Contexte
Comme ils l'ont toujours fait depuis ces 20 dernières années, les ouvriers de l'usine Country Maid continuent de préparer à la main leurs pains briochés destinés à des associations engagées dans des activités de collecte de fonds à travers le pays. Mais c'est la seule partie du procédé qui reste manuelle.

Ken et Marlene Banwart, le couple qui a fondé la société Country Maid en 1991, a commencé à confectionner des viennoiseries dans son sous-sol pour les vendre aux fermiers du coin. Ces produits de boulangerie ont remporté rapidement un franc succès. C'est à ce moment-là que le couple Banwart a pris conscience que ses viennoiseries pouvaient susciter un intérêt bien plus large. Ils ont commencé à surgeler leurs viennoiseries non cuites et à créer de nouvelles variétés, de la garniture de tarte aux pommes jusqu'au fromage blanc, qu'ils ont vendues à des associations et groupes scolaires
à des fins de collecte de fonds.

Ces viennoiseries sont très appréciées parce qu'elles rappellent le souvenir du fait maison. Les gens laissent décongeler et lever la pâte pendant la nuit, la font cuire au four, puis se régalent. Pas étonnant donc que le procédé de transformation des ingrédients en viennoiseries délicieuses soit nettement plus complexe.

En 2012, Country Maid a fait le choix d'investir dans une installation automatisée pour répondre à la demande des consommateurs de viennoiseries Butter Braid®. La société est aujourd'hui détenue à 100 % par ses employés et dans son usine de l'Iowa, les ingrédients, comme la poudre de lait, la farine et le sucre, sont entreposés dans des bacs et sont acheminés dans un mélangeur industriel où ils sont mélangés à l'eau. Le mélange obtenu est alors placé dans un doseur de pétrissage rotatif qui le transporte sur un tapis convoyeur. Un peu à la manière d'un rouleau à pâtisserie, une machine étale la pâte et forme plusieurs couches. La pâte est ensuite recouverte de beurre et d'une garniture. Juste avant de la placer dans un congélateur, un ouvrier apporte la dernière touche à la pâte feuilletée de 12 couches, en torsadant les couches supérieures, et crée ainsi la signature de la marque des viennoiseries Butter Braid.

Défis
Avant la modernisation de leur système, les ouvriers étaient impliqués beaucoup plus étroitement dans le processus de production, du dosage à la main et du pesage, jusqu'au découpage de chaque sac de farine à verser dans le mélangeur. Les opérateurs collectaient manuellement les données de production de base et créaient des rapports, ce qui pouvait entraîner des erreurs humaines et des incohérences. Ce procédé entièrement manuel exigeait beaucoup de main-d'œuvre et était fastidieux.

En automatisant ce procédé, Country Maid cherchait à obtenir des capacités de collecte de données perfectionnées pour veiller à ce que chaque préparation conserve la même qualité supérieure que la précédente. L'entreprise souhaitait également améliorer l'efficacité générale des opérations au sein de l'installation.

Country Maid a été amenée à ajouter une chaîne de production pour répondre à la demande. Au moment de la conception de la salle de mélange, deux options étaient disponibles. Ils avaient le choix entre le remplacement de leur mélangeur par un équipement plus grand, ce qui aurait nécessité l'expansion des installations pour accueillir la nouvelle machine, et l'installation d'un nouveau mélangeur de taille réduite avec la nouvelle chaîne automatisée.

« Nous avons constaté qu'en décidant d'automatiser un mélangeur de plus grande taille, nous pouvions en fait réduire la taille du mélangeur et éviter ainsi d'agrandir les locaux. Cette option était moins coûteuse et permettait d'obtenir les mêmes résultats », explique Marc Banwart, spécialiste de l'intégration des systèmes chez Country Maid. « Nous savions que ce changement nous aiderait à faire face à la demande de production croissante et nous permettrait d'exploiter les données pour prendre de meilleures décisions opérationnelles ».

Solution
Parallèlement à l'ajout d'une seconde chaîne de production, Country Maid souhaitait automatiser la chaîne actuelle. Après des recherches, ils ont opté pour un système d'automatisation de procédés PlantPAx® de Rockwell Automation comme noyau du système pour les deux chaînes. Country Maid a fait appel aux conseils et à l'expertise d'un partenaire pour installer et mettre en œuvre la solution. Il s'agit d'Interstates Control Systems, Inc., société partenaire membre du programme PartnerNetwork™ de Rockwell Automation.

