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D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire

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Mission

Voyage en avion

• Processus : activité de production ou de gestion déterminée, impliquant le déroulement d’unensemble d’actions visant à remplir une finalité globale

Processus

Préparation

Départ

Traversée

Approche

Arrivée

Gestes

xyz…

Essai moteurs

Tâches

Lecture check list

Vérification commandes

Réglage instruments

Autorisation de la tour

Du processus aux procédures … et jusqu’aux gestesExemple d’un voyage en avion

(d’après Henry et Monkam-Daverat, 1998)

Procédures

Mise en route

Roulage au sol

Point fixe

Envol

• Procédure : enchaînement de tâches élémentaires standardisées, déclenchées en amont parl’expression d’un besoin quelconque et limitées en aval par l’obtention d’un résultat attendu

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Modèles de connaissance

Quelques exemples de modèles disponibles

Représentation du réel

Modèle comportemental

(ou modèle boîte noire)Définit le comportement d’unsystème, souvent sous la forme

d’une équation liant entrées / sorties« comment cela se comporte ?»

?

Modèle fonctionnel

Définit les différentes fonctionsd’un système à partir de sesfonctions génériques« à quoi ça sert ? »

X

Ya

b

c

Modèle Structurel

Définit les composantsd’un système et leursrelations de composition« comment ça marche ?»

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4/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire

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Modélisation systémique : ex. du traitement du paludisme(Franco et al., 1997)

Systèmes delogistique

Systèmes de

financement

Systèmes desupervision

Systèmes deformation

Systèmes

d’IEC

Systèmes d’appui

Intrants

Médicaments

Agents

expérimentés

Patientsmalades

Culture,situationsocio éco., etc.

Intrants

Processus

AnamnèseExamen clinique

DiagnosticTraitementConseils

Processus

Extrants

Patients

traités pour paludisme

Patients con-seillés pour

paludisme

Extrants

Diminution

décès paludisme

Meilleursconnaissances

et pratiques

Autres systèmes

Autres systèmes

Effets

Baisse

mortalité

Impacts

Résultats

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Actigramme SADT ou IDEF0 (1/3)(SADT : Structured Analysis and Design Technique

IDF : Integrated Definition Language)

« Contrôles »

(Évènements déclenchant l’activité décriteou influant fortement son comportement )

« Mécanismes » ou supports physiques(Éléments physiques – individus, organismes, machines -mis en œuvre pour réaliser l’activité décrite)

Comment ? Qui ?

MODULE

Module : décompositionunitaire des activités

fonctionnelles du système

Sorties (Résultats del’activité décrite)

Diagramme permettant de modéliser un systèmepar une analyse fonctionnelle descendante, modulaire et hiérarchisée

Entrées

Flux matériels ou d’information

(Éléments consommés par l’activité décrite

pour fournir les sorties)

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Page 6

Préparerla

formation

Évaluerles

connaissances

acquises

Enseignerla

méthode

Moyens pédagogiquesexistants

S u p p or t s p é d a g o g i q u e s

P r o gr a m m e d

e

f or m a t i o n

Méthodes pédagogiques

P l a n n i n g

d e s c o ur s

Besoins de compléments Besoins complémentaires de

formation Demande de

formation

Stagiaires à former

S t a

g i a i r e s e n

f o

r m a t i o n

Besoins d’évaluation

B e s o i n s d e

c o m p l é m e n t s

d ’ i n f or m a t i o n

Méthodes d’évaluation

Stagiaires formés

Actigramme SADT (2/3)Exemple d’application : formation de stagiaires

(d’après Cazaubon et al., 1997)

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A1Identifierles risques

de proximité

A2Évaluer

les risques

A3Négocier

les objectifs

A4Définir

les moyensde prévention

MOSAR

Outilsde calcul

Grille proba * gravité

Moyens de prévention :contrôle, protection, choix des cibles

- Description de

l’installation(modélisation)

- Environnementactif

Accidents possibles(scénario enveloppe)

Conséquences

Risques classés(acceptables / inacceptables)

- risques maîtrisés- risques résiduels

Réglementation (règles et règlements)

Actigramme SADT (3/3)Exemple d’application : prévention de risques par la méthode MOSAR

(d’après J-L Ermine., 2002)

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1(étape initiale)

