Brevet FR3134643A1 — publié le 20231020

Procédé de traitement de données de capteurs d’une installation industrielle pour le contrôle d’au moins un équipement de ladite installation, le procédé comprenant les étapes suivantes : - extraction de données de capteurs relatives à une phase d’une opération réalisée au sein de ladite installation industrielle, - génération de données de traçabilité relatives à une position de ladite phase dans un flux d’opérations au sein de ladite installation industrielle, - agrégation desdites données de capteur et desdites données de traçabilité pour générer des données d’opération propres à ladite opération dans ledit flux. Sans figure d’abrégé Moteur de contextualisation de données industrielles La présente invention concerne un procédé de traitement de données de capteurs d’une installation industrielle pour en assurer l’optimisation par le contrôle de ses équipements. L’invention permet de réaliser des moteurs de contextualisation de données de procédés de production industriels pour le suivi, le pilotage et l’optimisation de ces procédés et des équipements associés. Arrière-plan technologique La gestion des procédés de production industriels nécessite de traiter un grand nombre de données issues de différents capteurs. Ces capteurs renseignent sur un grand nombre de paramètres renseignant sur le statut de nombreux équipements fonctionnant selon diverses phases et/ou régime de fonctionnement. Un même équipement peut fonctionner avec différents paramètres selon une phase de fonctionnement donnée dans une opération donnée du procédé global de production. La connaissance du déroulement exact du procédé est clé dans le suivi, le pilotage et l’optimisation de l’installation industrielle. Dans l’industrie des procédés, en particulier des procédés par lots (par « batch » en anglais), il s’agit du principal frein aujourd’hui pour pouvoir exploiter les données des capteurs au-delà d’une simple surveillance. En effet, dans ce type de procédés, le produit fini est obtenu à la suite d’une série de tâches plutôt qu’en continu. Le pilotage des procédés par « batch » en industrie est utilisé dans de nombreux domaines : l’agro-alimentaire, la chimie, le médicament, les cosmétiques, les biotechnologies, la brasserie, le phytosanitaire, les détergents, les enzymes, les peintures, la métallurgie, les matériaux, ou autre. Dans tous ces domaines, il est nécessaire de contrôler de manière fine et constante les mélanges et les dosages des différents réactifs intervenant dans le procédé de production du produit final ainsi que les conditions dans lesquelles ce procédé de production est réalisé. Pour les industriels, la maîtrise du pilotage des procédés par « batch » est un gage de qualité et de productivité. Cependant, ces procédés doivent répondre à des règles strictes en matière de traçabilité ainsi qu’à des contrôles qualité et de maîtrise du pilotage. Les industries utilisant le pilotage des procédés batch doivent généralement fabriquer différents produits à partir de structures d’équipement identiques : par exemple, une quantité de peinture blanche suivie d’une même quantité de peinture noire pour une même cuve qui peuvent impliquer ou non de prévoir un temps pour réaliser le changement et/ou le nettoyage. Les équipements sont donc utilisés pour diverses opérations elles-mêmes pouvant comporter différentes phases. Les procédés par « batch » permettent donc d’atteindre une grande flexibilité dans la production et même de réduire les délais d’étude pour la réalisation de produits nouveaux. Néanmoins, cela nécessite un suivi rigoureux des processus et l’exercice d’une traçabilité complète des lots produits. Pour répondre à ce besoin de suivi, diverses approches ont été proposées. La plupart sont basées sur le suivi séries temporelles de données issues de capteurs avec un modèle de données pour décrire les opérations de production. Ces solutions permettent de visualiser des courbes temporelles issues de capteurs, avec un début et une fin correspondant à ceux de l’opération correspondante. Cependant, ces solutions ont de nombreux inconvénient. Elles ne permettent pas d’approche globale des procédés. Les données sont rendues disponibles capteur par capteur et seulement en fonction du temps. Cela rend difficile et lente toute compréhension globale du procédé et des problèmes qui peuvent se poser lorsqu’une anomalie est détectée. Il est ainsi très complexe, voire impossible sous certaines conditions de suivre, piloter et optimiser les procédés. Il existe donc un besoin pour améliorer le traitement de données de capteurs des installations industrielles pour en assurer l’optimisation par le contrôle de ses équipements. Il existe en particulier un besoin pour un outil industriel permettant de simplifier et faciliter le suivi, le pilotage et l’optimisation des procédés et des équipements associés à de telles installations. La présente invention s’inscrit dans ce cadre. Selon un premier aspect , l’invention concerne un procédé de traitement de données de capteurs d’une installation industrielle pour le contrôle d’au moins un équipement de ladite installation, le procédé comprenant les étapes suivantes : - extraction de données d’état relatives à une phase d’une opération réalisée au sein de ladite installation