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Program for North American Mobility in

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Présentation au sujet: "Program for North American Mobility in"— Transcription de la présentation:

1 Program for North American Mobility in
Higher Education (NAMP) Introducing Process Integration for Environmental Control in Engineering Curricula (PIECE) Module 8: Introduction à l’Intégration des Procédés – Niveau 1 Créé à L’École Polytechnique de Montréal et Universidad de Guanajuato

2 Institutions participantes
Résumé du projet Objectifs Créer des modules d’application via internet pour aider les universités à présenter l’introduction de l’Intégration des Procédés dans les programmes d’études en ingénierie Rendre ces modules largement disponibles dans chacun des pays participants Institutions participantes Deux universités dans chacun des trois pays (Canada, Mexique et États-Unis) Deux instituts de recherche dans deux secteurs différents de l’industrie: pétrole (Mexique), pâtes et papiers (Canada) Chacune des six universités a parrainé 7 échanges d’étudiants durant la période de la bourse, subventionnée en partie par le gouvernement des 3 pays

3 Quelle est la structure de ce module ?
Structure du Module 8 Quelle est la structure de ce module ? Tous les modules sont divisés en 3 niveaux, chacun ayant un but spécifique: Niveau 1: Information préliminaire Niveau 2: Application avec des études de cas Niveau 3: Problèmes avec structure de réponse ouverte Ces niveaux doivent être complétés dans cet ordre spécifique. Les étudiants seront questionnés à différents moments pour mesurer leur degré de compréhension, avant de passer au niveau suivant. Chaque niveau comprend un énoncé d’intention au début et un quiz à la fin des Niveaux 1 et 2.

4 Quel est le but de ce module ?
But du Module 8 Quel est le but de ce module ? Le but de ce module est de couvrir les aspects de base des méthodes et outils de l’Intégration des Procédés, et de situer l’Intégration des Procédés dans une perspective plus vaste. Cette étape a été identifiée comme pré-requis pour les autres modules en relation avec l’apprentissage de l’Intégration des Procédés

5 Niveau 1 Information préliminaire

6 Niveau 1: Énoncé d’intention
Niveau 1 – Objectifs Niveau 1: Énoncé d’intention Le but de ce niveau est de fournir une vue d’ensemble générale des outils de l’Intégration des Procédés, en mettant l’accent sur leur lien avec l’analyse de rentabilité. À la fin du Niveau 1, l’étudiant devrait être en mesure de: Distinguer les outils principaux de l’Intégration des Procédés Comprendre la portée de chaque outil de l’Intégration des Procédés Avoir une vue d’ensemble de chaque outil de l’Intégration des Procédés Le Niveau 1 inclut également une liste de quelques lectures sélectionnées, afin d’aider l’étudiant à acquérir une compréhension plus approfondie du sujet.

7 Le Niveau 1 est divisé en trois sections
Niveau 1 – Contenu Le Niveau 1 est divisé en trois sections 1.1 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés (IP) 1.2 Vue d’ensemble des outils de l’IP 1.3 Tour d’horizon mondial des praticiens qui concentrent leur expertise sur l’IP Un court quiz à choix multiples terminera ce Niveau.

8 Plan 1.1 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés 1.2 Vue d’ensemble des outils de l’Intégration des Procédés 1.3 Tour d’horizon mondial des praticiens qui concentrent leur expertise sur l’IP

9 1.1 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés

10 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés
Le président de votre compagnie ne sait probablement pas ce que l’Intégration des Procédés peut faire pour la compagnie… mais il devrait le savoir. Voyons pourquoi...

11 Un bref historique de l’Intégration des Procédés
Introduction et définition de l’Intégration des Procédés Un bref historique de l’Intégration des Procédés Années Linnhoff a amorcé le domaine de l’identification des points d’invariance à l’UMIST « University of Manchester Institute of Science and Technology », se concentrant sur le domaine thermique du point d’invariance. À peu près à la même époque, le Département de l’Intégration des Procédés a été créé à l’UMIST, peu de temps après que la firme de consultants Linnhoff-March Inc. ait vu le jour. Années développement du concept de l’énergie à la conception d’un procédé Années Des analogies sont utilisées pour appliquer le concept du point d’invariance, dans les réseaux de transfert de chaleur, au transfert de masse et aux systèmes d’hydrogène et de traitement de l’eau Il n’est réellement pas facile de définir IP…

12 Contexte moderne de l’Intégration des Procédés
Introduction et Définition de l’ Intégration des Procédés Contexte moderne de l’Intégration des Procédés L’Intégration des Procédés pourrait être considérée comme une série initiale de techniques de procédés, servant aussi bien à la conception d'un procédé qu’à la rétro-installation de celui-ci Les objectifs d’entreprise entraînent le développement de l’IP: Dans la « nouvelle économie », l’emphase est mise sur les projets de rétro-installation motivée par le retour sur le capital investi (ROCE: Return on Capital Employed ) L’IP trouve sa valeur dans les données, spécialement lorsque les systèmes de données en temps réel sont implantés Les corporations souhaitent prendre des décisions plus éclairées: Pour les opérations Durant le processus de conception Aujourd’hui, une forte tendance consiste à s’éloigner des opérations par unité, pour se concentrer sur les phénomènes. Nous ne regardons plus seulement l’intégration entre les unités, mais aussi l’intégration à l’intérieur des unités (Process Integration Primer, IEA)

13 Définition de l’Intégration des Procédés
Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés Définition de l’Intégration des Procédés La définition de l’Intégration des Procédés selon “The International Energy Agency” (IEA) (1993): “Des méthodes systématiques et générales pour concevoir des systèmes de production intégrés, allant des procédés individuels jusqu’à l'ensemble des sites, avec une emphase spéciale sur l’utilisation efficace de l’énergie et la réduction des effets sur l’environnement ” “L’Intégration des Procédés est le terme usuel utilisé pour l’application des méthodologies développées pour des approches intégrées et orientées en fonction des systèmes pour le procédé industriel de conception de l’usine, autant pour les applications nouvelles que pour celles de rétro-installation.” “De telles méthodologies peuvent être des modèles, méthodes et techniques mathématiques, thermodynamiques et économiques. Des exemples de ces méthodes incluent: l’intelligence artificielle, l’analyse hiérarchique, l’analyse du point d’invariance et la programmation mathématique. L’Intégration des Procédés réfère à la conception optimale; des exemples de ces aspects sont: immobilisations, efficacité énergétique, émissions, exploitabilité, flexibilité, commandabilité, sécurité et rendements. L’Intégration des Procédés réfère également à certains aspects des opérations et de maintenance. ”  Développement viable

14 Définition de l’Intégration des Procédés
Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés Définition de l’Intégration des Procédés El-Halwagi, M. M., Pollution Prevention through Process Integration: Systematic Design Tools. Academic Press, 1997. “Un procédé chimique est un système intégré d’unités et de courants inter-reliés, et il devrait être traité comme tel. L’Intégration des Procédés est une approche holistique pour arriver à la conception d’un procédé, à la rétro-installation et à l’opération qui met l’emphase sur l’unité des procédés. À la lumière d’une puissante interaction parmi les unités de procédés, les courants et les objectifs, l’Intégration des Procédés offre un cadre unique pour avoir fondamentalement une perspective globale du procédé, déterminant méthodiquement ses objectifs de performance atteignables et prenant des décisions systématiques menant à la réalisation de ces objectifs. Il y a trois éléments clés dans toute méthodologie d’Intégration des Procédés complète: synthèse, analyse et optimisation.”

