Quel est le rôle de l’automatisation dans les boulangeries modernes ?
Application
L’automatisation industrielle dans les boulangeries doit être traitée au cas par cas. De multiples facteurs influencent la manière d’aborder l’automatisation. La taille de l’entreprise est un facteur pertinent.
Nous pouvons diviser ce sujet en trois sous-thèmes : L’automatisation dans les grandes boulangeries, dans les boulangeries de taille moyenne et dans les petites boulangeries.
Nous nous concentrerons sur les produits à manipuler dans le processus. Bien qu’il existe un certain nombre de produits différents qui peuvent être manipulés, nous nous concentrerons principalement sur les applications de pain et de pâte. Il ne reste plus que les chocolats, les gâteaux et les sucreries à découvrir en détail dans un autre article.
Nous avons déjà publié une première application utilisant les SoftGrippers et les SoftActuators sur notre site web, donc si vous cherchez à manipuler de la pâte crue et avez besoin de quelques vidéos, assurez-vous de visiter cette sous-page pour obtenir du matériel supplémentaire.
Pour une vision plus générale du sujet et du choix d’un préhenseur pour les applications de prélèvement de pâte et de pain, ce livre blanc sera un bon point de départ.
Structure de l'industrie
- Les grandes entreprises optent pour des processus entièrement automatisés et tentent d'optimiser les processus pour augmenter le débit. Les robots Scara et delta sont généralement un standard et les applications de pick&place et de pick&package à grande vitesse sont réalisées avec des temps d'arrêt réduits. Cela signifie une normalisation élevée des produits et des processus.
- Les entreprises de taille moyenne optent pour l'automatisation des tâches faciles ou des sous-processus qui sont exécutés manuellement. Les robots delta à grande vitesse sont mélangés avec les installations de collaboration. Parfois, une ligne de production est utilisée pour plusieurs produits de boulangerie. La polyvalence commence à jouer un rôle plus important. Parfois, la vitesse de prélèvement n'est pas aussi importante et les cobots commencent à être vus...
- Les petites entreprises optent pour la simplicité d'utilisation, les cobots et la simplicité d'utilisation et de reprogrammation.
Grandes entreprises
Les grandes entreprises ont des intégrateurs ou des équipes internes qui travaillent à rendre les processus aussi efficaces que possible. Avec le capital adéquat, il est possible de recréer des chaînes de production entières en utilisant la robotique, le prélèvement et le placement automatisés des produits et d’autres processus tels que la découpe, le pliage, la cuisson et le contrôle de qualité entièrement automatisé.
Un bon exemple est une rue entière de la boulangerie, de la préparation de la pâte à l’emballage des bretzels individuels dans des sacs. Toute une chaîne de production automatisée est construite par une équipe d’ingénieurs où chaque détail doit s’adapter et être maintenable en cours d’exécution et débogageable avec seulement de courts arrêts de production. Après tout, le temps, c’est de l’argent. Ces projets peuvent durer de 3 mois à plus d’un an. Cela implique un investissement en capital dont le retour sur investissement (ROI) peut prendre plusieurs années, et qui n’est donc viable que pour les grandes entreprises. Ces lignes de production sont souvent préassemblées par des intégrateurs spécialisés comme Abendschön dans un bâtiment séparé, puis démontées et transportées vers le lieu d’utilisation réel.
Ces machines produisent des biens standards et sont particulièrement difficiles à reconfigurer pour une ligne de produits différente. À l’aide de robots delta ou scara, la pâte, les petits pains crus et les miches de pain endossées sont placés à partir de et sur des plateaux ou même dans des caisses dans les lignes de conditionnement.
Notre système de préhension permet de réaliser des installations à grande vitesse pour manipuler le pain en toute sécurité et avec une prise et une libération précises. Une ligne de production spécialisée qui est taillée pour la vitesse nécessite un préhenseur adapté à la tâche. SoftGripping a développé en collaboration avec ABI un préhenseur de boules de pâte qui permet de manipuler la pâte sans laisser de marques de préhension et qui a une forme parfaite pour les boules de pâte manipulées dans cette configuration. Un SoftGripper est fabriqué à partir de matériaux conformes à la FDA. Doigts en silicones spéciaux et bases de préhension dans un processus spécial. Le meilleur de tous : Nous sommes spécialisés dans le prototypage rapide et la fabrication pour les applications conformes à la FDA. Cela signifie que les pinces peuvent être fabriquées sur mesure pour s’adapter exactement à la forme de votre produit. Tout cela sans avoir à construire la base de la pince à partir de plusieurs pièces. Cela réduit considérablement les espaces non hygiéniques possibles !
