- Le constructeur automobile japonais vise avec la mise en place de son plan Toyota Environmental 2050 Challenge éliminer les émissions de CO2 de ses usines de production dans le monde d’ici 2050.
- Grâce à la mise en place, avec Rockwell Automation et ses partenaires intégrateurs, d’un nouveau système de contrôle des compresseurs d’air, son usine de Huntsville à réduit sa consommation d’énergie annuelle de pas moins de 1 million de kWh.
- Le retour sur investissement dans ces dispositifs de commande a été inférieur à l’objectif initial de deux ans.
L’usine de Huntsville, située dans l’Alabama (États-Unis), fabrique les moteurs des véhicules des gammes Tacoma, Tundra et Highlander principalement commercialisés aux États-Unis. Son activité se concentre sur l’usinage des composants forgés sur d’autres sites et l’assemblage des moteurs.
Divers étapes de production exigent de l’air comprimé pour le fonctionnement des machines, l’automatisation et le séchage de composants. L’air comprimé est fourni par cinq compresseurs centrifuges qui alimentent cette usine de 93 000 mètres carré. Les systèmes d’air comprimé sont, par nature, énergivores. De ce fait, ils représentent 25 % de la facture énergétique annuelle de l’usine de Huntsville.
Pour réduire leur consommation, leur fonctionnement devaient être optimisé. Leur démarrage s’avérait trop lent, leur système de commande obsolète et l’ensemble de l’installation n’opérait pas de façon suffisamment intégré. En outre, le volume d’air comprimé stocké n’était pas suffisant pour faire face aux pics de consommation. Les compresseurs devaient donc fonctionner plus que nécessaire la majeure partie de la journée, afin de pouvoir faire face aux éventuels pics de consommation.
« Nous avons besoin d’au minimum 81 PSI de pression d’air comprimé pour assurer un fonctionnement sans interruption des machines. Mais comme le temps de démarrage des compresseurs était nettement trop long, nous devions maintenir une pression de 91 PSI, juste pour être sûrs que la pression d’air comprimé ne passe pas sous la barre fatidique des 81 PSI», indique Eddy Kiggen, chargé des installations techniques chez Toyota.
Par ailleurs, selon le contrat d’électricité souscrit par l’usine, l’énergie consommée aux heures de pointe était plus onéreuse. Lorsque les gros compresseurs étaient mis en marche pendant cette période pour maintenir la capacité de production de l’usine, le démarrage d’une seule machine pouvait augmenter la facture d’électricité de 100 % du coût quotidien.
Pour mieux maîtriser la facture énergétique et soutenir l’initiative Zéro CO2 pour 2050, Toyota Motor Manufacturing Alabama (TMMAL) a opté pour une mise à niveau des systèmes de commande des compresseurs d’air. L’entreprise s’est tourné vers IZ Systems et Case Engineering afin que solution appropriée lui soit proposée. Ces partenaires constructeurs de machines du programme PartnerNetwork de Rockwell Automation ont proposé une solution s’articulant en deux volets.
Localement, Case Engineering a migré les automates des cinq grands compresseurs vers sa solution AirLogix. Celle-ci repose sur la plate-forme de commande CompactLogix et inclut une interface opérateur PanelView Plus 7 fournissant au personnel des données de performances et de diagnostics pour chaque compresseur.
Au niveau de l’usine, Case a mis en œuvre sa solution de partage de la charge AirMaster pour constituer un système de commande d’air maître. Cette solution repose sur la plate-forme ControlLogix et utilise le logiciel FactoryTalk View SE pour la collecte et la visualisation des données. Case a collaboré avec IZ Systems, qui a installé un réservoir de 19 000 litres pour une pression d’air comprimée décuplée de 500 PSI, afin de permettre au système de se réenclencher sans défaut. Une soupape modulante fournit l’air lors des pics de consommation. Cet air stocké assure une transition progressive lorsqu’un compresseur centrifuge supplémentaire doit entrer en action pour couvrir les besoins en air de l’usine.
« La majorité des économies liées à ce projet est due à la réduction de notre valeur de consigne de pression d’air qui est passée de 91 à 85 PSI », rapporte Eddy Kiggen.
Le système de commande local mis à niveau améliore l’efficacité de fonctionnement des compresseurs en augmentant la capacité de montée en charge de chacun d’entre eux. Le nouvel automate maître surveille la pression, et le débit d’air enclenche ou déclenche les compresseurs selon la demande. L’automate gère le prélèvement de l’air comprimé du réservoir haute pression pendant le démarrage d’un compresseur ainsi que les pics de demande et assure la protection contre les problèmes potentiels.
« Cette nouvelle configuration, nous assure de toujours disposer de suffisamment de pression dans le réservoir pour les baisses ou défaillances de compresseur », souligne Eddy Kiggen. « En cas de défaillance d’un compresseur au démarrage, nous pouvons toujours en lancer un autre sans aucune incidence sur la production en atelier. »
Le nouveau système fournit des informations de tendance pour surveiller la pression et le débit de l’air, la consommation d’énergie, ainsi que des données critiques au niveau de chaque machine, notamment les vibrations. La disponibilité quasiment en temps réel de ces informations, qui constitue une nouveauté pour les équipes techniques de Toyota, facilite l’analyse du système d’air comprimé et le dépannage. Les informations sont accessibles localement sur chaque machine afin de superviser la conduite des opérations. Toyota et Case Engineering peuvent également les visualiser à distance.
« Après l’électricité, l’air comprimé est notre ressource la plus importante. Nous le surveillons donc de près », rapporte Eddy Kiggen. « J’examine quotidiennement les données pour m’assurer des performances du système et de son efficacité. Je reçois une alerte en cas de problème tels qu’une baisse de pression ou une chute du niveau du réservoir sous un certain seuil. Nous apprécions aussi que notre partenaire Case ait accès à ces données afin qu’il puisse nous informer d’un problème et se connecter à distance pour le résoudre au plus vite. »
Selon Eddy Kiggen, « l’objectif zéro CO2 lors du processus de fabrication d’un véhicule est une mission monumentale. Dès à présent, nous essayons d’économiser au maximum l’énergie avant de passer aux énergies renouvelables. »