Système intelligent d’optimisation de l’écorçage

Michèle Boies, experte en optimisation de procédés au CRIQ
Juin 17, 2019
Écrit par Michèle Boies, experte en optimisation de procédés au CRIQ
Optimiser le processus d’écorçage de toutes les billes de bois entrant à la scierie est un défi complexe, mais surmontable grâce aux meilleures technologies et à un bon accompagnement. Le Système intelligent d’optimisation de l’écorçage développé par le Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) permet de qualifier les billes avant et après l’écorçage et utilise les données receuillies pour optimiser les opérations. 

Les caractéristiques intrinsèques aux billes de bois telles le diamètre, le taux d’humité ou la conicité peuvent être très variables et doivent être prises en considération lors du processus d’écorçage.. Cette variabilité peut être accentuée par certains aspects de la récolte et de la gestion des bois: secteurs de provenance différents, essences parfois mélangées dans les piles, bois de printemps pouvant se retrouver à être transformé à la scierie à n’importe quel moment de l’année, présence de bois de feux et de tordeuses, bois provenant directement de la forêt, lots ayant résidé dans la cour un certain temps, etc.

De plus, dans le contexte actuel, la compétitivité et la productivité des scieries est une question de survie. Non seulement est-il primordial de favoriser le sciage des hauts grades de bois pour assurer une rentabilité, mais les exigences de qualité des copeaux ne cessent d’augmenter, si bien qu’ils doivent maintenant être produits en respectant certains critères, en particulier le taux d’écorce résiduel.

Optimisation en continu

Des travaux ciblant la problématique de l’écorçage ont débuté en 2002 au CRIQ avec une étude auprès des industriels sur les besoins de la scierie du futur. Celle-ci avait démontré, entre autres, qu’une amélioration du procédé d’écorçage devait passer par l’innovation et l’appui technologique. 

C’est donc en 2003 que le CRIQ a amorcé une étude exploratoire pour valider le potentiel d’un système de vision servant à qualifier la qualité de l’écorçage réalisé en temps réel. Par la suite, un système alpha permettant le contrôle de la qualité de l’écorçage a vu le jour en 2006 et c’est en 2009 que la première version incluant le pilotage des écorceuses en temps réel a été installée en usine.

Le nouveau système intelligent d’optimisation de l’écorçage conçu par le CRIQ permet la qualification des billes avant l’opération ainsi que l’analyse de la qualité après l’écorçage. Plus précisément, ce système innovant caractérise l'état de la bille avant l'écorçage et détermine les meilleurs paramètres à utiliser pour l'écorcer (vitesse d’alimentation, pression des couteaux, vitesse du rotor). Ensuite, le résultat de l'écorçage est analysé dans le but d'améliorer les paramètres de l'optimiseur et d'avertir l'opérateur si une situation hors contrôle se produit. Le système peut être installé dans toute usine posssédant une ou plusieurs écorceuses à anneaux.

Cette technologie permet d'assurer que la qualité des copeaux livrés est constante et optimisée en fonction des besoins des papetières et ce, pour toutes les conditions d'opération (vieux bois, bois gelé, bois frais, essences, etc.). Des cibles constantes de taux d’écorce et de productivité sont maintenues pendant l’optimisation. 

L’optimisation en continu des paramètres de l'écorceuse permet aussi de contrôler l'état des outils de coupe et ainsi réaliser les objectifs suivants:

 - Maximiser la récupération de la fibre destinée au sciage;
 - Minimiser la perte de fibre dans les écorces;
 - Optimiser la qualité des copeaux par un contrôle continu des écorces s'y retrouvant;
 - Obtenir un écorçage adapté même pendant les conditions hivernales difficiles;
 - Favoriser les volumes de sciage de haut grade;
 - Réduire les arrêts de ligne en adaptant le procédé d'écorçage à la qualité de la matière première;
 - Générer des alarmes concernant les indicateurs de qualité ;
 - Améliorer les horaires de maintenance des outils de coupe.

L’ère de l’Industrie 4.0

Le Système intelligent d’optimisation de l’écorçage développé par le CRIQ intégrait des concepts de l’Industrie 4.0 bien avant que l’expression ne soit popularisée. En effet, plusieurs aspects du système sont inhérents aux concepts et technologies caractéristiques de l’ère 4.0. En voici quelques-uns :

-       La maintenance prédictive : au fil du temps, avec l’ensemble des données cumulées, des modèles prédictifs peuvent être conçus pour mieux comprendre le comportement des outils de coupe en fonction de la qualité de la matière première ;
-       L’agilité dans la production : pour gérer de façon intelligente l'aspect de la qualité par rapport à la productivité, la vitesse de production peut être augmentée lorsque l’écorçage se réalise facilement ou être réduite pour réaliser un meilleur écorçage à des vitesses plus lentes quand l’écorçage est plus difficile. Le système permet de gérer la vitesse d'opération des lignes en fonction de la facilité à écorcer. 
-       La numérisation des processus : l’ajustement des paramètres n’est plus la responsabilité de l’humain. L’utilisation du système aide à contrer la pénurie de main-d’œuvre spécialisée qui doit être affectée à temps plein sur le procédé pour assurer une stabilité à tout moment.

Par l’ensemble de ces actions, les opérations d’écorçage se déroulent mieux dans l’usine. Par conséquent, les effets positifs sont nombreux, notamment la diminution des arrêts de ligne, des accidents, des bris mécaniques et évènements imprévus qui imposent que les ressources se mobilisent dans la gestion d’une crise.

De plus, le système accumule des quantités impressionnantes de données qui peuvent également être envoyées à d'autres points de décision dans la chaine de transformation (indicateur qualité pour le sciage, essence…), préparant ainsi l’usine à entrer dans l’ère numérique 4.0.

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