Analyse de laboratoire ou de process : Facteurs clés pour une prise de décision éclairée
29 janv. 2024
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Chaque jour, les responsables du monde industriel sont confrontés à d'innombrables questions difficiles et doivent prendre des décisions cruciales. L'une de ces questions est de savoir si les instruments analytiques doivent être placés en ligne (directement dans le processus) ou hors ligne (par exemple, dans un laboratoire) à des fins de surveillance du processus et de contrôle de la qualité. La connaissance étant le pouvoir, il est important que les responsables disposent de toutes les informations pertinentes pour prendre des décisions judicieuses en fonction de la situation de chaque procédé. En fin de compte, chaque processus est différent et nécessite des solutions analytiques personnalisées - ce que Metrohm offre. Cet article de blog traite des facteurs les plus importants que les directeurs d'usine doivent prendre en compte avant de décider de mettre en œuvre un instrument en ligne ou d'utiliser un instrument de laboratoire hors ligne.
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Traçabilité et communication des données
Les directeurs d'usine et les opérateurs ont besoin d'être informés en permanence sur leurs processus. Il peut être difficile de gérer plusieurs techniques de mesure différentes dans une usine de production ou d'analyser les tendances cumulées des données provenant de sources multiples.
Données provenant d'analyseurs de process
Les analyseurs de process peuvent stocker, évaluer et utiliser les données d'analyse de manière intelligente afin de prendre des mesures immédiates en fonction des exigences définies pour le process. Les analyseurs de process Metrohm peuvent être utilisés pour aider à contrôler et à optimiser un processus grâce à un retour direct des résultats vers le DCS/PLC/SCADA à des fins diverses (par exemple, dosage correct des produits chimiques). Le système entièrement intégré Logiciel IMPACT est responsable de la collecte des données. Si nécessaire, il déclenche des signaux d'alerte et des alarmes pour que des mesures correctives soient prises immédiatement.
Données provenant d'instruments de laboratoire
La communication des données les plus récentes aux salles de contrôle de l'usine n'est pas aussi simple lorsqu'on utilise des instruments de laboratoire. Pour y parvenir, l'établissement doit investir dans plusieurs plates-formes d'intégration logicielle. Non seulement cela entraîne des coûts supplémentaires, mais il peut également être difficile de répondre à toutes les exigences nécessaires et d'obtenir l'approbation de toutes les parties prenantes.
Si le processus est relativement simple et stable avec des fluctuations mineures, des analyses peu fréquentes sont suffisantes et les résultats sont généralement utilisés pour surveiller les tendances. Dans ce cas, l'envoi direct des données à la salle de contrôle n'est pas strictement nécessaire. Un instrument de laboratoire peut être le bon choix. Il offre la même précision de mesure qu'un analyseur de processus, mais avec l'avantage supplémentaire qu'un seul instrument peut effectuer un grand nombre de ces analyses moins critiques pour un retour sur investissement plus rapide.
Pour en savoir plus sur les avantages de l'automatisation des process, consultez notre précédent article de blog.
Automatiser ou ne pas automatiser ? Avantages du PAT - Partie 1
Fréquence d'analyse
Avant de choisir et d'acheter des instruments d'analyse, les directeurs d'usine et les opérateurs de process doivent se demander à quelle fréquence ils doivent effectuer des mesures de processpour mieux les contrôler.
Plus souvent
Plusieurs analyses nécessitant un prétraitement de l'échantillon peuvent être nécessaires par équipe ou par jour. Dans ce cas, un instrument en ligne ou inline avec un panneau de préconditionnement des échantillons est la solution idéale.
Les résultats en temps réel constituent le retour d'information le plus rapide pour un contrôle automatique et continu du process, sans retards coûteux. Une fréquence d'analyse élevée donne une vision plus détaillée des conditions actuelles du process, réduisant ainsi les risques de livraison de produits hors spécifications ou de temps d'arrêt imprévus (figure 1).
