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Statistiques 101 et économie 101 - une combinaison gagnante

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Un meilleur contrôle ainsi qu'une stabilité de processus ou de produit améliorée permettent d'effectuer des modifications ciblées, et c'est là que se trouve la rentabilité. C'est une bonne excuse pour économiser de l'énergie et des matières premières - et de nombreux autres bénéfices nets.

Les ingénieurs ont entendu parler de la courbe en cloche au cours Statistiques 101, mais il est fascinant de voir qu'ils y font face aussi souvent dans la vraie vie au cours des processus de pâtes et papiers. Après tout, la courbe en cloche est une distribution dite normale - une représentation statistique d'un fonctionnement normal, qu'il soit optimisé ou non. Toutefois, les écrivains académiques des manuels utilisés dans les écoles d'ingénieurs pourraient être surpris du nombre de fois que la science statistique est utilisée, non seulement comme outil d'ingénierie, mais aussi comme moyen d'améliorer la rentabilité d'exploitation des pâtes et papiers. Cela fonctionne dans les faits, alors autant garder à l'esprit les bonnes vieilles leçons.

La théorie est simple mais la pratique efficace est plus complexe et parfois difficile. Tout repose sur ce qu'est le fonctionnement normal et comment il peut être amélioré par un meilleur contrôle, des modifications aux procédés ou des changements aux procédures d'exploitation. Si un processus est stabilisé et que la situation normale est meilleure, la courbe en forme de cloche d'un indicateur clé est plus étroite. En d'autres termes, l'étendue des données est moindre. Si les deux extrêmes de ces indicateurs peuvent être éliminés, alors la cible d'exploitation prévue d'un processus peut être changée sensiblement sans aucun compromis. La moyenne peut être différente, mais les pics et les creux problématiques ne sont plus un facteur déterminant. C'est cette modification ciblée qui engendre des gains, souvent en réduisant la consommation de matières premières, en améliorant le rendement ou en réduisant les besoins énergétiques. Réduire les coûts variables pour augmenter la rentabilité est un principe de base d'Économie 101.

Le concept est utilisé depuis des années, lorsque les fournisseurs ont commencé à installer de l'équipement et des contrôles afin d'améliorer les profils d'humidité du papier. Si l'étendue des profils pouvait être améliorée, l'humidité moyenne pouvait être augmentée sans noircir la calandre, ce qui était l'inconvénient principal. Cette modification ciblée a permis d'économiser sur la teneur en fibre de certaines qualités de papier, comme le papier journal qui est vendu à la tonne.

Le principe de modification ciblée en se basant sur des statistiques est encore utilisé aujourd'hui pour justifier des dépenses pouvant améliorer le processus ou la stabilité du produit, et procéder réellement au changement de point d'exploitation avec un degré de certitude. Voici quelques cas relatifs à des lignes de fibres.

Réduire les marges de sécurité = économies de produits chimiques

La première priorité dans toute usine de pâte est d'obtenir un produit de qualité homogène qui répond aux attentes des clients, et la blancheur est une de ces qualités principales. Cependant, passé un certain niveau optimal, l'ajout de produits de blanchiment n'offre pas une augmentation de blancheur proportionnelle. Dans bien des cas, le dosage de produits chimiques est maintenu au-dessus de la limite optimale afin d'assurer que la blancheur minimale de la ligne dépasse les exigences du client. C'est ce que font généralement les opérateurs d'une exploitation contrôlée manuellement. Lorsque l'écart-type de blancheur est réduit grâce à un contrôle plus efficace du processus, cette «marge de sécurité» peut être enlevée, ce qui entraîne d'importantes économies de produits chimiques.

Une usine brésilienne de pâte BEK a mis en place un contrôle CKF (Compensated Kappa Factor) dans une ligne de fibres à l'étape D1. Ce contrôle basé sur un modèle en ligne utilise des mesures d'indice Kappa, de résidus chimiques et de blancheur. Avec le contrôle CKF, la variabilité de blancheur après l'étape D1 a été réduite, et ce jusqu'au produit final. La blancheur moyenne sous contrôle était légèrement moindre qu'avant parce que les valeurs de blancheur supérieures à l'objectif - lorsque la pâte a été trop blanchie - ont été considérablement réduites. Plus important encore, les faibles valeurs de blancheur non-conformes ont été supprimées. Il n'y a eu aucune baisse de grade de blancheur depuis que le contrôle a été mis en place.

Cela a permis à l'usine de considérablement réduire sa consommation de dioxyde de chlore en modifiant l'application de produits chimiques tout en réduisant le coût par tonne. Au dernier rapport, la consommation de dioxyde de chlore a été réduite de 11% et l'usine a l'un des plus faibles taux de consommation de Cl02 au monde.

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La variation finale de blancheur de pâte a été réduite grâce à un meilleur contrôle. Les valeurs extrêmes ont été éliminées. Une fois cette stabilité atteinte, la consommation de dioxyde de chlore a été réduite de façon contrôlée.

 

Le même genre d'analyse statistique et de modification ciblée ont été utilisées dans une autre usine brésilienne de pâte BEK afin d'optimiser le rendement d'un lessiveur en continu. La variation de la qualité des copeaux était un problème majeur. Avec l'implantation de modèles de contrôle continu de cuisson, la variation de l'indice Kappa a été considérablement réduite et l'indice Kappa moyen a été augmenté. Grâce à cette régularité, le rendement en pâte a pu être augmenté, réduisant ainsi le coût du bois par tonne de pâte. Des résultats similaires ont été observés dans une usine à pâte BHK / BSK finlandaise.

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La variabilité de l'indice kappa d'un lessiveur en continu d'une usine brésilienne de pâte BEK a été considérablement réduite, permettant d'augmenter le rendement et l'objectif d'indice Kappa.


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Des résultats similaires ont été observés dans une usine à pâte BHK / BSK finlandaise.


Les mêmes principes de modification ciblée s'appliquent à la fabrication du papier. En réduisant la variabilité, la consommation de fibres peut être réduite ou modifiée afin de réduire les coûts. De nos jours, il semble que la plupart des papetiers veulent augmenter la teneur en résidus organiques pour réduire les coûts. L'analyse statistique, combinée à des mesures visant à réduire la variabilité, est un moyen éprouvé de le faire.

Alors révisez vos bases en statistiques et en économie. Ces deux là vont de pair.

Données graphiques, courtoisie de Metso.

 


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Mark Williamson, Ingénieur journaliste

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