15 Définition de l’Intégration des Procédés
Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés Définition de l’Intégration des Procédés Nick Hallale, Aspentech – CEP July 2001 – Burning Bright Trends in Process Integration “L’Intégration des Procédés est plus que la technologie du point d’invariance et des réseaux d’échangeurs de chaleur. Aujourd’hui, elle a une portée beaucoup plus large et touche tous les aspects de la conception d’un procédé. Les industries qui ont fait les changements nécessaires font plus d’argent avec leurs matières premières et les immobilisations tout en devenant plus propres et plus viables.”

16 Définition de l’Intégration des Procédés
Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés Définition de l’Intégration des Procédés North American Mobility Program in Higher Education (NAMP)-January 2003 ”L’Intégration des Procédés (IP) est la synthèse du contrôle d’un procédé, de l’ingénierie d’un procédé et de la modélisation et de la simulation d’un procédé, en outils qui peuvent fonctionner avec de grandes quantités de données opérationnelles maintenant disponibles avec les systèmes d’information des procédés. C’est un secteur en émergence, qui promet un contrôle accru et une gestion de l’efficacité opérationnelle, de l’utilisation de l’énergie, des impacts environnementaux, de l’efficacité des immobilisations, de la conception des procédés et de la gestion des opérations.”

17 Définition de l’Intégration des Procédés
Introduction and Définition de l’Intégration des Procédés Définition de l’Intégration des Procédés Que s’est-il produit? En plus de la thermodynamique (la base du concept du point d’invariance), d’autres techniques sont tirées de l’analyse holistique, en particulier: Modélisation des procédés Statistiques des procédés Optimisation des procédés Rentablité des procédés Contrôle des procédés Conception des procédés

18 Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés
Voici certaines activités de conception auxquelles ces techniques et méthodes servent aujourd’hui: Modélisation et simulation d’un procédé, ainsi que validation des résultats afin d’obtenir de l’information précise et fiable sur le procédé autant pour une nouvelle conception que pour une rétro-installation Réduire le coût annuel total par un compromis optimal entre l’énergie, l’équipement et les matières premières. À même ce compromis: réduire l’énergie, améliorer l’utilisation des matières premières et diminuer le coût en immobilisations Augmenter le volume de production par désengorgement Réduire les problèmes opérationnels par une utilisation correcte (au lieu de maximale) de l’Intégration des Procédés Augmenter la commandabilité et la flexibilité de l’usine Réduire les émissions indésirables et promouvoir la prévention de la pollution Ajouter aux efforts communs dans les industries de procédés et dans la société pour un développement viable

19 Objectifs possibles Réduction COÛTS POLLUTION ÉNERGIE Augmentation
Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés Objectifs possibles Coût moindre en immobilisations pour le même objectif de conception Augmentation par l’accroissement de production, pour la même base d’actifs à court terme Une réduction marginale des coûts unitaires de production par le procédé d’optimisation Un meilleur rapport de la performance énergie/environnement, sans compromettre la compétitivité Réduction COÛTS POLLUTION ÉNERGIE Augmentation DÉBIT RENDEMENT PROFIT

20 Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés
Résumé des éléments de l’Intégration des Procédés L’amélioration globale des équipements de l’usine, l’efficacité énergétique et la productivité demandent une multi-analyse de pointe comportant une variété d’habiletés techniques et d’expertise, incluant: Connaissance à la fois, des pratiques conventionnelles de l’industrie et des technologies de pointe disponibles commercialement Familiarisation avec les problèmes et tendances de l’industrie Méthodologie pour déterminer les coûts marginaux justes Procédures et outils pour les audits de la conservation de l’énergie, de l’eau et des matières premières Systèmes d’information des procédés Données des procédés en Temps réel Connaissance des procédés (modèles) Systèmes et outils de l’IP

21 Conclusion Introduction et Définition de l’Intégration des Procédés
L’Intégration des Procédés de la méthodologie de la récupération de la chaleur, dans les années 1980, a évolué pour devenir ce que plusieurs chefs de file dans les compagnies industrielles et les groupes de recherche, au 20e siècle, considèrent comme l’analyse holistique des procédés, impliquant les éléments suivants: Données des procédés Systèmes et outils Principes des procédés d’ingénierie et connaissance détaillée du secteur des procédés Ciblage

22 1.1 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés
Plan 1.1 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés 1.2 Vue d’ensemble des outils de l’Intégration des Procédés 1.3 Tour d’horizon mondial des pratriciens qui concentrent leur expertise sur l’IP

23 1.2 Vue d’ensemble des Outils de l’Intégration des Procédés

24 1.2 Vue d’ensemble des outils de l’Intégration des procédés
Gestion du modèle d’entreprise et de la chaîne de production Analyse du point d’invariance Optimisation en temps réel Optimisation par programmation mathématique Traitement et réconciliation des données Méthodes de recherche aléatoires Simulation du procédé Régime permanent Dynamique Analyse du cycle de vie Modélisation des procédés guidée par les données Conception et contrôle des procédés intégrés Données des procédés

25 1.2 Vue d’ensemble des outils de l’Intégration des Procédés
Analyse du point d’invariance Gestion du modèle d’entreprise et de la chaîne de production Optimisation en temps réel Optimisation par programmation mathématique Traitement et Réconciliation des données Méthodes de recherche aléatoires Simulation du procédé Régime permanent Dynamique Analyse du cycle de vie Modélisation des procédés guidée par les données Conception et contrôle des procédés intégrés Données des procédés SUIVANT

26 Simulation des procédés

27 Simulation des procédés
Simulation: hypothèse de l’expérimentation avec un modèle La simulation implique l’exécution d’une série d’expériences avec un modèle des procédés PROCÉDÉ MODÈLE Entrée Sortie X1, ..., Xn X1, ..., Xm Y1, ..., Yk Y1, ..., Yt Un modèle ne comprend pas tout: n>m et k>t “Tous les modèles sont faux, quelques modèles sont utiles” George Box, PhD, University of Wisconsin Figure 1 Dans l’industrie des procédés, nous trouvons deux niveaux de modèles: les modèles d’usines et modèles d’unités d’exploitation comme les réacteurs, les colonnes, les pompes, les échangeurs de chaleur, les réservoirs, etc. Il y a deux types de simulations: à régime permanent et dynamique

28 Simulation des procédés – Modélisation des procédés
La modélisation des procédés est la compréhension des phénomènes d’un procédé donné et la transformation de cette compréhension en un modèle. À quoi sert un modèle? Un modèle est une abstraction d’une opération de procédé employée pour établir, changer, améliorer, contrôler et répondre aux questions en rapport avec ce procédé Un modèle peut être utilisé pour différentes formulations de base d’un problème: simulation, identification, évaluation et conception Un modèle peut être utilisé pour résoudre des problèmes dans les secteurs de la conception des procédés, du contrôle et de l’optimisation, de l’analyse des risques, de la formation d’opérateurs, de l’évaluation des risques et de l’ingénierie du logiciel pour des environnements d’ingénierie assistée par ordinateur

