La solution IIoT de Siemens permet à Chengdu Xihui Water Environmental de tirer parti des données

Fondée en 2016 à Chengdu, en Chine, l'entreprise Chengdu Xihui Water Environmental Co, Ltd. (Chengdu Xihui) construit et exploite des usines de traitement des eaux usées (stations) et des réseaux d'approvisionnement.

Chengdu Xihui gère 7 usines, dont la station d'épuration industrielle du parc industriel d'Ande, dans le district de Pidu, ainsi que la station d'épuration de la ville de Tuanjie, qui a une capacité de traitement journalière de 190 000 tonnes. Bien que Chengdu Xihui ait réussi, l'exploitation d'une station d'épuration s'accompagne de difficultés inhérentes.

Le processus de traitement des eaux usées est long et se compose d'équipements et de segments isolés. La plupart des étapes impliquent des procédures manuelles, avec très peu d'automatisation. À mesure que les réglementations gouvernementales se multiplient, les processus manuels deviennent un inconvénient. Pour être compétitives, les usines de traitement des eaux usées doivent trouver un moyen de digitaliser leurs opérations afin de se conformer aux réglementations et de gagner du temps, tout en faisant des économies.

En 2019, Chengdu Xihui a pris conscience qu'une transformation numérique s'imposait et a cherché une solution IIoT (Internet des objets industriels). L'entreprise a choisi Insights Hub, la solution d'IoT industriels de Siemens pour améliorer le processus décisionnel. Chengdu Xihui a pu étendre ses capacités IoT et de connecter presque tous les actifs et processus critiques dans l'ensemble de ses usines. Elle a également optimisé sa transparence opérationnelle ainsi que ses coûts d'exploitation (maintenance, énergie et produits chimiques), tout en garantissant la qualité de l'eau en sortie.

Chengdu Xihui a relevé trois défis majeurs avec la mise en œuvre d'Insights Hub. Le premier défi était lié à la qualité de l'eau, qui est la priorité absolue de Chengdu Xihui. Dans le passé, l'entreprise utilisait un processus manuel pour traiter les données de qualité de l'eau, comme la concentration d'oxygène dissous (OD), la quantité d'eau en entrée, la quantité d'aération, le dosage des produits chimiques et le ratio de reflux. Les capteurs d'OD et de potentiel d'oxydo-réduction (ORP) mesuraient la concentration d'oxygène dissous et chargeaient ensuite les données vers le système de supervision et d'acquisition de données (SCADA) via l'automate programmable (PLC). Ce n'est qu'ensuite que des ajustements ont été effectués. Maintenir la qualité de l'eau à un niveau stable s'est avéré complexe en raison de la longueur des processus manuels.

Les coûts opérationnels ont été un autre défi pour Chengdu Xihui. Les trois principaux coûts opérationnels sont l'entretien des machines et des pièces, la consommation d'énergie et les produits chimiques. En l'absence de mesures et de transparence des processus, les usines sont contraintes d'utiliser des produits chimiques et des traitements excessifs pour s'assurer que l'eau produite est conforme aux réglementations. L'utilisation excessive de produits chimiques entraîne à son tour une augmentation de l'utilisation des machines, de leur entretien et de la consommation d'énergie.

Les temps d'arrêt non planifiés des usines ont constitué le troisième défi. Lorsque 8 stations d'épuration fonctionnent simultanément, la défaillance de l'une d'entre elles n'affecte pas seulement la qualité de l'eau produite, mais a également un impact considérable sur les coûts d'exploitation en raison des temps d'arrêt.

Exploiter les solutions IoT pour une transparence opérationnelle totale

Dès le déploiement d'Insights Hub, Chengdu Xihui a commencé à connecter les actifs et les processus critiques isolés afin d'éliminer les barrières. MindConnect® 2040, la solution de connectivité prête à l'emploi, relie facilement les actifs et les processus. Chengdu Xihui utilise désormais MindConnect 2040 pour connecter les automates aux équipements et processus critiques et acquérir des données IoT en temps réel.

Chengdu Xihui a également tiré parti d'un grand nombre d'applications et de solutions d'Insights Hub pour renforcer sa mise en œuvre de l'IoT. De nombreuses solutions sont disponibles puisqu'il appartient à la plateforme commerciale Siemens Xcelerator, qui comprend des logiciels, du matériel et des services.

Par exemple, avec le gestionnaire d'actifs de l'IoT industriel, Chengdu Xihui a établi des modèles de données IoT afin de pouvoir définir des points de collecte de données IoT et gérer les actifs des équipements. L'entreprise a utilisé Insights Hub Monitor pour visualiser toutes les usines, les lignes de production et les équipements sur le cloud, et pour réaliser un suivi à distance des usines et des lignes de production en définissant elle-même les règles d'alarme et les événements de réponse. Avec Insights Hub Monitor, Chengdu Xihui peut également vérifier les données d'exploitation de n'importe quel actif et envoyer les informations d'exploitation de l'équipement au fournisseur d'équipement en temps réel, par le biais d'alertes d'indicateurs clés de performance (KPI), comme défini dans Insights Hub Monitor, pour demander au fournisseur d'effectuer le dépannage de l'équipement à distance.

