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Process Control - Tout ce que vous devez savoir

Si vous envisagez de travailler dans le secteur de la fabrication de procédés et souhaitez en savoir plus sur les bases du contrôle des processus et sur son utilisation, vous êtes au bon endroit. Dans cet article, nous discuterons de tout ce que vous devez savoir sur le contrôle de processus - en mettant un accent particulier sur le contrôle de processus dans la fabrication et sur la compréhension de différents systèmes de contrôle de processus. Prêt à commencer? Commençons par discuter des définitions de base du contrôle de processus et de son utilisation.

contrôle de processus

Qu'est-ce que le contrôle de processus?

Le contrôle de processus est utilisé dans la production continue - dans la fabrication et dans d’autres domaines et industries où un certain type de matériau est produit sans aucune interruption - ainsi que dans le «traitement par lots». Il est utilisé pour contrôler automatiquement les conditions dans lesquelles un produit est fabriqué. fait - assurant une meilleure qualité et efficacité.

La gestion des eaux usées, par exemple, implique le traitement continu et permanent des eaux grises et des eaux usées, sans aucune interruption - c’est donc un domaine dans lequel le contrôle de processus est utilisé.

Le diagramme ci-dessous est un exemple typique de certains des systèmes de contrôle de processus en place:

Contrôle du processus de gestion des eaux usées

Image reproduite avec l'aimable autorisation de Fab-Tech Inc

Un autre exemple serait le raffinage du pétrole et du gaz, et même le transport de pétrole et de gaz par des pipelines, où un flux ininterrompu et uniforme du matériau est requis. Le diagramme ci-dessous présente diverses exigences système, telles que:

  • Surveillance, contrôle et gestion à distance des oléoducs à partir du centre de contrôle
  • Utilisez la fibre optique pour la transmission de données sur de longues distances à travers le pays d'installation
  • Anneau redondant Gigabit pour une disponibilité élevée des données
  • Conception robuste capable de fonctionner dans des conditions environnementales difficiles
Oli Pipeline Process Control

Fondamentalement, le contrôle de processus combine les disciplines de l’ingénierie de contrôle et du génie chimique - et utilise des systèmes de contrôle industriels spécialisés, souvent conçus sur mesure. Ces systèmes contrôlent le flux, la sortie, le mélange et autres aspects d'un processus de production continu, en fonction du retour d'information fourni par les capteurs, les systèmes de surveillance des données, etc.

En retour, cela permet à la société de produire un produit plus sûr, plus viable sur le plan économique et cohérent pour un usage public. Les systèmes de contrôle de processus fonctionnent à un niveau beaucoup plus raffiné et puissant qu'un système uniquement contrôlé par l'homme.

Par exemple, imaginez ce qui offrirait de meilleurs résultats lors de la pasteurisation du lait - une seule personne prenant manuellement une lecture de la température, puis coupant la chaleur lorsque le lait atteint la bonne température - ou un capteur dans une cuve de pasteurisation qui détecte automatiquement la fin du lait correctement pasteurisé, puis vide automatiquement la machine et fait passer le produit à l’étape suivante.

Le contrôle des processus consiste donc essentiellement à éliminer les réactions humaines - et à permettre aux systèmes automatisés avancés d’une installation industrielle de gérer automatiquement les ajustements mineurs, sans intervention autre que la surveillance humaine de chaque système.

Cette vidéo de CrashCourse explique en détail les éléments clés du contrôle de processus, ainsi que des exemples d'utilisation du contrôle de processus et des problèmes pouvant en découler:

Dans quelles disciplines le contrôle de processus peut-il être utilisé?

Il existe un certain nombre de disciplines et de spécialités du lieu de travail dans lesquelles le contrôle de processus peut être utilisé, telles que:

