La machine KW
La fardeleuse KW est une machine de la marque allemande Schmermund ; elle s’assemble à la RC et la SM ; ces dernières forment une installation complète destinée à l’emballage des cigarettes.
La KW emballe des paquets de cigarettes sous forme de cartouche avec un pliage diagonale, à l’aide de colle et de matériel d’emballage. Les cartouches se composent de 5*2 paquets empilés les uns sur les autres sur leur partie large. Les paquets de cigarettes entrent dans la machine par le côté gauche sur une courroie d’entrée sous le tableau de commande. Le matériel d’emballage est stocké sous forme de bobine à droite en bas à côté de la courroie d’entrée. La colle pour la couture est enduite sur le matériel d’emballage grâce à un rouleau encolleur. Tandis que la colle pour la face frontale est enduite grâce à un appareil encolleur à droite et un à gauche. Poussoirs, pièces de format, plieurs fixes et élévateurs permettant l’emballage des paquets sous forme de cartouches. Les cartouches empaquetées et collées sont transportées jusqu’à la cartonneuse SM grâce à un poussoir au travers de la station de chauffage.
Figure 14 : La poussée des paquets
Le rôle de la KW commence quand elle reçoit les paquets. Elle doit assurer non seulement le transport de ces deniers mais aussi le guidage, d’où la présence de trois convoyeurs où deux sont latéraux. Les trois courroies doivent avoir la même vitesse. Toute usure de rouleaux et de tendeurs engendre la non synchronisation de vitesse et le non centrage des courroies ce qui provoque un décalage entre le paquet de dessus et celui de dessous.
Les paquets, après avoir étés détectés par un capteur, arrivent devant le poussoir et s’ordonnent 10 par 10. Le frein arrête les autres paquets et les guide avec un guide frein installé au milieu. Toute déviation de ce dernier peut écraser les paquets. Une couche mince en caoutchouc est collée sur ce guide, son usure peut influencer le bon fonctionnement du système. Des capteurs de présence installés sur une plaque permettent de contrôler le nombre de paquets présents devant le poussoir. Ce dernier à l’aide d’un godet de réglage en position, pousse les paquets dans une cartouche. Ensuite les cartouches passent aux étapes de pliage et collage.
1.4 Problématique
L’entreprise reçoit des réclamations de la part de ses clients en ce qui concerne le nombre de paquets vendus, elle commercialise ses cartons sans que les employés aient accès pour la vérification des cartouches si elles sont complètes ou pas. Du coup ils ne peuvent détecter un manque que dans les points de vente.
Ce manque de paquet ne peut se produire que dans la KW, étant la machine responsable de la production des cartouches. Le seul coin ou un paquet peut être perdu c’est le moment de pousser les paquets pour y mettre dans la cartouche. Ensuite, l’étape pliage du papier paquets et collage après recevoir dix paquets, ces étapes se font très vite.
Nous avons effectué des essais et avons suivi le trajet du paquet dès sa sortie de la cellophaneuse RC jusqu’à son arrivée au poussoir. Nous avons remarqué que cette perte ne peut se produire que suite à deux causes principales : un décalage ou un écrasement. Le décalage est le résultat de défaillances au niveau des convoyeurs, mal positionnement de frein, de poussoir, ou/et encore de plaque. Or, l’écrasement est engendré par le mal fonctionnement de frein, de poussoir et/ou de butée de maintien.
Les pièces responsables de ces deux problèmes sont montrées à la figure suivante :
Le poussoir : il a un mouvement de va et vient sans arrêt, une fois que le frein stoppe les paquets, Ce poussoir pousse quoi que ce soit le nombre de paquets présents, ce poussoir a un godet de réglage de position, toute défaillance de ce godet influence le fonctionnement du poussoir alors c’est là où l’écrasement peut se produire.
Figure17 : Le poussoir
La figure suivante (figure 17) présente les différents composants du poussoir; ce poussoir reçoit son mouvement de la came qui convertit un mouvement de rotation en un mouvement de translation effectué par le poussoir.
Le godet qui se trouve sous le poussoir est un godet de réglage de position.
La plaque de contrôle : c’est une plaque à plusieurs initiateurs (5 détecteurs), installés au-dessus pour contrôler le nombre présent devant le poussoir. Normalement, toute absence arrête directement la machine. Dans notre cas, puisque le décalage est tout petit et l’erreur ne peut être déclaré alors que le paquet peut s’affronter avec les côtés lors du pousser.
Le frein : le frein (Figure 20) se positionne juste avant le poussoir. Il a une couche de caoutchouc toute usure de cette couche décale les paquets les uns par rapports aux autres. Ce frein fait aussi un mouvement, du va et vient, commandé par une came, au milieu du frein. Il existe une règle participant au guidage de paquets, toute déviation de cette règle provoque un écrasement et un décalage.
Vérin : se positionne à la fin du KW, sert à créer un mouvement mécanique, et consiste en un tube cylindrique (le cylindre) dans lequel une pièce mobile (le piston) sépare le volume du cylindre en deux chambres isolées l'une de l'autre. Un ou plusieurs orifices permettent d'introduire ou d'évacuer un fluide dans l'une ou l'autre des chambres et ainsi déplacer le piston.il éjecte les cartouches non-conformes.
