Une ligne de production qui emballe tous ses usagers - Intersections

Intersections - Juin 2001
Une ligne
de production
qui emballe
tous ses usagers...
La cellule de fabrication (Promel) élabore les mélanges destinés à
remplir les flacons.
Le lycée Antoine
Antoine, situé à
Chenove, a conçu
une ligne de
production
automatisée
s’appuyant sur
un process de
fabrication de
mélanges lié à
des opérations de
conditionnement
et d’emballage de
flacons. Cette ligne
est une véritable
plate-forme
technologique,
pour l’académie de
Dijon, sur laquelle
sont dispensées
de nombreuses
formations allant
du CAP à bac + 5,
en passant par le
bac pro PSPA.
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“Lorsqu’en 1996 l’ouverture d’une section bac pro PSPA
au lycée Antoine Antoine a été envisagée, l’Inspection
générale nous a alors demandé d’établir un projet visant à
la mise en place de systèmes de production automatisée
répondant aux exigences du référentiel du diplôme. Notre
idée s’est basée sur la conception d’une ligne s’appuyant
sur des systèmes industriels afin de se rapprocher le plus
possible de ce qui existe dans l’industrie pour mettre ainsi
nos élèves dans des conditions réelles d’exploitation. La
mise en œuvre de la ligne s’est opérée en deux temps,
avec la réalisation de la partie emballage dès 1998, puis
de la partie fabrication de mélanges l’année suivante. La
ligne complète est opérationnelle depuis la rentrée de
septembre 1999 et constitue une plate-forme technologique
et industrielle au service de l’académie de Dijon.
C’est un outil remarquable à l’aide duquel nous
accueillons les formations allant du CAP à bac + 5”,
déclare Maurice Robinet, chef de travaux au lycée
professionnel Antoine Antoine situé à Chenôve dans la
proche banlieue de Dijon (Côte-d’Or).
Cet important projet a reçu, dès son départ, le soutien
total de Madame le recteur, Josiane Attuel, et de son
corps d’inspection. Outre Maurice Robinet, véritable cheville
ouvrière du projet, Madame le proviseur, Elisabeth
André, Bernard Cogniard et Eric Quantin, respectivement
professeurs de productique et de maintenance, se sont
entièrement investis dans ce projet dont l’aboutissement
est concrétisé par la réalisation de cette ligne de production,
véritable plate-forme technologique ouverte au monde de
l’enseignement mais également à celui de l’industrie.
Process de fabrication,
conditionnement et emballage
La ligne est constituée de trois zones principales reliées
entre elles par des convoyeurs.
La première dispose d’une cellule de fabrication, appelée
“Promel” (process de fabrication des mélanges), où sont
élaborés des produits obtenus par mélange de colorants
alimentaires à de l’eau. Avec les trois couleurs de base
(rouge, bleu et jaune), c’est une infinité de teintes qui peuvent
être réalisées selon que l’on utilise une ou plusieurs
couleurs et que l’on joue sur le dosage de chacune d’elles.
Cette première zone regroupe les réservoirs de stockage
La ligne de production est un support de formation pouvant accueillir
vingt-quatre élèves simultanément.
des colorants et de préparation des mélanges ainsi qu’un
dispositif de recyclage des produits. Elle est complétée
par un circuit de conditionnement. Celui-ci possède, en
entrée, une table de distribution sur laquelle sont déposés
des flacons en plastique. Ces derniers, existant en trois
tailles 100, 250 et 500 ml, sont acheminés sur deux
machines où ils seront successivement remplis
(remplisseuse à une tête) puis fermés à l’aide d’une
capsule (capsuleuse à une tête).
Les deux autres zones sont dédiées à l’emballage des
flacons, avec au choix la réalisation d’un produit semi-fini
ou d’un produit fini. Dans le premier cas, après l’opération
de capsulage, les flacons sont déposés dans des caisses
en plastique (encaisseuse). Ces dernières sont alors
empilées sur des palettes (palettiseur). Dans le second
cas, et toujours après l’opération de capsulage, les flacons
reçoivent chacun une étiquette (étiqueteuse à colle froide)
puis sont regroupés dans des barquettes. Celles-ci sont
ensuite enveloppées à l’aide d’un film thermorétractable
(fardeleuse), puis sont disposées dans des cartons
(encartonneuse).

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Le lycée, localisé à Chenôve près de Dijon, dispose de deux pôles d’enseignement accueillant 400 élèves. Le
premier pôle, lié au secteur tertiaire, prépare aux diplômes des bac pro secrétariat et comptabilité.
Le second, attaché au secteur industriel, regroupe les formations aux BEP productique, MSMA et
électronique, ainsi qu’aux bac pro productique, PSPA (pilotage de systèmes de production automatisée) et
MRBT (maintenance des réseaux bureautiques et télématiques).
La formation continue est assurée par le Greta de Dijon, hôte du lycée A. Antoine.
