Existe-t-il des machines de remplissage et de scellage de gobelets équipées de panneaux de commande numériques ?

Pourquoi les panneaux de commande sont-ils passés au numérique sur les machines de remplissage et de scellage de gobelets

Les machines de remplissage et de fermeture de gobelets sont désormais équipées de panneaux de commande numériques, au lieu de boutons mécaniques et d’interrupteurs. Bien que les commandes mécaniques offrent une certaine souplesse et conformité, les panneaux de commande numériques (ou interfaces homme-machine) offrent une souplesse, une conformité et un contrôle nettement supérieurs. Grâce à ces panneaux de commande numériques, les utilisateurs peuvent mémoriser plusieurs recettes de produits, surveiller et piloter les procédés, ainsi qu’établir des contrôles destinés à réduire au minimum, voire à éliminer, les erreurs. Ce sont ces fonctionnalités qui expliquent l’essor croissant de l’utilisation de panneaux de commande numériques sur les machines des industries agroalimentaire et pharmaceutique. Les clients de ces secteurs sont motivés par la nécessité d’assurer la qualité des produits et la traçabilité des lots.

Précision et reproductibilité : le rôle de la technologie de commande numérique pour atteindre une précision de remplissage de ±0,5 ml

Avec l’introduction des commandes numériques par servo-moteur, il n’est plus nécessaire d’effectuer un réglage manuel à chaque cycle de remplissage. Cela permet d’obtenir des tolérances de remplissage extrêmement serrées, d’environ ±0,5 millilitre, ce qui est essentiel pour le remplissage de produits visqueux tels que les yaourts, les sauces et les gels, car même un léger sur-remplissage peut entraîner une perte de profit significative. Les commandes numériques intègrent un système de rétroaction en boucle fermée qui compense automatiquement les variations d’épaisseur des produits. Selon le rapport « Packaging Efficiency Benchmark Data » de 2023, ce système permet de réduire les pertes de matière de 8 à 12 %. Cela signifie que chaque opération de remplissage est précise, même après des milliers de cycles effectués au cours d’un seul poste de travail. En outre, comme les opérateurs peuvent effectuer les réglages directement via un écran tactile intégré à la machine, il n’est pas nécessaire d’arrêter la ligne pour ces ajustements, ce qui permet d’économiser à la fois de l’argent et du temps.

Attribution de la conformité grâce à des journaux HMI traçables pour la FDA et les BPF
Les IHM numériques s’intègrent à des pistes de vérification infalsifiables qui suivent les paramètres de lot, les actions des opérateurs et les alertes relatives aux écarts hors spécifications. Ce type de piste de vérification répond aux exigences minimales de la réglementation FDA 21 CFR Partie 11 et des Bonnes Pratiques de Fabrication. Les journaux numérisés, horodatés et facilement accessibles remplacent les journaux papier, notoirement sujets aux erreurs humaines. En cas de non-conformité, ces données aident les entreprises à identifier rapidement la non-conformité et permettent un suivi approfondi des données en cas de rappel de produit. Cela est essentiel pour la production d’aliments pour bébés, de probiotiques et de vaccins. Les systèmes numériques offrent un contrôle d’accès basé sur les rôles afin d’empêcher les utilisateurs de modifier les paramètres du système. Le rapport Hygiene Compliance Review publié l’année dernière indique que les entreprises ayant migré vers ces systèmes réussissent apparemment les audits inopinés des autorités de régulation 40 % plus rapidement.

