5 bonnes raisons de commencer votre transition vers l’usine 4.0 avec l’énergie

1/ L’énergie n’est pas votre cœur de métier… si vous n’êtes pas énergie-intensifs

Avantage paradoxal ! Le sujet s’avère bien moins sensible que le travail sur les coûts de matières, les process, ou encore l’organisation. De plus, il concerne souvent les utilités. C’est ainsi un excellent sujet d’expérimentation, d’apprentissage, qui présente des risques très mesurés. Les gains sont en revanche élevés, via les économies d’énergie bien sûr, mais surtout par la mise en place d’une démarche très similaire à celle de l’usine 4.0.

 

2/ L’énergie concerne tout le monde

Certes plus ou moins directement… mais essayez de trouver UN métier de votre usine dont les KPI peuvent s’affranchir de l’énergie ! Pourtant, la priorité est généralement (et légitimement) donnée à la fabrication du produit fini, et non aux économies d’énergie. Ainsi les équipes vont-elles demander des machines plus puissantes, des marges de sécurité confortables, des points de fonctionnement calés sur la demande de pointes, etc.  Il est donc évident qu’une démarche d’efficacité énergétique concerne chaque collaborateur. Un beau galop d’essai vers l’usine du futur !

 

3/ L’énergie est transversale

Autrement dit : les choix énergétiques des uns ont des répercussions sur les autres. Exemple chez un équipementier automobile : la production demande de la vapeur disponible 100 % du temps, à la hauteur de ses besoins ponctuels élevés. L’exploitant des utilités doit donc investir dans des équipements adéquats pour éviter les pénalités (puissance, redondance…). Et la maintenance nécessaire pour assurer le bon fonctionnement des chaudières (et donc la fourniture de vapeur), doit se faire sans impacter la production. Pourtant il est souvent possible d’organiser la production avec un peu plus de souplesse, et avec d’importantes économies à la clé. Réduire les consommations globales d’énergie d’une usine et d’un atelier exige cependant une véritable communication et des synergies entre les métiers. Ajoutons que très souvent, les bonnes pratiques identifiées sur un site peuvent être reproduites sur un autre.

 

4/ Financièrement, il y peu à perdre et beaucoup à gagner

Changer un process ou une machine « core business » présente des risques importants (notamment en termes de qualité) et impose généralement un investissement significatif. En revanche, une grande part des gisements énergétiques d’une usine peuvent être adressés sans CAPEX ou presque. De plus, les évolutions s’effectuant de manière itératives (recommandations de réglages assortis de mesure des résultats), les risques sur le process sont nuls si l’équipe Qualité est associée à la démarche.

 

5/ Efficacité énergétique et excellence opérationnelle sont les deux faces d’une même pièce

Plus précisément, elles font appel :

  • à des infrastructures SI et réseau similaires ou communes : connexion de l’usine, capteurs, automates, data lake, etc.
  • souvent aux mêmes informations/data,
  • au même mindset des équipes et des dirigeants,
  • aux même besoins de communication avec les collaborateurs,
  • au même type d’outils numériques : collecte, historisation, supervision, dataviz, analyse, pilotage…
  • aux mêmes démarches projets,
  • à la même résistance au changement

Ainsi, en lançant un projet d’efficacité énergétique industrielle, vous posez sereinement les bases du succès de votre future usine 4.0.

 

Et s’il ne fallait pas (toujours) répartir la charge entre vos équipements ?

De nombreuses raisons peuvent pousser à répartir uniformément une charge entre plusieurs équipements similaires : usure équilibrée, contraintes de maintenance, sécurisation du process, éléments contractuels, habitudes… et souvent l’impression de faire des économies car « on tourne moins vite ». Las. Les synergies attendues pourraient bien s’avérer négatives.

 

Une histoire de rendement

Premier responsable : le rendement non linéaire de la plupart des équipements. On confond trop facilement la consommation énergétique absolue d’un matériel, qui varie globalement avec la charge et la durée d’utilisation, et sa consommation relative ou rendement : la quantité d’énergie nécessaire par unité traitée. Si nous prenons l’exemple des compresseurs, leur rendement, exprimé en kWh/m3, dépend notamment de 3 critères : la technologie (électro-compression ou turbine à gaz), le taux de compression demandé (Pression finale/Pression initiale), et le débit injecté en entrée. La courbe de rendement obtenue est sans équivoque : pour un taux donné, seule une certaine plage de débit offre un rendement élevé. On comprend ainsi qu’il vaut mieux utiliser un seul compresseur dans sa plage d’usage idéale que deux ou plus, dans une zone peu efficiente.

À noter : La courbe de l’électrocompresseur est inférieure : meilleur rendement énergétique.

 

Quand les indicateurs énergétiques et économiques divergent…

Mais les choses se corsent dès que l’on passe des kWh aux euros. La courbe de rendement technique peut s’avérer insuffisante, et même se voir contredite par le rendement économique, exprimé en €/unité produite. C’est ainsi le cas lorsqu’une technologie l’emporte clairement sur l’autre du fait du prix de l’énergie : à puissance égale, un compresseur à gaz est toujours moins cher à utiliser. D’autres critères peuvent interférer, de manière différente selon les équipements : plafonds ou planchers d’abonnement, pertes au démarrage, durée d’utilisation minimale, contraintes de maintenance, participation à un programme d’effacement… Selon leurs courbes de rendement, et leur énergie de fonctionnement, il est possible de dessiner les courbes de rendement économique de tous les équipements en parallèle : compresseurs, chaudières, groupes froids, pompes… pour pouvoir arbitrer et construire les cascades d’allumage optimales en énergie ».

