ÉTUDE DE CAS : ENVIRONNEMENT 4.0

Contexte

La microbrasserie le Trou du Diable est un fleuron brassicole de Shawinigan et de la Mauricie qui a dû trouvé rapidement une solution simple et efficace : la gestion de l’environnement 4.0. L’entreprise, dont la production a débuté en 2005, se spécialise dans la confection de bières de spécialité. La production annuelle de bière a récemment atteint 1 700 000 litres par année. Les bières du Trou du diable sont maintenant distribuées partout dans le monde du Québec à l’Asie en passant par le Brésil et les États-Unis, pour ne nommer que ceux-ci. La popularité des bières de l’entreprise ne cessant de croître depuis la mise en production à partir de leur première brasserie artisanale, celle-ci fait en sorte que récemment le Trou du Diable a dû procéder à l’implantation d’une toute nouvelle usine de production de calibre mondial. En 2017, l’entreprise a été acquise par Molson-Coors et elle poursuit sa croissance et ses ventes internationales.

Défis et objectifs

Avec le succès viennent souvent les obligations au niveau de la gestion de l’environnement. La microbrasserie s’est retrouvée avec un programme d’autosurveillance de ses effluents et avec l’obligation de démontrer la conformité aux normes. Quelques-unes des valeurs sensibles à surveiller étaient : le pH, la température et le volume total d’eau usée traitée et rejetée dans les égouts municipaux. De plus, la microbrasserie avait l’obligation de cesser tout déversement d’eaux usées dans les égouts municipaux lorsque le niveau de ceux-ci atteint une certaine hauteur (appelée alerte de surverse de la ville de Shawinigan). Finalement, l’équipe de gestion de la microbrasserie avait l’obligation de produire et de transmettre un rapport mensuel des différentes valeurs surveillées aux autorités gouvernementales.

Ces obligations représentaient un véritable casse-tête pour l’équipe de gestion. Lors de la conception de la nouvelle usine, les procédés de fabrication ont été dotés des plus récents systèmes de suivi de la production (PLC). Cependant, aucun mécanisme n’avait été prévu pour récupérer les données générées par les systèmes de production et les acheminer vers les systèmes d’historisation servant de base à la rédaction des rapports mensuels. De plus, il était impossible de connaître les valeurs de fonctionnement des systèmes de traitement des eaux usées sans devoir attitrer une personne devant l’écran d’affichage des écrans de PLC. Cette personne devait noter sur un formulaire papier les valeurs des différents paramètres à surveiller et les ressaisir dans un chiffrier Excel. Quel gaspillage en contexte de rareté de la main-d’œuvre ! C’est dans ce contexte que la microbrasserie a commencé à chercher une solution de gestion de l’environnement 4.0.

Solutions proposées

Audit Environnement 4.0

Après un audit sur le processus de suivi des effluents, il a été déterminé que la solution de gestion de l’environnement 4.0 devait répondre aux besoins suivants :

télémétrie intelligente 1. Automatiser la prise de mesure pour l’eau usée traitée et pour la consommation d’eau potable. suivi temps réel avec AIoT 2. Suivre en temps réel le bon fonctionnement des deux systèmes de traitement des eaux.
3. Faciliter la production des rapports environnementaux mensuels. 4. Mettre en place des alertes SMS ou couriel en cas de valeurs mesurées critiques ou non conformes.
Tableaux de bord AIoT 5. Avoir une vue d’ensemble sur le bon fonctionnement des systèmes disponibles à distance, sur pc et sur appareil mobile. alertes personnalisable 6. Pouvoir personnaliser aisément les alertes et les alarmes par le gestionnaire de l’entreprise.

Les capteurs AIoT

La solution complète de la microbrasserie est illustrée à la figure ci-dessous. Des capteurs ont été installés à chacun des puits de rejet des deux systèmes de traitement d’eau usée :

  • 1 capteur de pH
  • 1 capteur de température
  • 1 débitmètre

De plus, un capteur de haut niveau a été installé sur chacun des deux réservoirs de traitement des eaux usées afin de prévenir les débordements qui survenaient à l’occasion. Enfin, les automates programmables de traitement des eaux ont été branchés afin de monitorer le bon fonctionnement du système de traitement. Pour surveiller la consommation de l’eau potable, un débitmètre a été installé à l’entrée principale d’eau potable de l’usine.

