La demande de systèmes de transport intelligents et efficaces

Les conceptions modernes et personnalisées de convoyeurs de ligne d'emballage automatisés à grande vitesse, comme celui-ci conçu par NCC Automated Systems, comportent une commutation et une fusion de voies pour accélérer le flux de produits et pouvoir changer facilement de taille de produit et de SKU.Image reproduite avec l'aimable autorisation de NCC Automated Systems

Qu'il s'agisse de mises à niveau, de rénovations ou de nouvelles installations, les systèmes de convoyage doivent s'adapter aux systèmes d'automatisation existants, utiliser moins d'énergie et être encore plus intelligents que jamais, avec la capacité de s'adapter à l'évolution des tailles de produits ou d'emballages en une seule équipe. Dans le même temps, la propreté conforme aux normes sanitaires FDA, USDA et 3-A pour les produits laitiers est indispensable. De nombreux projets de convoyage sont spécifiques à l'application et nécessitent souvent un travail de conception. Malheureusement, les problèmes de chaîne d'approvisionnement et de main-d'œuvre peuvent retarder considérablement les projets conçus sur mesure. Une planification et un calendrier adéquats sont donc nécessaires.

Selon une enquête récente, "Conveyor System Market by Industry" de Research and Markets, la taille du marché mondial des systèmes de convoyeurs devrait atteindre 12,7 milliards de dollars d'ici 2027, contre une valeur estimée de 9,4 milliards de dollars en 2022, un TCAC de 6%. Les principaux facteurs moteurs sont l'adoption accrue de solutions de manutention automatisées personnalisées basées sur des spécifications de niche dans diverses industries d'utilisation finale et la demande croissante pour la manutention de plus gros volumes de marchandises, en particulier sur les marchés de la consommation/de la vente au détail, de l'alimentation et des boissons.

Selon le rapport, les investissements constants en R&D par les fabricants de systèmes de convoyeurs, accompagnés de réseaux de chaîne d'approvisionnement en croissance, alimentent la demande de solutions de convoyeurs au cours de la période de prévision. Selon l'Organisation des Nations Unies pour le développement industriel, la consommation de biens dans les pays développés devrait atteindre environ 30 000 milliards de dollars d'ici 2025. Cette augmentation devrait accroître la pénétration de l'automatisation industrielle et la nécessité de systèmes de manutention efficaces.

Alors que certaines applications spécialisées dans l'industrie alimentaire, telles que les produits en vrac et secs, impliquent souvent des systèmes de convoyeurs tubulaires fermés (par exemple, vide, traînée, etc.), l'étude montre que, par type, le convoyeur à bande devrait être le plus grand et l'un des marchés à la croissance la plus rapide. Les convoyeurs à bande peuvent gérer des capacités plus élevées à un coût par tonne-kilomètre nettement inférieur et couvrir de plus longues distances plus facilement et économiquement que les autres convoyeurs. Bien que de nombreuses applications alimentaires et de boissons dépendent spécifiquement des convoyeurs tubulaires scellés pour minimiser la poussière et préserver la propreté, l'étude indique que les convoyeurs à bande fonctionnent avec des systèmes de transport spécialisés dans les aliments et les boissons, en particulier dans les systèmes d'emballage et d'entreposage/distribution.

Peu importe le type de convoyeur, la propreté est un facteur déterminant dans notre industrie. "Les exigences sanitaires en constante évolution restent le principal sujet de discussion pour les fabricants d'aliments et de boissons", déclare Cheryl Miller, directrice du marketing de Multi-Conveyor. Cela signifie une plus grande demande de systèmes construits en acier inoxydable construits selon des directives sanitaires strictes, comme l'exigent la FDA, l'USDA ou les agences laitières, pour n'en nommer que quelques-unes. La conformité peut nécessiter des conceptions boulonnées, des bandes d'usure et des soudures continues, des supports sanitaires, des trous de nettoyage de modèle, des cadres en acier inoxydable et des composants de transmission de puissance spéciaux - et les normes sanitaires 3-A nécessitent une certification réelle.

ASGCO Complete Conveyor Solutions fournit des courroies, des rouleaux, des nettoyeurs de courroies primaires et secondaires, des produits de contrôle de la poussière et de plinthes, et plus encore, ainsi que des services de maintenance et de réparation, de raccordement de courroies et de balayage laser. Selon Ryan Chatman, directeur du marketing, les clients de la transformation des aliments ont besoin de bandes transporteuses antimicrobiennes et de bandes à bords fermés pour aider à prévenir la contamination des aliments.

