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Contribution au développement d'une méthode de contrôle des procédés dans une usine de bouletage

Gosselin, Claude (2014). Contribution au développement d'une méthode de contrôle des procédés dans une usine de bouletage. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

En collaboration avec l'École de technologie supérieure et la compagnie ArcelorMittal, cette thèse présente le développement d'une méthodologie pour le suivi et le contrôle de qualité pour des procédés industriels multivariables. Ce mandat de recherche en innovation a été développé dans l’usine de bouletage d'ArcelorMittal Exploitation Minière (AMEM) à Port-Cartier (Québec, Canada). Dans cette démarche, l'entreprise ArcelorMittal vise le maintien de son niveau d'excellence de classe mondiale et poursuit ses initiatives pour augmenter ses avantages concurrentiels à travers le monde.

Le procédé de la classification hydraulique a été retenu comme un prototype et un laboratoire de développement en raison de son effet sur la compétitivité de l’entreprise et de son impact sur toutes les étapes subséquentes jusqu'à la production finale des boulettes d'oxyde de fer.

Concrètement, le développement de cette expertise en contrôle des procédés et dans le suivi in situ permettra d'établir de meilleures bases de connaissance dans le domaine de la modélisation physique des systèmes complexes, de la réconciliation des données, des observateurs statistiques, de la commande multivariable et du contrôle de la qualité par le suivi en temps réel de la fonction de désirabilité. Le classificateur gravimétrique est modélisé mathématiquement. Avec des perturbations planifiées sur la ligne de production, une procédure d’identification a permis d’obtenir des estimations empiriques des paramètres structuraux du modèle. Une nouvelle campagne d’échantillonnage et une politique inédite pour la collecte et la consolidation des données ont été implantées au niveau de l’usine. L’accès à ces sources privilégiées d’information a permis d’établir de nouveaux seuils pour la gouvernance du procédé et pour son contrôle. Finalement, à la place d’un suivi qualité traditionnel, nous avons implanté une nouvelle stratégie basée sur l’emploi de la fonction de désirabilité. Notre innovation a été, non pas d’employer cette fonction seulement comme un indicateur du taux de satisfaction globale (économique) du procédé, mais de la proposer comme «observateur» de l’état du système.

Les premières étapes d'implantation ont déjà démontré la faisabilité de la méthode ainsi que les nombreux impacts industriels sur l'ensemble des procédés de l'entreprise. Principalement, l'émergence de l'aspect économique sera une variable stratégique pour assurer une meilleure gouvernance des procédés dont les variables de qualité représentent des enjeux stratégiques.

Résumé traduit

This thesis, a collaborative effort between École de technologie supérieure and ArcelorMittal Company, presents the development of a methodology for monitoring and quality control of multivariable industrial production processes. This innovation research mandate was developed at ArcelorMittal Exploitation Minière (AMEM) pellet plant in Port-Cartier (Quebec, Canada). With this undertaking, ArcelorMittal is striving to maintain its world class level of excellence and continues to pursue initiatives that can augment its competitive advantage worldwide.

The plant`s gravimetric classification process was retained as a prototype and development laboratory due to its effect on the company`s competitiveness and its impact on subsequent steps leading to final production of iron oxide pellets.

Concretely, the development of this expertise in process control and in situ monitoring will establish a firm basic knowledge in the fields of complex system physical modeling, data reconciliation, statistical observers, multivariate command and quality control using real-time monitoring of the desirability function. The hydraulic classifier is mathematically modeled. Using planned disturbances on the production line, an identification procedure was established to provide empirical estimations of the model`s structural parameters. A new sampling campaign and a previously unpublished data collection and consolidation Policy were implemented plant-wide. Access to these invaluable data sources has enabled the establishment of new thresholds that govern the production process and its control.

Finally, as a substitute for the traditional quality control process, we have implemented a new strategy based on the use of the desirability function. Our innovation is not in using this function as an indicator of overall (economic) satisfaction in the production process, but rather in proposing it as an “observer” of the system`s state.

The first implementation steps have already demonstrated the method`s feasibility as well as other numerous industrial impacts on production processes within the company. Namely, the emergence of the economical aspect as a strategic variable that assures better governance of production processes where quality variables present strategic issues.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliographie : pages 325-336.
Mots-clés libres: Fabrication Qualité Contrôle. Bouletage (Minéralurgie) Fer Industrie et commerce Québec (Province) Port-Cartier. fraction granulominérale, fraction granulométrique, contrôle de procédé multivariable, matrice de gain de Bristol, directionnalité, fonction de désirabilité, carte EWMA
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Tahan, Souheil-Antoine
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Ruel, Michel
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 21 nov. 2014 16:43
Dernière modification: 14 mars 2017 00:36
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1388

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