Un bonus : la pince peut être lavée avec les solutions standard utilisées pour le nettoyage et l’entretien de l’installation. Si vous utilisez un lave-vaisselle pour la pince, nous recommandons un simple changeur d’outils pour faciliter la vie des ouvriers et réduire la quantité d’outils utilisés sur le terrain de l’usine.
Les grandes entreprises ont des intégrateurs ou des équipes internes qui travaillent à rendre les processus aussi efficaces que possible. Avec le capital adéquat, il est possible de recréer des chaînes de production entières en utilisant la robotique, le prélèvement et le placement automatisés des produits et d’autres processus tels que la découpe, le pliage, la cuisson et le contrôle de qualité entièrement automatisé.
Un bon exemple est une rue entière de la boulangerie, de la préparation de la pâte à l’emballage des bretzels individuels dans des sacs. Toute une chaîne de production automatisée est construite par une équipe d’ingénieurs où chaque détail doit s’adapter et être maintenable en cours d’exécution et débogageable avec seulement de courts arrêts de production. Après tout, le temps, c’est de l’argent. Ces projets peuvent durer de 3 mois à plus d’un an. Cela implique un investissement en capital dont le retour sur investissement (ROI) peut prendre plusieurs années, et qui n’est donc viable que pour les grandes entreprises. Ces lignes de production sont souvent préassemblées par des intégrateurs spécialisés comme Abendschön dans un bâtiment séparé, puis démontées et transportées vers le lieu d’utilisation réel.
Ces machines produisent des biens standards et sont particulièrement difficiles à reconfigurer pour une ligne de produits différente. À l’aide de robots delta ou scara, la pâte, les petits pains crus et les miches de pain endossées sont placés à partir de et sur des plateaux ou même dans des caisses dans les lignes de conditionnement.
Notre système de préhension permet de réaliser des installations à grande vitesse pour manipuler le pain en toute sécurité et avec une prise et une libération précises. Une ligne de production spécialisée qui est taillée pour la vitesse nécessite un préhenseur adapté à la tâche. SoftGripping a développé en collaboration avec ABI un préhenseur de boules de pâte qui permet de manipuler la pâte sans laisser de marques de préhension et qui a une forme parfaite pour les boules de pâte manipulées dans cette configuration. Un SoftGripper est fabriqué à partir de matériaux conformes à la FDA. Doigts en silicones spéciaux et bases de préhension dans un processus spécial. Le meilleur de tous : Nous sommes spécialisés dans le prototypage rapide et la fabrication pour les applications conformes à la FDA. Cela signifie que les pinces peuvent être fabriquées sur mesure pour s’adapter exactement à la forme de votre produit. Tout cela sans avoir à construire la base de la pince à partir de plusieurs pièces. Cela réduit considérablement les espaces non hygiéniques possibles !
Un bonus : la pince peut être lavée avec les solutions standard utilisées pour le nettoyage et l’entretien de l’installation. Si vous utilisez un lave-vaisselle pour la pince, nous recommandons un simple changeur d’outils pour faciliter la vie des ouvriers et réduire la quantité d’outils utilisés sur le terrain de l’usine.
Entreprises de taille moyenne
Les entreprises de taille moyenne peuvent travailler avec des intégrateurs, mais la taille des lignes à automatiser est plus petite. Les stations uniques sont souvent une bonne cible. Plus l’automatisation est facile, mieux c’est. Vous ne trouvez pas de personnes pour les tâches faciles : une cible parfaite pour l’automatisation ! Outre la collaboration avec des intégrateurs et l’achat de solutions système préconstruites qui nécessitent des changements dans le processus de travail et n’automatisent qu’un poste de travail à la fois, des efforts d’interaction propres seront nécessaires pour intégrer les systèmes, les tester et réduire les coûts dans la mesure du possible.
