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Quelle place pour le génie des procédés dans l’usine du futur ?

IA - Robotique - Industrie et Supply Chain - Le 16/06/2020

Cet article vous est proposé par Techniques de l’ingénieur

Hydrocarbures, aliments, médicaments : comment trouver des moyens plus propres pour obtenir des produits ?

Alors que l’industrie française se met à l’heure de l’usine du futur, le génie des procédés se doit de répondre aux exigences écologiques d’aujourd’hui.

L’usine du futur commence à se conjuguer au présent. Parmi les innovations technologiques – IA, robotique, cobotique, maintenance prédictive… – le domaine des procédés ne fait pas exception. Dans quel but ? La sobriété. Il va s’agir essentiellement de limiter les quantités de matières premières et d’énergie nécessaires aux dits procédés. Mais pas que. La problématique des déchets, la durabilité sont aujourd’hui des facteurs impossibles à négliger pour évaluer l’efficacité d’un procédé.

Un point important est l’extension récente à des dimensions de plus en plus étendues du génie des procédés : de l’échelle nano aux parcs industriels, en passant par les réacteurs, l’usine… Ces dimensionnements adaptés aux besoins sont un défi en soi pour le développement d’usines éco-conçues ayant un impact environnemental le plus faible possible. Mais comment qualifier et quantifier l’impact environnemental des procédés, sur l’air, l’eau, l’environnement, et in fine sur le réchauffement climatique et la pollution ? Comme d’autres process, les retombées environnementales réelles des procédés ont longtemps été sous-estimées, notamment par manque de moyens. C’est moins le cas aujourd’hui. L’analyse du cycle de vie des procédés, qui permet de considérer de manière globale un procédé, a permis de développer une nouvelle vision, celle de «cycle de vie de la matière». Qui a donc remplacé la vision procédé-produit, pas suffisamment représentative de la réalité.

L’intensification des procédés a besoin de l’usine du futur

Cette approche «cycle de vie de la matière» n’est pas nouvelle, mais l’usine du futur permet de lui donner une réalité plus palpable. Et plus centralisée, puisque tous les axes d’innovations se trouvent regroupés en son sein :

  • optimisation énergétique ;
  • économie de matière ;
  • réduction des rejets ;
  • sécurisation des installations ;
  • valorisation des sous-produits et de la chaleur fatale ;
  • recherche et développement continus de nouveaux procédés.

Les procédés, qui deviennent doucement mais sûrement des bioprocédés, muent. Leur intensification via des microréacteurs, ou des réacteurs microstructurés a conduit à un changement dans les technologies, permettant d’assurer une production plus localisée et contrôlée.

Gestion fine de la production

Le développement de capteurs de qualité et de quantité, tout au long des lignes de production, permet de tenir compte en temps réel de la variabilité des ressources, d’adapter finement les produits en fonction des demandes des consommateurs (ce qui s’avère très utile dans le secteur très concurrentiel qu’est l’agroalimentaire par exemple).

Cette nouvelle approche des procédés s’illustre d’un bout à l’autre de la chaîne de fabrication/production.

Cela concerne aussi la gestion intelligente des déchets, c’est-à-dire leur valorisation (en biocarburants par exemple). En les intégrant au bilan global de matière dès la conception du produit, les déchets deviennent une matière première à proprement parler. La problématique de leur valorisation devient ainsi partie intégrante du processus de production. Cela n’est pas nouveau, mais la conception de l’usine du futur permet d’optimiser cette approche.

Au final, l’intégration du génie des procédés dans l’usine du futur permet de repenser totalement des processus existants en les intégrant dans des concepts de production globaux. Cela permet d’avoir une vision beaucoup plus réaliste de leur impact réel, d’un bout à l’autre de la chaîne de production. Cela permet également de mieux penser ces procédés de manière cyclique, donnant aux déchets le statut de matières premières. Enfin, la possibilité de calibrer en temps réel les paramètres des procédés (quantité, qualité, personnalisation) permet de les faire évoluer plus facilement dans le temps et d’être toujours plus en phase avec l’innovation.

En une phrase, tout ce qui concerne l’innovation en génie des procédés se matérialise à travers l’usine du futur.

Auteur : Pierre Thouverez

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