En outre, les analyseurs de process en ligne peuvent être programmés pour utiliser des actions conditionnelles intelligentes basées sur des instructions "si", ce qui révolutionne le contrôle des processus. En surveillant continuellement les paramètres critiques en temps réel, ils permettent aux opérateurs de process de prendre des décisions plus éclairées lorsque cela est le plus important. Lorsque le process surveillé reste dans les limites de contrôle spécifiées, l'analyseur de process réduit automatiquement la fréquence d'échantillonnage, optimisant ainsi l'efficacité et réduisant les coûts d'exploitation.
Parallèlement, lorsque le processus s'approche des limites de contrôle critiques, l'analyseur de process réagit rapidement en augmentant automatiquement la fréquence d'analyse pour capturer encore plus de données. Cela permet de détecter rapidement les alertes et de prendre des mesures correctives immédiates avant que la situation n'ait le temps de s'aggraver.
Grâce à leur capacité d'adaptation à des conditions de processus variables, les analyseurs de process en ligne améliorent la productivité, minimisent les défauts et les déchets (c'est-à-dire réduisent les coûts) et garantissent la plus grande précision dans le maintien de la stabilité du processus.
En outre, les analyseurs de process Metrohm ont été conçus pour stocker les résultats dans une base de données cryptée. Toutes les données collectées sont entièrement traçables, ce qui empêche toute falsification des données. Un tampon d'alimentation et une séquence d'arrêt contrôlée empêchent la corruption des données. Le système d'exploitation est intégré et bloque l'accès de l'utilisateur pour une protection accrue.
Bénéficier de l'analyse des process en ligne :
- Vue plus précise des conditions réelles du process grâce à un échantillonnage représentatif
- Réduire les erreurs humaines
- Moins de déchets de produits grâce à des temps de réponse rapides
- Prévenir le retraitement
Moins souvent
En revanche, si certains paramètres doivent être mesurés une fois par équipe ou par jour de production, voire moins fréquemment, l'utilisation d'un instrument de laboratoire est plus judicieuse à des fins de contrôle de la qualité. Toutefois, il convient de prêter attention aux conditions générales du processus et à l'environnement. L'échantillonnage manuel est beaucoup plus lent et nécessite le transport de l'échantillon jusqu'à un laboratoire proche pour y être stocké et éventuellement testé. Ce délai signifie que l'échantillon capturé ne reflète plus les conditions actuelles du process en ce qui concerne le pH, la température et le taux d'humidité.
Les échantillons sont prélevés beaucoup moins fréquemment pour l'analyse en laboratoire hors ligne que pour l'analyse en ligne/en ligne, ce qui rend beaucoup plus probable la surcompensation des traitements chimiques et des réapprovisionnements.
L'analyse en laboratoire hors ligne, même si elle n'est pas exempte de difficultés, offre des informations précieuses sur le processus. Il est vrai que l'échantillonnage manuel peut introduire certaines erreurs, mais celles-ci peuvent souvent être atténuées en suivant des protocoles rigoureux et en faisant appel à des analystes bien formés. En outre, la fréquence d'analyse globalement plus faible dans les environnements hors ligne laisse suffisamment de temps pour un examen méticuleux, ce qui permet d'obtenir des résultats complets et exhaustifs.
Le bilan
Les analyseurs de process en ligne et sur place ont leurs avantages, notamment en termes de fourniture de données en temps réel et de cohérence entre les mesures. Néanmoins, lorsqu'elles sont correctement exécutées et gérées, les analyses en laboratoire peuvent toujours fournir des informations fiables et précieuses qui facilitent le contrôle et l'optimisation des processus industriels.
Sécurité
Le contact avec des produits chimiques dangereux est dangereux et doit être réduit au minimum. Dans les zones dangereuses de l'usine, il est préférable de prévenir l'exposition et d'éviter autant que possible l'intervention humaine. Dans ce cas, les solutions analytiques hors ligne ne sont clairement pas privilégiées.
L'utilisation d'un analyseur de process en ligne dans de telles situations permet de limiter les manipulations manuelles et de réduire le risque d'exposition à des produits chimiques dangereux. En outre, l'échantillonnage peut être effectué sur une base temporelle et peut être programmé pour se produire plus fréquemment qu'il n'est possible avec les méthodes manuelles. L'analyseur de process en ligne permet ainsi un contrôle beaucoup plus poussé du processus.
