De plus en plus d'applications pour les robots dans l'industrie alimentaire
L'automatisation et la robotique permettent depuis un certain temps de réaliser des gains d'efficacité dans l'industrie alimentaire. À l'heure actuelle, l'accent est mis sur les applications répétitives et contrôlables, telles que la préparation de commandes. Toutefois, la recherche d'une plus grande rentabilité et d'une meilleure productivité entraîne la nécessité de recourir à la robotique dans un ensemble plus large d'applications, du transport à l'assemblage des aliments en passant par la palettisation. Les coûts élevés de la main-d'œuvre et les pénuries de main-d'œuvre sont également à l'origine de cette évolution.
Manipulation des aliments
Le déploiement de robots pour de nouvelles applications entraîne évidemment des défis supplémentaires, qui ne sont généralement pas abordés dans les applications robotiques classiques de l'industrie alimentaire. Nous résumons ci-dessous les développements récents en matière de robots de manutention des aliments et indiquons dans quelles activités de l'industrie alimentaire ils sont déjà déployés ou dans lesquelles il existe un grand potentiel. Ces développements s'ajoutent à ceux des robots classiques de type "pick-and-place" dans l'industrie alimentaire.
Il est généralement admis que le déploiement de la robotique dans l'industrie alimentaire est à la traîne par rapport à d'autres secteurs industriels. L'industrie alimentaire et des boissons reste un petit marché pour la robotique (± 4%) par rapport à certains grands secteurs tels que l'électronique et l'automobile (± 25% chacun).
Cela dit, les chiffres confirment les ambitions et les besoins susmentionnés et montrent une tendance à la hausse en 2024 par rapport à 2022 (3 à 4% de part de marché et une augmentation de plus de 30% du nombre d'installations robotisées dans le secteur des boissons et de l'alimentation). Alors que les principaux secteurs sont plus susceptibles de voir une diminution limitée (de quelques pour cent) de leur part de marché, nous voyons donc une augmentation dans l'alimentation, et ce dans un nombre global d'installations robotisées en baisse (± 2%).
Nouvelles applications
Voici un aperçu de quelques nouveaux domaines d'application de l'automatisation robotique dans l'industrie alimentaire, en plus du pick-and-place classique.
Chargement des machines de transformation alimentaire
Dans plusieurs processus, les machines sont chargées manuellement, comme les fours ou les machines d'emballage. Ces tâches sont particulièrement délicates et prennent beaucoup de temps. Le chargement automatisé des machines est déjà courant dans l'industrie manufacturière, par exemple pour le chargement des machines à commande numérique. Le potentiel de ce système est également important dans le secteur alimentaire, car il permet une production 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. En outre, les travailleurs sont moins exposés aux conditions dangereuses qu'implique ce type d'équipement.
Découpe robotisée
Une découpe précise (viande, fromage, pâtisserie...) est essentielle dans l'industrie alimentaire. La découpe robotisée, ou l'utilisation de systèmes robotisés avancés pour la découpe des aliments, promet une découpe cohérente et précise, un minimum de déchets et une efficacité accrue. Les applications varient, y compris en termes de complexité.
Les applications varient, de la découpe du gâteau au désossage du porc
La découpe d'un gâteau, par exemple, se fait à l'aide d'un couteau à ultrasons. La flexibilité de la programmation permet de nombreuses variations dans les schémas de coupe. Le désossage de la viande présente des difficultés supplémentaires, en partie parce que chaque animal est différent et exige une bonne coordination main-œil. L'automatisation offre un grand potentiel dans ce domaine, car il s'agit d'un environnement difficile pour les humains et d'un travail complexe et répétitif. Toutefois, les défis posés par la robotique ne sont pas des moindres.
Une automatisation limitée a déjà été réalisée dans ce contexte. Par exemple, une image en 3D du morceau de viande peut être réalisée à l'aide de rayons X, après quoi un plan de découpe peut être établi. La perception visuelle et la mesure de la force seront toutes deux importantes lors de l'exécution. De nombreux défis doivent encore être relevés dans toutes sortes d'autres applications.