Le système PlantPAx est un système de contrôle-commande à l'échelle de l'usine dont l'évolutivité intégrée permet à Country Maid de disposer de l'analyse de la production dont elle avait besoin. Le système comporte un portail permettant d'accéder à des outils de visualisation, d'analyse et de génération de rapports, ainsi qu'un outil d'historique des procédés. Les opérateurs peuvent ainsi visualiser les tendances de la production, par exemple la proportion des ingrédients, et effectuer des ajustements dans les proportions de la recette.

Intégré au système PlantPAx, le logiciel FactoryTalk® VantagePoint EMI a été mis en œuvre pour surveiller et enregistrer les données afin d'analyser les tendances de la production. Le logiciel collecte des informations à partir de sources disparates tout au long de la chaîne de production, de sorte que les opérateurs peuvent visualiser en temps réel les données sur des tableaux de bord classés par rôles. Les opérateurs utilisent ces données comme un outil de découverte et d'analyse, ce qui permet d'élaborer une stratégie d'amélioration pour chaque lot en fonction de divers paramètres, comme la température et la texture de la pâte.

Par exemple, Country Maid rencontrait des problèmes dans l'élaboration d'une pâte homogène et ne savait pas comment résoudre le problème. Avec le logiciel VantagePoint, les opérateurs ont été en mesure d'identifier la source du problème : En fait, les silos de farine de l'usine situés à l'extérieur du bâtiment posaient un problème en raison des variations de température. Aujourd'hui, les opérateurs peuvent surveiller chaque mélange en fonction des variations de température à l'intérieur des bacs. Le système fournit également une vue globale des paramètres susceptibles d'impacter la production. « Les opérateurs peuvent afficher la durée des temps d'arrêt, le moment et le lieu où ils se produisent sur une chaîne », explique Raymond Berning, développeur principal en systèmes de commande chez Interstates Control Systems, Inc. « Ce niveau d'analyse renforce le contrôle de la production. »

Résultats
Country Maid souhaitait bénéficier de données de qualité et d'un meilleur contrôle des procédés, et être en mesure de prendre des décisions informées en fonction des données collectées pour chaque mélange. Mission accomplie, et même au-delà de leurs attentes. L'installation a doublé sa production, ce qui était l'un des principaux objectifs de l'entreprise. En outre, ils ont observé une augmentation de 14 % de la vitesse des chaînes de production et une baisse des temps de mélange de 23 %. Après la mise en œuvre du système de procédé PlantPAx, Country Maid disposait d'une mine d'informations, au-delà de la simple quantité d'eau ou de sucre ajoutée à un mélange. Désormais, les opérateurs savent à quel moment régler les paramètres pour un mélange de pâte donné et pourquoi ils doivent appliquer les modifications. Ce n'est plus un jeu de devinettes.

Pour M. Banwart, « le même opérateur est devenu plus productif avec ce procédé automatisé ». « Nous pouvons rapidement déterminer si des ajustements doivent être apportés à un mélange, et nous le faisons. » En choisissant de mettre en œuvre un mélangeur fortement automatisé, au lieu d'opter pour un système de plus grande taille et une expansion des locaux, Country Maid a pu économiser 120 000 $ sur les coûts d'équipement et éviter des interruptions prolongées de la production. Ils sont également en mesure d'utiliser leur main-d'œuvre plus efficacement grâce aux nouvelles fonctions de collecte de données, ce qui représente une économie annuelle de plus de 45 000 $.

La solution de perfectionnement des procédés a permis d'améliorer les fonctions de génération de rapports et les gains de productivité, au-delà des attentes de Country Maid. Pour l'instant, la seule étape que leur processus de production ne peut pas automatiser est le tressage de la pâte à la main pour chaque viennoiserie. Aucune machine n'est capable de réaliser cette tâche avec la même précision que celle obtenue avec les mains des ouvriers.

Les résultats mentionnés ci-dessus sont spécifiques à l'utilisation par Country Maid des produits et services de Rockwell Automation, conjointement à d'autres produits. Les résultats peuvent varier selon le client.