  • Ingénierie - Les ingénieurs sont généralement responsables de la conception des systèmes de contrôle de processus et des machines. En utilisant les spécifications définies par un fabricant ou une autre société, il est de la responsabilité d'un ingénieur de concevoir le système approprié et de s'assurer de sa fiabilité, de son fonctionnement et de son efficacité opérationnelle. Les ingénieurs sont également généralement chargés de développer les instruments de contrôle des processus destinés au personnel d’exploitation, leur permettant de surveiller chaque processus individuellement, et de s’assurer qu’il fonctionne correctement.
  • Développement de logiciels et de systèmes - Les concepteurs et les développeurs de logiciels et de systèmes sont généralement responsables des systèmes logiciels interfacés avec les machines physiques utilisées pour le contrôle des processus. Les ingénieurs et les ingénieurs en logiciel travaillent généralement en étroite collaboration lors du développement de systèmes de contrôle de processus.
  • opérations - Le personnel d'exploitation, tel que les superviseurs et leurs employés, est responsable de la surveillance des équipements de contrôle des processus pour s'assurer qu'ils fonctionnent correctement et sans erreurs. Malgré les progrès de l'automatisation, la surveillance humaine est une nécessité pour s'assurer que les systèmes de contrôle de processus fonctionnent correctement - et pour garantir qu'une intervention manuelle est possible, si nécessaire.
  • Assurance de la qualité - Une assurance qualité est toujours requise dans les usines qui utilisent le contrôle des processus pour détecter les erreurs, ajuster les systèmes de contrôle des processus et prendre les autres mesures nécessaires pour garantir la qualité, la sécurité et l'efficacité parfaites des produits.


Quelle est l'importance du contrôle de processus? Quels sont ses avantages?

Maintenant que vous comprenez les bases des systèmes de contrôle de processus et de leur utilisation, ainsi que des professions et des disciplines qui font le plus souvent appel au contrôle de processus, discutons des avantages du contrôle de processus.

Pourquoi est-ce important - et pourquoi les entreprises industrielles devraient-elles s'efforcer d'améliorer leurs systèmes de contrôle des processus ou d'ajouter de nouveaux contrôles? Voici quelques raisons.

  • Augmenter le débit du système sans dépenses supplémentaires - Lorsque les systèmes et les processus sont automatisés et peuvent être réalisés automatiquement sans intervention humaine, vous pouvez obtenir davantage de vos équipements et processus de fabrication existants. La nécessité d'une intervention humaine est réduite et vous pouvez assurer une efficacité et une qualité maximales de chaque machine utilisée dans votre usine. Cela vous permet d'augmenter le débit maximum de votre installation ou de votre installation, sans dépenses supplémentaires en équipements coûteux.
  • Augmenter l'automatisation, diminuer l'intervention humaine - L'automatisation est un élément clé de tout processus de fabrication. Bien que l'intervention et la surveillance humaines soient toujours nécessaires, l'automatisation vous permet d'éliminer les redondances et les vérifications manuelles inutiles, réduisant ainsi les erreurs humaines et l'inefficacité, ainsi que les étapes fastidieuses et inutiles susceptibles de réduire le débit de votre installation.
  • Éliminer les reprises, les rebuts et les inefficiences - L'automatisation et le contrôle des processus permettent de maintenir chaque système de votre usine en fonctionnement avec une efficacité maximale, en éliminant les inefficacités, ainsi que le besoin de réusinage et de mise au rebut des produits, le cas échéant.
  • Améliorez vos capacités pour faire plus de travail - Non seulement le contrôle des processus vous aide-t-il à augmenter le débit du système, mais il permet également à votre usine ou à votre entreprise de faire face à davantage de travail - tandis que vous continuez à automatiser le contrôle des processus, davantage d'employés et de systèmes seront libérés pour travailler sur d'autres projets et produits, améliorant rentabilité.
  • Augmenter l'efficacité énergétique - L'utilisation de vos équipements et machines existants à pleine capacité vous aidera à augmenter l'efficacité énergétique de votre installation, car il n'y aura pas de gaspillage de travail ou de produits, grâce au contrôle de processus. La consommation d'énergie étant une dépense majeure pour les usines et les usines de fabrication, l'optimisation de l'efficacité énergétique contribue à réduire les coûts et à augmenter les profits, en plus de préserver l'environnement.

Pour ces raisons - et des dizaines d'autres - le contrôle des processus est un élément absolument essentiel de la fabrication et de la transformation industrielle dans de nombreuses industries différentes. L'automatisation améliorée vous aide à tirer le meilleur parti de vos systèmes existants, à réduire le gaspillage, à rationaliser l'efficacité, à faire plus de travail et à augmenter votre rentabilité - et ce n'est que le début des avantages dont vous bénéficierez avec les systèmes de contrôle de processus.

Logiciels et produits utilisés pour faciliter le contrôle des processus

Chaque système de contrôle de processus est différent, et cela est particulièrement vrai en ce qui concerne le contrôle de processus en fabrication. De l'instrumentation de contrôle de processus sur mesure aux suites logicielles basées sur le cloud, il existe plusieurs logiciels différents, ainsi que de nombreux produits différents utilisés pour aider au contrôle de processus. Parlons donc de certains d'entre eux maintenant.