Gestion de l'environnement 4.0

La passerelle AIoT

La passerelle d’internet des objets industriels (AIoT) d’Andromedia Technologies a ensuite été installée sur chacun des deux systèmes de traitement des eaux usées ainsi que sur le système de gestion de l’entrée d’eau potable. Il est important de noter que les fonctionnalités de cette passerelle locale sont disponibles avec ou sans Internet. Les fonctionnalités les plus importantes de la passerelle sont :

  1. Enregistrement local des données

Enregistrement local des données de chacun des capteurs et synchronisation automatique avec les bases de données en ligne. Cette fonctionnalité permet d’éviter toute perte de données en cas de coupure de connexion Internet. Il s’agit là d’une différence majeure entre l’Internet des Objets classique et l’Internet des Objets industriels. Les données transitant par la passerelle peuvent également être sauvegardées sous forme de fichier Excel, pour analyse ultérieure.

  1. Émission d’alarmes visuelles, par courriel et/ou SMS

Émission d’alarmes visuelles, par courriel et/ou SMS lorsqu’une valeur de capteur dépasse un seuil préétabli comme, par exemple, une mesure de pH trop élevée. Tous les paramètres des alarmes peuvent être ajustés par les utilisateurs. Ainsi, chaque alarme peut être activée individuellement. Le seuil ainsi que le message d’avertissement associé à chaque alarme peuvent également être réglés. Les alarmes sont activées lors du rejet d’eau usée dont le pH et trop acide ou trop basique, ou dont la température est trop élevée. De plus, les employés sont prévenus lorsque le niveau du réservoir de traitement atteint une hauteur dangereusement élevée. Par ailleurs, l’historique des alarmes peut être téléchargé pour analyse ultérieure.

  1. Tableau de bord temps réel

Tableau de bord temps réel permettant aux opérateurs de vérifier en continu le bon fonctionnement des systèmes d’eau potable et d’eau usée. Les indicateurs visuels sont munis de codes de couleur permettant de connaître, d’un simple coup d’œil, l’état des systèmes.

  1. Tableau de bord historique

Tableau de bord historique avec indicateurs de performance intégrés. Les graphiques à courbe offrent une vision d’ensemble des valeurs recueillies par les capteurs, par plage de temps réglable à même les graphiques. Les indicateurs de performance permettent, pour leur part, de consulter facilement le maximum, le minimum, la moyenne ainsi que l’écart-type de chacune des valeurs surveillées. Bien que l’historique des valeurs surveillées puisse être téléchargé pour fin d’analyse ultérieure, les graphiques et les indicateurs de performance intégrés suffisent la plupart du temps à obtenir la vue d’ensemble du procédé.

Solution logicielle pour la gestion de l’environnement 4.0

La solution de gestion de l’environnement 4.0 développée comporte également un volet externe d’Internet des Objets. Celui-ci se concrétise par l’envoi des données de surveillance des procédés vers la plateforme en ligne Microsoft Azure. Les données y subissent un traitement supplémentaire permettant la mise en place de :

  1. Tableaux de bord Power BI encore plus poussés que ceux de la plateforme locale. L’historique long terme des données ainsi que des indicateurs de performance prédictifs plus évolués sont au menu de ce volet en ligne ;
  2. Partage des tableaux de bord en ligne avec tous les membres de l’organisation concernés par le traitement des eaux usées ou la consommation d’eau potable ;
  3. La sécurité du transport des données sur Internet, grâce à l’utilisation des mêmes protocoles de sécurité que ceux utilisés pour les transactions bancaires en ligne.

Bénéfices réalisés

Les résultats ne se sont pas fait attendre suite à l’implantation de la gestion de l’environnement 4.0. Rapidement, l’équipe du Trou du diable a pu profiter des améliorations suivantes :

  1. Les données de fonctionnement des procédés sont maintenant facilement consultables, peu importe où on se trouve, ici comme ailleurs dans le monde, sur pc ou sur appareil mobile ;
  2. Les employés sont maintenant prévenus automatiquement par courriel ou SMS lorsqu’une valeur supérieure aux seuils acceptables est mesurée par un capteur ;
  3. Grâce à la surveillance automatisée du niveau des cuves de traitement des eaux, aucun débordement ne s’est produit depuis la mise en place des systèmes de surveillance ;
  4. Les obligations environnementales sont maintenant mesurées en continu et respectées.
  5. Les rapports environnementaux, si fastidieux à produire avant le projet, sont maintenant générés d’un seul clic sur un bouton ;
  6. Enfin, la main-d’œuvre est utilisée à sa juste valeur, à faire de la très bonne bière d’une qualité incomparable, plutôt qu’à effectuer des tâches à non-valeur ajoutée.

Conclusion

Voici le témoignage de M. Jean Vincent, chargé de projet au Trou du diable :

Au Trou du Diable, la gestion des eaux usées représentait auparavant un défi de taille. Il fallait noter manuellement les caractéristiques de l’eau rejetée plusieurs fois par jour. De plus, la production des rapports à remettre aux organismes gouvernementaux était très ardue. Maintenant, avec le système de gestion de l’environnement développé par d’Andromedia Technologies, tout est beaucoup plus simple, précis et efficace.

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