(x)(Transition : condition obligatoire à

remplir pour passer à l’étape suivante)

n

n+1

(étape n) action associéeà l’étape n

action associéeà l’étape n+1(étape n+1)

Formalisme Grafcet

(Graphe de Commande Étape/Transition)Diagramme fonctionnel utilisé pour la description des systèmes logiques de commande

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• Chemical engineering – physical and engineering properties of materials – process flowsheets

– material and energy balances – equipement sizing – plant utilities

• Mechanical engineering – detailed engineering design of process and utility equipement

– piping and material transport equipement – heating / air conditioning of industrial bulidings

• Electrical engineering – electrical power

– industrial lighting – process control – plant automation

• Industrial engineering – efficient plant operation

– better utilization of material and labor ressources – time-motion studies – application of occupationnal and public health regulations

Process and plant design :

activités traditionnelles d’ingénierie mobilisées(d’après Maroulis et Saravacos, 2003)

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différentes phases de conception / construction d’une unité industrielle(d’après Maroulis et Saravacos, 2003)

1. Feasibility study• Process design• Plant design

2. Engineering design• Process equipment• Plant utilities

3. Plant construction• Civil engineering works• Installation of equipment• Plant start-up

1. Selection of the proper flowsheet to realize the required production2. Material and energy balances process requirement of the plant3. Sizing and rating of the required industrial process equipement4. Cost estimation5. Financial and profitability analysis6. Parametric optimization7. Structural optimization of process

1. Detailed engineering and construction of process2. Equipment3. Utilities4. Buildings

5. Storage facilities6. Waste treatment

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g

•PBD

: process block diagrams (schémas bloc)1 bloc = 1 opération unitaire ou groupe d’opérations unitaires

• PFD : process flow diagrams (schémas de circulation des fluides)représentation détaillée et symbolique des équipements, tuyauteries et utilités

• PLD : process layout diagrams (schémas d’implantation globale) positionnement des équipements de procédé dans l’usine/atelier de fabrication

• PCD : process control diagrams (schémas de contrôle/commande)

positionnement des organes de régulation et leurs liens avec les capteurs

• PID : process instrumentation and piping diagrams (schémas tuyauteries et instrumentation)type et localisation de l’instrumentation, type et connections des tuyauteries


différents types de diagrammes utilisés

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g

1. Schéma bloc ouschéma fonctionnel (PBD)

2. Schéma procédés (PFD)

3. Schéma d’implantation(PLD)

4. Schéma tuyauterie etinstrumentation (PID)

5. Fiches de spécification

• données procédé• données construction

Différents types de schémas et phasage en industries de process(d’après M. Auroy, Techniques de l’Ingénieur)

Voie d’accèsau produit

Développement procédé

Conceptionunité

Réalisation Exploitation

Acquisition/transfert de données de base Elaboration Mise à jour

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Description des étapes chimiques et physiques du procédé et des flux matière, en allant desmatières premières aux produits finis

• 1 bloc = 1 fonction à réaliser (1 opération unitaire ou un groupe d’opérations

unitaires• liaisons entre bloc (traits + flèche) = flux de matière

Organisation séquentielle et modulaire de la production, où sont clairement identifiés :• les produits

– matières premières et produits auxiliaires

– produits intermédiaires

– produits finis, sous-produits , déchets, effluents (rejets)• les interventions sur ces produits (et non les technologies)

– réception, opérations unitaires, conditionnement, stockage, expédition

• les flux (continus, discontinus)

– flux de matière – flux d’énergie

– flux d’informations

Le diagramme de fabrication par schéma blocs

(eng. : PBD – Process Block Diagram)

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Opération

unitaire

Matières

premières

Produits

utilisables

Rejets

énergie

énergiedégradée

traitementde l’information

Produits

auxiliaires

Le schéma bloc

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PBD : exemple pour le concentré de jus d’orange(Saravacos et Marouli)s et, 2011)

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é

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PBD : exemple pour le concentré de tomateapplication aux bilans de matière et de chaleur

(Maroulis et Saravacos, 2003)

Bilan matière Bilan chaleur

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Fonction d’ordre 0 :regroupement fonctionnel de

fonctions d’ordre 1 présentantun certain niveau d’analogiede structure et/ou de mission(ex: logique d’atelier)