29 Simulation des procédés – régime permanent et dynamique
Pourquoi la simulation en régime permanent est-elle importante? Meilleure compréhension du procédé Ensemble constant de l’usine type/données de l’équipement Évaluation comparative objective des options pour le retour sur le capital investi (ROI: Return On Investment) etc. Identification du point d’invariance, instabilités, etc. Permet d’exécuter plusieurs expériences à coût moindre, une fois que le modèle est construit Évite de mettre en application des solutions inefficaces Pourquoi la simulation dynamique est-elle importante? AVANCEMENT des opérations de l’usine / OPTIMISATION DU SUPPORT OPÉRATIONNEL OPTIMISATION des opérations de l’usine Système en ligne ÉDUCATION, FORMATION SYSTÈME DE CONTRÔLE quasi en ligne CONCEPTION DU PROCÉDÉ / ANALYSE hors ligne MODÈLE Entrée Sortie X1, ..., Xm Y1, ..., Yt MODÈLE (t) Entrée Sortie X(t)1, ..., X(t)m Y(t)1, ..., Y(t)t Figure 3 Figure 2 Outil suivant

30 Traitement et Réconciliation des données

31 Objectifs du traitement des données
Traitement et réconciliation des données Objectifs du traitement des données Fournir de l’information fiable et des connaissances sur les données complètes pour la validation de la simulation et de l’analyse des procédés Exécuter l’entretien de l’instrument Détecter les problèmes de fonctionnement Évaluer les valeurs non mesurables Réduire les erreurs aléatoires et brutes lors de la prise de mesures Détecter les régimes permanents Objectifs de la réconciliation des données Ajuster de façon optimale les valeurs mesurées à même les contraintes données du procédé Améliorer la cohérence des données pour calibrer et valider la simulation des procédés Évaluer les valeurs non mesurées du procédé Détecter des erreurs flagrantes pour examiner de façon plus approfondie l'opération/problèmes d'instrument

32 Traitement et réconciliation des données
                                                                                      Réconciliation des données La réconciliation des données est la validation des données du procédé en utilisant nos connaissances de la structure et du système de mesures de l’usine                                                                                                                ACCURATE and RELIABLE INFORMATION ACCURATE and RELIABLE INFORMATION PRINCIPES STATISTIQUES PROPRIÉTÉS THERMODYNAMIQUES INFORMATION PRÉCISE ET FIABLE ACCURATE and RELIABLE INFORMATION Figure 4

33 RÉCONCILIATION DES DONNÉES
Traitement et Réconciliation des données – Bénéfices RÉCONCILIATION DES DONNÉES Erreurs de mesure? Détection des erreurs flagrantes Bilans non résolus? Bilans résolus Pertes non identifiées? Pertes identifiées Efficacité? Efficacité surveillée Performance? Performance quantifiée Outil suivant

34 Analyse du point d’invariance

35 Qu’est-ce que l’analyse du point d’invariance?
Dans les industries de procédés, l’objectif principal de l’analyse du point d’invariance est d’optimiser les façons dans lesquelles les services de procédés (en particulier l’énergie, la masse, l’eau et l’hydrogène) sont appliqués pour une grande variété de besoins L’analyse du point d’invariance accomplit ceci en créant un inventaire de tous les producteurs et consommateurs de ces services et en concevant systématiquement un arrangement optimal d’échanges de services entre ces producteurs et ces consommateurs. L’énergie, la masse et la réutilisation de l’eau sont au cœur des activités de l’analyse du point d’invariance Avec l’application de l’analyse du point d’invariance, des économies peuvent être réalisées en immobilisations et en frais d’exploitation. Les émissions peuvent être réduites et le débit augmenté

36 Caractéristiques Analyse du point d’invariance
La base de l’analyse du point d’invariance: L’utilisation des principes thermodynamiques (première et seconde lois) L’utilisation de la conception et des économies heuristiques L’analyse du point d’invariance est une technique pour concevoir: Réseaux d’échangeur de chaleur (HEN: Heat Exchanger Networks) et réseaux d’échangeur de masse (MEN: Mass Exchanger Networks) Réseaux de services L’analyse du point d’invariance fait un usage considérable de représentations graphiques Dans l’analyse du point d’invariance, l’ingénieur contrôle la procédure de conception (méthode interactive) L’analyse du point d’invariance intègre des paramètres économiques

37 Analyse du point d’invariance
En plus, l’analyse du point d’invariance vous permet de Mettre à jour ou développer les schémas de procédés Identifier le point d’invariance des procédés Faire fonctionner les simulations tant départementales que pour l’ensemble de l’usine Déterminer les besoins de chauffage (vapeur) et de refroidissement minimum Identifier les opportunités de cogénération Estimer les coûts des projets afin d’économiser de l’énergie Évaluer les configurations de nouveaux équipements pour obtenir les installations les plus économiques Substituer les études déjà faites sur l'énergie par une étude opérationnelle qui peut être facilement mise à jour en utilisant la simulation Bénéfices possibles Un des principaux avantages des méthodes conventionnelles de conception de l’analyse du point d’invariance, est la capacité de déterminer une consommation d’énergie cible, pour un procédé individuel ou pour un emplacement entier de production, avant de concevoir les procédés L’analyse du point d’invariance identifie rapidement où l’énergie, l’eau, l’hydrogène et les autres économies matérielles peuvent être réalisées Réduction des émissions L’analyse du point d’invariance permet à l’ingénieur de trouver la meilleure façon de changer un procédé, si ce dernier le permet Outil suivant

38 Optimisation par programmation mathématique

39 Modèle mathématique Optimisation par programmation mathématique
Un modèle mathématique d’un système est un ensemble de rapports mathématiques (par exemple: égalités, inégalités, conditions logiques) qui représentent une abstraction du vrai système pris en considération Un modèle mathématique peut être développé en utilisant: Des approches fondamentales Des méthodes empiriques Des méthodes basées sur l’analogie Un modèle mathématique d’un système est constitué de quatre éléments clés: Variables Paramètres Contraintes Rapports mathématiques

40 Optimisation par programmation mathématique
Qu’est-ce que l’optimisation? Un problème d’optimisation est un modèle mathématique qui, en plus des éléments principaux mentionnés dans la diapositive précédente, contient un ou plusieurs critères de performance Les critères de performance sont représentés par une fonction objective. Cette fonction peut être, par exemple, la minimisation des coûts, la maximisation du bénéfice ou du rendement du procédé Si nous avons des critères multiples de performance, le problème est alors classé comme un problème d’optimisation multi-objective Il y a différentes classes de problèmes d’optimisation: programmation linéaire et non linéaire, (LP: Linear Programming et NLP: Non-Linear Programming), programmation linéaire entière mixte (MILP: Mixed-Integer Linear Programming) et programmation non linéaire entière mixte (MINLP: Mixed-Integer Non-Linear Programming) Autant que possible, les programmes linéaires (LP ou MILP) sont utilisés parce qu’ils garantissent des solutions globales. Les problèmes de programmation non linéaire entière mixte (MINLP) comportent également beaucoup d’applications dans l’ingénierie.