Pour les convoyeurs à bande conventionnels, une bande entraînée par les bords peut avoir du sens pour plusieurs raisons. (Voir FE's Engineering R&D, 9 juin 2021.) FE avait interviewé Kevin Mauger, président de SideDrive Conveyor Company. Lorsqu'on lui a demandé pourquoi une entreprise choisirait un convoyeur à entraînement par les bords, Mauger a suggéré que le convoyeur puisse être entraîné en plusieurs points, en maintenant la tension de la bande uniformément partout. De plus, sans tambour rotatif ni cage, le convoyeur est plus facile à nettoyer, ce qui contribue à réduire le risque de contamination des aliments.

Cependant, un rouleau/moteur à tambour autonome entraînant un convoyeur à bande présente plusieurs avantages par rapport aux boîtiers d'engrenages et moteurs conventionnels, en particulier dans le domaine de l'assainissement. Alexander Kanaris, président de Van der Graaf, en a souligné quelques-uns dans une interview de FE Engineering R&D il y a quelques années. L'absence de boîte de vitesses et de moteur externe élimine les endroits propices à l'hébergement de bactéries, car le moteur et les engrenages sont internes et scellés dans le tambour du rouleau. Les changements au fil du temps ont également amélioré la cote de ces assemblages à IP69K, permettant des lavages avec des produits chimiques agressifs. Les ensembles de tambour peuvent accueillir des courroies standard et des courroies thermoplastiques avec un système de pignon, qui permet l'indexation pour le contrôle de position.

Les 5 meilleurs conseils pour optimiser le flux de produits dans une ligne d'emballage

— Kevin Mauger, président NCC Systèmes automatisés

Le système de nettoyage de bande de qualité alimentaire Excalibur d'ASGCO gratte la pâte collante de cette bande transporteuse avant qu'elle n'ait une chance de se déplacer plus loin, ce qui fait que la bande s'incline ou pénètre dans les roulements ou d'autres pièces. L'appareil peut être utilisé avec d'autres substances collantes comme le chocolat ou les protéines.Photo publiée avec l'aimable autorisation de l'ASGCO

Aujourd'hui, nettoyer et réduire au minimum les temps d'arrêt est un gros problème, et le nettoyage en place (NEP) devient plus une nécessité qu'un avantage. Rick Leroux, vice-président et directeur général de Luxme International, Ltd. (fabricant de convoyeurs à chaîne tubulaires), constate un intérêt accru pour les convoyeurs conçus avec des capacités CIP. De plus, les convoyeurs sont souvent équipés de composants de nettoyage des pièces en contact avec le produit pour prolonger les intervalles entre les cycles de nettoyage. Par conséquent, l'équipement fonctionne plus proprement et plus longtemps. Ce qu'il faut retenir, c'est que plus il y a de temps entre plusieurs nettoyages à sec avant un lavage humide, plus la disponibilité/la productivité de la chaîne de production augmente, explique Leroux.

Un exemple d'outil de nettoyage de bande est le système de nettoyage de bande de qualité alimentaire Excalibur d'ASGCO, qui a été installé dans une boulangerie du Midwest. Lorsqu'il est monté sur un convoyeur à bande, le dispositif en acier inoxydable (SS) empêche le retour de pâte. Dans la boulangerie, sans le dispositif installé, la pâte de report ne se dégagerait pas de la bande, ne s'accumulerait pas sur la surface de la bande et se frayerait un chemin dans les rouleaux de retour, provoquant un mauvais suivi de la bande et des dommages aux bords.

Cablevey, fabricant de convoyeurs à traînée tubulaires, a constaté un intérêt accru de la part des transformateurs d'aliments et de boissons pour le déplacement d'ingrédients en vrac et d'aliments surgelés, déclare Clint Hudson, directeur de l'ingénierie des ventes. L'avantage d'utiliser des convoyeurs tubulaires pour les produits secs en vrac est qu'ils réduisent la poussière au minimum, tout en gardant propre l'espace autour d'eux. Hudson affirme que les tubes Clearview de la société suscitent un intérêt accru, car les transformateurs peuvent voir le comportement du produit à l'intérieur et ils peuvent inspecter visuellement la propreté de leur convoyeur.

Dans les zones d'emballage, les préoccupations concernant l'hygiène sont aussi importantes que dans les zones de production, dit Leroux. Par exemple, il énumère quelques points clés :

Leroux note également que les transformateurs sont préoccupés par l'énergie. Ils préféreraient voir des systèmes alimentés de 20 ch plutôt que de 200 ch. Les fabricants de produits alimentaires recherchent également des systèmes et des équipements à faible bruit mécanique qui répondent aux spécifications d'air pur d'une installation.

