Pour que chaque goutte de lait compte.

Ces dernières années, l’industrie laitière a connu une hausse spectaculaire des prix des matières premières et des coûts énergétiques. Parallèlement, de nombreux professionnels hautement qualifiés ont retiré pour la dernière fois leur filet à cheveux pour prendre une retraite bien méritée. Malgré les meilleurs efforts des départements RH, l’industrie connaît des difficultés à recruter de jeunes talents pour les remplacer, laissant des vides significatifs en matière d’expertise dans l’atelier de production. 

En réponse à cela, il est tout à fait logique de s’efforcer d’adopter l’approche d’analyse des produits laitiers en service réduit en tirant parti des dernières avancées en matière de contrôle automatisé des process, notamment en exploitant le domaine en constante évolution de l’analyse de ces derniers. Comme le lait entrant représente environ 50 % des coûts de production, ce point représente l’objectif principal pour l’utilisation de l’analyse des process afin d’améliorer le résultat du processus laitier. Grâce à un flux constant de données de contrôle issues du process, les laiteries peuvent tirer le meilleur parti de leur investissement dans les systèmes de contrôle en améliorant l’utilisation des principaux composants du lait dans leurs produits. Dans le même temps, la dépendance à la main-d’œuvre et à l’expertise dans l’atelier de production est réduite et l’idée d’une production « en service réduit » se rapproche de la réalité.

Illustration 1 : Illustration du contrôle du process concernant la teneur en matière grasse du lait lorsqu’il pénètre dans la laiterie. La courbe bleue montre la plage initiale de variation de la teneur en matière grasse. La courbe rouge montre la variation réduite obtenue avec le contrôle du processus. Cela permet de rapprocher l’objectif de production (ligne bleue en pointillés) concernant la teneur en matière grasse des spécifications industrielles de 1,5 %. Des gains de production significatifs peuvent être réalisés sans avoir d’impact sur la qualité et sans risque de dépasser le seuil de 1,5 %.

Opérationnel en quelques jours

Bien que le concept d’analyse continue des process soit simple à adopter, sa mise en œuvre exige toujours une solution pratique accessible aux producteurs laitiers très actifs. Naturellement, la plupart des responsables de production aimeraient simplement insérer un capteur à l’endroit approprié et laisser l’automatisation fonctionner. Cependant, dans la pratique, pour atteindre le niveau de précision indiqué à l'illustration 1, il est nécessaire de disposer d’un instrument plus sophistiqué pour alimenter le système avec un niveau constant de données très précises. L’analyse des process requiert donc plus qu’un simple capteur. Cela dit, les avancées en matière de technologie analytique font désormais de l’analyse de process haute précision et à faible maintenance une réalité, l’installation ne nécessitant souvent que quelques jours pour être mise en œuvre.

Cette technologie repose sur une forme d’analyse infrarouge appelée infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). La technologie FTIR est utilisée pour l’analyse du lait depuis les années 1990 et est aujourd’hui devenue la référence en matière de mesures à la précision et à la répétabilité élevées qui permettent aux producteurs de se rapprocher de plus en plus des objectifs en termes de rentabilité et de qualité.

L’infrarouge révèle une opportunité de profit.

Utilisée pour la première fois dans la célèbre solution MilkoScan™ de FOSS, qui est utilisée manuellement dans une salle de contrôle ou un environnement de laboratoire, l’analyse FTIR a constitué un grand pas en avant. Il était également évident que bien plus de réussites pouvaient être obtenues en recevant des mesures automatiques directement dans la production.

En 1999, FOSS a développé une solution appelée ProcesScan™. Pour répondre aux exigences de l’environnement du process, l’instrumentation a été enfermée dans une armoire robuste, ce qui la rend insensible aux vibrations, à la chaleur et à l’humidité. L’unité a reçu des échantillons de lait à des intervalles de quelques secondes via une interface d’échantillonnage connectée au flux de lait. Ce fut un énorme succès, mais comme toutes les grandes innovations, il y a souvent une marge d’amélioration sur la première version.

C’est exactement ce qu’apporte le ProcesScan 2 récemment lancé. Ce n’est peut-être toujours pas le capteur enfichable que les contrôleurs de production souhaitent, mais une multitude de développements innovants rendent le concept plus accessible que jamais. 

Davantage de données avec moins de travail 

Tout en travaillant exactement selon le même principe que la première version, le ProcesScan 2 a considérablement réduit le temps et l’expertise nécessaires pour que l’instrument fonctionne exactement comme il le devrait. Par exemple, une procédure manuelle était auparavant requise pour compenser les éventuels impacts sur les performances analytiques. Cette opération était généralement effectuée une ou deux fois par mois. Désormais, l’instrument le fait automatiquement à des intervalles de quelques secondes pour chaque cycle de mesure. Le travail manuel est évité et les performances sont améliorées avec un coût de possession ainsi qu’un travail quotidien considérablement réduits pour les opérateurs. 

D’autres fonctionnalités, telles que les puces d’identification intégrées qui surveillent en permanence les conditions des composants vitaux de l’instrument, permettent également de rendre le fonctionnement aussi fluide et simple que possible. Le fait que la solution basée sur la technologie FTIR est très rapide à mettre en œuvre constitue un argument de poids pour les utilisateurs potentiels de l’analyse des process. La technologie FTIR fonctionne sur des informations fondamentales dérivées du spectre infrarouge moyen. Cela produit des pics spectraux forts et nets qui donnent un signal très clair et transforment l’ensemble du processus d’installation et d’ajustement de l’instrument aux conditions locales en une tâche simple.

Illustration 2 : Communication « unidirectionnelle » sécurisée avec les systèmes de contrôle avec la possibilité d’utiliser des services sécurisés basés sur le cloud afin d’aider à faire fonctionner l’instrument.  

Interface sécurisée, non basée sur le cloud pour le contrôle des systèmes

La solution comprend un processeur Linux intégré, de sorte qu’aucun API supplémentaire n’est nécessaire pour se connecter avec un API ou un système Scada. La norme de communication à plateforme ouverte (OPC) est utilisée, car il s’agit de l’une des normes de communication les plus importantes pour l’industrie 4.0. L’interface API OPC/UA est une interface de pointe qui n’implique pas l’utilisation de la technologie cloud et favorise ainsi la cybersécurité. Cependant, il est toujours possible d’utiliser des services basés sur le cloud pour surveiller et maintenir un bon niveau de performances de l’instrument ProcessScan 2. En effet, les serveurs ne peuvent répondre qu’aux messages entrants et ne peuvent jamais initier de communication avec les clients. Cela ouvre la voie à une gamme de services basés sur le cloud de FOSS avec une sécurité optimale (illustration 2). Dans ce cas, aucune donnée du système de contrôle local n’est partagée avec l’unité d’analyse qui est surveillée et gérée en ligne via un système séparé sans interférence ni connexion avec le système de contrôle local.

Points clés à prendre en compte lors de l’analyse du process

L’analyse du process possède un potentiel considérable en termes d’amélioration des performances des systèmes de contrôle automatisés, mais la réalisation de gains exige une source de données impeccable pour que ces systèmes puissent fonctionner. Un simple capteur n’est pas adapté à la tâche. Cependant, cela ne signifie pas que l’analyse efficace du process ne s’applique qu’aux projets longs et complexes. Le développement de solutions FTIR telles que le ProcesScan 2 fait désormais de l’analyse des process un choix pratique pour toute entreprise laitière cherchant à fabriquer davantage de produits à partir du même lait tout en réduisant la dépendance à l’expertise humaine dans l’usine.