41 Applications Optimisation par programmation mathématique
Synthèse des procédés Réseaux d’Échangeurs de Chaleur (HEN) Réseaux d’Échangeurs de Masse (MEN) Séquence de distillation Systèmes basés sur les réacteurs Systèmes de services Systèmes du procédé entier Conception, programmation et planification du procédé Conception et rétro-installation d'usines de produits multiples Conception et programmation d'usines de produits multiples Interaction de la conception et du contrôle Conception du produit moléculaire Location et attribution des installations Planification et programmation des installations Topologie des réseaux de transport Outil suivant

42 Méthodes de recherche aléatoires

43 Pourquoi des méthodes de recherche aléatoires?
Toutes les formulations de modèles que vous avez rencontrées jusqu’ici, dans la section de l’optimisation, présument que les données pour un problème spécifique sont connues avec précision. Cependant, pour beaucoup de problèmes réels, les données du problème ne peuvent pas être connues avec précision pour une multitude de raisons. La première raison est due à une erreur de mesure simple. La deuxième et la plus fondamentale raison est que quelques données représentent des informations sur l’avenir (par exemple, demande ou prix du produit pour une période future) et de ce fait, elles ne peuvent simplement pas être connues avec certitude.

44 Méthodes de recherche aléatoires
Il y a différents types d’algorithmes aléatoires Recuit simulé (SA: Simulated Annealing) Algorithmes génétiques (GAs: Genetic Algorithms) Recherche Tabu Ces algorithmes conviennent aux problèmes contenant des incertitudes. Ces algorithmes informatiques ou modèles de procédure ne garantissent pas des optimums globaux mais ils sont fructueux et largement reconnus pour arriver très près de la solution optimale globale. SA prend une solution et la déplace efficacement dans l’espace de recherche, évitant les optimums locaux Les GAs ont la capacité de rechercher collectivement les solutions optimales multiples pour le même coût optimal La recherche Tabu est une procédure itérative qui explore l’espace de recherche de toutes les solutions possibles par une séquence de mouvements Outil suivant

45 Analyse du Cycle de Vie (LCA: Life Cycle Analysis)

46 Qu’est-ce que l’analyse du cycle de vie?
Une technique pour évaluer les aspects environnementaux et les impacts potentiels associés à un produit : En établissant un inventaire des entrées et des sorties pertinentes d’un système En évaluant des impacts environnementaux potentiels associés à ces entrées et sorties En interprétant les résultats de l’inventaire et des phases d’impact en relation avec les objectifs de l’étude L’évaluation de quelques aspects du système d’un produit à travers toutes les étapes de son cycle de vie

47 Analyse du cycle de vie Recyclage et enlèvement comme déchet à la fin de sa vie utile Extraction et traitement des matières premières Fabrication Emballage Mise en marché Utilisation, réutilisation et maintenance du produit Figure 5

48 Bénéfices possibles Analyse du cycle de vie
Améliore la performance environnementale globale ainsi que la conformité Fournit un cadre pour utiliser les pratiques en matière de prévention de la pollution pour rencontrer les objectifs de l’Analyse du Cycle de Vie (LCA) Augmente l’efficacité et les économies potentielles de coût lors de la gestion des obligations environnementales Favorise la prévisibilité et la cohérence dans la gestion des obligations environnementales Mesure plus efficacement les ressources environnementales rares Outil suivant

49 Modélisation des procédés guidée par les données

50 Se noyer dans les données!
Modélisation des procédés guidée par les données Défi de l’Intégration des Procédés  Donner un sens à un grand nombre de données  Nécessité de travailler sur de plus gros échantillons si on veut profiter de l'avantage complet d’avoir utilisé toute l’information accessible Se noyer dans les données! Données abondantes, mais Connaissances pauvres  Des relations et modèles utiles et intéressants non évidents intuitivement, sont dissimulés à l’intérieur de bases de données énormes et difficilement maniables. De plus, plusieurs variables sont en corrélation  Techniques d’extraction de données: réseaux neuronaux, régression multiple, souches de décision, algorithmes génétiques, agglomérats, analyse multivariable (MVA: Multivariate Analysis), etc.

51 Le modèle théorique vs. le modèle empirique
Modélisation des procédés guidée par les données Le modèle théorique vs. le modèle empirique Le modèle théorique  utilise les principes premiers pour simuler les mécanismes internes d’un procédé Le modèle empirique  utilise les données du procédé d’usine directement pour établir les corrélations mathématiques À la différence des modèles théoriques, les modèles empiriques ne tiennent pas compte des principes fondamentaux du procédé. Ils emploient seulement des techniques mathématiques et statistiques pures. L’analyse multivariable (MVA) est une méthode semblable, parce qu’elle indique des modèles et des corrélations entre les variables, indépendamment de toutes les notions préconçues

52  Que veut dire MVA? Bénéfices
Modélisation des procédés guidée par les données Que veut dire MVA? "Multivariate Analysis" (> 5 variables) MVA utilise TOUTES les données disponibles pour obtenir le plus d’informations possible Le principe: réduire des centaines de variables à une simple poignée MVA Bénéfices Explorer les interrelations Exercices de simulation Capteurs logiciels Contrôle par anticipation Outil suivant

53 Conception et contrôle des procédés intégrés

54 Contexte Objectifs Conception et contrôle des procédés intégrés
Des mesures de sécurité, des coûts en énergie, des soucis environnementaux ont augmenté la complexité et la sensibilité des procédés Les usines deviennent fortement intégrées en termes de masse et d’énergie et il devient donc souvent difficile de contrôler la dynamique des procédés Objectifs La variabilité des caractéristiques des produits devrait être maintenue à un minimum  Variabilité du procédé (pour contrôler la qualité du produit) Le contrôle est essentiel pour utiliser un procédé dans les meilleures conditions

55 Commandabilité Conception et contrôle des procédés intégrés
La commandabilité est la propriété d’un procédé qui tient compte de la facilité avec laquelle une usine en continu peut être maintenue à un régime de fonctionnement spécifique en dépit des perturbations et des incertitudes externes et sans égard du système de contrôle imposé sur un tel procédé

56 Amélioration des dynamiques courantes
Conception et contrôle des procédés intégrés Pourquoi la commandabilité est-elle importante? Opération en douceur du procédé plus proche des limites opérationnelles Flexibilité Stabilité et meilleure performance des boucles de contrôle et des structures Système relativement insensible aux perturbations Gestion efficace des réseaux interactifs Amélioration des dynamiques courantes Outil suivant

57 Optimisation en Temps Réel (RTO: Real Time Optimization)

58 Importance de l’optimisation en temps réel ou en ligne!
Contexte Les industries de procédés sont de plus en plus contraintes à opérer de façon profitable dans un marché très dynamique et global. La compétition croissante dans le milieu international et des exigences rigoureuses sur les produits signifient des marges de profits décroissantes, à moins que les opérations de l’usine soient dynamiquement optimisées pour s’adapter aux conditions changeantes du marché et pour réduire les coûts d’opération Importance de l’optimisation en temps réel ou en ligne!