Diagramme

de niveau 0

m

n

l

o

p

Fonction d’ordre 1 :macro-fonction élémentaire

provoquant une transformationmajeure, reconnue sanséquivoque comme telle, de l’état physique, chimique et/ou biologique d’un produit(composition, structure,expression sensorielle) ;une fonction d’ordre 1 peut sedécomposer en une seule ou plusieurs fonctions d’ordre 2

Diagramme

de niveau 1

n

Fonction d’ordre 2 :sous-fonction élémentaire

obtenue par décompositionfonctionnelle d’une fonctiond’ordre 1 ;cette décomposition doit générerun ensemble de sous-fonctionsnécessaires et suffisantes à laréalisation des objectifs assignésà la fonction initiale

Diagramme

de niveau 2

n1

n2

ny

Fonction d’ordre 3 :opération élémentaire obtenue par

décomposition technologique d’unefonction d’ordre 2 ;l’enchaînement des opérations liées àune fonction d’ordre 2 permet de mettreen œuvre cette fonction dans uncontexte donné et selon un modeopératoire défini ;selon le contexte et le mode opératoireretenus, il existe plusieurs possibilitésde décomposition technologique d’unemême fonction d’ordre 2

Diagramme

de niveau 3

n2,1

n2,2

n2,z

Schéma bloc : décomposition fonctionnelle et transitions

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I n c o r p o r e r

M é l a n g e r

L a i s s e r r e p o s e r

I n c o r p o r e r

M é l a n g e r

C h a u f f e r



D i v i s e r

F r a g m e n t e r

L a i t

F e r m e n t s

l a c t i q u e s

S é p a r e r

P r é s u r e

C a i l l é f r a i s

l a c t o s é r u

m

j u s q u ’ à T = θ

° C

q u a n t i t é : v 1 m

l o u p 1 m g

p e n d a n t t 1 m

i n .

p e n d a n t t 2 m i n .

( o u j u s q u ’ à p H

= x )

q u a n t i t é : v 2 m

l o u p 2 m g



( o u j u s q u ’ à v i s c o é l a s t i c i t é = y )

e n r e c t a n g l e s

= L 1 x l 1 m m


j u s q u ’ à t a i l l e d e g r a i n s

= L 2 x l 2 m m

Exemple : caillage en cuve d’un fromage

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ApplicationsindustriellesMéthodes

OrdonnancementPlanificationGestion des flux

ApprovisionnementRéceptionStockage

FabricationLibération produits

Mise à dispositionExpédition

ConditionnementStockage

C L

I E

N T

S

C L

I E

N T

S

Niveau 0 :des processus de réalisation aux processus de transformation

Matières premières FabricationProduit finiSous-produitsDéchets

RéceptionPréparation

TransformationConditionnement

ExpéditionMatières premièresProduit finiSous-produits

Déchets

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Représentation sous forme symbolique :

• des équipements du procédé (repris dans une liste annexe, avec les données de prédimensionnement)

• des liaisons entre équipements = flux mis en œuvre

• des utilités mises en œuvre

• (des boucles de contrôle et des analyseurs ; cf. PCD)

Schéma procédé ou plan de circulation des fluides

(engl. : PFD - Process Flow Diagram, process flowsheet)

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PFD : exemple pour le concentré de tomate(Marouli)s et Saravacos, 2003)

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Schémas d’implantation

(engl. : PLD - Process Layout Diagram)

• plans de masse succinct (= projection au sol)

• schémas altimétriques des équipements et de leurs positions respectives (= coupe verticale)

• plans 3D (combinaisons projection au sol + coupe verticale)

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PLD en élévation : exemple pour le concentré de tomate(Saravacos, Harvey et Kostaropoulos, 2003)

1. Water Basin2. Preselection and Loading3. Washing4. Sorting5. Crushing/Pulping6. Heating7. Heating8. Finishing

9. Juice Tank 10. Evaporator 11. Barometric Condenser

12. Vacuum Pump13. Concentrate Tank 14. Sterilization15. Aseptic Packaging16. Aseptic Storage

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PLD par projection au sol : exemple pour le concentré de tomate(Saravacos, Harvey et Kostaropoulos, 2003)

9. Juice Tank

10. Evaporator 11. Barometric Condenser 12. Vacuum Pump

13. Concentrate Tank

14. Sterilization15. Aseptic Packaging16. Aseptic Storage

1. Water Basin

2. Preselection and loading3. Washing4. Sorting

5. Crushing/Pulping

6. Heating7. Heating8. Finishing

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PLD en 3D : exemple pour le concentré de tomate(Saravacos, Harvey et Kostaropoulos, 2003)