"En tant que partenaire de confiance dans le domaine de l'automatisation industrielle, Siemens fournit des produits de haute qualité et des services de pointe", déclare Zhang Chenghui, directeur général de Chengdu Xihui. "Par ailleurs, Siemens connait l'industrie des eaux usées et les défis qu'elle doit relever. Insights Hub nous offre la transparence et les informations nécessaires pour prendre les bonnes décisions et renforcer notre stratégie numérique."

Exploiter l'IoT pour suivre et conserver la consommation d'énergie

La consommation d'énergie des actifs critiques, par exemple une soufflante dans une station d'épuration, doit être surveillée et évaluée en permanence. La consommation d'énergie d'une soufflante représente la moitié du coût total de fonctionnement. Tout moyen de réduire la consommation d'énergie de la soufflante profite considérablement à Chengdu Xihui. Grâce à une analyse complète des données IoT réalisée avec Insights Hub, l'entreprise est désormais en mesure d'associer la capacité de soufflage de la soufflante aux prix actuels de l'électricité, de tirer parti des prix de l'électricité pendant les heures creuses et de contrôler la puissance de sortie d'une soufflante tout en garantissant la qualité de l'eau produite. Cette approche permet de maintenir la capacité de soufflage à un niveau inférieur afin de réduire le coût de l'énergie électrique.

"Grâce à Insights Hub, les actifs critiques sont désormais bien gérés," déclare Li Junwen, responsable de la maintenance chez Chengdu Xihui. "Nous pouvons programmer la maintenance à l'avance et travailler en étroite collaboration avec le fournisseur d'équipement et le prestataire de services."

Selon une analyse de l'IoT industriel, Chengdu Xihui a réussi à réduire de 10 % ses coûts mensuels pour l'électricité et a réalisé une économie de 10 % en affinant et en numérisant le modèle d'administration chimique étendu.

"Avec Insights Hub, nous pouvons mesurer, analyser et optimiser nos processus et nos coûts d'exploitation", affirme Jiang YuLiang, directeur de la transformation numérique chez Chengdu Xihui. "Nous pouvons non seulement cartographier clairement les goulets d'étranglement, mais aussi déterminer la relation entre les défaillances et les coûts."

Mettre en place une maintenance intelligente

Sur la base des données historiques et en temps réel collectées à partir des soufflantes, l'apprentissage automatique (ML) et l'analyse avancée peuvent fournir des alertes précoces au personnel de maintenance avant la défaillance d'une soufflante. Les alertes peuvent être transmises au fournisseur de l'équipement pour effectuer un diagnostic à distance ou pour réinitialiser la machine. Les applications qui fusionnent les données IoT en temps réel avec les données de performance historiques permettent aux fournisseurs d'équipements de faire leur travail de manière beaucoup plus précise et rapide.

Grâce à l'analyse avancée et à l'apprentissage automatique, l'usine est passée d'une approche de maintenance réactive ou programmée à une approche proactive. Désormais, les actifs peuvent être entretenus sur la base de données sur leur exploitation et leur état réel, ce qui évite toute maintenance inutile programmée à l'avance ou lorsqu'un actif est déjà défaillant. Cela réduit les temps d'arrêt et permet aux actifs de fonctionner en permanence à des niveaux élevés de fiabilité et d'utilisation.

Résumé

Grâce au déploiement d'Insights Hub à l'échelle de l'entreprise, Chengdu Xihui a non seulement numérisé la surveillance et la gestion de l'ensemble du processus de traitement des eaux usées, mais a également trouvé le point d'équilibre le plus scientifique et le plus précis entre la qualité et le coût des produits en se plongeant dans l'analyse des données IoT, ce qui a permis de réaliser d'importantes économies.

Chengdu Xihui a résolu ses problèmes tout en transformant ses connaissances et son expérience industrielles en applications Insights Hub. Grâce à sa connaissance du secteur, ces applications sont utiles pour l'ensemble de l'industrie. À l'avenir, Chengdu Xihui a l'intention de publier ses nouvelles applications sur le Insights Hub Store, et de créer ainsi un nouveau modèle commercial axé sur les services. L'entreprise prévoit non seulement de fournir des services d'application IoT aux fournisseurs d'équipements grand public, mais aussi au même type de stations d'épuration. Avec Insights Hub, Chengdu Xihui envisage d'offrir un nouveau modèle commercial à l'ensemble du secteur : les opérations en tant que service.

"Grâce à la transparence et aux données fournies par Insights Hub, nous avons trouvé le moyen le plus scientifique et le plus précis de maintenir une qualité d'eau stable tout en réalisant d'énormes économies", déclare Zhang. "Nous avons développé nos applications, ce qui pourrait profiter à d'autres entreprises de notre secteur."