59 Qu’est-ce que l’optimisation en temps réel?
L’optimisation en temps réel est un modèle basé sur une technologie à régime permanent qui détermine, à court terme, du point de vue économique, le régime opérationnel optimal pour un procédé Le système optimise une simulation du procédé, et non pas directement le procédé La performance mesurée en terme de bénéfice économique Est un champ de recherche actif  précision du modèle, transmission des erreurs, évaluation de la performance

60 RTO - Schématiquement Optimisation en temps réel
Objectifs d’entreprise; données économiques; spécification du produit RTO - Schématiquement Réconciliation et détection de l’erreur brute Mise à jour du modèle de procédé (régime permanent  simulation dynamique) Détection en régime permanent Optimisation (fonctions objectives) Coût, procédé, données environnementales et du produit Équipement de l’usine Figure 6 Outil suivant

61 Modèle d’entreprise et modélisation de la chaîne d’approvisionnement

62 résultats sur l’environnement et le produit
Modèle d’entreprise et modélisation de la chaîne d’approvisionnement (BM: Business Model – SCM: Supply Chain Modeling) Coût, procédé, résultats sur l’environnement et le produit Analyse de la conception du procédé et synthèse Analyse de l’opération du procédé et optimisation Modèle de procédé et d’entreprise intégré Coût, procédé et données sur l’environnement et le produit Retour aux outils de l’IP

63 BM-SCM - Coût, Procédé, données environnementale et des produits (P&E)
Modèle intégré de procédé et d’entreprise Validation et réconciliation des données Traitement des données Données P&E traitées Réconciliation des données P&E réconciliées Coût, procédé, données environnementales et des produits Les flèches doubles signifient que l’ensemble des données est constant à travers les équipements de l’usine Données du procédé (P) et Environnementales(E) Données comptables sur produits du marché Lorsque le modèle est construit, il peut être utilisé pour valider et réconcilier les données Équipements de l’usine

64 BM-SCM - Modèle intégré de procédé et d’entreprise
Modèle tenant compte des coûts Modèle qui traite avec la classification, l’enregistrement, l’allocation, et le résumé des données, pour aider les décisions de gestion et les rapports financiers Données environnementales Données du marché Données comptables Données du procédé Données sur les produits Chaînes d’approvisionnement(SC) et modèles env. SC Cliquez ici Modèle de procédé et d’entreprise intégré Modèle tenant compte des coûts Chaînes d’approvisionnement(SC) et modèles env. SC Modèle guidé par les données Modèle de simulation du procédé Modèle basé sur les 1er principes Coût, procédé, données E & P

65 BM-SCM – Chaîne d’approvisionnement et chaîne d’approvisionnement environnementale
La chaîne d’approvisionnement (SC: Supply Chain) est un réseau d’organismes qui sont impliqués, par des liaisons ascendantes et descendantes, dans les différents processus et activités qui génèrent de la valeur sous la forme de produits et services, dans les mains du client ultime (Waste) La chaîne d’approvisionnement environnementale (ESC: Environmental Supply Chain) contient tous les éléments d’une chaîne d'approvisionnement traditionnelle, mais elle est prolongée d’une boucle semi-fermée afin de tenir compte également de l'impact environnemental de la chaîne d’approvisionnement, pour le recyclage, la réutilisation et le ramassage du matériel déjà utilisé (Beamon 1999)

66 Retour aux Outils de l’IP
BM-SCM – Chaîne d’approvisionnement et chaîne d’approvisionnement environnementale Objectifs des modèles "SC" et "ESC" Pour intégrer les unités inter-organisationnelles au cours d’une chaîne d'approvisionnement (SC) et les matériaux coordonnés, ainsi que l’information et le flux financier, dans le but de remplir les demandes des clients et d’améliorer la rentabilité et la sensibilité de la chaîne d'approvisionnement (SC) Pour acquérir la perspective sur l'impact environnemental total du procédé de production (du fournisseur au client et, retour à l'usine par recyclage) et de tous les produits qui sont manufacturés (étroitement liés à l'analyse du cycle de vie "LCA"). Retour aux Outils de l’IP BM-SCM

67 1.1 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés
Plan 1.1 Introduction et définition de l’Intégration des Procédés 1.2 Vue d’ensemble des outils de l’Intégration des Procédés 1.3 Tour d’horizon mondial des praticiens qui concentrent leur expertise sur l’IP

68 1.3 Tour d’horizon mondial des praticiens qui concentrent leur expertise sur l’IP

69 Institutions Compagnies
Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP Courtoisie, surtout du monde de l’Internet  saisir la saveur de l’évolution de l’Intégration des Procédés L’Intégration des Procédés est relativement nouvelle Les chercheurs bâtissent sur leurs forces Plusieurs techniques innovatrices viennent des universités Généralement, lorsque les techniques deviennent pratiques, le secteur privé capitalise, et les techniques avancent plus rapidement Institutions Institutions Compagnies Companies FIN

70 Institutions Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
North and South America Europe Africa, Middle-East, Asia and Oceania Cliquez sur un continent pour voir les institutions de ce continent

71 Institutions - Amérique du Nord et du Sud
Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP Institutions - Amérique du Nord et du Sud Canada (2) Canada (2) Mexico (2) Mexique (2) USA (8) États-Unis (8) Brazil (1) Brésil (1) Pour voir les institutions d’un pays en particulier, cliquez sur le drapeau du pays de votre choix

72 Institutions - Europe Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Belgium (1) Belgique (1) Greece (1) Spain (1) Grèce (1) Espagne (1) Denmark (1) Danemark (1) Hungary (1) Sweden (1) Hongrie (1) Suède (1) Finland (3) Finlande (3) Norway (1) Norvège (1) Suisse (1) Switzerland (1) France (1) Portugal (2) UK (5) France (1) Portugal (2) Royaume-Uni (5) Germany (2) Slovenia (1) Allemagne (2) Slovénie (1) Pour voir les institutions d’un pays en particulier, cliquer sur le drapeau du pays de votre choix

73 Institutions - Afrique, Moyen-Orient, Asie et Océanie
Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP Institutions - Afrique, Moyen-Orient, Asie et Océanie South Africa (1) Afrique du Sud (1) Israel (1) Israël (1) India (1) Inde (1) Australie (3) Australia (3) Pour voir les institutions d’un pays en particulier, cliquer sur le drapeau du pays de votre choix

74 Canada Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
École Polytechnique de Montréal, Département de génie chimique, Montréal Contact principal: Professeur Paul Stuart Web: Domaines de recherche: application de l’Intégration des Procédés dans l’industrie des pâtes et papiers, avec une emphase sur les techniques de prévention de la pollution et l’analyse de rentabilité, utilisation efficace de l’énergie et des matières premières (incluant l’eau), contrôle des procédés et viabilité de l’usine Recherche courante en Intégration des Procédés Simulation des procédés Réconciliation des données Contrôle des procédés? Analyse des réseaux (HEN et MEN) Technologies environnementales (par exemple, LCA) Modèle d’entreprise Modélisation guidée par les données Consortium: “Consortium de recherche de l’Intégration des Procédés dans l’industrie des pâtes et papiers” regroupant 13 membres (2003) incluant des compagnies d'exploitation, des compagnies d’ingénierie et contractuelles, des compagnies de consultants et des fournisseurs de logiciels dans l’industrie des pâtes et papiers SUIVANT

