usines de transformation alimentaire, c'est que cela est également possible pour les articles non uniformes, comme les fruits et les légumes.

FE : En raison de la pénurie de main-d'œuvre, ainsi que de la pandémie, il semble que de plus en plus de fabricants de produits alimentaires et de boissons se soient tournés vers les robots et/ou les cobots pour remplir les rôles. Pensez-vous qu'il s'agisse d'une tendance actuelle ou de la vague de l'avenir ?

NS : Les robots et l'automatisation sont utilisés depuis longtemps pour améliorer la production dans tous les types d'environnements de fabrication, et leur popularité n'est pas prête de diminuer.

Nous savons que les robots sont utilisés pour le pick-and-place, la découpe et le tranchage des viandes et des fromages, le nettoyage et le tri, et la distribution dans la production de boulangerie. Quelles sont les autres applications utilisées dans l'industrie alimentaire ?

NS : Il existe déjà une pléthore d'applications potentielles pour les robots dans la transformation des aliments. En fait, il y a peu d'applications qui ne peuvent pas être robotisées avec un certain type d'automatisation. TM Robotics travaille avec plusieurs fabricants d'équipement d'origine (OEM) dans le monde entier pour concevoir des solutions robotiques uniques pour des applications telles que l'application de pâte de tomate sur une pizza, l'emballage de fromage dans des plateaux, la découpe et la décoration de gâteaux, pour ne citer que quelques-unes des applications les plus uniques auxquelles nous avons participé.

Y a-t-il des domaines de la transformation (ou de l'emballage) des produits alimentaires et de consommation qui n'utilisent pas de robots ou de cobots, mais qui devraient le faire ?

NS : L'un des avantages les plus évidents des robots est de retirer les humains des tâches potentiellement dangereuses. Dans la transformation des aliments, il existe plusieurs applications qui pourraient constituer une menace pour la sécurité des travailleurs. L'automatisation de ces tâches devrait être la première priorité.

Quels sont les facteurs décisifs pour qu'un fabricant de produits alimentaires ajoute des robots ou des cobots à sa production ?

NS : Le facteur décisif le plus important avant d'investir dans des robots est de considérer le retour sur investissement potentiel. Disons que vous envisagez d'utiliser deux robots SCARA. Les robots fonctionneront pendant trois quarts de travail par jour, six jours par semaine, 48 semaines par an. Une main-d'œuvre équivalente nécessite généralement deux opérateurs par équipe, ce qui équivaut à six opérateurs pour réaliser le même débit sur une semaine de travail.

Si l'on prend comme exemple le salaire moyen d'un opérateur de production, soit 40 000 dollars par an, la suppression de ces rôles permettrait de réduire les coûts de main-d'œuvre de 180 000 dollars par an. Cependant, même avec un robot, le travail humain n'est pas entièrement éliminé. Une bonne règle de base pour les estimations de la main-d'œuvre avec un robot est de 25 % des coûts actuels, ce qui réduit le budget total de la main-d'œuvre à 45 000 $ par an. Soustrayez ce chiffre du coût total d'achat du robot, et vous obtenez un retour sur investissement estimé pour la première année. Naturellement, la plupart des investissements dans les robots prennent quelques années avant d'être rentabilisés.

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