1. Water Basin2. Preselection and Loading3. Washing4. Sorting5. Crushing/Pulping6. Heating

7. Heating8. Finishing

9. Juice Tank 10. Evaporator 11. Barometric Condenser 12. Vacuum Pump

13. Concentrate Tank 14. Sterilization15. Aseptic Packaging16. Aseptic Storage

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Schéma canalisation et instrumentation ou schéma de construction

(engl. : PID - Pipe and Instrumentation Diagramou mechanical flowsheet)

Description graphique, sous forme symbolique, de l’unité de production :

• appareils et équipements

• tuyauterie / robinetterie

• instrumentation

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PID : exemple d’un procédéMes re et enregistrement de la tene r en O

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Fluidecaloporteur

Acideou base

Substrat Métabolites

Flux de produits

pHC

pHTpHI

pHR

Régulation del’acidité dumilieu avecmesure, affichageet enregistrementdu pH

TT

TIC

Régulation de la

température du milieu par circulation d’uncaloporteur dans la

jaquette

XT XRI

Mesure, enregistrement et affichage d’un paramètre X du débit de métabolites

p pde fermentation et de soninstrumentation associée

CO2T CO2I

O2T O2R

Mesure et enregistrement de la teneur en O2Mesure et affichage de la teneur en CO2

FT

FRCRégulation

du débit desubstrat

Fonction d’instrumentation(mesure, affichage, régulation)Liaison électrique

Page 31

PBD : exemple pour les oranges

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p p g(Saravacos, Harvey et Kostaropoulos, 2003)

Page 32

PFD : exemple pour les oranges Oranges

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p p g(Saravacos, Harvey et Kostaropoulos, 2003)

washing sizinggrading

pasteurizing

separation

mixingdrying

evaporationessencerecovery

freezing bulk packing

mixing

canning freezing

debitteringHTST

sterilization

asepticpackaging

finishing

OJ

Pomace

g

OrangesCulls

extraction

extraction

Peel oilPomace

Pulp

Feed

Essence

OJ

COJ

Bulk packedFCOJ

COJ

OJOJ

Aseptic OJ

Canned FCOJ

OJ : orange juiceCOJ : concentrated orange juiceFCOJ : freezed concentrated orange juice

OJ

COJ

COJ

Page 33

Différents modes de fonctionnement d’un système de production

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Mode de

fonctionnementnominal

Mode defonctionnement

transitoire

Mode defonctionnementdégradé

Variabilitésindustrielles

• Variabilité des matières premières, des produits fabriqués,des procédés• Sensibilité à des variations de l’environnement extérieur,surtout si agressif • Phénomènes d’usure

Régulationsmises en ouvre par

les opérateurs

• Problèmes de qualité, de taux d’engagement• Incidents• Accidents

Différents modes de fonctionnement d un système de productionet savoir-faire correspondants

(d’après Carrigou et Garbadelle, 2002)

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Modèle récursif de situations de vie

Installation

Exploitation

Démantèlement

Maintenance

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• Recommandations pour la rédaction de diagrammes sous Microsoft Powerpoint (fichier Word, fichier pdf )• Masque de saisie au format Powerpoint

• Exemple de diagrammes: camembert au lait crû (fichier Powerpoint, fichier pdf )

Diagrammes de fabrication

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Logigramme : symboleshttp://deming.ces.clemson.edu/pub/tutorials/qctools/flowm.htm

Débutou fin

DécisionConnecteur Délais

Document Données

ActivitéÉvènement contrôlé par un processus

ActivitéÉvènement intervenant

automatiquement

Opérationet

inspection

Stockage

TransportOpérationmanuelle

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•

Diagramme de déploiement

Organisation du diagramme (de flux ou du logigramme) par colonnes :Chaque colonne représente un département ou une personne impliquée dans le processus

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Exemple de logigramme de déploiement : réalisation d’une revue de processus(d’après Cattan et al 2003)

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(d après Cattan et al., 2003)

Données

Activités

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Exemple de développement d’un système d’information(CNRS, 2000)

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Qualigramme

cf. : BERGER C. et Guillard S.La rédaction graphique des procédures - Démarche et techniques de description des processus.

AFNOR, 2000

Documents

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