Fabrication intelligente 2.0
L’initiative SM² (aussi désignée sous l’appellation Fabrication intelligente ou Smart Manufacturing 2.0) vise à répondre aux enjeux structuraux de compétitivité des scieries de l’Est du Canada et de promouvoir l’émergence d’un nouveau paradigme pour favoriser une diversification accrue de nouveaux produits et applications fondés sur des technologies intelligentes et agiles.
Cette initiative, administrée par FPInnovations en collaboration avec plusieurs partenaires, notamment le ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFP) et le ministère de l’Économie et de l’Innovation (MEI), aborde les défis rencontrés par l’industrie en favorisant le développement d’approches novatrices, la mise en œuvre de technologies révolutionnaires et flexibles et la prestation aux scieries d’un vaste éventail de produits et sous-produits finaux uniques.
Objectifs de SM2
- Guider le secteur de la 1ere transformation du bois vers l’adoption de nouveaux modèles d’affaires afin de réduire sa dépendance aux revenus générés par les coproduits
- Créer, développer et soutenir des technologies révolutionnaires visant à améliorer la valeur du panier de produits des entreprises et à maximiser l’utilisation de la matière première
- Adapter la transformation du bois aux demandes des marchés par des procédés de transformation agiles et intelligents
- Accélérer l’innovation en facilitant la création de partenariats entre les milieux industriel, gouvernemental et universitair
Axes de recherche
Traitement des billes
Traitement des billes
Définir et élaborer de nouveaux concepts de fabrication pour modifier les fondements du traitement des billes.
Nouvelles technologies
Nouvelles technologies
Développer de nouvelles technologies révolutionnaires.
Nouveaux procédés et produits
Nouveaux procédés et produits
Concevoir de nouveaux procédés et des technologies flexibles afin de produire une gamme élargie de produits et de coproduits.
AMÉLIORATION TOURNE-BILLES INTELLIGENT (ATBI)
Certaines défaillances opérationnelles du tourne-billes prennent des jours, voire des semaines, avant d’être détectées et corrigées. Les pertes financières reliées à ces défaillances sont considérables. Il est très important de baliser l’intégration des nouvelles technologies à nos procédés de transformation du bois. Il sera donc intéressant d’intégrer les vertus de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage machine à nos processus pour aider l’industrie à stabiliser le rendement de cette machine pour ensuite travailler à l’améliorer. Le projet a été réalisé sur deux types de tourneurs (double rouleau et rouleau articulé) dans deux usines de sciage. Les résultats du projet sont utilisés dans le développement technologique de BID Group.
Pour plus d’informations : sm2@fpinnovations.ca
ÉCORÇAGE
Un écorçage efficace est très important si on veut réduire les pertes de fibres et si on veut respecter les demandes croissantes en termes de qualité des copeaux. De façon générale, durant l’été, les scieries sont capables de respecter les normes quant à la qualité des copeaux. Cependant, l’écorçage devient moins efficace en hiver et peu de scieries sont capables d’atteindre les normes quant à la quantité d’écorce dans les copeaux. La qualité de l’écorçage a aussi un impact direct sur le rendement matière de la scierie. Ce sont principalement les facteurs tels que l’essence de bois, la teneur en humidité, la saison, la température et l’état mécanique de l’équipement qui affectent la qualité de l’écorçage. L’objectif visé par ce projet est de travailler sur des systèmes de vision capables de mesurer et d’ajuster les paramètres affectant I’écorçabilité.
Pour plus d’informations : sm2@fpinnovations.ca
SIMULATION (Optitek)
La complexité des procédés de transformation des scieries s’est amplifiée avec des approvisionnements de plus en plus variés, des procédés de plus en plus complexes et agiles, une explosion de demandes et spécifications des clients rendant le processus décisionnel des scieurs plus ardu. Ceci a mené FPInnovations à développer, avec le soutien financier du MFFP, une version améliorée de sa plateforme de simulation de sciage. La nouvelle plateforme, qui s’appelle Optitek II, propose une nouvelle fondation agile et flexible permettant d’étendre les capacités d’utilisation et d’analyses en intégrant de nouveaux modules d’analyses non couverts par les outils existants (Module Forêt, seconde transformation, PEP, analyse de flux, MSR, optimisation, etc.). C’est une plateforme ouverte vers l’avenir avec une architecture modulaire pour faciliter les expansions futures.
