Quelle est la capacité de production d’une machine standard de remplissage et de bouchonnage de sachets à bec verseur ?

Capacité nominale par rapport à la capacité réelle de production des machines de remplissage et de bouchonnage de sachets à bec verseur : la différence entre les valeurs déclarées par le fabricant et la production intégrée durable sur la ligne

Les vitesses indiquées par le fabricant ne reflètent pas la capacité opérationnelle réelle. Les vitesses figurant sur la fiche technique de chaque machine varient de 20 à 120 sachets par minute (SPM). Ces performances sont obtenues dans des conditions de laboratoire : sachets identiques en forme et en taille, consistance stable du matériau, machine fonctionnant sans interruption et sachets alimentés sans arrêt d’un poste d’alimentation à l’autre. Dans la pratique, la cadence réelle est environ 30 % inférieure à ces valeurs, en raison des variations quotidiennes liées à l’épaisseur du matériau, aux bourrages des alimentateurs, aux changements extrêmes de température, ainsi qu’à la nécessité d’une connexion fiable et performante à la chaîne de production. Selon les résultats de la recherche opérationnelle sur l’emballage menée en 2023, seuls 10 % des sites ont réussi à atteindre 90 % de leur capacité opérationnelle. Le réglage « rapide » de la machine ne dépend pas uniquement de sa vitesse intrinsèque, mais surtout de la qualité de son intégration au sein du système de production global.

Il y a généralement des barres de répartition de suivi, un tri par suivi, l’intégration de contrôles qualité et des ajustements de la vitesse du convoyeur. Il est courant d’observer une réduction de vitesse d’environ 15 à 25 ppm pour chacun de ces éléments, ce qui constitue un équilibre idéal permettant de maintenir le système en fonctionnement tout en réduisant au minimum les produits rejetés.

Les principales raisons de la réduction de vitesse sont la durée des changements de référence, l’alignement du bec verseur et le couple de vissage du bouchon.

Trois contraintes opérationnelles principales réduisent systématiquement les performances globales d’un système ;  

1. Durée des changements de référence : le temps consacré, pendant un poste de travail, aux ajustements de la taille du bec verseur ou des dimensions du sachet représente 15 à 30 minutes et réduit effectivement la capacité annuelle de 25 %.

2. Alignement du bec verseur : des cycles de scellage ou de rescellage sont déclenchés par un désalignement vertical de 1,5 mm. Le désalignement horizontal augmente également les taux de rejet de 12 %. (Packaging Digest, 2022).

3. Incohérence du couple (trop faible/trop élevé) : les bouchons dont le couple est inférieur à 12 N·m entraînent des pertes de retraitement de 5 à 7 % en raison de la déformation de l’embout ; les bouchons dont le couple est inférieur à 8 N·m provoquent des fuites et entraînent également des pertes de retraitement de 5 à 7 %.

Tous ces problèmes entraînent un taux d’efficacité globale des équipements (OEE) inférieur à 65 %, et dans certains cas, ce taux peut encore chuter davantage sur des lignes non optimisées. Il s’agit d’un objectif de performance inférieur de 15 % par rapport à ce qui peut être atteint avec des systèmes entièrement automatisés et basés sur des capteurs, capables d’atteindre un OEE de 85 %.

Quels sont les facteurs techniques critiques sur lesquels repose la production des machines de remplissage et de bouchonnage de sachets à bec verseur ?

Trois facteurs déterminent le temps de cycle (caractère cyclique du remplissage et du scellage) :

- Volume de remplissage : plus le volume à remplir est important, plus le temps de cycle augmente. Par exemple, le temps de cycle pour un remplissage de 1 litre est deux fois plus long que celui d’un remplissage de 500 ml dans des conditions identiques.

Viscosité : Lors de la manipulation de produits dont la viscosité dépasse 5 000 cP, les débits de remplissage doivent être réduits de 15 à 30 % afin d’éviter l’entraînement d’air et les débordements pendant l’accélération.

Géométrie du bec verseur : Les becs verseurs dont le diamètre est inférieur à 15 mm ont un débit 20 à 40 % inférieur à celui des becs verseurs plus larges ; les becs verseurs inclinés nécessitent un positionnement précis de la buse, ce qui ajoute 2 à 5 secondes à chaque cycle.

Une gestion optimisée des matériaux et des configurations de poches permet d’atteindre moins de 8 secondes par cycle avec des poches de 500 mL, mais uniquement grâce à l’intégration des 3 paramètres personnalisables.

Points faibles du débit dans les sous-systèmes de manutention des matériaux :

Des alimenteurs de poches présentant une fiabilité inférieure à 98 % peuvent entraîner 3 à 8 arrêts par heure, ce qui représente une perte d’environ 12 % du temps prévu.

Si la tension du film est irrégulière, un désalignement des mâchoires de scellage peut survenir, ce qui constitue la cause la plus fréquente de fuites, observée sur environ 0,5 % des unités.

Les défaillances de bouchonnage dues à un positionnement du bec verseur imprécis de plus de 0,5 mm entraînent des retouches à un niveau inacceptable et réduisent la production de 18 %.