Pour les nouvelles usines, il peut être facile de spécifier un équipement de transport modulaire et de l'assembler dans un système. Mais lorsqu'il est temps de mettre à niveau ou de remplacer des machines existantes, des conceptions personnalisées peuvent être une nécessité, et la plupart des sociétés de convoyeurs peuvent s'adapter à des systèmes "sur mesure". Bien sûr, un problème potentiel avec l'équipement personnalisé est la disponibilité des matériaux et de la main-d'œuvre, que certains fournisseurs signalent encore comme des problèmes dans la planification de dates d'achèvement réalistes du projet.

"La grande majorité de ce que nous vendons sont des composants modulaires conçus pour répondre à un large éventail de besoins des clients", déclare Hudson de Cablevey. "Cependant, il y a des clients avec des exigences très spécifiques que nos composants ne peuvent pas satisfaire. Notre département d'ingénierie fournit des services de conception pour répondre à ces besoins spécifiques. Les composants conçus sur mesure prennent un peu plus de temps pour arriver au client que l'un de nos -articles en rayon, mais les délais sont généralement acceptables."

La plupart des besoins en matière de convoyeurs sont satisfaits par des systèmes sur mesure spécifiques à une usine ou à une usine. ASGCO propose une gamme complète de services de conception et d'ingénierie », déclare Chatman. Grâce à sa vaste gamme de partenaires, ASGCO a été en mesure de réduire considérablement les problèmes de chaîne d'approvisionnement et de livrer les produits et services dans les délais.

"Les défis imprévus sur tous les marchés, pas seulement les aliments et les boissons, sont l'effet de retombée de l'effondrement de la chaîne d'approvisionnement et des pénuries de main-d'œuvre induites par la pandémie", déclare Miller de Multi-Conveyor. "Ces deux anomalies ont provoqué une augmentation de la demande de produits finis, ce qui signifie 'nous avons besoin de quelque chose et nous en avons besoin hier'. L'industrie de l'emballage a commandé des équipements pendant des années sur la base d'un temps de construction d'environ deux mois. L'état actuel de la fabrication mondiale ne sera pas hors de danger de si tôt. Planifier beaucoup plus à l'avance pour l'équipement d'expansion de l'usine, sachant que les livraisons dépasseront de loin la norme, doit être au premier plan de tous les CPG.

« Cependant, nous proposons également deux convoyeurs standard préfabriqués disponibles pour une livraison plus rapide », ajoute Miller. La gamme Success propose une chaîne standard, simpliste et sans lavage. Le processeur choisit parmi des largeurs et des courbes prédéterminées, avec des options de longueurs. Multi-Conveyor propose également ses systèmes de lavage sanitaire à profil bas Slim-Fit dans des longueurs et des largeurs préfabriquées. Eux aussi, bien que plus demandés, sont toujours plus facilement disponibles par rapport à une solution de convoyeur personnalisée, explique Miller.

Le transpositeur superposé fusionne trois ensacheuses en deux encaisseuses.

Fusion produit-décantation par transpositeur superposé—trois ensacheuses à deux encaisseuses.

Photos avec l'aimable autorisation de Multi-Conveyor

Défis des systèmes de manutention de colis par convoyeur

Multi-Conveyor a récemment installé un système pour manipuler le poulet congelé en sac. Comme c'est le cas avec la plupart des conceptions modernes, la flexibilité est essentielle pour maintenir le produit en mouvement. Les défis de cette application comprenaient :

Certains produits ne nécessitent que deux ensacheuses et livrent le produit aux deux voies allant directement aux systèmes à rayons X. Si une ensacheuse tombe en panne, le produit est transféré vers la troisième ensacheuse et livré au transpositeur qui sera alors positionné pour livrer les sacs vers le chemin de convoyage alternatif pour la voie maintenant vide de l'ensacheuse descendante.

Certains tarifs de produits nécessitent trois ensacheuses pour répondre au débit requis. La troisième ensacheuse livre le produit au transpositeur, qui répartira uniformément les sacs entre les deux convoyeurs de la voie d'ensachage alternée du niveau supérieur. Le troisième flux d'ensacheur passe ensuite à sa fusion sur/sous-servo respective sur chaque voie. Les servo-courroies du niveau inférieur positionnent le produit pour permettre aux sacs du niveau supérieur de tomber dans une ouverture créée par les servo-courroies.