Une deuxième façon de réduire considérablement les coûts consiste à utiliser des configurations de cobots qui peuvent être utilisées de plusieurs façons. La robotique moderne permet la programmation à l’aide d’une interface graphique, de sorte qu’il est possible de donner à la main-d’œuvre un nouvel outil avec lequel elle peut réellement travailler après un court séminaire. Nos partenaires chez Willich aident les entreprises à découvrir des applications robotiques et à former les utilisateurs à la programmation des tâches. Les applications de ce type nécessitent une pince universelle : un seul outil pour saisir plusieurs types et tailles de pain.
We tested out grippers for multiple applications:
Handling bagged bakery goods like packed and cut bread, multiple buns in one bag, plastic crates with sweets, cookie rolls. Dans ce test, une pince plus grande était favorable. Ce n’est pas le poids des produits, mais la taille qui a été le principal facteur. Le pain ne pèse que 250 à 400 grammes. Même les plus gros morceaux de pâte utilisés pour la production de pizzas ou comme matière première pour les petits pains ne dépassent pas 500 ou 600 g, mais donnent un produit final qui peut atteindre 300 mm de long. Cela nécessite une longue pince. Nous avons utilisé un parallèle à 8 doigts.
Les doigts s’agrippent à l’emballage et s’adaptent à sa forme, de sorte que même si l’emballage n’est pas exactement allongé mais a une forme plutôt ronde, un prélèvement sûr peut être effectué.
Si l’on passe au bin picking ou à des applications de produits individuels telles que l’emballage de plateaux développé par APEX motion pour les boulangeries, un grand préhenseur peut être un peu problématique. Une pince à 8 doigts est non seulement plus chère à l’achat et à l’entretien, car il faut changer les doigts, mais aussi à la taille.
Une pince plus petite permet de mieux pénétrer dans les endroits étroits et d’obtenir un emballage plus dense sur les plateaux. Ici, nous suggérons une pince centrée sur 4 doigts qui était parfaite pour les petits pains. Le réglage de la pression sur les petits pains n’est pas aussi important. Entre 0,6 bar et 1,0 bar, la différence n’est pas perceptible, la croûte de la plupart des petits pains étant suffisamment dure pour résister à tous les réglages. Pour les petits pains aux raisins, nous vous suggérons de commencer avec une pression plus faible pour éviter l’écrasement. Parfois, comme dans le cas présent, il est préférable d’exercer moins de pression et d’obtenir une prise plus sûre. Après tout, vous ne prendriez pas un rouleau en utilisant votre main à pleine puissance. En somme, avec les SoftGrippers, il est utile de penser au processus de préhension comme vous le feriez avec vos propres mains ! Imaginez avoir quelques doigts de plus (ou de moins). Si vous venez de la métallurgie ou du travail du bois, la deuxième option pourrait déjà être le cas.
Petites entreprises
Les petites entreprises peuvent profiter des stations robotisées de multiples façons. Notre société est basée en Allemagne. En général, il est difficile de trouver des jeunes prêts à commencer une carrière dans une boulangerie. Tout le monde n’est pas obligé de commencer un travail tôt le matin en ne recevant qu’un petit prêt en retour. Un grand pourcentage des personnes qui terminent leur scolarité poursuivent des études supérieures. Afin d’alléger les besoins en main-d’œuvre et de rendre le secteur plus attrayant, de nombreuses études ont été réalisées pour équiper les petites boulangeries de systèmes robotisés à chaque étape de la cuisson. Par exemple, placer la pâte dans les moules de cuisson le matin pour s’assurer que le pain est prêt avant l’ouverture du magasin. Une subdivision peut être faite entre les boulangeries et la restauration. Les premiers robots étaient utilisés comme domestiques. Non seulement comme élément d’un distributeur automatique qui existait déjà au début des années 1880, mais aussi comme une véritable alternative pour porter les plats aux tables. Aujourd’hui, des entreprises comme Misorobotics explorent l’utilisation de bras robotisés dans les cuisines.