75 Canada Brésil Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Université d’Ottawa, Département de génie chimique, Ottawa Contact principal: Professeur Jules Thibault Web: Brésil Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro Contact principal: Professeur Eduardo Mach Queiroz Web:

76 Mexique Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Universidad de Guanajuato, Department of Chemical Engineering, Guanajuato Contact principal: Dr Martín-Picón-Núñez Web: Domaines de recherche: la seule université, en Amérique du Nord, à offrir le Programme de Maîtrise en Intégration des Procédés. Analyse des procédés, systèmes d’alimentation et développement d'une technologie peu polluante pour l’environnement Recherche courante en Intégration des Procédés Synthèse des procédés: modélisation, simulation, contrôle et optimisation des procédés; nouveaux procédés et matériaux Systèmes de récupération de la chaleur; sources d'énergie renouvelable; optimisation thermodynamique Réhabilitation de l’atmosphère contaminée; traitement des effluents; procédés environnementaux SUIVANT

77 Mexique Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Universidad Autónoma de San Luis Potosí, San Luis Potosí Contact principal: Professeur Edgar Moctezuma Velázquez Web:

78 États-Unis Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Carnegie Mellon University, Department of Chemical Engineering, Pittsburgh Contact principal: Professeur Ignacio E. Grossmann Web: Domaines de recherche: reconnu comme l'un des principaux groupes de recherche dans le domaine de la conception des procédés assistée par ordinateur. Dans l’Intégration des Procédés, le groupe est reconnu pour son travail en programmation mathématique, optimisation, systèmes de réacteurs, systèmes de séparation (spécialement la distillation), réseaux d’échangeur de chaleur, exploitabilité et synthèse des méthodes d’exploitation Recherche courante en Intégration des Procédés Perspective permettant de faciliter et d’automatiser la synthèse Optimisation structurale des schémas de procédé Synthèse des systèmes de réacteur et des systèmes de séparation Synthèse des réseaux d’échangeur de chaleur Techniques globales d'optimisation pertinentes à l‘Intégration des Procédés Conception intégrée et programmation des usines à procédés discontinus Dynamiques de la chaîne d'approvisionnement et optimisation Consortium: Le CAPD (Centre for Advanced Process Decision-making), a été fondé en En 2001 il comptait 20 membres incluant des sociétés d'exploitation, des compagnies d’ingénierie et contractuelles, des compagnies de consultants et des fournisseurs de logiciels Suivant

79 États-Unis Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Texas A&M University, Department of Chemical Engineering, College Station Contact principal: Professeur Mahmoud M. El-Halwagi Web: and Domaines de recherche: reconnu comme un chef de file dans les domaines de l’intégration de masse et de la prévention de la pollution à travers l’Intégration des Procédés Recherche courante dans l’Intégration des Procédés Répartition globale de la masse et de l'énergie Synthèse de la répartition des déchets et réseaux d'interception des espèces Analyse du point d’invariance de masse physique et réactive Synthèse des réseaux de récupération d’énergie Conception des systèmes de membrane-hybride Conception de réactions acceptables pour l’environnement Intégration des systèmes de réaction et de séparation Systèmes de flexibilité et de programmation Conception et contrôle simultanés Optimisation globale via analyse d’intervalles Suivant

80 États-Unis Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Auburn University, Auburn Contact principal: Professeur Christopher Roberts Web: Massachusetts Institute of Technology (MIT), Department of Chemical Engineering, Cambridge Contact principal: Professeur George Stephanopoulos Web: SUIVANT

81 États-Unis Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Princeton University, Princeton Contact principal: Professeur Christodoulos A. Floudas Web: Purdue University, West Lafayette Contact principal: Professeur G.V. Rex Reklaitis Web: https://engineering.purdue.edu/ChE/index.html and https://engineering.purdue.edu/ECN/ SUIVANT

82 États-Unis Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
University of Massachusetts, Amherst Contact principal: Professeur J. M. Douglas Web: University of Pennsylvania, Philadelphia Contact principal: Professeur Warren D. Seider Web:

83 Belgique Danemark Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Université de Liège, Laboratory for Analysis and Synthesis of Chemical Systems (LASSC), Liège Contact principal: Professeur Boris Kalitventzeff Web: Danemark Technical University of Denmark, Lyngby Contact principal: Professeur Bjørn Qvale Web:

84 Finlande Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Åbo Akademi University, Process Design Laboratory, Åbo Contact principal: Professeur Tapio Westerlund Web: Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta Contact principal: Professeur Lars Nyström Web: Helsinki University of Technology, Laboratory of Energy Engineering and Environmental Protection, Helsinki Contact principal: Professeur Carl-Johan Fogelholm Web:

85 France Grèce Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
INPT-ENSIGC, Laboratoire de génie chimique, Toulouse Contact principal: Professeur Xavier Joulia Web: Grèce Chemical Process Engineering Research Institute, Hellas Contact principal: Professeur I. Vasalos Web:

86 Allemagne Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Universität Dortmund, Dortmund Contact principal: Professeur A. Behr Web: Technische Universität Hamburg, Harburg Contact principal: Professeur Günter Gruhn Web:

87 Hongrie Norvège Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Budapest University of Technology and Economics, Budapest Contact principal: Professeur Zsolt Fonyo Web: Norvège Norwegian University of Science and Technology, Process Systems Engineering in Trondheim (PROST), Trondheim Contact principal: Professeur Sigurd Skogestad Web:

88 Portugal Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Universidade do Porto, Porto Contact principal: Professeur Manuel A.N. Coelho Web: Instituto Superior Técnico, Lisboa Contact principal: Professeur Clemente Pedro Nunes Web:

89 Slovénie Suisse Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
University of Maribor, Maribor Contact principal: Professeur Peter Glavič Web: Suisse École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne Contact principal: Professeur Daniel Favrat Web:

90 Espagne Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Universitat Politècnica de Catalunya, Chemical Engineering Department, Barcelona Contact principal: Professeur Luis Puigjaner Web: Domaines de recherche: Travail pilote dans le domaine des opérations assistées par ordinateur. Dans l’Intégration des procédés, le groupe est reconnu pour ses contributions dans les procédés tributaires du temps, comme la chaleur et l'énergie combinées, la minimisation simultanée des pertes énergétiques et des résidus, la surveillance du procédé intégré, le diagnostique et le contrôle, et l’incertitude du procédé Consortium: "Manufacturing Reference Centre" avec 12 membres (1966) incluant Conselleria d'Indústria et associé à des sociétés d'exploitation, des compagnies d’ingénierie et contractuelles, des compagnies de consultants et des fournisseurs de logiciels. De plus, le groupe de recherche TQG (General Chemical Technology) s'est développé de façon constante avec de la recherche liée à la cinétique, à la conception des procédés et aux opérations. Recherche courante en Intégration des Procédés Modélisation et optimisation évolutives Optimisation multi-objective des systèmes tributaires du temps Énergie combinée et minimisation de l’utilisation de l’eau Intégration de colonnes de distillation thermocouplées Récupération des gaz chauds et systèmes de nettoyage

