AUTOMATISATIONUN : SYSTÈME EXPERT OPTIMISE LA COULÉE DE L'ACIER


De l'extérieur, la fonderie d'acier SMC-CF, à Colombier-Fontaine (Doubs) accuse ses 88 ans, malgré de multiples rénovations. A l'intérieur, changement de décor: le système de coulée automatique de l'acier est unique au monde!

 

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SMC-CF, qui emploie 160 personnes et réalise 100 millions de francs de chiffre d'affaires, dispose d'un système de coulée automatique de l'acier, avec poche-quenouille mobile, dirigé par système expert, hors du commun. 34millions de francs d'investissement et pas moins de quatre années auront été nécessaires pour installer, faire évoluer et mettre au point cet ensemble technique. "Le marché de la fonderie d'acier tend à se restreindre. Il est devenu extrêmement concurrentiel. En outre, les séries sont de plus en plus courtes, car nos clients fractionnent leurs commandes, explique Gabriel Naert, le directeur de l'usine. Et cela nous oblige à rechercher des gains très substantiels de compétitivité, avec la plus grande flexibilité possible."

Cent vingt moules par heure

L'entreprise, filiale du groupe AFE, change de série de vingt-deux à vingt-quatre fois par jour. 1500 plaques modèles "tournent" en permanence, pour 400clients réguliers. Cinq à huit nuances différentes de métal (aciers au carbone et faiblements alliés) sont élaborées quotidiennement. Le tout pour une production journalière de 25 à 30tonnes, avec des pièces de 0,5 à 40kilos (7kilos en moyenne). La palette est large. En fait, avant la mise en service des nouveaux équipements, SMC-CF se "débrouillait" déjà bien... La méthode était classique: la coulée se faisait manuellement, au renversé, à partir de deux poches de 300kilos, dans des moules en mouvement continu sur des carrousels. Dès 1990, un nouveau chantier de moulage et de coulée HWS avait été installé. Il produit aujourd'hui cent vingt moules par heure, et la coulée s'opère en position fixe, au moyen d'une seule poche de 1500kilos. Les moules sont disposés sur six lignes de trente-quatre postes chacune, avançant pas à pas, la poche se déplaçant d'un moule à l'autre grâce à un pont roulant spécifique. A ce stade, la principale innovation résidait surtout dans l'emploi d'une "quenouille", dispositif qui permet de couler directement par le fond de la poche. D'où un meilleur contrôle de la pression et de la température, donc de la régularité et de la reproductibilité du processus. Et cela favorise aussi la réduction des rebuts et l'économie de matière. A cette époque, les mouvements du pont étaient déjà en partie automatiques (avance pas à pas). Mais l'ajustement de la position de la poche sur le godet de coulée restait manuel. Tout comme la commande de la quenouille. Si la productivité était améliorée (deux personnes par équipe au lieu de six), et la pénibilité fortement réduite, en bout de chantier, le décalage de la cabine par rapport au pont empêchait le remplissage de trente moules, ceux-ci sortant du champ normal de vision de l'opérateur. Ce qui compliquait l'ordonnancement de la coulée. Fin 1992, entre Noèl et le Jour de l'An, une première transformation est opérée: la mise en place de caméras vidéo permettant un positionnement fin (toujours manuel) de la poche. Puis, un an plus tard, la cabine devient fixe. Elle est désormais implantée en bout de ligne. Le positionnement est devenu automatique, par analyse d'image. La coulée, elle, reste manuelle. Mais elle se fait exclusivement par l'intermédiaire d'écrans! "Tout cela, nous l'avions fait pour améliorer progressivement les performances initiales de l'installation, relate Daniel Mangin, le responsable des méthodes et procédés. Chemin faisant, nous avons découvert les perspectives ouvertes par la vision artificielle et par l'informatique. Et cela donne des idées." Comme celle d'automatiser l'intégralité du processus. Ce qui, compte tenu de la diversité des productions, ne pouvait se faire par application de systèmes classiques, mais par le recours à l'intelligence artificielle. L'ambition était "un peu folle": reproduire en toute circonstance le geste humain. Lancé début 1994, en association avec la société Sert, le nouveau système est à présent opérationnel. Cette fois, le trajet de la poche et l'ordre de coulée sont optimisés par l'ordinateur en fonction de la nuance d'acier, de la position des moules, des quantités de métal nécessaires, de la charge restant disponible (pression ferrostatique). Après positionnement automatique de la poche, réalisé par vision numérique, à trois millimètres près, la coulée est conduite par "logique floue", à partir de données pratiques (quantité d'acier, séquence des débits, pression...) caractérisant chaque pièce et de paramètres statistiques. Là encore, l'analyse d'image est utilisée pour surveiller la hauteur du métal dans le godet de coulée. Au total, l'automate, fort de l'intégration de toutes ces variables, optimise en temps réel la coulée en agissant sur l'ouverture de la quenouille.

Ne pas perturber la production

La mise au point d'un tel système s'est faite "à petit pas". Les paramétrages sont laborieux, les validations minutieuses, les cycles automatiques restant "sous haute surveillance", avec toujours la possibilité d'une reprise "en manuel". Pas question de perturber la production! Les résultats sont là: une productivité directe multipliée par six, 370tonnes d'acier économisées par an, des rebuts internes divisés par plus de deux. De quoi améliorer sensiblement les marges. Ou réduire les prix de vente à la tonne. Et gagner des parts de marché.





USINE NOUVELLE N°2519

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