industrielle, - génération de données de traçabilité relatives à une position de ladite phase dans un flux d’opérations au sein de ladite installation industrielle, - agrégation desdites données d’état et desdites données de traçabilité pour générer des données d’opération propres à ladite opération dans ledit flux. Un procédé selon le premier aspect permet de contextualiser, de manière standardisée, les données de capteurs d’un procédé de production en fonction du suivi de production (traçabilité et généalogie) pour simplifier et faciliter le suivi, le pilotage et l’optimisation de ce procédé et des équipements associés. Un tel procédé permet de réduire le temps, les efforts et les coûts nécessaires pour améliorer la performance des installations industrielles telles que présentes, par exemple dans les usines. Il permet en outre d’accélérer l’analyse des données en temps réel et en temps différé afin d’identifier la cause profonde des inefficacités des procédés. Les modes de réalisation de l’invention offrent un outil industriel d’ingénierie des procédés. Les modes de réalisation permettent de suivre, piloter et optimiser, de façon concrète le comportement de procédés industriels. Il est ainsi possible d’orienter leur amélioration avec une précision suffisante, et dans des temps et des coûts raisonnables. Les modes de réalisation de l’invention offrent ainsi l’outil industriel manquant aujourd’hui dans le développement des installations industrielles. Un traitement purement intellectuel des données issues des capteurs n’est pas possible. Il est en pratique impossible de réaliser les calculs nécessaires pour arriver à des résultats suffisamment précis et significatifs permettant de prendre les décisions industrielles nécessaires, dans un temps industriellement raisonnable. Par exemple, la génération des données d’opération comporte l’application d’une fenêtre temporelle relative à ladite phase de ladite opération. Par exemple encore la génération des données d’opération comporte la localisation des données relatives à ladite phase de ladite opération. Selon des modes de réalisation, les données d’opération sont transmises à un module de contrôle dudit au moins un équipement. Le procédé selon le premier aspect peut en outre comporter les étapes suivantes : - génération de données de généalogie relatives à un séquencement de ladite opération dans ledit flux d’opérations au sein de ladite installation industrielle, - agrégation desdites données d’opération et de généalogie. Par exemple, la génération des données de généalogie comporte la création d’un un lien relatif à leurs données entre une ou plusieurs opérations aval utilisant des produits d’une ou plusieurs opérations amont dans un procédé mis en œuvre au sein de ladite installation. Par exemple encore, les données de généalogie permettent la détermination de données pour une ou plusieurs opérations aval à partir de données relatives à une ou plusieurs opérations amont par application d’une fonction représentative dudit lien. Selon des réalisations, l’opération réalisée au sein de ladite installation industrielle est une opération amont dont des résultats sont utilisés par une pluralité d’opérations aval, et dans lequel lesdites données d’opération propres à ladite opération amont générées sont utilisées pour la génération de données d’opération propres audites opérations aval. Selon des réalisations, l’opération réalisée au sein de ladite installation industrielle est une opération aval utilisant des résultats d’une pluralité d’opérations amont, et dans lequel la génération desdites données d’opération propres à ladite opération aval comporte l’application d’une fonction de de fusion des données d’opération propres auxdites opérations amont. Selon des réalisations, l’agrégation desdites données d’opération et de généalogie est stockée dans une structure de données comportant - un premier ensemble de données décrivant les opérations dudit flux d’opérations, - un deuxième ensemble de données décrivant des équipements de ladite installation pour la mise en œuvre desdites opérations dudit flux d’opérations et associés auxdits capteurs de ladite installation, - un troisième ensemble de données comportant ladite agrégation desdites données. Par exemple, le premier ensemble de données comporte, pour chaque opération dudit flux, un sous-ensemble de données décrivant des phases de fonctionnement de ladite opération. Par exemple, le troisième ensemble de données comporte, pour chaque opération dudit flux, un type de généalogie permettant d’indiquer un lien de séquencement entre lesdites opérations dudit flux d’opérations. Selon des réalisations, l’agrégation desdites données d’opération et de généalogie est transmise à un module de contrôle dudit au moins un équipement. Selon des réalisations, les données d’état comprennent au moins les unes parmi des données issues de capteurs de ladite installation et des valeurs de variables d’état d’équipements de ladite installation. Selon un deuxième aspect , l’invention concerne un dispositif pour la mise en œuvre d’un procédé selon le premier aspect. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la présente description détaillée qui suit, à titre d’exemple non limitatif, et des figures annexées parmi lesquelles: illustre un contexte de mise en œuvre de modes de réalisation, illustre une structure de données selon des modes de réalisation pour la description d’un procédé de production, illustre une structure de données selon des modes de réalisation pour la description d’une opération du procédé de production, illustre une structure de données de généalogie selon des modes de réalisation, illustre un module de fusion de données selon des modes de réalisation, illustre un premier type de généalogie selon des modes de réalisation, illustre un deuxième type de généalogie selon des modes de réalisation, est un diagramme d’étapes d’un procédé selon des modes de réalisation, illustre schématiquement un dispositif selon des modes de réalisation, illustre schématiquement la mise en œuvre d’un procédé selon des modes de réalisation dans une installation de production agroalimentaire. Procédé de traitement de données de capteurs d’une installation industrielle (101) pour le contrôle d’au moins un équipement de ladite installation, le procédé comprenant les étapes suivantes : - extraction (802) de données d’état relatives à une phase (302, 303, 304) d’une opération (300) réalisée au sein de ladite installation industrielle, - génération (809) de données de traçabilité relatives à une position de ladite phase dans un flux d’opérations au sein de ladite installation industrielle, - agrégation (811) desdites données d’état et desdites données de traçabilité pour générer (813) des données d’opération propres à ladite opération dans ledit flux. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite génération des données d’opération comporte l’application d’une fenêtre temporelle relative à ladite phase de ladite opération. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite génération des données d’opération comporte la localisation des données relatives à ladite phase de ladite opération. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites données d’opération sont transmises à un module de contrôle dudit au moins un équipement. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre les étapes suivantes : - génération (808) de données de généalogie relatives à un séquencement de ladite opération dans ledit flux d’opérations au sein de ladite installation industrielle, - agrégation (814) desdites données d’opération et de généalogie. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, la génération des données de généalogie comporte la création d’un lien relatif à leurs données entre une ou plusieurs opérations aval utilisant des produits d’une ou plusieurs opérations amont dans un procédé mis en œuvre au sein de ladite installation. Procédé selon la revendication 6, dans lequel lesdites données de généalogie permettent la détermination de données pour une ou plusieurs opérations aval à partir de données relatives à une ou plusieurs opérations amont par application d’une fonction représentative dudit lien. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite opération réalisée au sein de ladite installation industrielle est une opération amont dont des résultats sont utilisés par une pluralité d’opérations aval, et dans lequel lesdites données d’opération propres à ladite opération amont générées sont utilisées pour la génération de données d’opération propres audites opérations aval. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite opération réalisée au sein de ladite installation industrielle est une opération aval utilisant des résultats d’une pluralité d’opérations amont, et dans lequel la génération desdites données d’opération propres à ladite opération aval comporte l’application d’une fonction de de fusion des données d’opération propres auxdites opérations amont. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel l’agrégation desdites données d’opération et de généalogie est stockée dans une structure de données comportant - un premier ensemble de données décrivant les opérations dudit flux d’opérations, - un deuxième ensemble de données décrivant des équipements de ladite installation pour la mise en œuvre desdites opérations dudit flux d’opérations et associés auxdits capteurs de ladite installation, - un troisième ensemble de données comportant ladite agrégation desdites données. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, le premier ensemble de données comporte, pour chaque opération dudit flux, un sous-ensemble de données décrivant des phases de fonctionnement de ladite opération. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, le troisième ensemble de données comporte, pour chaque opération dudit flux, un type de généalogie permettant d’indiquer un lien de séquencement entre lesdites opérations dudit flux d’opérations. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 12, dans lequel l’agrégation desdites données d’opération et de généalogie est transmise à un module de contrôle dudit au moins un équipement. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites données d’état comprennent au moins les unes parmi des données issues de capteurs de ladite installation et des valeurs de variables d’état d’équipements de ladite installation. Dispositif (900) comprenant une unité de traitement (901) configurée pour la mise en œuvre d’étapes selon un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.