Nous sommes face à une problématique qui résulte de deux grands problèmes, le premier est l’écrasement qui se provoque par des pièces. Ces dernières demandent un changement ou une maintenance systématique c’est en relation avec l’employé sa compétence et son honnêteté. Le deuxième est le décalage, il est clair à la figure (Figure 21) qui suit :
Le décalage des paquets entre les deux étages est très petit, et avec la vitesse du convoyeur nous ne pouvons pas le remarquer lors du transport.
Ce décalage peut être une conséquence de plusieurs causes diverses, principalement la non synchronisation des vitesses suite à l’usure de rouleaux des convoyeurs, c’est le résultat du frottement continu entre la courroie et la gomme des rouleaux, le décalage peut-être dû à cause du non centrage des courroies qui vient du fait que les tendeurs sont usés à cause du frottement .Les paquets commencent alors les uns à bouger l’une par rapport aux autres le long du transport.
Le frein peut engendrer le décalage selon deux défauts : le premier c’est lorsque la couche de caoutchouc qui stoppe les paquets est usée. Elle influence la qualité de paquets puis elle peut freiner les paquets de dessous plus que ceux de dessus, puis le décalage à cause de la déviation du guide du frein qui coupe la couche de caoutchouc en deux et qui guide les paquets. S’il n’est pas bien centré, il peut décaler les paquets les uns par rapport aux autres.
D’où la nécessité d’orienter nos études vers la recherche d’un guide et d’un transporteur à la fois et changer la position des capteurs.
1. Analyse fonctionnelle
L’analyse fonctionnelle est une approche scientifique qui raisonne en termes de fonctions devant assurées par un produit : elle consiste à recenser, caractériser, et hiérarchiser les fonctions d'un système. Selon qu'on s'intéresse aux fonctions de service ou qu'on s'intéresse aux fonctions techniques, on parle d'analyse fonctionnelle externe ou interne.
Dans ce chapitre nous allons élaborer une analyse fonctionnelle externe de la machine KW. L'analyse fonctionnelle externe, décrit le point de vue de l'utilisateur et ne s'intéresse au produit qu'en tant que "boite noire" capable de fournir des services dans son environnement durant son cycle d'utilisation. Nous commençons notre analyse par une analyse des besoins.
1.1 Analyse des besoins
a) Le besoin
Le besoin de l’entreprise, sur lequel ils nous ont recommandé de travailler, est celui de manque des paquets dans les fardes (cartouches).
b) L’évolution du besoin
Ce sont les actions à mener où les problèmes que nous devons éliminer. Nous donnons ici quelques changements que nous voyons nécessaires :
Elimination de décalage entre les deux paquets en transport ;
Correction du système existant (synchronisation des vitesses de convoyeurs) ;
Concevoir un nouveau système (convoyeur pour le guidage) ;
Mise en place d’un nouveau système de contrôle de nombre ;
c) Les risques envisagés
Toute correction ou changement que nous menons à la machine est soumis à des risques. Nous présentons ci-dessous quelques risques à prendre en considération :
Encombrement ;
Augmentation de la puissance consommée.
1.2 Diagramme bête à cornes
La machine KW rend service en premier lieu à l’entreprise marocaines des tabacs puis aux différents points de ventes, et elle agit sur les paquets et les cartouches puisque son but ou rôle principal mettre 10 paquets dans une cartouche ou farde.
Le diagramme suivant est le diagramme bête à cornes de la fardeleuse KW. Il présente le but de la machine, sur quoi il agit et à qui rend-elle service ;
1.3 Diagramme pieuvre ou graphe des interactions
Le diagramme de pieuvre permet de visualiser les relations de produit avec les éléments réels du milieu extérieur au travers de fonctions :
Fonctions principales (FP): relie deux éléments du milieu extérieur grâce au produit.
Fonction contrainte (FC) : traduit une adaptation du produit à un élément du milieu extérieur.
La machine KW a plusieurs relations avec l’environnement et le milieu extérieur. Ces relations sont données sous forme des fonctions de services. Ces dernières se divisent en deux : des fonctions principales et contraintes, elles sont toutes représentées sous forme du diagramme pieuvre.
Fonctions principales
FP1 : assurer 10 paquets en une cartouche
Fonctions contraintes
FC1 : être réglable par les employés ;
FC2 : faciliter le contrôle;
FC3 : transporter les paquets ;
FC4 : livrer les cartouches ;
FC5 : s’accoupler avec la RC et la SM
1.4 Le cahier des charges fonctionnelles
La caractérisation des différentes fonctions de service débouche sur l’écriture de Cahier des Charges Fonctionnelles (CdCF). C’est l’ensemble des données qui représente la référence permanente que tout concepteur doit posséder pour concevoir des solutions, les analyser et effectuer un choix.
Les fonctions sont alors complètement définies.