Développement logiciel centré sur l’utilisateur pour les machines de remplissage et de scellage de gobelets

Fonctionnalités de l'écran tactile : fonctionnement simplifié et assistance de l'opérateur dans plusieurs langues

Les machines de remplissage et de scellage de gobelets sont équipées d'interfaces à écran tactile pour un fonctionnement facile et efficace. Les utilisateurs peuvent modifier le volume de remplissage et inspecter ou résoudre les problèmes liés aux mécanismes de scellage directement au toucher. Selon le Packaging Digest de l'année précédente, le temps de formation dans de nombreuses usines agroalimentaires et pharmaceutiques a diminué de 40 %. En outre, la possibilité de faire fonctionner la machine en espagnol, en mandarin, en français et en portugais rend la communication entre les travailleurs multilingues de l’usine plus efficace. Par ailleurs, les responsables peuvent contrôler l’accès aux paramètres critiques de la machine.

Préréglages intelligents du système : basculez entre les tailles de gobelets, les viscosités et les profils de scellage d’un simple toucher

Les préréglages numériques, déjà programmés, permettent un changement instantané entre divers formats, ce qui est particulièrement avantageux pour les coemballeurs et les entreprises disposant d’une grande variété de références (SKUs), allant des pots de yaourt aux gels cosmétiques, en passant par les kits de prélèvement médical. Lorsque les opérateurs doivent changer de produit, ils peuvent facilement accéder aux paramètres sauvegardés concernant la viscosité, le profil du récipient et le profil de scellage. En moyenne, les changements de produit prennent 90 secondes ou moins. Cela élimine la frustration liée aux réglages manuels, qui engendrent des retards entraînant, selon le Process Automation Journal 2022, une heure d’arrêt toutes les six heures. En outre, la technologie intelligente permet de maintenir une précision de remplissage comprise dans une fourchette de ± 0,5 % par rapport à la valeur cible, quelle que soit la viscosité du produit à remplir.

Niveau d’automatisation et compatibilité avec le système de commande numérique

Les systèmes automatisés et les commandes numériques fonctionnent au mieux lorsqu’ils sont conçus pour le même niveau d’automatisation. Des commandes simples permettant le remplissage par lots et les changements de produit sont privilégiées pour les équipements semi-automatiques de remplissage et de scellage de gobelets. Toutefois, les lignes entièrement automatisées à plus haute vitesse exigent des commandes avancées, notamment l’analyse en temps réel dans le cloud, la surveillance et la maîtrise de l’OEE (Overall Equipment Effectiveness), ainsi que l’intégration aux systèmes MES et ERP via des API. Pour les lignes semi-automatisées et entièrement automatisées, les commandes et systèmes conçus pour des vitesses plus élevées entraînent souvent une capacité inutilisée ou des temps d’arrêt excessifs du système. De nombreuses lignes hybrides intermédiaires commencent par des mises à niveau simples des interfaces homme-machine (IHM), puis, à mesure que le volume et la complexité des produits fabriqués augmentent, intègrent des commandes fournissant des alertes précoces en cas de capacité système inutilisée. Des études sectorielles indiquent qu’une conception inadéquate du système de commande et une incompatibilité entre le niveau d’automatisation et le système peuvent entraîner une capacité inutilisée de 17 % sur une ligne d’emballage. Cela rend essentielle une investissement technologique ciblé sur le plan opérationnel et efficace.

Choix de votre niveau d'automatisation : incidences des fonctionnalités :

- Semi-automatique : les préréglages de recettes et les commandes manuelles permettent un changement rapide pour la production de petites séries et sur les lignes pilotes
- Hybride : l’OEE de base et l’historique des alarmes fournissent des analyses approfondies pour la production à volume intermédiaire avec plusieurs références (SKU)
- Entièrement automatisé : intégration au système MES/ERP et diagnostics à distance pour l’analyse prédictive, réduisant ainsi les arrêts imprévus.

Choisir la machine de remplissage et de scellage de gobelets dotée de commandes numériques adaptée à vos besoins de production

Capacité contre complexité : évaluation du retour sur investissement (ROI) entre les modèles semi-automatiques et entièrement automatisés.

