De l'automatisation à l'intelligence : analyse de l'évolution de la technologie des machines de refendage et du chemin de modernisation industrielle

Équipements clés de l'industrie de transformation des bobines, les machines de refendage sont largement utilisées dans de nombreux domaines tels que les films, le papier, les non-tissés, les feuilles métalliques et les matériaux composites. Leur niveau de développement technologique est directement lié à la qualité des produits, à l'efficacité de la production et à la maîtrise des coûts dans les industries en aval. Avec l'essor de l'Industrie 4.0 et la vague de fabrication intelligente, la technologie des machines de refendage connaît une profonde mutation, passant d'une mécanique traditionnelle à une automatisation, puis à une intelligence artificielle. Cet article vise à analyser systématiquement cette évolution technologique et à explorer la logique de modernisation industrielle qui la sous-tend.

1. La route de l'évolution technologique : trois étapes, deux sauts

Le développement de la technologie des machines de refendage ne s’est pas fait du jour au lendemain et son évolution est clairement divisée en trois étapes principales.

1. Étape de mécanisation et de semi-automatisation (période de base)

• Caractéristiques techniques : À ce stade, la machine de refendage repose sur la structure mécanique et repose sur une transmission mécanique (engrenages, courroies, etc.) et un embrayage/frein à poudre magnétique pour le contrôle de la tension. Son fonctionnement dépend fortement de l'expérience manuelle, notamment en matière d'alimentation, de réglage des outils, de paramétrage et de réception des matériaux. La précision et l'efficacité sont limitées, la qualité du produit est médiocre et les compétences de l'opérateur sont requises.

• Limitations principales : « sourd, muet, aveugle ». L'équipement ne peut pas détecter son propre état (usure des lames, vibrations, etc.), interagir avec le monde extérieur et s'adapter de manière autonome aux variations de matériaux. Les données de production reposent sur des enregistrements manuels, ce qui les rend difficiles à suivre et à analyser.

2. Étape d'automatisation complète (période de développement)

• Caractéristiques techniques : Il s'agit d'un énorme bond en avant dans la technologie des machines de refendage. PLC (automate programmable), servomoteur, IHM (interface homme-machine) et capteurs de haute précision (capteur de tension, détecteur CCD) sont standard.

◦ Contrôle automatique : Un contrôle de tension entièrement automatique (PID ou meilleur algorithme) est réalisé, ce qui améliore considérablement la qualité et la vitesse de l'enroulement.

◦ Interaction homme-machine : Grâce à l'écran tactile, préréglage et stockage des recettes, changement de commande en un clic, réduisant la difficulté de fonctionnement.

◦ Numérisation partielle : les données de production de base telles que la longueur, la vitesse, les temps d'arrêt, etc. peuvent être enregistrées.

• Valeur fondamentale : « Remplacer la force physique, améliorer la précision et l’efficacité ». Cela réduit considérablement la dépendance à la main-d’œuvre, garantit la stabilité et la répétabilité du processus de production et répond aux besoins d’une production standardisée et à grande échelle.

3. Étape intelligente (actuelle et future)

• Caractéristiques techniques : Sur la base d'une automatisation complète, l'Internet des objets (IoT), la plateforme Internet industrielle, l'analyse du Big Data, l'intelligence artificielle (IA) et les technologies du jumeau numérique (Digital Twin) sont introduits. La machine de refendage n'est plus une unité de traitement isolée, mais un nœud du réseau de l'usine intelligente.

◦ Connaissance et adaptation de l'état : Surveillez l'état de la pale, l'état des roulements et les défauts des matériaux en temps réel grâce à l'ajout de capteurs supplémentaires (acoustiques, thermiques, hyperspectraux). Les algorithmes d'IA peuvent optimiser dynamiquement la tension, la vitesse et d'autres paramètres en temps réel en fonction des caractéristiques du matériau (telles que l'épaisseur et le module d'élasticité) pour obtenir des « paramètres de matériau ».

◦ Maintenance prédictive : grâce à l'analyse continue des données de fonctionnement de l'équipement, le modèle peut prédire le temps de défaillance des composants critiques (tels que les broches, les outils), planifier la maintenance avant que les pannes ne se produisent et minimiser les temps d'arrêt imprévus.

◦ Contrôle de qualité en boucle fermée : une fois que le système d'inspection visuelle en ligne a détecté des défauts, il peut non seulement alerter la marque, mais également renvoyer les informations au système de contrôle, affiner automatiquement les paramètres du processus et supprimer l'apparition de défauts à la source.

◦ Jumeau numérique et opérations à distance : Créez une carte numérique de la machine de refendage dans un espace virtuel pour la simulation des paramètres, la mise en service du processus et la formation des opérateurs. Les experts peuvent effectuer les diagnostics et la maintenance à distance, sans avoir à être physiquement présents.