91 Suède Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Chalmers University of Technology, Department of Heat and Power, Göteborg Contact principal: Thore Berntsson Web: Domaines de recherche: élaboration de méthodologies et recherche appliquée basée sur la technologie du point d’invariance. Emphase sur des nouvelles méthodes de rétro-installation, incluant le traitement réaliste des distances géographiques, les chutes de pression, la variation des coûts fixes, etc. De nouveaux concepts importants incluent la matrice des coûts pour choisir un type de rétro-installation et les diagrammes thermodynamiques composites pour les applications calorifiques et de puissance (incluant les turbines au gaz et les pompes de chaleur). Recherche en pâtes et papiers avec une concentration sur l’énergie et l’environnement. Recherche courante en Intégration des Procédés Conception de la rétro-installation des réseaux d’échangeur de chaleur Intégration des Procédés des pompes à chaleur dans la conception de nouvelles unités et de rétro-installations Turbine à gaz basée sur les usines CHP dans des situations de rétro-installation Recherche appliquée dans l’industrie des pâtes et papiers, comme la gazéification de la liqueur noire et la fermeture de l’usine de blanchiment Aspects environnementaux de l’Intégration des Procédés, spécialement pour les émissions de gaz à effet de serre Industrie: coopération étroite avec quelques groupes industriels majeurs oeuvrant dans les pâtes et papiers, incluant des cours de formation et de la consultation

92 Royaume-Uni Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Imperial College, Centre for Process Systems Engineering, London Contact principal: Professeur Efstratios N. Pistikopoulos Web: and Domaines de recherche: reconnu comme le plus grand groupe de recherche dans le domaine des systèmes de procédés de l’ingénierie, lequel inclut: synthèse/conception, opérations, contrôle et modélisation. Le groupe est reconnu comme un Centre d’excellence mondial en modélisation des procédés, en techniques numériques/optimisation et conception des procédés intégrés (qui inclut une considération simultanée de l’Intégration des Procédés et du contrôle). Le Centre est aussi un collaborateur important dans le domaine de l’intégration et de l'opération des procédés discontinus. Recherche courante en Intégration des Procédés Traitement intégré dans le procédé discontinu Conception et gestion des procédés intégrés de la chaîne d'approvisionnement Incertitude et exploitabilité dans la conception des procédés Formulation de modèles de programmation mathématique pour traiter les problèmes de synthèse et d’Intégration des Procédés Consortium: Système de procédés en ingénierie de 17 membres (2003) incluant des compagnies d'exploitation, d'ingénierie et contractuelles et des fournisseurs de logiciels SUIVANT

93 Royaume-Uni Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
UMIST, Department of Process Integration, Manchester Contact principal: Professeur Robin Smith Web: Domaines de recherche: reconnu comme le pionnier et un groupe de recherche majeur dans le domaine de l’analyse du point d’invariance. Leur recherche antérieure inclut les objectifs et les méthodes de conception pour les réseaux d’échangeurs de chaleur (nouvelles unités et rétro-installation), les systèmes de chaleur et d'énergie, les systèmes de séparation alimentés par la chaleur, la flexibilité, l’ensemble des sites, les considérations pour baisse de pression, l’Intégration des Procédés en discontinu, la réduction de l’eau et des matières résiduelles et le traitement d’effluents distribués Recherche courante en Intégration des Procédés Utilisation efficace des matières premières (incluant l’eau) Efficacité énergétique Réduction des émissions Utilisation efficace des immobilisations Industrie: Un consortium de recherche a été créé en 1984 et est maintenant formé de 26 compagnies majeures représentant différents aspects des procédés et des industries de services SUIVANT

94 Royaume-Uni Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
University of Edinburgh, Edinburgh Contact principal: Professeur Jack W. Ponton Web: University College, London Contact principal: Dr. David Bogle Web: University of Ulster, Coleraine Contact principal: Professeur J.T. McMullan Web:

95 Israël Inde Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Technion, Israel Institute of Technology, Haifa Contact principal: Professeur Daniel R. Lewin Web: Inde Indian Institute of Technology, Bombay Contact princiapl: Dr. Uday V. Shenoy Web:

96 Afrique du Sud Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
University of the Witwatersrand, Process & Materials Engineering, Johannesburg Contact principal: Professeur David Glasser Web: Domaines de recherche: reconnu comme le principal groupe de recherche dans le développement de la méthode de région atteignable (AR: Attainable Region) pour la synthèse du réacteur et du procédé. Le concept de la région atteignable a été étendu à des systèmes où prennent place le transfert de masse, le transfert de chaleur et la séparation. Dans sa forme généralisée (réaction, mixage, séparation, transfert de chaleur et transfert de masse), le concept de la région atteignable procure un outil de synthèse qui offrira des objectifs pour des conceptions “optimales” pour lesquelles des solutions plus pratiques pourront être considérées Recherche courante en Intégration des Procédés Systèmes impliquant la réaction, le mixage et la séparation (par exemple: la distillation réactionnelle) Systèmes de réacteur chimique non isotherme Optimisation des systèmes dynamiques A fondé sa propre entreprise de consultation, appelée Wits Enterprise

97 Australie Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
University of Adelaide, Adelaide Contact principal: Dr. B.K. O'Neill Web: Murdoch University, Rockingham Contact principal: Professeur Peter Lee Web: University of Queensland, Brisbane Contact principal: Professeur Ian Cameron Web:

98 Compagnies Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Linnhoff March Limited, Northwich, Cheshire, UK Web: and Linnhoff March est la compagnie pionnière de la technologie du point d’invariance et, est maintenant, depuis 2002, une division de KBC Process Technology Limited. KBC Advanced Technologies est le plus important consultant indépendant de l’ingénierie des procédés, améliorant l’efficacité opérationnelle et la rentabilité dans l’industrie mondiale du traitement des hydrocarbures Liste des services dans le domaine de l’Intégration des Procédés Exécution de projets et consultation Développement et support de logiciels Aide à la formation Projets typiques: 1200 contrats sur 18 ans Technologies de l’IP La technologie du point d’invariance (analyse et conception HEN et analyse de l'ensemble du site) Water Pinch™ minimisation des eaux usées Logiciel d’analyse thermique et hydraulique combinées des colonnes de distillation de l’IP: logiciel, prouvé à maintes reprises comme étant à la fine pointe de la technologie, incluant SuperTarget, PinchExpress, WaterTarget et Steam97 SUIVANT

99 Compagnies Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Process Systems Enterprise Limited, London, UK Web: “Process Systems Enterprise Limited (PSE) est un fournisseur d’une technologie de modélisation à la fine pointe, et de services aux industries de procédés. Ces technologies traitent des besoins pressants dans des segments de marché en ingénierie et automation à croissance rapide: industries de produits chimiques, de produits pétrochimiques, de pétrole et de gaz, des pâtes et papiers, de l'électricité, des produits chimiques fins, de la nourriture, des produits pharmaceutiques et des industries de biotechnologie. Liste des services dans le domaine de l’Intégration des Procédés Modélisation du procédé dynamique Optimisation dynamique Modélisation de l’entreprise Formation approfondie pour tous les produits Technologies de l’IP gPROMS®, for general PROcess Modeling System  Simulation des procédés en régime permanent et dynamique, optimisation (MINLP) logiciel d’estimation des paramètres, préparé pour différents usagers Model Enterprise®  modélisation de la chaîne d'approvisionnement et environnement propice à l’exécution Model Care®  modèle d’entreprise SUIVANT

