Optimisation du chêne à merrains et préservation des grandes forêts françaises

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"LabVIEW nous permet de garantir une stabilité de nos développements et une capitalisation des fonctions développées. "

- Jean-Marc RIONDEL, CRITT BOIS

The Challenge:
Développer un système d'optimisation portable, performant et ergonomique, destiné aux mérandiers dans le but d'améliorer leur rendement matière, préserver la ressource naturelle et améliorer la qualité des merrains (planches de chêne utilisées par les tonneliers dans la fabrication des barriques).

The Solution:
Utiliser la puissance de la plate-forme LabVIEW pour développer l’algorithme d’optimisation, créer une interface ergonomique et communiquer avec des éléments industriels standards.

Author(s):
Jean-Marc RIONDEL - CRITT BOIS

La merranderie est l'activité du mérandier, qui consiste à produire des merrains, c'est-à-dire des pièces de bois, généralement de chêne, fendus en menues planches, dont on fait des tonneaux ou barriques. Le merrain est la matière première principale du tonnelier.

La production de merrains est une des spécialités françaises en raison de l'importance de sa production vinicole et d'alcools vieillis en fûts de chêne.

Les merranderies sont des scieries qui transforment les grumes (morceaux de troncs couverts de leur écorce) en merrains. Le merrain est une pièce de bois, sciée dans un quartier de chêne d’une manière particulière. Les futurs merrains doivent être rigoureusement sciés dans le sens radial (orientation des rayons médullaires du chêne) et doivent respecter le fil du bois. Ces contraintes de fabrication permettent d'assurer l'étanchéité de la barrique après montage de celle-ci.

Réduire les pertes de matières

Depuis plus de 20 ans, les mérandiers souffrent d’une augmentation constante du coût de la matière première (chêne de première qualité). Ce durcissement des achats d'approvisionnement les a poussés à revoir leur manière de travailler afin de réduire les pertes de matière à leur minimum.

Sans système d'optimisation, l'imbrication est aujourd'hui effectuée par habitude ou à l'aide de gabarits ne permettant pas d'assurer un rendement matière optimal quelles que soient les dimensions et qualités des bois.

Le CRITTBOIS, centre de ressources pour les entreprises de la filière bois, a proposé la première machine d’optimisation en 1999 (la seule encore à ce jour pour les mérandiers). Le système, nommé OPTIFENTE, a été entièrement revu en 2006 avec un nouveau logiciel et de nouveaux matériels.

Les clients souhaitent aujourd'hui utiliser leurs systèmes d'optimisation avec plus de souplesse et de liberté. Nous avons donc développé un outil d'optimisation, appelé OPTIMOAK, plus adapté au marché et aux besoins des mérandiers.

Un système intégré dans une valise

Le système est composé d’une valise accueillant un compas électronique et un PC industriel sur lequel s’exécute le logiciel de calcul.

Le compas permet à l'opérateur de piloter son système en scannant la géométrie à optimiser. Il est aussi utilisé pour exploiter les résultats de calcul, en servant à tracer les quartiers et les positions de fente. L'opérateur place le compas au centre du demi-billon et procède à une acquisition de la géométrie extérieure du bois (sous écorce). L'algorithme analyse la géométrie et imbrique l'ensemble des futurs merrains. Une visualisation graphique du résultat d'imbrication permet à l'opérateur de reporter les positions de fente sur la bille à l'aide du compas.

75 % du développement logiciel pour l’algorithme

Côté logiciel, le CRITTBOIS a fait, depuis 2008, le choix de LabVIEW pour ses divers développements logiciels. Cet outil nous permet de garantir la stabilité de nos développements et une capitalisation des fonctions développées. C’est ainsi que dans le cadre du projet OPTIMOAK, l'interfaçage matériel a pu être implémenté très rapidement.

Afin d’offrir de meilleures performances aux clients, le système devait proposer un algorithme d’optimisation donnant le meilleur rendement en un temps extrêmement réduit (quelques dixièmes de seconde). Le développement de l'algorithme a représenté 75 % du temps nécessaire au développement complet du logiciel.

L’interface homme-machine, utilisée par l’opérateur pour entrer des informations (comme l’épaisseur des merrains, la qualité des bois, etc.), a été conçue autour d'une dalle tactile. Cette technologie offre aux utilisateurs une meilleure ergonomie et une prise en main plus rapide.

Un interfaçage industriel standard

Avec un objectif de réduction des coûts, nous avons choisi de travailler avec des standards industriels (réseau type MODBUS).

Les modules d'entrées/sorties tout-ou-rien et analogiques sont connectés au PC industriel via une connexion Ethernet. Un driver de communication Modbus spécifique a été développé. Les modules mettent ainsi à disposition de l'application LabVIEW les valeurs de rayon et d'angle du compas et les cartes d'E/S nous permettent de piloter l'alimentation des LED pour informer l'opérateur des positions optimales de traçage.

10 à 20 % de matière première économisée

L'utilisation du système OPTIMOAK permet à nos clients d'économiser entre 10 et 20 % de matière première. Cet outil est aujourd'hui proposé par le CRITT BOIS et peut être personnalisé pour une intégration optimale dans les processus de production.

Septembre 2011

Author Information:
Jean-Marc RIONDEL
CRITT BOIS
27, rue Philippe Séguin BP 91067
88051 Épinal Cedex 9
France
Tel: +33 (0)3 29 81 11 70
jean-marc.riondel@cribois.net

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