- Éviter l'exposition du personnel à des produits chimiques dangereux lors de l'échantillonnage et de l'analyse en laboratoire
- Détection précoce de la composition dangereuse d'un échantillon
- Analyse possible dans les zones explosives grâce à l'analyseur de process antidéflagrant
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L'endroit où se déroule l'analyse peut avoir un impact significatif sur le choix de l'instrument. Par exemple, pour vérifier l'identité des matières premières entrantes, les instruments de laboratoire étaient autrefois le choix évident. Toutefois, compte tenu de la charge de travail et des délais, il est possible de gagner en efficacité en utilisant des appareils spectroscopiques portatifs faciles à utiliser, tels que l'analyseur Raman instantané Metrohm (MIRA, figure 2).
Ces instruments portatifs peuvent déterminer directement l'identité et la qualité d'une substance au point de réception (par exemple, au quai de réception de l'entrepôt) et dans son récipient de transport d'origine, tel qu'une bouteille, un sac ou un autre type de conteneur. Le processus n'est donc pas perturbé.
Pour la mesure des paramètres de contrôle de la qualité à plusieurs endroits du processus dans une installation, les analyseurs en ligne sont la solution préférée. Le coût par analyse est plus faible, ce qui se traduit par un retour sur investissement plus rapide. Sans l'utilisation de solutions d'analyse automatisée des procédés, il faudrait davantage d'analystes et d'instruments de laboratoire. Trouver des techniciens de laboratoire bien formés peut s'avérer difficile et coûteux.
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Implémentation
Dans la section sécutité, l'importance de l'utilisation des analyseurs de process dans les zones dangereuses a été discutée. Cette section traite des contraintes d'espace physique qui peuvent être rencontrées dans une installation de production et de la manière dont elles peuvent être résolues lorsqu'un échantillonnage doit être effectué.
Parfois, les installations industrielles disposent d'un espace très limité pour installer un système d'analyse automatisé. C'est pourquoi les solutions hors ligne sont parfois préférées dans ces situations, car elles permettent une plus grande variété d'agencement des postes de travail.
Metrohm Process Analytics propose des armoires à distance pour résoudre ce problème. Grâce à la flexibilité du 2060 platform, l'armoire d'analyse peut être installée à proximité du point d'échantillonnage, tandis que l'interface humaine peut être installée à un endroit où il y a plus d'espace disponible (Figure 3).
La distance entre un analyseur de process et le(s) point(s) d'échantillonnage peut être importante. Avec le 2060 The NIR Analyzer Par exemple, jusqu'à cinq points d'échantillonnage par armoire proche infrarouge (NIR) peuvent être contrôlés à des centaines de mètres de l'analyseur. Cette configuration peut relier de manière transparente le(s) point(s) d'échantillonnage à l'instrument grâce à l'utilisation de fibres optiques à faible dispersion.
Les capteurs en ligne sont également indépendants des contraintes d'espace. Par exemple, les ProTrode pH sensors peut être monté directement dans des tuyaux, des réacteurs ou des réservoirs. Le connecteur de capteur VarioPin intégré garantit une transmission fiable du signal du capteur à un analyseur de process 2060 ou à un transmetteur situé ailleurs dans l'installation.
Pour en savoir plus sur les avantages de l'utilisation de capteurs de pH en ligne, consultez notre article de blog précédent.
Conclusion
Il est évident que les technologies en ligne et hors ligne jouent toutes deux un rôle crucial dans le monde industriel, chacune avec ses propres avantages, en fonction de la situation. La décision de mettre en œuvre l'une plutôt que l'autre dépend des besoins et des circonstances spécifiques de chaque usine.
Les instruments de laboratoire ne sont pas meilleurs que les analyseurs de process, et vice versa. Chaque cas d'utilisation est unique. Quel que soit votre choix, Metrohm vous propose la bonne solution pour relever vos défis, que ce soit en laboratoire ou directement dans le processus.