Mais concentrons-nous sur la polyvalence de la manipulation du pain dans les petites boulangeries : Bien sûr, un cobot est le mieux adapté à ces applications. Sinon, les exigences de sécurité à respecter sont tout simplement hors de portée. Assurez-vous que le cobot peut être utilisé dans des applications alimentaires. Tous les cobots ne sont pas sûrs pour les aliments, le principal aspect étant la graisse de joint utilisée et les nombreux espaces et matériaux non hygiéniques utilisés ! Un avertissement à tous ceux qui veulent avoir un robot dans une cuisine ou une boulangerie. Ensuite, il est important de disposer d’une pince capable de saisir tout ce que vous devez manipuler. Nous ne saurions trop insister sur ce point : Le choix du bon outil pour la tâche est plus important que tout autre aspect qui peut vous venir à l’esprit ! Assurez-vous de décider de la pince à choisir avant de penser aux robots, à la pneumatique, aux cellules robotiques ou aux plates-formes, ou même aux installations complètes laissant la pince au reste. Devinez quoi ? Si vous ne pouvez pas ramasser tous vos produits, vous n’aurez pas besoin du reste. Nous recevons un certain nombre de clients désespérés qui viennent nous voir avec tout déjà installé et une pléthore de pinces utilisées, mais pas une seule adaptée à la tâche. L’une des applications était la manipulation des hamburgers. Je prends le petit pain du bas, un bon morceau de galette de hamburger avec un morceau de fromage fondu sur le dessus, de la laitue qui va sur la viande et je termine avec le deuxième morceau de pain. Une tâche qui semble parfaitement bien et facile pour une main humaine. C’est le problème auquel se heurtent la plupart des préhenseurs. La main de l’homme, associée à la vue, est dotée d’un grand nombre de capteurs qui déterminent la structure et la nature de chaque produit. Le pain est souple et léger, les parties inférieures et supérieures ont un aspect différent : Une pince robotisée nécessiterait deux réglages différents de pression et de positionnement pour prendre les pains. Un SoftGripper à 4 doigts se fraie un chemin autour du petit pain. Sur les côtés de la partie inférieure et même sur la surface inclinée de la partie supérieure. All with just one setting of pressure.
Next the patty: The meat might have the exact shape of the bun, but in our case the production went with a more fancy piece to handle. Il est plus petit que le chignon, mais plus haut. Cela signifie qu’il faut au moins avoir des réglages différents sur le profil de la pince, mais la plupart du temps, cela nécessite un outil complètement différent et un changement d’outil automatique entre les étapes de manipulation.
Voici maintenant la partie la plus compliquée du processus de fabrication des sandwiches. La feuille de salade. Quelle est sa forme ? Il n’a pas une forme uniforme et son comportement face à la pression dépend fortement de l’endroit et de la manière dont vous le saisissez. Sur le dessus : Le positionnement peut être délicat car il dépend de la façon dont vous le placez sur la galette. Ici, vous avez besoin d’une pince qui s’y retrouve également. Enfin, nous terminons avec un petit pain sur la laitue. Ici, nous le plaçons proprement sur la salade, en veillant à ce que l’écrasement ne laisse aucune trace sur le pain ou la salade. Le préhenseur doit être suffisamment souple pour réagir à l’environnement. Nous avons choisi une pince centrée sur 4 doigts avec un angle de 15° sur les doigts. Une pince légèrement inclinée permet de saisir une plus grande variété d’aliments avec une seule pince. Un seul préhenseur signifie un investissement moindre pour démarrer l’automatisation.
Si vous ne savez pas quel préhenseur choisir, un kit de construction peut être le meilleur choix. La différence de prix est faible par rapport à une pince à six doigts, par exemple, qui est incluse avec le kit, mais vous obtenez plus de bases et d’adaptateurs pour plusieurs modèles de robots différents, une entretoise et une ventouse, ce qui signifie que vous pouvez essayer plusieurs modèles de pinces avec un seul kit simple. Cette vidéo de 4 minutes explique comment cela fonctionne.
Toutes les applications
Intégration de la ligne de production
Prise et dépose à grande vitesse
La plupart du temps, il ne s’agit pas seulement de choisir et de placer des objets. Dans le cas de la manipulation de la pâte, par exemple, une boule de pâte peut être préformée dans une installation spéciale à bande transporteuse et doit ensuite être placée sur un plateau pour être cuite. Ce plateau est lui-même placé sur une deuxième bande transporteuse.
Ce n’est pas tout. Le tri, l’alignement des produits pour qu’ils aient la même orientation ou la simple gestion de la qualité pour trier les produits qui ne passent pas les seuils fixés est quelque chose que nous voyons tous les jours. Dans l’alignement, nous devons veiller à être précis, mais en même temps à être gentils avec le produit, même à des vitesses plus élevées. Des chicanes sur le côté de la pince peuvent réduire les secousses dues aux accélérations et décélérations lors de la manutention. Bien entendu, de bonnes compétences en programmation de robots sont utiles, car de simples ajustements du routage permettent d’obtenir une courbe régulière que le bras du robot suit. D’autre part, les entretoises situées au milieu de la pince aident à positionner le pain et les petits pains dans les griffes de la pince. Cela permet d’éviter les glissements qui peuvent se produire en cas de secousses. C’est particulièrement important lorsque la tâche consiste à positionner et réaligner des petits pains crus par exemple.