Manipulation de la pâte
La manipulation de produits délicats, tels que la pâte crue, s'avère difficile à automatiser. En effet, celle-ci est collante et se déforme facilement. Une mauvaise manipulation peut entraîner la déchirure d'une boule ou d'un disque (par exemple, la pâte à pizza). Une automatisation réussie nécessite des pinces souples et un contrôle de la force du robot et de la pince. Les robots peuvent être utilisés pour portionner la pâte, façonner les bases ou manipuler des boules ou des disques de pâte.
Préparation des repas
L'évolution se poursuit vers l'assemblage d'emballages de repas et d'aliments. Pensons au portionnement de repas prêts à consommer dans des plateaux prévus à cet effet, ou à l'assemblage de hamburgers à partir d'un ensemble d'ingrédients. La préparation des repas offre un grand potentiel en raison de la cohérence, de l'efficacité et de l'hygiène.
Enrobage et glaçage
L'application d'une couche uniforme de chocolat ou de glaçage, par exemple, exige précision et cohérence. Les systèmes robotisés sont capables de le faire de manière répétitive pour de grandes quantités ou sur mesure. Par exemple, différents motifs de décorations peuvent être automatiquement pulvérisés dans les glaçages. La distribution automatique réduit les déchets et augmente la précision.
Prélèvement en vrac
La vision 2D ou 3D avancée permet aux systèmes de préparation des commandes de prélever des produits (de forme homogène) directement dans le bac, sans avoir à les étaler sur des tapis roulants. Les produits individuels sont segmentés à partir des images, puis leur position et leur orientation sont déterminées. Enfin, une stratégie de préhension peut être déterminée automatiquement pour prélever un produit à la fois dans le bac. Pour les produits congelés, un système de vision ou un capteur doit en outre être capable de détecter que les produits sont congelés ensemble.
En outre, des développements personnalisés de préhenseurs permettent aux systèmes robotiques d'effectuer le portionnement des repas en prélevant des portions à partir d'un grand stock, par exemple. Il s'agit par exemple de prélever une portion de riz dans un grand bac.
Applications avancées de prélèvement et de déplacement
Le système de prélèvement et de mise en place continue d'évoluer: il consiste à prélever des produits sur un convoyeur et à les placer dans un emballage ou à les étaler et à les distribuer de manière structurée à d'autres convoyeurs. Les évolutions actuelles portent sur l'identification des problèmes de qualité ou le tri sur la base d'une vision par ordinateur avancée. Les progrès réalisés dans le domaine des pinces souples, de la technologie robotique et de la vision ouvrent la voie à la sélection des produits carnés, qui constitue généralement un défi en raison de leur forme irrégulière, variable, lisse et non rigide.
Transport et emballage
La palettisation d'emballages est une application classique de la robotique. La tendance est de plus en plus à la palettisation mixte, où des boîtes de tailles différentes sont empilées sur une palette. En outre, l'intralogistique est également un sujet d'automatisation. Outre les solutions classiques à base de convoyeurs, on envisage également d'utiliser des AGV ou des AMR. Un AMR est un robot mobile autonome qui se déplace d'un point A à un point B sans l'intervention d'une personne et sans chemin fixe. Ce type d'automatisation offre une solution flexible et efficace.
Production extérieure
Outre ces développements d'applications robotiques dans la production, nous les observons également dans le secteur plus large de la préparation des aliments et de la vente au détail.
Il suffit de penser aux robots qui font automatiquement la cuisine, la vaisselle, le service ou même l'accueil des clients dans les restaurants. Les chefs robotisés capables de retourner des hamburgers, par exemple, ou de portionner des aliments dans des plateaux prêts à consommer, offrent la possibilité d'améliorer la précision et la cohérence. Les machines de chargement, mentionnées ci-dessus, s'étendent également au chargement et au déchargement des lave-vaisselle, ce qui permet de réduire le temps de travail.
Les bars robotisés, qui mélangent et servent des boissons derrière un comptoir ou dans leur propre kiosque, comme Kime, sont également très répandus de nos jours. Ces robots, qu'ils soient articulés ou humanoïdes, visent une manipulation efficace, la cohérence et la réduction des déchets. Ils mélangent des boissons à partir d'un distributeur, remplissent des verres ou tirent de la bière. Gardez l'œil ouvert, car il y a encore beaucoup à venir.
En collaboration avec Fanuc et Stäubli