Les commandes et les convoyeurs du multi-convoyeur pour la manutention des sacs font partie de son système global plus vaste qui comprend également l'indexation complète des caisses et la fusion des deux voies d'emballage des caisses en un seul flux de décharge vers un détecteur de métaux, un convoyeur à rouleaux aérien, puis vers le ligne de palettisation du transformateur. Le système de sacs et de valises est contrôlé par PLC et comprend plus de trois douzaines de VFD et une multitude de servos.

La planification de grands systèmes de manutention implique souvent plus que la simple localisation ou l'ajustement forcé des convoyeurs dans une disposition. En plus de répondre aux spécifications physiques d'une usine, un convoyeur doit respecter les codes électriques, avoir des matériaux compatibles et être spécifié pour l'intégrité de la corrosion, du service, de l'abrasion, de l'assainissement et du transfert de matériaux, explique Leroux. Un convoyeur conçu sur mesure est généralement un meilleur produit et conçu pour offrir une valeur à long terme plus élevée aux transformateurs, car il a été conçu spécifiquement pour répondre aux besoins des applications.

L'application des « convoyeurs intelligents » est vraiment déterminée par ce que les transformateurs alimentaires attendent d'une certaine application. Le déchargement d'un super sac d'une substance pulvérulente ou granulaire dans un récipient peut ne pas nécessiter plus qu'une fonction marche/arrêt d'une balance. Cependant, l'automatisation est un facteur important dans l'augmentation de l'efficacité des systèmes de convoyage, explique Chatman. Le moteur de l'automatisation augmente finalement la qualité des produits finis et la vitesse du système.

Multi-Conveyor utilise des communications opérateur-contrôle axées sur la technologie englobant des conceptions techniques fonctionnelles. "Nous utilisons des interfaces IHM et des servos qui permettent des changements plus rapides et plus efficaces pour alimenter diverses configurations d'emballage de ligne, d'emballage de caisses et de formation de palettes", explique Miller. "La flexibilité dans les formes, les poids et les tailles des produits est adaptée pour un débit accru et une expansion future." Cependant, elle nous rappelle que l'automatisation des convoyeurs n'est aussi bonne que les contrôles qui permettent aux systèmes OEM de la chaîne de production de « se parler » via des systèmes de communication standard.

Bien que les convoyeurs intelligents soient disponibles auprès de plusieurs fournisseurs, ils n'ont pas atteint un niveau d'adoption élevé en raison de la prime de coût en capital pour adopter des composants intelligents et les packages de contrôle associés qui sont nécessaires pour utiliser les données collectées à partir du convoyeur, explique Leroux.

Cependant, il dit que les principaux moteurs de l'industrie alimentaire pour rendre les convoyeurs plus intelligents sont le besoin de traçabilité et de validation des processus de nettoyage avec des applications sanitaires CIP sur le point post-kill, le RTE ou les transferts vers l'emballage.

Dans le cadre du programme de nettoyage, les convoyeurs intelligents doivent enregistrer le SKU du lot et associer ce SKU aux températures de l'eau du cycle de nettoyage sanitaire, aux temps de trempage, à la pression du jet de pulvérisation, à la température de l'eau et à la conductivité de la solution de nettoyage pour chacun des caustiques, acides et désinfectants humides. étapes de nettoyage. Des capteurs surveillent également la température de l'air et le temps de séchage de l'étape de séchage à air chaud pulsé, explique Leroux.

Fournir la validation d'un cycle de nettoyage sanitaire constamment répétitif et minutieusement exécuté peut être utilisé pour confirmer l'absence de variabilité dans un processus de lavage sanitaire éprouvé. La surveillance CIP intelligente alerte les opérateurs et peut interrompre/interrompre un cycle de nettoyage si un paramètre de nettoyage ne se situe pas dans les paramètres et le protocole spécifiés par le producteur alimentaire. Ce contrôle peut éviter aux producteurs d'aliments de traiter des lots hors catégorie qui doivent être rejetés. Il réduit le risque de rappels de produits en empêchant l'équipement mal nettoyé de libérer des bactéries ou des allergènes dans le produit final avant l'emballage.

Ressources:

"Les convoyeurs intelligents permettent une manipulation en douceur et un débit élevé dans la production de plats cuisinés", FE, 12 octobre 2021

"Le convoyeur sanitaire améliore la sécurité alimentaire et l'OEE pour le fabricant de barres nutritionnelles", FE, 11 août 2022