La simulation de la fiabilité, de la disponibilité et de la maintenabilité, une approche modèle pour l’optimisation des actifs

La valeur que représente la modélisation de la fiabilité, de la disponibilité et de la maintenabilité en tant qu’outil d’optimisation de performance opérationnelle est souvent sous-estimée. Il s’agit d’un processus de modélisation qui, lorsqu’il est appliqué par des praticiens expérimentés, peut prédire la performance probable des actifs industriels pour aider les clients à atteindre leurs objectifs en matière de capacité, de rendement et de rentabilité.

Nous aidons nos clients depuis le milieu des années 1980 en combinant efficacement notre compréhension des procédés et des opérations, notre savoir-faire en ingénierie ainsi que notre expertise en modélisation et en simulation pour développer des modèles de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité.

Ce type de modélisation représente un outil puissant qui permet d’optimiser la conception d’installations par une intégration efficace de l’équipement dans la conception globale du système, depuis l’élaboration initiale du schéma conceptuel du débit jusqu’à l’exploitation et à l’entretien continus. Il permet de calculer la production prévue de l’usine avec précision, de cerner et d’éviter les goulots d’étranglement et les temps d’arrêt, d’accroître la capacité opérationnelle et d’éliminer les investissements inutiles en capital.

La simulation de la fiabilité, de la disponibilité et de la maintenabilité pour prédire et surveiller la performance des actifs peut être appliquée à de nombreux secteurs, notamment en exploitation minière, en énergie et en infrastructure. Son approche fondée sur des données fournit un modèle de conséquences probabiliste et logique qui peut :

• cerner les « mauvais joueurs » qui causent des temps d’arrêt imprévus au niveau de l’équipement;
• souligner la contribution des principales unités d’exploitation (et des sous-unités, le cas échéant) à l’indisponibilité globale de l’usine;
• affiner les capacités des tampons et tester leurs effets sur la disponibilité de l’usine;
• aider à vérifier et à évaluer les besoins en stockage pour concevoir une capacité de stockage suffisante pour le chargement et l’expédition des produits;
• optimiser la durée des arrêts d’entretien et accélérer la planification de l’entretien au début de la phase de conception;
• fournir des données sur l’approche relative aux pièces de rechange (p. ex., planifier les pièces et l’équipement de rechange en cas de défaillance du système);
• planifier l’approche d’isolation de l’équipement (p. ex., méthode d’isolation d’une section de l’installation pour permettre un fonctionnement sécuritaire pendant l’entretien ou les inspections);
• élaborer des histogrammes de planification de la production;
• contribuer aux estimations d’émissions;
• promouvoir le rendement et la rentabilité;
• cerner les répercussions des interférences ou des variations en amont ou en aval des limites de l’installation.

Le rendement global et le cycle de vie de tout actif dépendent de nombreux facteurs, notamment les caractéristiques physiques de l’équipement, les paramètres du processus de production et les pratiques d’entretien. Pour faire face à cette complexité de manière efficace, la modélisation de la fiabilité, de la disponibilité et de la maintenabilité doit être introduite le plus tôt possible. Le graphique suivant montre comment le processus de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité peut aider à cerner des problèmes de fiabilité dès le début du processus de conception et lorsqu’ils peuvent être corrigés de la façon la plus rentable possible.

Hatch a fait ses preuves en matière de résultats de modélisation statique et dynamique de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité pour l’optimisation des actifs.

La modélisation de la fiabilité, de la disponibilité et de la maintenabilité statique est un outil efficace pour déterminer les problèmes susceptibles de survenir dans une installation, surtout pendant les premières étapes de la conception, lorsque la dynamique des processus n’est pas encore complètement définie, mais que les principales unités de traitement et l’équipement ont été cernés. Nous développons généralement le modèle de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité avec la plateforme logicielle Availability Workbench (AWB) et fournissons un rapport sur la disponibilité globale prévue de l’installation, l’incidence de l’équipement spécifique sur l’indisponibilité et le débit annuel prévu, par rapport à un bilan massique stable (p. ex., aucune variabilité de la source d’approvisionnement ou du produit final). La logique de processus de haut niveau et les attributs de défaillance de l’équipement représentent des déterminants clés pour calculer les temps d’arrêt de l’équipement et du système. Le modèle statique de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité est élaboré selon l’approche Monte-Carlo, qui repose sur un échantillonnage aléatoire répété pour mesurer les variations, à l’aide de données telles que les caractéristiques de défaillance, la stratégie d’entretien et la logique d’exploitation. Il est ensuite combiné aux statistiques industrielles et à l’expérience dérivée d’applications similaires.

La simulation dynamique de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité est un service différencié offert par Hatch. En conception des systèmes, la variabilité des processus représente une source courante de complexité réelle et, avec la simulation dynamique, ces variations peuvent être prises en compte et quantifiées. Cette approche intègre la capacité, la disponibilité et la fiabilité de l’équipement à divers aspects de conception et d’exploitation d’une usine. Ces aspects comprennent le signal d’entrée, la composition du produit final, les temps de réserve, les perturbations en amont ou en aval et les défaillances d’équipement.

Notre équipe est considérée comme un super-utilisateur de la plateforme logicielle de simulation Arena, qui comprend une animation permettant de visualiser les performances d’un système. Afin d’améliorer l’efficacité et la véracité du processus de simulation, nous avons créé et mis en œuvre divers outils internes supplémentaires, y compris une interface de modèle Excel pour simplifier l’exécution des dossiers et améliorer la production de rapports.

Nous avons appliqué avec succès la modélisation de la fiabilité, de la disponibilité et de la maintenabilité à de nombreux projets, y compris la technologie XTL, la mise au point d’un schéma de flux d’hydrogène bleu et la mise à l’essai d’une installation de traitement de schiste bitumineux.

Un exemple récent de notre travail comprenait un projet XTL sur le projet Louisiana Green Fuels pour le projet de biomasse vers liquide de Strategic Biofuels en Louisiane, aux États-Unis. Le modèle statique initial de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité élaboré pour le projet au début de la phase de conception technique a permis de souligner l’impact des durées d’arrêt des travaux et le rôle clé des tampons de processus dans la protection de la disponibilité de la centrale. Le modèle dynamique de fiabilité, de disponibilité et de maintenabilité a ensuite permis de mieux comprendre comment les principes préliminaires d’entretien et d’arrêt d’urgence pourraient être optimisés, ainsi que l’importance d’une conception robuste des unités de fourniture de services publics (p. ex., électricité, eau, vapeur, etc.) pour la disponibilité globale de la centrale. L’analyse de la fiabilité a également servi de base fondée sur les données pour l’élaboration d’une approche appropriée en matière de pièces de rechange afin de permettre des stratégies efficaces d’entretien préventif.

Notre objectif dans tous nos projets est de fournir des solutions novatrices, rentables et efficaces qui améliorent la fiabilité, la disponibilité et la maintenabilité des installations prévues. Notre expertise, notre expérience et notre méthodologie éprouvée sont combinées pour générer des solutions très efficaces et rentables.

À Hatch, nous adoptons une approche modèle de la simulation de la fiabilité, de la disponibilité et de la maintenabilité, qui, à son tour, fournit à nos clients un modèle de réussite.