Dans le cadre de la phase I de ce projet, des simulations de sciage et des tests en usines ont été réalisés afin d’acquérir de meilleures connaissances sur les performances des systèmes d’optimisation utilisés lors de l’éboutage en scierie.
Ces travaux nous ont permis d’identifier que l’espacement des lasers, la fréquence de scannage, la vibration imputable à l’environnement externe du scanneur ainsi qu’à son mécanisme de transport des pièces et finalement l’ajustement des paramètres d’optimisation, ont tous un impact direct sur l’efficacité d’une station d’éboutage optimisée.
Ainsi, l’espacement des lasers a pour effet de surestimer le volume de sciages de 1 à 3 % pour des espacements variant de 2 à 6 pouces. La précision de lecture des scanneurs transversaux est grandement influencée par sa fréquence de scannage. Plus la fréquence est élevée, meilleure est la précision. La précision de lecture est aussi dépendante des vibrations induites par l’environnement externe du scanneur et de son mécanisme de positionnement. Quant aux paramètres d’optimisation, ils doivent refléter les dimensions et classes de qualité désirées en fonction d’un ordre de priorités établies, ce qui n’est pas toujours le cas. L’ajustement des paramètres n’est pas une tâche facile compte tenu que les mesures du scanneur sont effectuées sur des pièces de bois brut à l’état vert et de la précision de lecture de ces appareils. En contrepartie, des vitesses d’alimentation allant jusqu’à 110 pièces/minute n’ont pas eu ou ont eu peu d’impact sur la précision de lecture du scanneur et le mécanisme de positionnement et d’éboutage des pièces.
Les résultats obtenus démontrent également que l’efficacité selon le volume et la valeur d’une station d’éboutage optimisée munie de lasers à tous les pouces oscille entre 98 % et 99 %. Cette performance justifie amplement son installation afin de remplacer une station d’éboutage manuel. Dans la plupart des situations, le retour sur investissement d’une telle installation sera d’environ un an.
Les tests en usine, réalisés dans le cadre de la phase II de ce projet, ont généré des résultats sur les performances des classeurs linéaires utilisés au rabotage pour assister les classificateurs lors de l’éboutage et de la classification des sciages.
L’utilisation de quatre caméras qui mesurent chaque côté d’une pièce de bois, combinée à une densité de mesure au ½ pouce confère au classeur linéaire étudié une précision de lecture en épaisseur, en largeur et en longueur grandement supérieure à celle obtenue avec des scanneurs transversaux. Ces caractéristiques techniques permettent à l’appareil de reconnaître les défauts de formes géométriques avec une marge d’erreur d’environ 8 % et ainsi atteindre des niveaux d’efficacité selon le volume et la valeur qui gravitent autour de 100 %.
Des trois types de courbure détectés par le classeur linéaire, seul le cambré et la torsion obtiennent des résultats satisfaisants avec une précision de lecture de ± 1/8 de pouce. Pour ce qui est de l’arqué, les lectures sont presque toujours inférieures aux lectures réelles suite à l’écrasement des pièces par les rouleaux d’alimentation situés à l’entrée et à la sortie de l’appareil.
Les tests effectués lors d’opérations manuelles d’éboutage et de classification au rabotage ont révélé des fréquences d’erreurs relativement élevées pour ce poste de travail. Les erreurs sont commises autant sur des pièces dont le critère décisionnel est relié à la flache que lorsque celui-ci est relié à des défauts autres que la flache. Même des pièces exemptes de défauts ont obtenu des jugements erronés. La vitesse d’alimentation a une incidence prépondérante sur la performance des opérations manuelles. Plus elle est élevée et plus la fréquence d’erreurs est importante. La relation est presque linaire.
L’installation d’un classeur linéaire devrait permettre de réduire de près de moitié la fréquence d’erreur répertoriée dans les opérations manuelles. Les erreurs restantes sont en grande partie attribuables aux classificateurs. Ceux-ci continuent à éprouver de la difficulté à identifier les défauts qui ne sont pas perceptibles par le classeur linéaire. Cette situation engendre un problème de sciages sur-classés qui peut entraîner des représailles de la part de l’agence de certification si le pourcentage de ces pièces excède le 5 % admissible selon les normes NLGA. Dans ce contexte, une usine qui opère avec une matière première ayant peu de défauts autres que la flache et l’omission obtiendra de meilleures résultats.
Selon nos résultats obtenus lors de la production de bois de colombage, l’impact de l’installation d’un classeur linéaire sur le volume des sciages est négligeable alors que des gains en valeur de l’ordre de 20 $/Mpmp sont réalisables. Dans ces circonstances, ce projet d’investissement devrait permettre d’être rentabilisé en moins de 6 mois pour la plupart des complexes de rabotage.
Due to the scarcity of quality logs, the hardwood lumber manufacturing industry has been compelled to rely more and more heavily on lower grade or size logs, with a significant impact on the profitability of existing operations.
Tests conducted in a conventional sawmill equipped with a carriage and a resaw show that the conversion of 6 and 7-foot short logs entails losses of $85/Mbf for hard maple and $103/Mbf for white birch. An additional sample of below grade hard maple logs, 8 feet and over in lengths, selected from previous studies, led to even more severe losses of $121/Mbf. Only the better quality below grade logs and those in diameter classes over 30 cm generated profits; unfortunately, such diameters represent only a very small percentage of the available resource.
According to our simulations, a conventional mill cutting about 500 sawlogs per shift could include up to 70% hard maple short logs in its regular production before getting into a loss situation. If the same mill used short or below grade logs exclusively, it would have to process over 900 short logs or 725 below grade logs to reach the breakeven point. To generate a 10% profit, it would have to process some 1100 short logs or 900 below grade logs.