Le lycée professionnel A. Antoine
Supervision et automates
programmables pilotent la ligne
La ligne est gérée par un automatisme articulé autour
d’un double poste de supervision communiquant, via une
liaison Fipway, avec trois automates programmables
Premium. Chaque automate est chargé du pilotage d’une
des trois zones définies précédemment. Ces automates
sont reliés à des terminaux
de dialogue Magelis,
implantés au niveau des
machines, permettant une
commande locale et un
fonctionnement en marche
dégradée pour le suivi des
phases de réglage, de
contrôle ou de maintenance.
La supervision propose des vues
d’écrans animées des différentes
étapes du process.
Deux postes complètent
l’automatisme, l’un chargé
du contrôle qualité basé
sur la couleur du mélange
et le poids des flacons, l’autre affecté à la GPAO (gestion
de production assistée par ordinateur). Ce dernier
contient toutes les informations propres à la fabrication des
produits et gère les approvisionnements et les stocks.
Architecture de l’automatisme de la ligne de production.
Cette plate-forme technologique assure les formations à
la conduite de machines et de process, à la gestion de
production assistée par ordinateur, aux automatismes, à
l’électrotechnique, à l’informatique industrielle, à la supervision,
aux réseaux, à la sécurité, à la maintenance et à la
gestion de la qualité.
Outre le bac pro PSPA dispensé en formation initiale au
lycée A. Antoine, la plate-forme est ouverte à un large public
allant du CAP à bac + 5. C’est ainsi que sont accueillis sur
la ligne de production : les élèves en CAP Conduite de
machines automatisées
de transformation (CMAT)
et Exploitation d’installations
industrielles (EII), les
techniciens en pharmacie
industrielle (TPI) de l’institut
des métiers et des
technologies des produits
de santé de Tours (IMT),
les élèves ingénieurs du
CNAM en formation informatique
et robotique ainsi
que les étudiants en DESS
QESI (qualité, environnement,
sécurité industrielle)
Un automate Premium pilote le process de fabrication et
de conditionnement.
qui, d’une part viennent se familiariser au pilotage intégral
d’une chaîne de production, et d’autre part aident le lycée
à l’obtention de la certification ISO 9001 de la ligne. Des
établissements comme le lycée de Châlon ou les CFAI de
Dijon et d’Auxerre viennent y faire valider leurs diplômes ;
des entreprises industrielles locales, en collaboration
avec le Greta, y envoient leur personnel dans le cadre de
formations qualifiantes et diplômantes. “Cet outil, que
nous avons souhaité résolument industriel, est utilisé tous
les jours. Nous devons lui assurer un fonctionnement
d’une totale fiabilité et veiller à le maintenir à un haut
niveau de performances, en particulier en le dotant des
dernières évolutions technologiques sur le plan des automatismes.
Rançon du succès, nous avons aussi à gérer
un planning très serré pour satisfaire toutes les demandes
et devons nous comporter en véritables industriels pour
tenir nos engagements et nos délais” souligne Maurice
Robinet. c MR
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L’emballage...
pour une approche
didactique complète
Pour assurer les formations pratiques en électrotechnique, en automatique,
en informatique industrielle, en productique ou en maintenance dans leurs
différentes sections, les lycées Louis Lachenal à Argonnay (74) et Sainte-Anne
à La Motte-Servolex (73) ont fait le choix de lignes automatisées mettant en
œuvre des opérations d’emballage et de conditionnement.
Le lycée
professionnel
Louis Lachenal
Le lycée Louis
Lachenal, situé à
Argonnay près d’Annecy,
accueille 1 300 élèves.
Il propose la préparation
au bac général S et aux
bacs technologiques STI
génie mécanique, génie
électrotechnique, génie
électronique, génie
industriel bois et génie
civil, aux BTS productique,
maintenance, électronique,
productique bois, systèmes
constructifs bois et habitat,
bâtiment. Les formations
sont complétées par un
BT encadrement de
chantier et par deux
classes préparatoires
aux grandes écoles
(PTSI et PT).
Les opérations d’emballage et de conditionnement se
retrouvent dans la plupart des process de fabrication de
l’ensemble des secteurs d’activité de l’industrie. Elles font
appel à de nombreuses lignes et machines automatisées.
Celles-ci réclament, pour les concevoir, les mettre en
œuvre, les conduire et les maintenir, des compétences
transversales en mécanique, en automatique, en informatique
industrielle, en hydraulique, en contrôle de qualité,
en gestion de production… Pour illustrer les travaux
pratiques qui recouvrent une grande partie de ce
programme multidisciplinaire, les lycées Louis Lachenal
et Sainte-Anne (voir encadrés) se sont dotés de lignes
automatisées d’emballage et de conditionnement.
Le lycée Lachenal s’est ainsi équipé de deux lignes
accueillant les élèves préparant les baccalauréats STI
génie électrotechnique et génie productique mécanique
ainsi que les BTS maintenance industrielle et productique
mécanique.
Une approche didactique complète
La première ligne assure le regroupement de deux ou de
quatre briquettes de bois et leur emballage à l’aide d’un
film polyéthylène pour faciliter la manutention ultérieure.
Elle est constituée d’un convoyeur muni d’une bande
transporteuse véhiculant les briquettes, chargées
manuellement, jusqu’au dispositif de regroupement.