La courbe de la turbine à gaz est inférieure : meilleur rendement économique sur toute la plage.

 

Une petite étude pour une grosse réduction initiale

Concrètement (et idéalement) les courbes de rendement peuvent être construites à partir des données historiques de fonctionnement. Une étude sur les demandes de charges les plus fréquentes permet alors de construire les stratégies de démarrage des matériels, et de dégager immédiatement des économies très significatives. Les gains sont très variables, pouvant aller jusqu’à des pourcentages de réduction à deux chiffres, et un ROI très rapide. On peut ainsi adapter les cascades de démarrage en temps réel et préconiser des consignes de conduite précises pour chacun des équipements ! ».

 

Vers l’optimisation continue avec le numérique

En effet, l’apport d’une plateforme numérique permet de :

  • Créer les indicateurs de rendement technique grâce aux historiques de data.
  • Construire les indicateurs économiques qui en découlent.
  • Superposer visuellement les courbes pour repérer facilement les cascades de démarrage à appliquer.
  • Comparer les résultats obtenus et en tirer les bonnes pratiques selon les cas d’usages.

 

Et si vous n’avez pas d’outil pour le moment, commencez déjà par allumer vos équipements les uns après les autres, en visant systématiquement un usage à la puissance nominale.

 

Quels sont les meilleurs outils à la disposition des industriels pour valoriser leurs données ?

Dans l’industrie, différents outils de mesure et de contrôle commande coexistent pour traiter les données. Ces technologies ont évolué pour se spécialiser en 4 familles : superviseur, historiseur, dataviz et data analytics. Lesquels choisir et installer ? Pour quels usages ? Avec quels bénéfices ? Sont-ils complémentaires ? Vertuoz Industri.e vous explique.

4 technologies utiles pour la performance énergétique de votre usine

Pour faire des économies d’énergie sans investissement, il est essentiel de disposer des bons outils de collecte, de traitement et d’analyse de données. Ces technologies sont déjà présentes ou à portée de main ! Vertuoz Industri.e vous en donne la liste.

4 technologies pour la performance énergétique de votre usine

 

Utilisez un Superviseur pour piloter votre installation

1/ Le superviseur est un système d’acquisition des données, un dispositif de télérelève en temps réel, qui va fournir une image de l’usine, son « état de santé », à l’instant présent. Grâce à cette image, les techniciens pourront contrôler le bon fonctionnement opérationnel des process et conduire l’installation.

 

Complétez avec un Historiseur

2/ L’historiseur permet de stocker de très grandes quantités de données non traitées de l’usine, enregistrées à l’heure, la minute, la seconde, voire à la milliseconde… durant des années ! Il va ainsi constituer le « carnet de santé » de l’usine.

 

Appuyez-vous sur la visualisation des données puis sur leur analyse pour améliorer le fonctionnement de votre installation

3/ La visualisation de données ou Dataviz « fait parler » les données, à l’aide de représentations graphiques, en deux – voire trois – dimensions. Car si une image vaut 1 000 mots, une représentation graphique vaut bien 100 000 données ! La dataviz s’appuie sur les moyens informatiques modernes afin de mettre en forme les données complexes de manière simple, didactique et pédagogique. Pour les Energy Managers, et d’autres métiers opérationnels, c’est une véritable aide à la compréhension et un guide précieux à la décision.

4/ L’analyse de données ou Data Analytics est une approche qui vise à améliorer la compréhension de l’installation. Elle s’appuie sur des outils statistiques et de recherche opérationnelle dont l’application est permise par l’informatique et le Big Data. Les exploitants et les Energy Managers peuvent, avec cet outil, identifier les variables ou paramètres influents et prendre des décisions de pilotage éclairées.

 

 Ces outils peuvent fonctionner isolément dans les usines. Néanmoins, certaines plateformes de pilotage et d’optimisation énergétique, comme la solution Vertuoz Industri.e, présentent les rôles complémentaires de visualisation et d’analyse des données, permettant d’améliorer la performance des usines. L’historiseur, de son côté, peut servir de socle à ces deux fonctions. Il joue un rôle d’accélérateur des projets d’amélioration continue parce qu’il met à la disposition des briques data visualisation et data analytics un stock de données, mais ce n’est pas un prérequis. Une plateforme peut fonctionner sans historiseur, à condition de la connecter suffisamment en amont pour recueillir les données nécessaires. Certaines comme Vertuoz Industri.e comportent même une fonction d’historisation. En cumulant différentes briques dans une même plateforme, les outils s’enrichissent les uns les autres. Sur un incinérateur, un industriel nous a confié qu’il obtenait en une heure les mêmes résultats d’analyse qu’en une semaine avec un tableur, grâce aux outils de visualisation graphique de Vertuoz Industri.e»