8/16/2019 usine7_vp
1/40
8/16/2019 usine7_vp
2/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 2
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
8/16/2019 usine7_vp
3/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 3
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 ?»
8/16/2019 usine7_vp
4/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 4
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
P 5
8/16/2019 usine7_vp
5/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 5
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)
P 6
8/16/2019 usine7_vp
6/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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)
Page 7
8/16/2019 usine7_vp
7/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 7
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)
Page 8
8/16/2019 usine7_vp
8/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 8
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
Page 9
8/16/2019 usine7_vp
9/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 9
• 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)
Page 10
8/16/2019 usine7_vp
10/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 10
Process and plant design :
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
Page 11
8/16/2019 usine7_vp
11/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Process and plant design :
différents types de diagrammes utilisés
Page 12
8/16/2019 usine7_vp
12/40 D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 13
8/16/2019 usine7_vp
13/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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)
Page 14
8/16/2019 usine7_vp
14/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Opération
unitaire
Matières
premières
Produits
utilisables
Rejets
énergie
énergiedégradée
traitementde l’information
Produits
auxiliaires
Le schéma bloc
8/16/2019 usine7_vp
15/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
PBD : exemple pour le concentré de jus d’orange(Saravacos et Marouli)s et, 2011)
Page 16
é
8/16/2019 usine7_vp
16/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
PBD : exemple pour le concentré de tomateapplication aux bilans de matière et de chaleur
(Maroulis et Saravacos, 2003)
Bilan matière Bilan chaleur
Page 17
8/16/2019 usine7_vp
17/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 18
8/16/2019 usine7_vp
18/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 19
8/16/2019 usine7_vp
19/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 20
8/16/2019 usine7_vp
20/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
L a i s s e r r e p o s e r
L a i s s e r r e p o s 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
p e n d a n t t 3 m i n .
p e n d a n t t 4 m i n .
( 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
p e n d a n t t 5 m i n .
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
Page 21
8/16/2019 usine7_vp
21/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 22
8/16/2019 usine7_vp
22/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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)
Page 23
8/16/2019 usine7_vp
23/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
PFD : exemple pour le concentré de tomate(Marouli)s et Saravacos, 2003)
8/16/2019 usine7_vp
24/40
Page 25
8/16/2019 usine7_vp
25/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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)
Page 26
8/16/2019 usine7_vp
26/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 27
8/16/2019 usine7_vp
27/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 28
8/16/2019 usine7_vp
28/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 29
8/16/2019 usine7_vp
29/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 30
PID : exemple d’un procédéMes re et enregistrement de la tene r en O
8/16/2019 usine7_vp
30/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
8/16/2019 usine7_vp
31/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
p p g(Saravacos, Harvey et Kostaropoulos, 2003)
Page 32
PFD : exemple pour les oranges Oranges
8/16/2019 usine7_vp
32/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
8/16/2019 usine7_vp
33/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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)
Page 34
8/16/2019 usine7_vp
34/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Modèle récursif de situations de vie
Installation
Exploitation
Démantèlement
Maintenance
Page 35
8/16/2019 usine7_vp
35/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
• 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
Page 36
8/16/2019 usine7_vp
36/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
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
Page 37
8/16/2019 usine7_vp
37/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
•
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
Page 38
Exemple de logigramme de déploiement : réalisation d’une revue de processus(d’après Cattan et al 2003)
8/16/2019 usine7_vp
38/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
(d après Cattan et al., 2003)
Données
Activités
Page 39
Exemple de développement d’un système d’information(CNRS, 2000)
8/16/2019 usine7_vp
39/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Page 40
8/16/2019 usine7_vp
40/40
D. Bounie, Polytech'Lille – IAAL, L‘usine agro-alimentaire
Qualigramme
cf. : BERGER C. et Guillard S.La rédaction graphique des procédures - Démarche et techniques de description des processus.
AFNOR, 2000
Recommended