Valeur fondamentale : « Remplacer la puissance cérébrale pour une prise de décision et une optimisation autonomes ». L’objectif est de doter la machine d’une capacité en boucle fermée « perception-analyse-décision-exécution » et de poursuivre l’optimisation globale de l’efficacité de la production, de la qualité, des coûts et de la consommation d’énergie.

2. Chemin de la modernisation industrielle : de la vente d'équipements aux co-créateurs de valeur

L’évolution de la technologie a directement entraîné une transformation profonde et une modernisation du modèle économique de l’industrie des machines de refendage.

1. Mise à niveau du produit : de « machine standard » à « solution »

• Dans le passé : les fabricants vendaient du matériel standardisé à usage général.

• Aujourd'hui et demain : Les principaux fournisseurs proposent des solutions intégrées « matériel + logiciel + service ». Le client n'achète pas seulement une machine de refendage, mais aussi un système intelligent garantissant une efficacité de production maximale et une qualité de produit optimale. Les logiciels (tels que les algorithmes intelligents, les interfaces MES) et les services (tels que la télémaintenance, l'analyse et le reporting des données) sont devenus de nouveaux leviers de croissance et un élément clé de la compétitivité.

2. Mise à niveau de la chaîne de valeur : s'étendant de la fabrication jusqu'au service

• La chaîne de valeur traditionnelle s’arrête à la livraison des équipements et à la maintenance après-vente.

• La chaîne de valeur des fabricants de machines de refendage intelligentes s'est considérablement étendue jusqu'au back-end, nouant des relations de coopération durables et durables avec leurs clients grâce à des services de données en continu. Par exemple, ils proposent des contrats de paiement au nombre de mètres coupés, fournissent des rapports d'analyse de la qualité des produits pour aider les clients à améliorer leurs processus en amont et proposent des suggestions pour optimiser l'utilisation des capacités. Le modèle économique est passé d'une « transaction ponctuelle » à une « co-création de valeur continue ».

3. Intégration écologique : s'intégrer dans la plateforme Internet industrielle

• La machine de refendage intelligente sert de terminal d'acquisition de données, téléchargeant les données massives (OEE, consommation d'énergie, données de qualité) générées vers le MES (système d'exécution de fabrication) de l'usine et même la plate-forme Internet industrielle dans le cloud.

• Cela permet d'optimiser le processus de refendage en collaboration avec le déroulage en amont, l'emballage en aval, l'entreposage et la logistique, et est devenu un élément indispensable des lignes de production flexibles et des usines intelligentes. Les fabricants de machines de refendage doivent coopérer avec les fournisseurs de plateformes et de logiciels pour construire ensemble un écosystème industriel ouvert.

3. Défis et perspectives d'avenir

Défi:

• Seuil technique élevé : nécessite une équipe de talents composée de compétences mécaniques, électriques, logicielles et d'algorithmes d'IA.

• Sécurité et propriété des données : La sécurité et la propriété des données industrielles sont au cœur des préoccupations de nos clients.

• Investissement initial important : le coût des mises à niveau intelligentes est élevé et la pression financière sur les petites et moyennes entreprises est plus grande.

• Normalisation et interconnexion : les protocoles de données et les normes d’interface entre les appareils de différents fabricants ne sont pas uniformes, formant des îlots de données.

Perspectives d'avenir :

1. Application approfondie de l’IA : l’IA passera de la prise de décision assistée à la prise de décision autonome, atteignant un niveau plus élevé d’adaptation et d’auto-optimisation.

2. Modularisation et flexibilité : L'équipement adoptera une conception plus modulaire, s'adaptant rapidement aux besoins de production flexibles de petits lots et de multiples variétés grâce à la configuration logicielle.

3. Écologique et économe en énergie : Optimiser la consommation d'énergie grâce à des algorithmes intelligents pour réduire l'empreinte carbone dans le processus de production, devenant ainsi l'un des principaux éléments de compétitivité.

4. Modèle « XaaS » : En approfondissant davantage, de nouveaux modèles commerciaux tels que le « cutting-as-a-service » pourraient émerger.

conclusion

L'évolution des machines de refendage, de l'automatisation à l'intelligence, est un processus qui va du « remplacer les mains et les pieds humains » à « étendre le cerveau humain ». Il ne s'agit pas seulement d'un progrès technologique linéaire, mais aussi d'une transformation stratégique de l'ensemble du secteur, passant d'une approche axée sur les produits et la fabrication à une approche axée sur les données, les services et la valeur. Pour les fabricants de machines de refendage, ce n'est qu'en adoptant activement l'intelligence et en accélérant la transformation de fabricants d'équipements traditionnels en fournisseurs de solutions qu'ils pourront se positionner comme leaders face à la concurrence future. Pour les utilisateurs en aval, investir dans des machines de refendage intelligentes n'est pas seulement une modernisation des équipements, mais aussi une étape clé pour améliorer la compétitivité globale et évoluer vers une fabrication intelligente. Cette évolution redéfinit l'ensemble de l'industrie de la transformation des bobines.