Du traditionnel au intelligent : prévision de l'évolution technologique des machines de découpe de films au cours de la prochaine décennie

Équipement essentiel pour le traitement final des films minces (tels que BOPP, CPP, PET, séparateurs de batteries au lithium, films optiques, films aluminium-plastique, etc.), le niveau technique de la machine de refendage de films est directement lié à la qualité, à l'efficacité de production et au coût du produit final. Au cours des dix prochaines années, avec l'intégration poussée de l'Industrie 4.0, de l'intelligence artificielle, de l'Internet des objets et d'autres technologies, la machine de refendage de films subira une profonde transformation, passant d'« outils mécanisés » à des « unités de production intelligentes ».

1. Le goulot d'étranglement technique actuel des machines de refendage traditionnelles

Pour envisager l'avenir, il faut d'abord comprendre la situation actuelle. À l'heure actuelle, les machines de refendage grand public (même certains modèles haut de gamme) présentent encore les points faibles suivants :

1. Fortement dépendant de l'expérience de l'opérateur : les paramètres de base tels que la tension de déroulement, la pression de rembobinage et le réglage de la position de l'outil dépendent fortement de l'expérience et du ressenti du maître, ce qui rend difficile la quantification de l'héritage.

2. Incertitude dans le processus de production : les défauts de refendage (tels que les stries, les déformations, les nervures, les cordes, etc.) ne peuvent pas être prévus et évités en temps réel et sont généralement découverts après leur apparition, ce qui entraîne des déchets.

3. Silos de données sérieux : l'équipement fonctionne de manière indépendante et les données de production (telles que la consommation d'énergie, l'efficacité, le taux de rendement) sont incomplètes ou sous-utilisées, ce qui rend difficile la réalisation d'analyses et d'optimisations approfondies.

4. Changement de commande inefficace : lors du changement des spécifications du produit, les travaux de préparation tels que le réglage des outils et le réglage des paramètres prennent beaucoup de temps, ce qui affecte l'efficacité globale de l'équipement (OEE).

5. Retard de maintenance après-vente : la maintenance est souvent basée sur des cycles fixes ou une maintenance post-événement, qui ne permet pas d'assurer une maintenance prédictive et présente un risque élevé de temps d'arrêt inattendu.

2. Prévisions des changements technologiques fondamentaux au cours des dix prochaines années

En réponse aux points douloureux mentionnés ci-dessus, le développement technologique des dix prochaines années se concentrera sur les quatre dimensions de « perception, prise de décision, exécution et connexion ».

1. Détection intelligente et interconnexion de données (couche IoT)

• Réseau de détection multidimensionnel : la machine sera équipée de capteurs plus riches et plus sophistiqués, tels qu'un télémètre laser de haute précision (surveillance en temps réel du diamètre et de la convexité de la bobine), un système d'inspection visuelle CCD au niveau du micron (surveillance en ligne de la qualité des bords de refendage, des défauts de surface), une caméra thermique infrarouge (surveillance du roulement, de la température du moteur), un capteur à ultrasons (détection de l'ajustement du noyau) et un système d'acquisition de tension en temps réel.

Plateformes de l'Internet industriel des objets (IIoT) : Tous les capteurs et données seront connectés à une plateforme IIoT unifiée qui reliera de manière transparente les appareils aux systèmes MES (Manufacturing Execution System) et ERP (Enterprise Resource Planning). Chaque rouleau de film sera doté d'un identifiant numérique unique qui enregistrera toutes ses données de production.

2. Intelligence artificielle et prise de décision intelligente (AI Brain)

• Système d'auto-optimisation des paramètres de processus : basé sur des algorithmes d'apprentissage automatique (ML), le système peut apprendre les données de production optimales historiques et recommander automatiquement ou même définir automatiquement la tension, la pression, la vitesse et d'autres paramètres optimaux en fonction du matériau du film actuel, des spécifications, de la température ambiante et de l'humidité et d'autres conditions, réduisant considérablement la dépendance vis-à-vis des opérateurs.

• Prédiction des défauts et autodiagnostic : les modèles d'IA peuvent prédire et avertir des défauts (tels que l'éclatement des tendons) des minutes, voire des secondes, avant qu'ils ne se produisent en analysant les données des capteurs en temps réel, et ajuster automatiquement les paramètres du processus ou ralentir pour éviter les défauts, de « l'inspection après coup » à la « prévention préalable ».

• Gestion intelligente de la tête de coupe : identifiez automatiquement l'usure de la lame grâce au système de vision, prédisez la durée de vie de l'outil en fonction du nombre de mètres produits, demandez un remplacement ou appelez automatiquement les positions d'outils de rechange.

