Mieux utiliser les matières premières, à l’aide d’un modèle approprié

21. Février 2019
Février 2019

Dans l’industrie des matériaux à base de bois, les processus automatisés accroissent la productivité. Le but principal de l’automatisation n’est cependant plus de rationaliser encore la production, mais surtout d’utiliser plus efficacement les ressources. C’est à cette tâche que s’est attelée une équipe de la BFH, en collaboration avec un partenaire économique.

L’industrie des matériaux du bois impressionne par ses dimensions: chaque année, on produit dans le monde plus de 300 millions de mètres cubes de panneaux destinés à la menuiserie et à la construction. Rien que sur son site de Menznau (LU), Swiss Krono AG fabrique chaque jour – à partir de bois indigène – un volume de panneaux agglomérés et de panneaux de fibres suffisant pour remplir 60 camions, avec seulement une douzaine d’employés par équipe. Ce niveau de production élevé n’est possible que grâce à une stratégie d’automatisation cohérente mise en œuvre depuis plusieurs décennies.

Des variations problématiques

Depuis longtemps, l’automatisation n’a plus pour but principal de rationaliser encore la production, mais vise plutôt à utiliser les matières premières le plus efficacement possible. Or lorsqu’on recourt à des matières premières naturelles, il est pratiquement impossible d’éviter des variations de qualité dans le matériau de départ, et en l’absence de mesures appropriées, ces changements influencent aussi les propriétés du produit fini. Il faut dès lors prévoir une marge de sécurité si l’on veut être suffisamment sûr que la qualité de chaque panneau dépasse le niveau minimal requis. La plus grande partie des panneaux produits bénéficie ainsi de propriétés qui ne sont pas vraiment nécessaires et pour lesquelles personne ne paie. Le but de la gestion moderne du processus de production des matériaux en bois est désormais de compenser automatiquement les variations. Dans les cas les moins complexes, cela se fait à l’aide de circuits de régulation relativement simples.
Panneaux agglomérés et panneaux de fibres avec leur matériau initial.
Panneaux agglomérés et panneaux de fibres avec leur matériau initial.
Panneaux agglomérés et panneaux de fibres avec leur matériau initial.
Panneaux agglomérés et panneaux de fibres avec leur matériau initial.

Un modèle physicomathématique  

Les stratégies d’automatisation fondées sur des modèles sont toutefois beaucoup plus efficaces, en particulier lorsque la variable du processus ne peut pas être mesurée immédiatement. La condition pour cela est toutefois de disposer d’un modèle reflétant avec une précision suffisante le processus effectif. Un tel modèle physicomathématique pour le pressage à chaud de panneaux agglomérés et de panneaux de fibres industriels a été développé par l’Oregon State University (États-Unis) et l’Université de Hambourg (Allemagne), avec le soutien de la société Siempelkamp de Krefeld (Allemagne), qui est le plus grand fabricant d’installations de ce type au monde. Depuis 2010, la Haute école spécialisée bernoise BFH affine ce modèle, qui permet de simuler, pour certains réglages spécifiques, l’évolution des principales variables telles que température, pression de gaz ou densité, et même, dans une certaine mesure, la résistance des panneaux. Dans le processus industriel, ces valeurs sont très compliquées ou même impossibles à mesurer et ne sont disponibles qu’après un délai important. L’avantage d’un modèle mathématique est évident: les informations sur le produit qui vient d’être fabriqué sont disponibles tout de suite et il est possible de réagir immédiatement si les valeurs obtenues ne correspondent pas à celles requises.
Presse à chaud utilisée pour la production de panneaux.

Profiter du potentiel disponible

Le potentiel de l’automatisation fondée sur un modèle est important dans l’industrie des panneaux à base de bois. Même si la réduction des variations ne permet d’économiser que 2% de matière première, l’ampleur de la production induit un effet de levier impressionnant: des économies se chiffrant en centaines de milliers de francs par an et par ligne de production sont tout à fait réalistes. À n’en pas douter, cela constitue une bonne raison, pour la recherche et l’industrie, de développer encore l’automatisation des procédés industriels basée sur des modèles.