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RABOTEUSE INTELLIGENTE
Étant le dernier centre d’usinage dans la ligne de production du bois d’œuvre, la raboteuse joue un rôle important dans la valorisation des pièces de bois en vue de maximiser la valeur potentielle juste avant la classification. En dépit du degré d’automatisation de la raboteuse, la communication avec les classificateurs automatisés est absente et en ce sens, ne possède pas de dispositif de rétroaction en fonction de la classification. D’ailleurs, le personnel d’opération ajuste et calibre les composantes de la raboteuse selon leur niveau d’expertise de façon irrégulière d’un opérateur à l’autre. Par conséquent, le rendement de ces équipements dépend fortement du niveau de maîtrise des ressources humaines disponibles à l’usine, car, en plus de ce qu’il a été mentionné, certaines informations aidant à la prise de décision telles que les positions réelles des cercles de coupe et la qualité de l’affûtage des couteaux ne sont pas mesurées de façon systématique ni automatique.
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SÉCHAGE AGILE ET FLEXIBLE (SAF)
Le mode de séchage traditionnel consiste à sécher les produits sciés en lots. Cette méthode, bien que connue, est peu flexible et peut prendre jusqu’à une semaine de séchage par lot. Ces facteurs demandent beaucoup de manutention et limitent les scieries québécoises dans leur agilité. Pour pallier cela, ce projet visait l’étude de nouvelles technologies de séchage prometteuses privilégiant un séchage en continu rapide pièce par pièce. Celles-ci sont par convection forcée, conduction et haute fréquence. Cette nouvelle approche assure également une connectivité des opérations de sciage, de séchage et de rabotage. Tout ceci permet d’améliorer la flexibilité et l’agilité du procédé et de réduire la manutention.
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FIABILITÉ OPÉRATIONELLE
La maintenance prévisionnelle, appelée aussi maintenance pronostique, est devenue un outil de premier plan pour améliorer et maintenir le rendement des équipements, améliorant ainsi la productivité des entreprises. Elle repose sur deux volets, soit la surveillance de l’état des équipements et le développement d’algorithmes de prévision de la défaillance à partir des données collectées.
Grâce à son approche proactive, la maintenance prévisionnelle permet d’éviter les surcoûts, les bris et les arrêts chroniques inutiles et de subir les conséquences éventuellement non désirables de la maintenance corrective et réactive.
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SCIES
Dans le procédé de sciage, la performance des scies circulaires a un effet majeur sur le rendement en sciage et sur la qualité du produit fini. En vue de maintenir le rendement des scies à un niveau acceptable, les scies sont actuellement remplacées et affûtées au moins une fois par quart de travail, ce qui exige un budget et un temps de main-d’oeuvre conséquents. L’objectif global du projet a été le développement d’une nouvelle génération de scies circulaires et de guides ultras performants.
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IDENTIFICATION DES ESSENCES
Les stratégies de séchage optimales nécessitent une combinaison de tri des essences et de la teneur en humidité.
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AFFÛTAGE
L’industrie de la première transformation du bois fait face à une pénurie de main-d’œuvre qualifiée. Pour l’activité d’affûtage, cette pénurie se traduit par un manque d’expertise. Cette dernière est nécessaire pour l’obtention d’une qualité d’affûtage optimale. Les conséquences d’un mauvais affûtage se répercutent sur l’ensemble de la chaîne de production et entraînent des pertes de rendement. De plus, les lignes de sciage modernes fonctionnent à très grande vitesse, ce qui exige des tolérances strictes ainsi qu’une plus grande précision dans l’affûtage des outils de coupe. Un atelier d’affûtage automatisé permettra d’obtenir un affûtage répondant à ces exigences. FPInnovations a évalué la faisabilité technico-économique de la mise sur pied d’un atelier automatisé.