Le tableau ci-dessous, est le cahier de charges fonctionnelles de la machine et présente les critères des fonctions de service, leurs niveaux, leurs flexibilités et leurs classes
Fonction Formulation Critère Niveau Flexibilité Classe
FP1 Assurer 10 paquets en une cartouche Farde complète 10 paquets 0 F0
FC5 S’accoupler avec RC et SM Continuité de travail
FC4 Livrer les fardes Cartouche pleine, cartouche bien pliée, la colle mise en place 10 paquets 0 F0
FC3 Transporter les paquets Deux par deux Décalage nul 0 F0
FC2 Faciliter le contrôle Ecrans, pupitres Clarté, précision
FC1 Etre réglable Employés Compétence, connaissance bienveillance
Tableau 1 : Cahier des charges fonctionnelles
Le cahier des charges fonctionnel exige des critères et des niveaux pour chaque fonction d’où la possibilité de préciser la flexibilité et la classe, mais dans notre cas le plus important c’est d’avoir 10 paquets par cartouche. La flexibilité est donc nulle et puis la classe est toujours F0.
Les différentes fonctions citées ci-dessus sont les fonctions qui lient la machine KW avec les différents milieux extérieurs. Elles nous ont été utiles pour la réalisation du diagramme FAST parce que nous nous basons sur ces fonctions pour extraire les fonctions techniques pour arriver aux solutions techniques.
1.5 Diagramme FAST (Function Analysis System Technique)
a) Introduction
Un diagramme FAST présente une traduction rigoureuse de chacune des fonctions de service en fonction(s) technique(s), puis matériellement en solution(s) constructive(s). Le diagramme FAST se construit de gauche à droite, dans une logique du pourquoi au comment. Grâce à sa culture technique et scientifique, l'ingénieur développe les fonctions de service du produit en fonctions techniques. Il choisit des solutions pour construire finalement le produit. Le diagramme FAST constitue alors un ensemble de données essentielles permettant d'avoir une bonne connaissance d'un produit complexe et ainsi de pouvoir améliorer la solution proposée.
Nous présentons dans le paragraphe suivant les différents diagrammes FAST pour les fonctions de service citées ci-avant.
b) diagramme FAST de la fonction principale
Le diagramme suivant est le diagramme FAST de la fonction principale. Nous avons obtenu les différentes fonctions techniques de la machine KW et nous avons pu dégager quelques solutions possibles pour le problème envisagé.
Les solutions citées dans le diagramme ne sont pas nécessairement celles que nous adopterons mais elles sont possibles et faisables ; nous détaillerons plus tard les solutions trouvées.
Figure 24 : Diagramme le FAST de la fonction principale
Ce diagramme FAST nous a permis d’éclaircir plusieurs problèmes produits le long du chemin traversé par les paquets dès la sortie de la RC jusqu’à l’entrée de la SM, ainsi de proposer des solutions techniques pour y remédier.
Nous avons proposé comme solution principale l’ajout d’un nouveau système de contrôle de nombre mais reste à préciser le type des capteurs utilisé, ainsi que le nouveau programme utilisé et le vérin pour éjecter les paquets manquants, et même annuler la plaque de contrôle nombre.
Différentes solutions sont proposées mais celle adaptée doit répondre à certaines contraintes techniques, économiques et sécuritaires.
Le paragraphe suivant est l’analyse par le diagramme FAST des fonctions contraintes qui va nous servir aussi à proposer des solutions et nous aider de choisir celle la plus convenable.
c) Diagrammes FAST des fonctions contraintes
Après avoir analysé la fonction principale en donnant ses fonctions techniques et les solutions que nous voyons convenables sous forme du diagramme FAST, nous analysons aussi les fonctions contraintes dans cette partie :
D’après ces diagrammes, nous remarquons que les solutions sont partiellement similaires à celles du diagramme FAST de la fonction principale, il nous reste alors de mener une étude pour l’adaptation de la solution la plus convenable côté temps, coût et réalisation. Pour ces solutions, nous allons les étudier dans la prochaine partie avec leurs avantages et leurs inconvénients et nous donnerons aussi la solution adoptée sur la machine.
2. Les actions proposées
Plusieurs actions sont proposées comme l’ajout d’un convoyeur supérieur; synchronisation des vitesses, changement systématique des tendeurs et de rouleaux, changement des capteurs, l’installation d’un nouveau système de contrôle de nombre de paquets qui assurera la présence des 10 paquets dans une farde. Par contre, toute étude de ces solutions est présentée plus tard dans la partie suivante, alors que d’autres solutions sont en relation avec la maintenance et le contrôle.
Les changements de quelques pièces de forme dépendent de la solution adoptée que nous présenterons après une étude approfondie, mais le plus importante est le changement de l’emplacement de contrôle de nombre.
Suite à cette analyse que nous avons menée au sein de la société marocaine des tabacs, nous avons pu étudier les causes du problème les plus critiques. Cette étude a nécessité un effort considérable en cherchant toutes les informations susceptibles à enrichir le diagramme précédent.
Toute solution ou action proposée précédemment dans le diagramme nécessite une étude pour l’appliquer, que ce soit une conception, un changement de pièce ou une maintenance et un contrôle