3. Exécution avancée et innovation institutionnelle (couche physique)

• Le moteur à entraînement direct (DDR) est largement utilisé : les embrayages/freins à poudre magnétique traditionnels seront entièrement remplacés par des servomoteurs à entraînement direct. La technologie d'entraînement direct offre un contrôle de tension plus précis, plus stable et plus rapide, sans frottement, sans entretien et avec des économies d'énergie significatives.

• Conception flexible et modulaire : l'équipement adopte des conceptions plus modulaires, telles que des systèmes de porte-outils à changement rapide et des unités de rembobinage modulaires, pour réaliser un changement de commande extrêmement rapide entre des produits de spécifications différentes (comme la fonction « changement de commande en un clic »).

• Nouvelle technologie d'enroulement : pour les films haut de gamme (tels que les diaphragmes ultra-minces), les technologies avancées telles que l'enroulement de surface centrale (CSC), l'enroulement d'espacement et l'enroulement de pente de courbe deviendront la norme et seront contrôlées avec précision par des algorithmes pour garantir un enroulement soigné et aucune contrainte interne.

• Technologie de jumeau numérique : créez un jumeau numérique virtuel pour chaque machine de refendage physique. La simulation, le débogage et l'optimisation du processus sont réalisés en amont dans l'espace virtuel, puis les paramètres optimaux sont transmis à l'équipement physique pour exécution, réduisant ainsi considérablement le coût des essais et erreurs en production réelle.

4. Collaboration homme-machine et exploitation et maintenance à distance

• Exploitation et maintenance assistées par AR (réalité augmentée) : les opérateurs ou les ingénieurs de maintenance peuvent voir les directives d'exploitation virtuelles et les paramètres de l'équipement superposés à l'équipement réel grâce à des lunettes AR, simplifiant considérablement les opérations complexes et les processus de dépannage.

• Système expert à distance : les experts des fabricants d'équipements peuvent utiliser le réseau 5G et la technologie VR/AR pour effectuer des « consultations à distance » sur les équipements des clients à des milliers de kilomètres, guider le personnel sur site pour résoudre les problèmes et obtenir un support après-vente « à distance zéro ».

• Maintenance prédictive : sur la base d'une analyse de l'IA basée sur les données de fonctionnement de l'équipement, le système peut prédire à l'avance le risque de défaillance des composants critiques (tels que les roulements et les moteurs), en organisant la maintenance avant que les pannes ne surviennent et en minimisant les temps d'arrêt imprévus.

3. Vision des futures machines de refendage intelligentes

D'ici 2030 environ, une machine de découpe de film intelligente idéale ressemblerait à ceci :

1. Avant la production : l'opérateur scanne le code QR de la commande, et l'équipement appelle automatiquement le modèle jumeau numérique pour la simulation, et après avoir confirmé qu'il est correct, il ajuste automatiquement la position de l'outil et définit tous les paramètres du processus.

2. En production : l'équipement fonctionne à vitesse optimale sous contrôle de l'IA, le système de vision observe la surface du film en temps réel et le cerveau de l'IA ajuste en permanence les paramètres pour garantir une découpe parfaite. Toutes les données de production sont téléchargées simultanément sur la plateforme cloud.

3. Post-production : Générez automatiquement un rapport électronique contenant les données de qualité du produit pour chaque rouleau et appliquez automatiquement des étiquettes QR. Parallèlement, le système indique « Le roulement de broche devrait nécessiter une lubrification après 150 heures » et génère automatiquement une commande de pièces détachées.

4. Optimisation globale : les directeurs d'usine peuvent consulter l'OEE en temps réel, la consommation d'énergie et les classements de rendement de toutes les machines de refendage sur l'application mobile et prendre des décisions en fonction des suggestions d'optimisation fournies par le système.

4. Défis rencontrés

• Coût d’investissement initial élevé : L’installation de capteurs intelligents et haut de gamme a un coût élevé.

• Sécurité des données et interconnexion : L’unification des normes de protocole de données entre les appareils et les systèmes de différentes marques constitue un énorme défi.

• Évolution de la demande de talents : le rôle des opérateurs traditionnels sera transféré aux administrateurs d’équipement et aux analystes de données.

conclusion

Au cours des dix prochaines années, la transformation technologique des machines de découpe de films s'inscrira clairement dans une évolution vers l'intelligence, la numérisation et la flexibilité. Son principal moteur est de passer d'une approche « axée sur l'expérience » à une approche « axée sur les données ». Les fabricants d'équipements performants ne seront plus de simples fournisseurs de machines, mais des prestataires de services proposant des solutions intégrées « équipements intelligents + logiciels industriels + services d'analyse de données ». Pour les fabricants de films, la conception et l'investissement précoces dans des lignes de production de découpe intelligentes constitueront un choix incontournable pour renforcer leur compétitivité et relever les défis posés par les exigences croissantes du marché en matière de qualité des films et la fragmentation croissante des commandes.