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OUTILS SIMULATION SÉCHAGE (FPDrySim)
FPDrySim est la nouvelle plateforme de simulation et d’optimisation du séchage conventionnel conçue par FPInnovations.
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PRODUITS CONJOINTS ALTERNATIFS (équipement universel)
Le but est d’offrir aux scieries du Québec de nouvelles occasions de marché pour générer des revenus en fabriquant des coproduits autres que les copeaux destinés à l’industrie des pâtes et papiers. Le projet propose un concept d’équipement universel permettant de transformer les résidus solides du sciage en une gamme de coproduits présentant des formes et caractéristiques spécifiques répondant aux besoins des utilisateurs de fibres pour des produits du bois existants ou émergents. Le projet effectué en collaboration avec le SEREX et un équipementier a consisté en l’exécution d’une preuve de concept en laboratoire s’appuyant sur une évaluation technico-économique et une estimation des coûts/bénéfices pour démontrer le potentiel financier de la mise en œuvre d’un tel équipement.
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PARTICULES
L’industrie des panneaux de particules est confrontée à des défis d’approvisionnement constant en matière première. Les coproduits du bois d’œuvre peuvent être une solution intéressante pour la fabrication de panneaux non structuraux. L’approche étudiée permet de fabriquer des particules plus larges, appelées gaufres, destinées pour le cœur des panneaux (p. ex., 25,4 x 25,4 x 0,7 mm). Les principaux avantages de l’utilisation de cette granulométrie sont : l’amélioration des propriétés mécaniques et physiques des panneaux et la réduction des coûts de production en réduisant la densité de panneaux et en diminuant la consommation de colle requise avant le pressage. Certaines technologies de fragmentation existent, mais elles doivent être adaptées pour offrir la possibilité de transformer les dosses et autres rebuts de sciage en gaufres de dimensions désirées.
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COLOMBAGES (C-Stud)
Pour les bâtiments multiétages, les constructeurs utilisent majoritairement des colombages métalliques comme éléments non structuraux (divisions intérieures). En 2016, pour le marché résidentiel, plus de 10 millions de pieds linéaires de profilés en acier ont été utilisés au lieu de bois solide. Ces matériaux ont remplacé les traditionnels 2 x 3 ou 2 x 4 principalement grâce à leur stabilité dimensionnelle, leur rendement acoustique supérieure et leur facilité d’utilisation (manutention, transport et installation). Dans le contexte du programme SM2 , FPInnovations a proposé d’évaluer une option économiquement viable à ces éléments non structuraux en développant des profilés de bois d’ingénierie à partir de coproduits de scierie. Ces profilés visent à utiliser les coproduits de scierie pour fabriquer des produits innovants directement applicables dans la construction. Ces produits permettront de développer ou regagner les parts de marché perdues par la substitution du bois par les profilés métalliques dans le secteur résidentiel.
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BORATE
Les scieurs québécois doivent améliorer leur compétitivité sur les marchés. Une des façons de le faire est d’accroître le rendement-matière de leurs opérations afin de générer plus de volume de sciage pour chaque bille sciée. Parallèlement, les américains mettent énormément de pression pour réduire les volumes importés de sciage de résineux. Les bois d’exportation outre-mer représentent une avenue intéressante. Toutefois, le bois destiné à l’exportation doit subir un traitement soit à la chaleur (HT) ou lors du séchage pour être exporté, principalement en Europe et au Mexique. Un traitement au borate durant la phase de traitement HT vise l’amélioration de la résistance du bois aux insectes et aux champignons, ce qui permet de diversifier les marchés et les applications du bois.
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IMPRÉGNATION
La durabilité à long terme et la fréquence d’entretien des produits en bois demeurent des enjeux cruciaux pour la sélection des matériaux de construction. Le fait de pouvoir cibler des attributs clés permettant de valoriser l’utilisation des produits en bois pourrait permettre d’aider considérablement l’industrie à garder des parts de marchés constamment menacées par de produits de remplacement. Un traitement en continu pourrait, de façon rapide et agile, favoriser l’homogénéité et l’uniformité des traitements garantissant
ainsi un meilleur rendement en service.
Pour plus d’informations : sm2@fpinnovations.ca