Such productivity levels are only achievable with more linear manufacturing processes. Our simulations showed that the addition of a second production line equipped with an end-dogging carriage system to process 1300 hard maple short logs per shift would barely cover costs, profits being in the order of $9/Mbf, i.e. $181,000/year. The drastic escalation of production costs due to the second line limits the effect of greater productivity on the expected profitability of the mill. The second line would need to process 1800 maple short logs per shift for the mill to achieve 10% profits, i.e. $71/Mbf or $1.8 million/year. This level of productivity can be obtained with twin saws fed with a sharp chain rather then an end-dogging carriage system.
Hardwood lumber producers should consider producing lumber that meets specific client requirements rather than simply meeting NHLA rules. Just by grading our lower grade boards on their better face to recover a certain percentage of clear cuttings instead of applying NHLA rules, we increased the value of our maple and birch products by $26/Mbf and $18/Mbf respectively with negligible impact on volume.
Significantly greater gains are achievable. If the whole production was graded to NHLA rules on its better face, it would be possible to generate 31% more #1 Common & Better maple and 46% more #1 Common & Better birch. In addition, the percentage of sapwood boards would increase by 5% with both species.
Les deux modes de débitage les plus couramment utilisés dans les scieries de bois franc, en l’occurrence le mode sélectif et en plot modifié, ont été comparés pour déterminer le meilleur compromis entre l’atteinte d’un rendement en volume et en valeur optimal, et la nécessité de réduire les coûts de fabrication en maximisant la productivité des procédés de débitage.
Nos résultats indiquent qu’avec des billes de qualité inférieure, la différence de rendement en volume entre les deux modes de débitage est négligeable avec un écart moyen de 0,7 % à l’avantage du mode de débitage sélectif. La différence de rendement en valeur est plus significative puisque le débitage sélectif a permis de générer 7,1 % plus de valeur que le débitage en plot modifié.
Selon nos hypothèses, une scierie traditionnelle débitant selon le mode sélectif des billes de qualité inférieure génère des pertes de 258 $/Mpmp. La transformation de ces mêmes billes selon mode en plot modifié nécessiterait une augmentation de productivité de 28,6 % pour contrebalancer les pertes de rendements encourues sans toutefois rentabiliser leur débitage. L’addition d’une débiteuse à scies multiples à la ligne traditionnelle de sciage permettrait de réduire les pertes aux environs de 71 $/Mpmp.
L’utilisation d’une deuxième ligne de sciage conçue pour débiter des billes de qualité inférieure selon le mode en plot modifié n’obtient guère de meilleurs résultats dû en grande partie à l’augmentation du coût de transformation engendrée par l’ajout de cette deuxième ligne. Aucun des trois procédés de débitage les plus couramment utilisés sur une deuxième ligne de sciage n’ont réussi à rentabiliser notre échantillon de billes et ce, malgré des taux de productivité allant de 1 000 à 2 000 billes par faction.
Une scierie traditionnelle débitant des billes de qualité inférieure devrait pouvoir débiter près de 1 000 billes/faction selon le mode sélectif et 1 500 billes/faction selon le mode en plot modifié pour être viable lorsque le coût de transformation est de 6 000 $. Dans le même ordre d’idée, une scierie dont le coût de transformation de la deuxième ligne de sciage oscille autour de 12 000 $ devra débiter environ 3 000 billes de qualité inférieure selon le mode en plot modifié pour couvrir ses coûts totaux de production.
Élément 4 : Développement de nouveaux procédés et technologies pour l'industrie des bois feuillus (Projet 9) - Définition des technologies de transformation requises
Programme des technologies transformatrices ; Projet TT.4.3.03
201005167
Location
Québec, Québec
Language
French
Abstract
L’objectif de ce projet était d’acquérir des connaissances sur les problèmes de fausse détection occasionnés par l’oxydation et la présence de marques ou d’impuretés sur la surface des sciages bruts à l’état vert lors du scannage.
Les tests ont permis d’identifier douze différents types de marques ou impuretés de surface qui pourraient biaiser la décision des systèmes de vision. Selon les procédés de fabrication et les équipements utilisés, on les retrouve sur 17 % à 80 % des sciages produits en scierie. Les impuretés les plus fréquemment observées sont les marques de chaines, la présence de sciure et les marques causées par le contact des scies avec un nœud contenant de l’écorce ou de la carie. À eux seuls, ces trois types d’impuretés comptent, dans certains cas, pour plus de 93 % des marques identifiées.
Ces types d’impuretés n’ont pas tous la même influence sur la performance d’un système de vision. Certaines marques sont filtrées adéquatement et n’ont aucune répercussion sur la décision de scannage alors que d’autres sont perçues comme des défauts ou camouflent un défaut existant, ce qui a pour conséquence de déclasser ou de surclasser les sciages.
L’impact des fausses détections sur la valeur des sciages diffère énormément selon le nombre et la catégorie d’erreurs ainsi que la qualité initiale des sciages affectés par les impuretés. Certains types d’impuretés ont conduit à des pertes de 446 $/Mpmp alors que d’autres ont entraîné des gains de 9 $/Mpmp. Lorsque pondérées, ces fausses détections représentent pour une scierie un manque à gagner annuel pouvant atteindre 250 000 $, si aucune mesure corrective n’est prise pour remédier à la situation. À cet effet, des pistes de solution visant à éliminer ou à limiter les marques ou impuretés à la surface des sciages sont décrites dans ce rapport.
Quant à l’oxydation, les tests effectués durant l’hiver démontrent qu’à l’intérieur d’une période approximative de 24 heures, la coloration qui en résulte n’est pas assez importante pour modifier la décision du système de vision. Nous suggérons que d’autres tests soient effectués pour connaître l’impact de l’oxydation dans des conditions différentes.