Les systèmes correctifs guidés par vision constituent une réponse à ces défis, mais leur coût, compris entre 50 000 $ et 120 000 $, peut s’avérer prohibitif. Pour les producteurs de volume intermédiaire cherchant à concilier le coût de l’automatisation et la valeur d’une réduction des temps d’arrêt, il s’agit d’un critère important.

Niveaux d’automatisation et évolutivité : maximiser le volume tout en préservant la qualité

Les compromis liés aux machines de remplissage et de bouchonnage de poches à bec verseur : semi-automatique contre entièrement automatique, coûts indirects, main-d’œuvre et OEE

Les systèmes semi-automatiques atteignent généralement une plage de production de 15 à 25 unités par minute, mais un opérateur doit charger les sachets et aligner les becs verseurs. Ces systèmes sont peu coûteux et idéaux pour de petites séries de production, notamment pour les produits saisonniers. Ils nécessitent toutefois davantage de main-d’œuvre humaine, des temps de changement plus longs lors du passage à d’autres produits, et présentent souvent un nombre non négligeable d’erreurs de scellage. L’efficacité globale des équipements (OEE) stagne fréquemment autour de 60 %. Les systèmes entièrement automatisés offrent des améliorations nettement supérieures et atteignent des débits de 60 à 120 unités par minute grâce à l’utilisation de bras robotisés, au remplissage en mouvement continu et au remplissage intelligent guidé par caméra. Ces systèmes coûtent 30 à 50 % plus cher que les autres systèmes, mais les clients constatent une réduction de 70 % des coûts de main-d’œuvre et une OEE supérieure à 85 %. En matière de production évolutive, une seule ligne automatisée bien configurée peut augmenter la capacité de production de 400 % simplement en modifiant les paramètres de vitesse.

Gardez à l'esprit que tout ce débit supplémentaire dépend de l'obtention de réglages précis du couple, ainsi que de l'intégration d'une excellente élimination de l'air dans le système afin que les joints restent intacts à haute vitesse.

Choisir la machine de remplissage et de bouchonnage de sachets à bec adaptée à vos besoins de volume

Les spécifications présentent des limites, et le domaine plus important — souvent négligé — concerne les besoins réels du système. D’après l’expérience, les entreprises qui définissent des exigences excessives finissent par payer davantage lors de la phase de planification, ainsi que des mensualités plus élevées par la suite. Des exigences sous-dimensionnées provoquent de la frustration au sein de sections entières des opérations, qui se retrouvent complètement encombrées. La meilleure approche consiste à utiliser les chiffres réels de production de l’année écoulée, ainsi que des estimations des variations saisonnières et selon le type de produit. Beaucoup oublient que les machines fonctionnent bien en dessous de leur capacité nominale, souvent à seulement 20 % à 30 % de cette dernière, en raison des changements de série, des matériaux inconstants et d’un agencement peu efficace de l’atelier. Faible à moyenne cadence (< 5 000 unités/heure) : les machines semi-automatiques offrent une flexibilité rentable, mais nécessitent des opérateurs qualifiés et acceptent des coûts de main-d’œuvre et de rebuts plus élevés.

Les systèmes entièrement automatisés dotés de capteurs de qualité intégrés, notamment pour le couple et l’alignement de la buse, doivent être privilégiés en premier lieu afin d’assurer une production soutenue et de préserver l’étanchéité aux fuites.

À mesure que la demande augmente, les systèmes modulaires permettant une évolution progressive grâce à l’ajout de têtes de remplissage supplémentaires, de palettiseurs robotisés et d’inspections visuelles en ligne deviennent essentiels.

Lors des essais d’acceptation en usine, les dimensions réelles des sachets, le type d’alimentation et la viscosité du produit doivent être pris en compte. Ces variables détermineront inévitablement le débit soutenable, et non les valeurs nominales indiquées par le constructeur, ainsi que le débit effectivement réalisable.

Veuillez expliquer la différence entre la capacité nominale et le débit réel.

La capacité nominale correspond à la valeur idéale indiquée par les fabricants, correspondant à la vitesse maximale atteinte dans des conditions optimales. Le débit réel constitue la valeur la plus réaliste et est généralement inférieur de 20 à 30 %. Cette différence s’explique souvent par les caractéristiques des matériaux, l’intégration avec les autres composants de la ligne de production et les limitations dimensionnelles.

Efficacité globale des équipements (OEE) – Pourquoi mesurer l’OEE ?

L’OEE est une mesure de l’efficacité opérationnelle des lignes de production. Elle vise à quantifier l’impact des arrêts et des problèmes de qualité qui réduisent la production. Des valeurs élevées d’OEE indiquent qu’il n’existe pas d’obstacles significatifs au bon déroulement de la ligne de production.

Quels sont les avantages des machines entièrement automatisées de remplissage de sachets à bec par rapport aux machines semi-automatisées de remplissage de sachets à bec ?

Les machines entièrement automatisées de remplissage de sachets à bec permettent d’atteindre des cadences de production plus élevées et de réduire les besoins en main-d’œuvre, ce qui entraîne une diminution des dépenses opérationnelles. Les systèmes entièrement automatisés atteignent une valeur d’OEE supérieure à celle des systèmes semi-automatisés.