Capture d'écran de MPC dans une application typique

Capture d'écran de MPC dans une application typique fournie par Siemens

  • Logiciel de contrôle de processus - Le logiciel de contrôle de processus est au cœur de tout système de contrôle de processus. Bien qu'il soit généralement fabriqué sur mesure, en fonction de votre usine, de vos processus industriels et de vos besoins spécifiques, certaines entreprises proposent des plates-formes de contrôle de processus prédéfinies de base. Cela inclut Automation Direct, Sartorius, PQ Systems et bien d’autres.

    Ces plates-formes peuvent généralement être personnalisées et construites pour répondre aux besoins de la plupart des grandes installations industrielles et des fabricants. Alors que les grandes entreprises préfèrent généralement faire appel à des ingénieurs en logiciel pour créer un logiciel de contrôle de processus personnalisé, une plate-forme prédéfinie peut s'avérer utile si vous disposez d'un budget plus limité ou si vous devez utiliser le même système sur plusieurs installations ou installations.
  • Instrumentation de contrôle de processus - L'instrumentation de contrôle de processus consiste essentiellement en un ou plusieurs écrans, fournissant des lectures, des sorties, des informations sur chaque système et processus, ainsi que d'autres informations similaires en temps réel, en fonction de vos systèmes de contrôle de processus. . Ce type d'instrumentation de contrôle de processus peut être utilisé dans une usine de fabrication à petite échelle.

    Les installations et installations plus complexes, telles que les centrales nucléaires, utilisent divers types d'instruments de contrôle de processus, notamment de grands écrans complexes, des affichages et des boutons physiques, des ordinateurs et de nombreux autres instruments, y compris des cadrans, mètres, lectures numériques et autres outils similaires.

    Quelle que soit sa complexité, tous les types d'instruments de contrôle de processus ont la même fonction: fournir aux opérateurs humains une vue d'ensemble des boucles de rétroaction et des fonctions qui surviennent dans une installation donnée à un moment donné.
  • Capteurs et systèmes de surveillance - Au cœur de chaque système de contrôle de processus se trouve une série de capteurs et de systèmes de surveillance utilisés pour collecter des données en temps réel sur un processus particulier, ou "boucle de rétroaction". Dans une usine agroalimentaire, par exemple, des thermomètres et des capteurs de température peut être utilisé pour vérifier la température d’un produit, pour s’assurer qu’il se situe dans des niveaux sûrs et que la température peut facilement être ajustée au niveau approprié, garantissant ainsi une qualité optimale du produit.
  • Programmes et logiciels d'assurance qualité - Un logiciel d'assurance qualité est un élément essentiel du contrôle des processus, car l'assurance de la qualité doit être utilisée pour confirmer la qualité globale d'un produit et garantir qu'il respecte toutes les normes requises. L’assurance qualité permet également d’ajuster des processus individuels - si un lot d’un produit ne répond pas exactement aux normes requises, par exemple, chaque processus et chaque machine impliquée dans sa fabrication peuvent être examinés pour rechercher les défauts, ou le processus lui-même peut être revu, sur les données collectées par le système de contrôle de processus.
  • Systèmes d'analyse et d'entreposage de données - Le stockage et l'analyse de données à long terme garantissent que toutes les données collectées par un système de contrôle de processus peuvent être stockées pour un archivage à long terme. Si un produit finit par être défectueux, par exemple, les données du lot de production peuvent être examinées pour en déterminer la cause et garantir que le problème ne se reproduit plus. L'analyse de données à long terme peut également être utilisée pour améliorer l'efficacité des systèmes de contrôle de processus.

Selon la société, le secteur d'activité, l'application et le type de système de contrôle de processus, les produits et systèmes utilisés pour mettre en œuvre le contrôle de processus peuvent varier considérablement. C'est pourquoi la plupart des grandes entreprises se tournent vers des sociétés d'ingénierie de processus spécialisées pour développer leurs propres outils et systèmes de contrôle de processus personnalisés. La complexité du développement d'un système de contrôle de processus signifie que la plupart des entreprises ne peuvent pas gérer l'intégralité du processus "en interne".

Industries clés pour le contrôle de processus

Comme mentionné ci-dessus, le contrôle de processus est généralement utilisé dans toute industrie où il y a production continue - où un certain type de produit ou de matériau est fabriqué en permanence, avec un temps d'indisponibilité réduit ou nul. En gardant cela à l’esprit, jetons un coup d’œil sur quelques-uns des secteurs clés des systèmes de contrôle de processus - et sur leur utilisation.