Choisir et emballer
Produits pouvant être manipulés par une boulangerie SoftGripper
Pâte et petits pains surgelés
Le mode de manipulation standard est dans les environnements froids pour ne pas rompre la chaîne de refroidissement. Dans ce cas, les réglages de la pression ne sont pas aussi importants. Il suffit de s’assurer que la taille de la pince correspond plus ou moins à la taille du produit. Une pression légèrement supérieure est acceptable. Même avec une pâte que vous considéreriez comme molle, vous n’obtiendriez pas de marques de préhension. Même une température légèrement inférieure rend la pâte agréable à manipuler. Veillez à ce que la pâte soit congelée lors de l’essai de votre application. Nous avons effectué un certain nombre de tests sur ce sujet pour nos clients. Certaines de ces vidéos sont présentées ci-dessus.
Pâte à température ambiante
Pain et brioches
Nous allons vers des températures plus élevées ! Qu’il s’agisse de placer des petits pains sur des plateaux ou de produits cuits au four qui doivent être retirés du plateau. Une question que nous recevons concerne la résistance à la température des caoutchoucs que nous utilisons et la manière dont le contact avec des surfaces chaudes peut affecter la durée de vie des doigts. Nous testons nos doigts à température ambiante, mais le matériau que nous utilisons est conçu pour des températures plus élevées, y compris celles atteintes dans les chaînes de refroidissement des boulangeries. En haut, la surface de contact est suffisamment épaisse pour que le contact ne se fasse pas avec les parties mécaniques du doigt lui-même. Alors allez-y et saisissez la croûte de pain chaude pour un emballage frais.
Petits gâteaux
Les gâteaux viennent lorsque les doigts touchent la surface ou lorsqu’un emballage recouvre le gâteau. Dans les deux cas, les pinces peuvent être utilisées. Le glaçage ou le chocolat sur le dessus ne sera pas un problème, nous le savons pour avoir manipulé des chocolats. Mais veillez à ajuster les réglages de pression à 0,7-0,6 bar et à utiliser la surface dont vous disposez.
Un intérêt particulier est porté à la rigidité des doigts et à la stabilité des formes nécessaires pour placer les gâteaux dans des emballages en plastique ou dans des applications de mise en place de machines. En utilisant la pince centrée à 3 doigts, des poids allant jusqu’à 150 g n’auront pas d’effet sur le positionnement, même si le robot déplace des marchandises à l’envers.
Dans la manipulation des aliments, cela peut devenir particulièrement intéressant lorsque les produits doivent être retournés. Mais le retournement des sandwichs est un sujet différent qui fera l’objet d’un article séparé. Voici un lien vers la pince utilisée dans ce court test :
Produits sensibles
Les biscuits à la pâte et même les friandises à la guimauve enrobées de chocolat, les « Schokokuss » allemands, sont des applications viables. En général, il est préférable d’analyser votre produit pour voir où se trouve la surface de préhension optimale. Dans le deuxième produit par exemple, ce sera la base en gaufre dure. Mais ce n’est pas toujours une option. 4 doigts utilisant une pression de 0,5 à 0,6 bar veilleront à ne pas laisser de traces de pince sur eux. Pour ajuster l’espacement d’une pince, il faut s’assurer que la courbure des doigts fermés est ajustée pour maximiser la surface. Plus l’application est rapide, plus cela a de l’importance.
Emballage et produits emballés
Contacter
Nous sommes heureux de prendre contact avec vous ! Discutons rapidement et découvrons comment automatiser votre application. Nos ingénieurs valideront votre application et vous fourniront du matériel d’essai sous forme de vidéos, de photos et de livres blancs :
A propos de l'auteur
Alexey Stepanyuk
"L'automatisation de la production de produits de boulangerie est très demandée. Trouver des personnes pour ces tâches est plus difficile que jamais. Je ne saurais trop insister sur ce point : Apprenez à votre personnel la robotique !"