Celui-ci se compose également d’un convoyeur, équipé
d’un vérin pneumatique chargé de rassembler les briquettes
par deux ou par quatre et de
les transférer vers l’élément
de fardelage. Cet élément
associe deux bobines
déroulant chacune un film
transparent en polyéthylène
destiné à envelopper les lots
de briquettes. Le film est
L’automatisme pilotant le
palettiseur s’appuie sur un
automate Micro et un variateur
de vitesse Altivar 08.
ensuite coupé et l’ensemble
est acheminé dans un tunnel
chauffé à la température de
200 °C. Le film se rétracte
autour des briquettes pour
réaliser ainsi un produit fini
prêt à être expédié.
La seconde ligne reproduit,
à une échelle réduite, un
palettiseur effectuant le
chargement de panneaux de
bois sur des palettes. La
ligne est constituée de deux
convoyeurs parallèles, l’un
pour le cheminement des
panneaux, l’autre pour celui
des palettes. Un portique à
deux axes prélève le nombre
de panneaux souhaité, assure
leur transfert et les dépose
sur une palette. Une fois
chargée, cette dernière est Un palettiseur effectue le chargement
évacuée et la ligne est prête de panneaux de bois sur des palettes.
pour un nouveau cycle.
Ces deux lignes, conçues par Bema (société spécialisée
dans la construction d’équipements didactiques localisée
à Vinay dans l’Isère), sont équipées chacune d’un automatisme.
Celui-ci s’articule autour d’un automate Micro
pilotant un variateur de vitesse Altivar (modèle 08 ou 18
selon la ligne) commandant le moteur du convoyeur. Le
dialogue homme/machine est assuré par un terminal
Magelis visualisant les différents états de la ligne. “Les
technologies utilisées étant de type électrique, électronique,
pneumatique et hydraulique, les lignes garantissent
une approche didactique complète. Les élèves s’initient
tour à tour à l’étude de la transitique, des automatismes,
de la régulation à l’aide des variateurs de vitesse et des
automates programmables avec lesquels nous pouvons
combiner exercices et manipulations”, précise Raymond
Bouvier, chef de travaux au lycée Lachenal.
Une troisième ligne, réalisée par la société Ravoux à
Vichy (Allier), complète les deux lignes précédentes et
s’appuie sur le conditionnement de comprimés en
flacons.
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Conduite et maintenance
au programme
Le lycée Sainte-Anne, quant à lui, dispose d’une ligne
bâtie sur le principe de la première ligne du lycée
Lachenal. Elle accueille les élèves préparant le bac pro
MSMA, le bac techno STI génie électrotechnique ainsi
que les BEP électrotechnique et MSMA. Les briquettes
de bois sont toutefois remplacées ici par des barquettes
constituées par du papier compacté. Pour cela, le
premier convoyeur est équipé en amont d’un dispositif
déchiquetant des feuilles de papier en fines bandes qui
sont transférées ensuite dans une matrice de compactage
mue par un vérin. L’automatisme de la ligne repose
sur un automate Micro associé à un terminal de dialogue
Magelis. “Ce sont, en priorité, les élèves de la section bac
pro MSMA qui sont reçus sur cette ligne. Ils sont amenés
L’automatisme de la ligne
repose sur un automate Micro
associé à un terminal de
dialogue Magelis.
Un déchiqueteur de feuilles de papier alimente le dispositif de
réalisation des barquettes.
à effectuer l’analyse du produit fini sur le plan qualitatif et,
le cas échéant, à déterminer les actions correctives en
adaptant les réglages de la machine”, souligne Georges
Reynard, chef de travaux au lycée Sainte-Anne. Les élèves
passent en moyenne trois heures par semaine sur la ligne
où leur apprentissage aborde les étapes de conduite et
de maintenance. La conduite s’effectue à partir, soit du
terminal de dialogue Magelis, soit d’un poste de supervision.
A l’aide du grafcet ils étudient les différentes tâches et
leur coordination. Ils sont amenés à réaliser des modifications
de programme portant sur l’amélioration du process et à
effectuer d’éventuelles opérations de câblage lors d’ajout
de capteur ou d’actionneur.
Au niveau de la maintenance,
ils procèdent au diagnostic
de la ligne volontairement
mise en panne. Ils disposent
d’une fiche récapitulative où
ils consignent le constat de
la défaillance, ses hypothèses
et les différents tests nécessaires
à la vérification des
hypothèses. c MR
La ligne du lycée Sainte-Anne
assure les formations pratiques
de la section bac pro MSMA.
Le lycée
professionnel
Sainte-Anne
Le lycée Sainte-Anne,
localisé à La Motte
Servolex près de
Chambéry, accueille
500 élèves. Il prépare
aux CAP métallerie,
installations sanitaires
et agent de prévention
et de sécurité, aux BEP
structures métalliques,
ETE froid et climatisation,
MSMA et électrotechnique,
et aux bacs pro structures
métalliques, énergétique
option froid, MSMA et
électrotechnique.
Les préparations aux
bacs général S et
technologique STI génie
électrotechnique
complètent les
formations.
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