  • Industrie pharmaceutique - Une extrême précision est requise lors de la création de médicaments. Même des erreurs mineures peuvent rendre un lot de médicaments ou d'autres produits du genre complètement inutilisables. Les sociétés pharmaceutiques doivent donc réduire au maximum les interventions et les erreurs humaines. Cela signifie que la plupart des sociétés pharmaceutiques utilisent des systèmes de contrôle de processus avancés - permettant un contrôle granulaire du processus de fabrication, minimisant le gaspillage de produits et garantissant la sécurité de tous les médicaments fabriqués à l'usine.
  • OEM et fabrication - Les entreprises de fabrication de tous types peuvent utiliser le contrôle de processus. Une entreprise qui fabrique de l'acier de construction, par exemple, utilisera probablement des contrôles de processus pour des tâches telles que le maintien de la température correcte des hauts fourneaux, le contrôle de la viscosité du métal en fusion et pour d'autres tâches de ce type contribuant à garantir la bonne qualité générale des produits. .
  • Pâtes et papiers - Le contrôle des processus est extrêmement important dans l'industrie des pâtes et papiers. Cela s'explique en partie par le fait que la qualité de la matière première (bois) utilisée pour les pâtes et papiers peut varier énormément et que des ajustements réguliers et constants des processus de fabrication sont nécessaires pour en tenir compte, garantissant ainsi qu'un intrant varié (bois) crée toujours un résultat constant. (produits de pâtes et papiers).
  • Sociétés de semi-conducteurs - Les fabricants de semi-conducteurs (micro-puces), tels qu'Intel, AMD, Nvidia et autres, ont largement recours au contrôle de processus. Les environnements dans lesquels les micropuces sont créées doivent être contrôlés avec une précision incroyable - sinon, des lots entiers de semi-conducteurs pourraient être complètement détruits et rendus inutilisables.
  • pétrochimie - La cohérence est absolument essentielle dans l'industrie pétrochimique, en particulier lors de la création de produits tels que le caoutchouc de haute qualité et les plastiques dérivés du pétrole. Le contrôle de processus peut être utilisé pour surveiller de près les produits pendant le processus de raffinage et de production, en garantissant une qualité constante et une production continue et ininterrompue d'un produit pétrochimique donné.
  • La production d'électricité - Les centrales ne génèrent pas de produit physique, mais génèrent plutôt de l'électricité et de l'énergie pouvant être utilisée ailleurs - et elles doivent le faire en permanence, de sorte qu'elles utilisent toujours un certain nombre de systèmes de contrôle de processus. Ces systèmes sont utilisés pour contrôler la production d’électricité, en veillant à ce que l’énergie excédentaire ne soit pas générée et à ce que l’usine ne sous-produit pas d’énergie. Le carburant, la température de l'installation, la distribution de liquide de refroidissement et d'autres facteurs doivent être ajustés en permanence pour assurer une production d'énergie appropriée.
  • Nourriture et produits laitiers - Un peu plus tôt, nous avons donné un exemple d'utilisation du contrôle de processus dans la pasteurisation du lait. Utiliser le contrôle des processus pour automatiser la production de produits alimentaires et de produits laitiers est un excellent moyen de garantir la salubrité et la qualité constante des aliments - et de maximiser la production totale d'une usine ou d'une usine de transformation.
  • Eau - Le traitement de l'eau est une application idéale pour le contrôle de processus, car l'entrée (eaux usées, eau de mer, etc.) ne s'arrête jamais - et sa composition peut varier considérablement. De plus, le débit (eau potable) doit également être libéré dans un flux constant et être d'une qualité suffisamment élevée pour être consommable. Les contrôles de processus permettent d’ajuster automatiquement les processus de traitement afin de traiter divers intrants et de garantir que le processus de traitement produit une eau potable saine, saine et potable.
  • Gaz de pétrole - Les oléoducs et les gazoducs doivent fournir un flux constant et constant de pétrole ou de gaz et être maintenus à la pression appropriée. Les contrôles de processus peuvent aider à ajuster automatiquement les pipelines et le débit des produits, en garantissant la fiabilité et la sécurité du pipeline et en garantissant un flux régulier de pétrole ou de gaz. Les raffineries utilisent également des contrôles de processus pour garantir la sécurité, la qualité du produit et une production ininterrompue.

Ce sont quelques-unes des industries dans lesquelles le contrôle de processus est le plus utilisé - mais chaque entreprise industrielle utilise le contrôle de processus d'une manière ou d'une autre.