100 Compagnies Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Industrial and Power Association-National Engineering Laboratory (NEL), UK Web: QuantiSci Limited, UK Web: SUIVANT

101 Compagnies Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
American Process Inc., Atlanta, USA Web: “Fondée en 1994, American Process Inc est la première firme en importance de spécialistes de consultation en ingénierie dédiée à la minimisation des coûts en énergie dans l’industrie des pâtes et papiers et autres industries. Notre succès est dû en grande partie aux solutions adaptées sur mesure offertes à notre clientèle, admettant que chaque moulin est une opération unique, optimisant de ce fait le potentiel pour des économies” Liste des services dans le domaine de l’Intégration des Procédés Ciblage de l’énergie utilisant l’analyse du point d’invariance Modélisation de la simulation Optimisation linéaire Plus de 150 études complétées Technologies de l’IP PARIS™ (Production Analysis for Rate and Inventories Strategies)  Outil décisionnel pour optimiser les opérations des moulins de pâtes et papiers O-Pinch™ (Operational Pinch) SPARTA™  optimiseur en temps réel du coût de la vapeur et de l'électricité Water Close™  point d’invariance de l’eau SUIVANT

102 Compagnies Tour d’horizon mondial des praticiens de l’IP
Advanced Process Combinatorics (APC), USA Web: Aspen Technology Inc. (AspenTech), USA Web: and

103 Fin du Niveau 1 Voici la fin du Niveau 1. À ce moment-ci, nous assumons que vous avez fait toutes les lectures. Certaines informations peuvent encore vous sembler confuses, mais rappelez-vous qu’il nous reste encore à essayer de vous donner toutes les pièces du casse-tête de l’Intégration des Procédés. Avant de passer au Niveau 2, un court quiz à choix multiples suivra.

104 QUIZ

105 Question 1 NIVEAU I – QUIZ
Où le concept de l’Intégration des Procédés a-t-il été développé pour la première fois? Atlanta, États-Unis Guanajuato, Mexique Manchester, Royaume-Uni Montréal, Canada

106 Question 2 NIVEAU I – QUIZ
L'utilisation les techniques et méthodes de l’IP vous permet d’observer différentes variations dans un procédé, une usine ou une compagnie. Utilisez chacun des items suivants et indiquez s’ils seraient réduits ou augmentés dans un contexte de l’Intégration des Procédés. 1. Coûts Pollution Débit 4. Utilisation de l’énergie Rendement Profit 7. Utilisation des données Volume de production Utilisation de l’eau 10. Problèmes d’exploitation  1,4,6,7 et 9 ;  2,3,5,8 et10  2,3,6,8 et 10 ;  1,4,5,7 et 9  1,2,4,9 et 10 ;  3,5,6,7 et 8  3,4,5,7 et 8 ;  1,2,6,9 et 10

107 Question 3 NIVEAU I – QUIZ Lesquels des énoncés suivants sont faux?
Les simulations en régime permanent permettent à l’ingénieur de procédés d’étudier des stratégies de mise en marche et d’arrêt Dans l’industrie des procédés, nous trouvons deux sortes de modèles: les modèles d’opération des unités d’équipement et les modèles d'opération de l’usine Un modèle peut représenter exactement ce qui se passe dans un procédé Généralement, les simulations dynamiques sont utilisées pour évaluer les dimensions et les coûts des unités du procédé 1 et 2 2 et 3 1 et 3 3 et 4 2 et 4 1,3 et 4 1,2 et 3 Toutes ces réponses

108 Question 4 NIVEAU I – QUIZ
Qu’est-ce qui altère habituellement les mesures de l’usine? Les fluctuations aléatoires du bloc d’alimentation Les conditions ambiantes La mauvaise calibration du capteur La capacité et la vitesse de calcul de l’ordinateur L'environnement du procédé hostile La fréquence de l’échantillonnage 1,2 et 3 1,3 et 6 1,2 et 5 2,3,5 et 6 2 et 4 1,2,3 et 4 1,2,3 et 5 Toutes ces réponses

109 Question 5 NIVEAU I – QUIZ
Dans quel but l’analyse du point d’invariance a-t-elle été initialement conçue? Réduction des émissions dans les raffineries de pétrole Investissement en immobilisations et économies des coûts d’opération Conception d’un réseau d’échangeur de chaleur Meilleur usage de l’hydrogène dans les raffineries Conception d’un réseau à usage général 2 et 3 3 et 4 1 3 2 1,2,3 et 4 1,2,3 et 5 Toutes ces réponses

110 Question 6 NIVEAU I – QUIZ
Qu’est-ce qu’une fonction objective représente dans un problème d’optimisation? Interactions entre variables Critère de performance Paramètres Équilibres entre masse et énergie Égalités et inégalités 2 et 3 3 et 4 1 3 2 1,2,3 et 4 1,2,3 et 5 Toutes ces réponses

111 Question 7 NIVEAU I – QUIZ
Tout le domaine de la recherche des algorithmes génétiques a été inspiré par la théorie de sélection naturelle et de survie des plus forts de Darwin. Contrairement à l’évolution naturelle, un programme d’algorithmes génétiques peut faire quoi? Résoudre des problèmes sur une longue période de temps grâce à des procédés comme la reproduction, la mutation et la sélection naturelle Chaque génération du programme améliore un peu plus la qualité de la solution (chaque nouvelle génération est meilleure que la précédente) Générer et évaluer des milliers de générations en quelques secondes 2 et 3 1 et 2 1 3 2 1,2 et 3

112 Question 8 NIVEAU I – QUIZ Lesquels des énoncés suivants sont faux?
Le besoin d'économie en immobilisations a mené à la création de techniques d’exploration des données Un modèle de “boîte noire (black box)” utilisant les données du procédé de l’usine, tient compte directement des principes du procédé (process fundamentals) Une analyse multivariable est définie comme l’analyse simultanée de plus de cinq variables Des méthodes d’analyse multivariable sont utilisées pour remplacer l’analyse physique du procédé 1 4 1,2 et 4 1,3 et 4 1,2 et 3 Toutes ces réponses

113 Question 9 NIVEAU I – QUIZ
Avec un système d’optimisation en temps réel: Le procédé est directement optimisé Des décisions à jour peuvent être prises sur les opérations de l’usine et sur la maintenance pour maximiser la rentabilité de l’usine Des décisions peuvent être prises avant que l’information complète sur les données soit disponible Il est possible de déterminer un régime d’opération économiquement optimal pour un procédé à court terme 1 1 et 3 2,3 et 4 1,3 et 4 1,2 et 3 Toutes ces réponses

114 Réponses NIVEAU I – QUIZ Question 1 Manchester, UK
Question 2  1,2,4,9 et 10 ;  3,5,6,7 et 8 Question 3 1,3 et 4 Question 4 1,2,3 et 5 Question 5 3 Question 6 2 Question 7 3 Question 8 1,2 et 4 Question 9 2,3 et 4


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