Le choix entre une machine semi-automatique et une machine entièrement automatique de remplissage et de scellage de gobelets dépend du volume prévu et du niveau de contrôle souhaité. Les systèmes entièrement automatiques dominent le marché avec environ 42 % de parts de marché, produisant plus de 1 500 gobelets par heure. Ils nécessitent également très peu d’intervention de l’opérateur. Les systèmes entièrement automatiques permettent de réduire les coûts de main-d’œuvre de 30 %. Toutefois, ils impliquent des coûts d’investissement plus élevés et une maintenance plus spécialisée. Les systèmes semi-automatiques desservent environ 38 % du marché et conviennent idéalement à une production inférieure à 500 gobelets par heure. Ils offrent un contrôle accru à l’opérateur et sont particulièrement adaptés aux essais pilotes, aux entreprises d’emballage travaillant pour plusieurs clients et aux productions saisonnières.

Exigences en matière de débit : les systèmes automatiques sont supérieurs pour les grandes séries stables, tandis que les systèmes semi-automatiques conviennent mieux aux petites séries variables.

Stratégie main-d’œuvre : une automatisation accrue réduit le besoin en personnel tout en augmentant la demande de compétences techniques spécialisées.

Intervalle de réglage : Les systèmes semi-automatiques peuvent être adaptés à différentes formes de gobelets ou à des viscosités variables du liquide, sans nécessiter de programmation ni de validation d’un nouveau logiciel.

Anticipation : Les interfaces homme-machine (IHM) basées sur le cloud permettront une surveillance à distance de la maintenance prédictive.

La dernière génération de tableaux de commande numériques transforme la manière dont nous entretenons nos équipements. Elle nous permet de passer d’une approche réactive de la maintenance à une approche prédictive. Ces interfaces homme-machine (IHM) avancées, basées sur le cloud, peuvent être interconnectées afin de diffuser des données numériques et de surveiller divers indicateurs, notamment : la précision du remplissage (généralement comprise dans une marge de ± 0,5 mL), l’intégrité des scellés, la charge des moteurs et les variations de température au cours d’un cycle de production. Ces systèmes utilisent des algorithmes statistiques avancés pour prédire le moment où les composants critiques (pompes, chauffages, servomoteurs) atteindront un seuil d’usure avant toute défaillance catastrophique, ce qui permet de réduire de 45 % les arrêts de production imprévus. L’utilisation de ces systèmes permet également de réduire les coûts de maintenance d’environ 25 %, grâce à la capacité qu’ont les techniciens certifiés de diagnostiquer à distance les problèmes logiciels, de recalibrer les capteurs et de mettre à jour les logiciels. Prêt à évoluer ? Tout nouvel équipement doit être compatible OPC-UA afin de permettre une intégration transparente à l’IIoT (Internet industriel des objets) et une analyse complète des données de fabrication à l’échelle de l’ensemble de l’atelier.

FQ

Pourquoi les tableaux de commande numériques sont-ils privilégiés par rapport aux boutons mécaniques sur les nouvelles machines ?

Pour plusieurs raisons, notamment une plus grande précision, une flexibilité accrue et une meilleure conformité aux réglementations critiques.

De quelle manière les systèmes numériques améliorent-ils la précision lors du remplissage et du scellage des gobelets ?

Les commandes numériques intègrent des systèmes servo qui maintiennent la précision à ±0,5 ml et s’ajustent automatiquement aux variations des produits.

Quels sont les avantages réglementaires des IHM numériques ?

Les IHM numériques fournissent des pistes d’audit répondant aux lignes directrices de la FDA et des BPF. Cela réduit également les risques liés à la conformité réglementaire.

Quels facteurs doivent être pris en compte lors de la décision d’utiliser des machines semi-automatiques ou entièrement automatiques ?

Des facteurs tels que le volume de production, les coûts de main-d’œuvre et la fréquence des modifications du produit doivent être pris en compte. Les systèmes entièrement automatiques sont conçus pour des séries de production plus importantes et plus stables, tandis que les systèmes semi-automatiques conviennent davantage à des séries de production plus petites et plus flexibles.