3 Exemples d'applications pour le contrôle de processus

Pour simplifier les choses, le contrôle des processus utilise des capteurs, des programmes et des ordinateurs automatisés pour régler toute "boucle de rétroaction" donnée. Par exemple, pour contrôler la température d'un composé de caoutchouc lors de la fabrication, l'empêcher de "régler" et garantir sa malléabilité. .

Le contrôle de processus peut impliquer une seule de ces boucles de rétroaction - ou être utilisé dans une usine entière, composée de milliers de boucles de rétroaction individuelles, mais liées, qui doivent être interopérables les unes des autres pour assurer une sécurité et une efficacité maximales.

Vous souhaitez en savoir plus sur le contrôle de processus avec des exemples concrets? Voici quelques exemples d'applications de contrôle de processus, comment elles sont utilisées et pourquoi elles sont si importantes.

  • Barres de contrôle de centrales nucléaires - Les barres de commande sont un exemple très facile à comprendre de contrôle de processus et une boucle de rétroaction. La puissance d'un réacteur nucléaire est en partie contrôlée par des barres de contrôle. Les barres de commande sont constituées d'un matériau, tel que le bore, qui absorbe facilement l'énergie libérée par la fission nucléaire.

    Lorsque la puissance de sortie d'un réacteur augmente, des capteurs automatisés sont utilisés pour abaisser ces barres de commande dans le réacteur. À leur tour, ils absorbent de l'énergie et réduisent la puissance au bon niveau. Ensuite, si le niveau commence à baisser trop rapidement, les barres de commande sont automatiquement ajustées à nouveau.

    Cette boucle de rétroaction se produit de manière continue - et généralement sans l'intervention d'un humain. En effectuant des ajustements mineurs aux barres de commande, le système de contrôle de processus maintient la puissance de sortie dans les limites spécifiées. Cependant, les opérateurs utilisent un système de surveillance de contrôle de processus pour s'assurer que le réacteur fonctionne correctement - et pour s'assurer que les barres de commande ne tombent pas en panne.
  • Dessalement - Le dessalement est utilisé pour convertir l'eau de mer ou l'eau de mer en eau de boisson, en éliminant le sel et les autres impuretés.

    Le dessalement par osmose inverse est le type de dessalement le plus courant. Il consiste en une membrane spécialisée à travers laquelle l'eau est «poussée». L'eau est capable de passer à travers la membrane, tandis que les sels et les contaminants restent.

    Le processus de nettoyage est un exemple simple de contrôle de processus dans le dessalement par osmose inverse. Au fil du temps, la membrane utilisée pour filtrer les contaminants doit être nettoyée. Un système de contrôle de processus peut surveiller les performances de la membrane, puis détecter automatiquement le moment où elle doit être nettoyée - et fermer le système afin de le rincer à l'eau claire et propre, en éliminant ces contaminants et en restaurant automatiquement la membrane.
  • Cuisson d'un produit de viande - Comme mentionné précédemment, le contrôle de processus est couramment utilisé dans l'industrie alimentaire. Prenons l'exemple d'un produit à base de viande tel qu'un hot-dog. La viande doit être cuite à la température appropriée pour être comestible et exempte de tout contaminant alimentaire - mais elle ne doit pas être trop cuite, sinon le produit pourrait être endommagé.

Un système de contrôle de processus peut être utilisé pour analyser le volume de produits alimentaires dans un four ou une zone de cuisson particulière, ainsi que la température du four, et calculer le temps optimal pendant lequel les aliments restent dans la zone de cuisson. Ensuite, le produit est placé dans le four, cuit et retiré automatiquement. Cela garantit un traitement par lots rapide sans intervention humaine et des résultats parfaitement cohérents à chaque utilisation du système.

Comprendre le contrôle des processus - et pourquoi c'est important pour votre entreprise!

J'espère que cet article a été utile et qu'il vous a aidé à mieux comprendre le contrôle de processus, ses avantages, les disciplines dans lesquelles il est utilisé et les industries dans lesquelles il est le plus important.

En mettant en place de meilleurs contrôles de processus, les entreprises de tous types, tailles et spécialités - dans n'importe quel secteur - peuvent bénéficier d'un processus de production plus efficace, d'une meilleure qualité de produit, d'une production plus élevée et de nombreux autres avantages. Alors commencez à réfléchir à la manière dont vous pouvez améliorer vos propres contrôles de processus aujourd'hui - et obtenez un avantage concurrentiel!

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